القياس الفيزيائي

القياس : هو عملية مقارنة كمية مجهولة بكمية أخري من نوعها (تسمي وحدة القياس) لمعرفة عدد مرات احتواء الأولي علي الثانية .

ما أهمية القياس : تحول مشاهدتنا إلي مقادير كمية يمكن التعبير عنها بواسطة الأرقام .مثل شخص درجة حرارته مرتفعة (تعبير غير دقيق) ,, شخص درجة حرارته 40 ^oC (تعبير دقيق)

بعض أمثلة الكميات الفيزيائية : - كل ما يمكن قياسه يطلق علية كمية فيزيائية مثل الطول – الوزن – ضغط الدم – معدل دقات القلب – درجة الحرارة – الكتلة – الزمن – الطول – الحجم .

العناصر الرئيسية للقياس :-

1 – الكميات الفيزيائية المراد قياسها  ( كقياس طول منضدة)     (كقياس كتلة شيء)

2 – أدوات القياس اللازمة  ( كالمتر الشريطي)         (الميزان المعتاد)

3 – وحدات القياس المستخدمة (الوحدات المعيارية) (كالمتر)                     (كالكيلوجرام)

أولا : الكميات الفيزيائية :

تقسيم الكميات الفيزيائية
الكميات الفيزيائية الأساسية	الكميات الفيزيائية المشتقة
هي الكميات الفيزيائية التي لا تعرف (لا يمكن استنتاج أحداها) بدلالة كميات فيزيائية أخري مثل : الطول – الكتلة - الزمن – درجة الحرارة – الشحنة الكهربية	هي كميات فيزيائية تعرف (يمكن اشتقاقها) بدلالة الكميات الفيزيائية الأساسية مثل السرعة - العجلة – الحجم - الشغل - القدرة – الطاقة - القوة

مثال لكمية فيزيائية مشتقة ( الحجم وهو كمية فيزيائية تشتق من الطول)

 حجم متوازي المستطيلات : الطول × العرض × الارتفاع    V_ol = L₁ × L₂ × L₃    

الأنظمة التي تحدد الكميات الفيزيائية الأساسية ووحدات قياسها

الكمية الأساسية	النظام الفرنسي (جاوس) (C.G.S)	النظام البريطاني (F.P.S)	النظام المتري المعاصر (الدولي) (M.K.S)
الطول	السنتيمتر (cm)	القدم	المتر (m)
الكتلة	الجرام (gm)	الباوند (450 gm)	الكيلوجرام (kg)
الزمن	الثانية (s)	الثانية	الثانية (s)

المعادلة الرياضية : صورة مختصرة لتوصيف فيزيائي .

لاحظ أن : يتم التعبير عن الكميات الفيزيائية وعلاقتها ببعضها بالمعادلات الرياضية (تكامل الفيزياء مع الرياضيات)

خواص المعادلة الرياضية :-  لكل معادلة مدلول معين يسمي بالمعني الفيزيائي .

النظام الدولي للوحدات

الكمية الفيزيائية	الوحدة في النظام الدولي	الكمية الفيزيائية	الوحدة في النظام الدولي
شدة التيار الكهربي	أمبير (A)	شدة الإضاءة	كانديلا (cd)
درجة الحرارة المطلقة	كلفن (K)	الزاوية المسطحة	راديان Radian
كمية المادة	مول (mol)	الزاوية المجسمة	استرديان Steradian

ثانياً : أدوات القياس :-

لاحظ أن : اتخذ الإنسان من أجزاء جسمه ومن الظواهر الطبيعية وسائل للقياس مثل مقياس للطول : الذراع – كف اليد

مقياس للزمن : شروق وغروب الشمس – دورة القمر

بعض أدوات القياس قديما وحديثاً

مقياس للطول	الشريط المتري – المسطرة – القدمة ذات الورنية - الميكرومتر
مقياس للكتلة	ميزان روماني – ميزان ذو الكفتين – ميزان ذو الكفة الواحدة – ميزان رقمي
مقياس للزمن	ساعة رملية – ساعة البندول – ساعة الإيقاف – ساعة رقمية

ثالثاً : الوحدات المعيارية:- هي وحدات القياس المتفق عليها عالمياً والمستخدمة في النظام الدولي للوحدات

فتتحدد أي كمية طبيعية بعاملين اثنين هما العدد والوحدة . أي أنه لا يمكن ذكر أعداد أو أرقام مجردة دون تحديد الوحدة التي تقاس بها تلك الكمية.

علل : يبحث العلماء علي المعيار الأكثر دقة لقياس الكمية الفيزيائية .

((1)) المتر العياري : (معيار الطول) أول من استخدمه كمعيار للطول الفرنسيون وهو المسافة بين علامتين محفورتين عند نهايتي ساق من سبيكة من البلاتين - الايريديوم محفوظة عند درجة الصفر سليزيوس في الكتب الدولي للموازين والمقاييس بالقرب من باريس .

علل : لا يستخدم الزجاج بدلاً من سبيكة البلاتين – الايريديوم كوحدة عيارية لقياس الطول.

معلومة أضافية :اتفق العلماء علي استبدال المتر العياري بثابت ذري فهو يساوي 1650763.73من الأطوال الموجية للضوء الأحمر - البرتقالي المنبعث في الفراغ من ذرات نظير عنصر الكربتون-86 في أنبوبة تفريغ كهربائي بها غاز الكربتون

 ((2)) الكيلو جرام العياري : (معيار الكتلة) يساوي كتلة اسطوانة من سبيكة (البلاتين-الايريديوم) ذات الأبعاد المحددة محفوظة عند صفر سليزيوس في الكتب الدولي للموازين والمقاييس بالقرب من باريس .

((3)) الثانية : (معيار الزمن)

تم تحديدها في العصور القديمة فقد كان الليل والنهار واليوم الوسيلة للحصول علي مقياس ثابت وسهل لوحدة الزمن

اليوم = 24 × 60 × 60 = 86400 ثانية

الثانية : تساوي    1/86400    من اليوم الشمسي المتوسط . 

 معلومة أضافية :اتفق العلماء علي استبدال الثانية بثابت ذري وهي الثانية بساعة السيزيوم الذرية وهي

الفترة الزمنية اللازمة لينبعث من ذرة السيزيوم 133 عدد من الموجات يساوي   9192631700 موجة .

أهمية استخدام الساعات الذرية:-  

1- تتميز بالدقة المتناهية

2 – دراسة عدد كبير من المسائل الهامة مثل  (أ) تحديد مدة دوران الأرض حول نفسها (تحديد زمن اليوم)     (ب) مراجعات لتحسين الملاحة الأرضية والجوية

    (جـ ) تدقيق رحلات سفن الفضاء لاكتشاف الكون