ماذا تعرف عن الوحدات و الأبعاد الفيزيائية
Units and Dimensions
تتحدد 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.
فمثلاً لتحديد كتلة جسم نقول أن كتلته تساوي 20كيلوجرام و لكي نقول أن
الكتلة تساوي 20000 جرام يجب أن يكون هناك علاقة بين الكيلوجرام و الجرام و هي
1كجم = 1000جرام.
1-1
الكميات
الفيزيائية Physical quantities
هي التي تبني هيكل الفيزياء و بها نكتب
المعادلات و القوانين الفيزيائية ، من هذه الكميات : القوة – الزمن – السرعة –
الكثافة – درجة الحرارة – الشحنة و غير ذلك.
و تنقسم الكميات الفيزيائية إلى:
·
كميات
أساسية: هي الكتلة و الطول و الزمن و يرمز لها (T , L , M)
على الترتيب.
·
كميات
مشتقه: هي كميات مشتقة من الكميات الأساسية مثل
الحجم و السرعة و العجلة و غير ذلك من الكميات.
1-2
وحدات
الكميات الفيزيائية Units of physical
quantities
أي كمية فيزيائية يجب أن يكون لها وحدة
قياس إلى جانب قيمتها العددية إذ أنه لا معنى لقولنا أن المسافة بين مدينة غزة
ومدينة القدس هي 80 (دون ذكر وحدة القياس)
لأن 80 كيلو متر تختلف عن 80
متر تختلف عن 80 ميل حيث أن الكيلو متر والمتر والميل هي وحدات
قياس الطول.
أنظمة القياس
·
النظام
الدولي ISU: متر – كيلوجرام – ثانيه (M
K S system) و
أحياناً يسمى بالنظام الفرنسي المطلق أو سنتيمتر – جرام – ثانيه (C G S system).
·
النظام
البريطاني: قدم – باوند – ثانيه (F B S).
الجدول (1-1) يبين وحدات القياس الأساسية
والجدول (1-2) يبين بعض وحدات القياس المشتقة.
جدول (1-1) وحدات القياس الأساسية
|
الكمية
|
الوحدة بالنظام الدولي (ISU)
|
الوحدة بالنظام البريطاني (FBS)
|
|
الكتلة (Mass)
|
كيلوجرام (Kg)
|
باوند
|
|
الطول أو المسافة (Length)
|
متر (M)
|
قدم
|
|
الزمن (Time)
|
ثانية (S)
|
ثانية
|
جدول (1-2) وحدات القياس المشتقة
|
الكمية
|
الوحدة بالنظام الدولي (ISU)
|
الوحدة بالنظام البريطاني (FBS)
|
|
المساحه
|
متر2 (m2)
|
قدم 2
|
|
الحجم
|
متر3 (m3)
|
قدم3
|
|
الكثافة = الكتلة / الحجم
|
Kg/m3
|
باوند / قدم3
|
|
قوة
|
نيوتن (N)
|
ثقل باوند (LB)
|
|
الضغط = قوة / مساحة
|
N/m3
(باسكال)
|
ثقل باوند / قدم2
|
1-3
أبعاد
الكميات الفيزيائية Dimensions of physical quantities
بُعد أي كمية فيزيائية يحدِد طبيعة هذه
الكمية فيما إذا كانت كتلة Mass أو طول Length
أو زمن Time وتكتب أبعاد أي كمية طبيعيه بدلالة الكتلة (M) والطول
(L) والزمن (T) والجدول (1-3) يوضح
أبعاد بعض الكميات الفيزيائية.
جدول (1-3) حساب أبعاد بعض الكميات الفيزيائية
الشغل (W) = القوة x المسافة
نظرية الأبعاد و تطبيقاتها:
تحتم نظرية الأبعاد على أن يكون طرفا المعادلات الرياضية
متجانسين من حيث الأبعاد. لذلك نجد أن من فوائد الأبعاد ما يلي:
أ- التحقق من صحة القوانين الفيزيائية.
ب- اشتقاق وحدات الثوابت
التي تعتمد عليها العلاقات الرياضية المختلفة.
ج- التحويل من وحدات النظام الدولي ( النظام
الفرنسي) إلى النظام البريطاني ( النظام الإنجليزي).
اختبار صحة القوانين
لإثبات صحة أي معادلة يجب أن
تكون أبعاد الطرف الأيسر تساوي أبعاد الطرف الأيمن ، فمثلاً قانون البندول البسيط
هو:
(1-1)
فإذا كتبنا معادلة الأبعاد
لهذا القانون فإننا نعتبر 2π عدد لا يعتمد على أي من الوحدات الأساسية و على
ذلك فليس له وجود في معادلة الأبعاد.
أبعاد الطرف الأيمن هي:
(1-2)
أي أن أبعاد الطرف الأيمن
تساوي أبعاد الطرف الأيسر وعلى ذلك يكون القانون صحيحاً.
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
مسائل على الفصل الأول
1- جد أبعاد كل من السرعة (v)
و العجلة (a) و القوة (F) و الشغل (W)
و الكثافة (ρ) و الضغط (P).
2- أثبت صحة العلاقة التالية من حيث الأبعاد.
حيث v
،a ، t تمثل السرعة الخطية والعجلة
والزمن على الترتيب.
3- حدد ما إذا كانت العلاقة التالية صحيحة من حيث الأبعاد أم لا.
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
شارك زملاءك من الزر أدناه لتصلكم مواضيعنا القادمة إن شاء الله تعالى