1.S: الوحدات والقياس (ملخص)
- Page ID
- 199973
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
الشروط الرئيسية
| دقة | درجة توافق القيمة المقاسة مع القيمة المرجعية المقبولة لهذا القياس |
| الكمية الأساسية | الكمية الفيزيائية المختارة حسب الأعراف والاعتبارات العملية بحيث يمكن التعبير عن جميع الكميات الفيزيائية الأخرى كمجموعات جبرية منها |
| الوحدة الأساسية | معيار للتعبير عن قياس الكمية الأساسية داخل نظام معين من الوحدات؛ يتم تحديده من خلال إجراء معين يستخدم لقياس الكمية الأساسية المقابلة |
| عامل التحويل | نسبة تعبر عن عدد الوحدات التي تساوي وحدة أخرى |
| الكمية المشتقة | يتم تعريف الكمية الفيزيائية باستخدام تركيبات جبرية للكميات الأساسية |
| الوحدات المشتقة | الوحدات التي يمكن حسابها باستخدام تركيبات جبرية للوحدات الأساسية |
| بعد | التعبير عن اعتماد الكمية المادية على الكميات الأساسية كمنتج لقوى الرموز التي تمثل الكميات الأساسية؛ بشكل عام، يكون\(L^{a} M^{b} T^{c} I^{d} \Theta^{e} N^{f} J^{g}\) لأبعاد الكمية شكل بعض القوى a و b و c و d و e و f و g |
| متسقة الأبعاد | معادلة يكون فيها لكل مصطلح نفس الأبعاد وتكون حجج أي وظائف رياضية تظهر في المعادلة بلا أبعاد |
| بدون أبعاد | الكمية ذات البعد\(L^{0} M^{0} T^{0} I^{0} \Theta^{e} N^{0} J^{0}\) = 1؛ وتسمى أيضًا كمية البعد 1 أو الرقم النقي |
| تناقض | الفرق بين القيمة المقاسة ومعيار معين أو قيمة متوقعة |
| وحدات اللغة الإنجليزية | نظام القياس المستخدم في الولايات المتحدة؛ يشمل وحدات القياس مثل القدمين والجالونات والباوند |
| تقدير | استخدام الخبرة السابقة والتفكير المادي السليم للوصول إلى فكرة تقريبية عن قيمة الكمية؛ تسمى أحيانًا «تقدير ترتيب الحجم» أو «تقدير التخمين» أو «الحساب الخلفي للمغلف» أو «حساب فيرمي» |
| كيلوغرام | وحدة SI للكتلة، مختصرة بالكيلوغرام |
| القانون | وصف، باستخدام لغة موجزة أو صيغة رياضية، لنمط عام في الطبيعة مدعوم بالأدلة العلمية والتجارب المتكررة |
| متر | وحدة SI للطول، اختصارًا م |
| طريقة إضافة النسب المئوية | نسبة عدم اليقين في الكمية المحسوبة بالضرب أو القسمة هي مجموع نسبة عدم اليقين في العناصر المستخدمة لإجراء الحساب |
| نظام متري | نظام يمكن فيه حساب القيم بعوامل 10 |
| نموذج | تمثيل شيء غالبًا ما يكون صعبًا جدًا (أو مستحيلًا) لعرضه مباشرة |
| ترتيب الحجم | حجم الكمية من حيث صلتها بقوة 10 |
| نسبة عدم اليقين | نسبة عدم اليقين في القياس إلى القيمة المقاسة، معبرًا عنها كنسبة مئوية |
| الكمية الفيزيائية | خاصية أو خاصية كائن يمكن قياسه أو حسابه من القياسات الأخرى |
| الفيزياء | علم يهتم بوصف تفاعلات الطاقة والمادة والمكان والزمان؛ يهتم بشكل خاص بالآليات الأساسية التي تكمن وراء كل ظاهرة |
| الدقة | درجة توافق القياسات المتكررة مع بعضها البعض |
| ثانيا | وحدة SI للوقت، والمختصرة s |
| وحدات إس آي | النظام الدولي للوحدات التي وافق العلماء في معظم البلدان على استخدامها؛ يشمل وحدات مثل العدادات واللترات والجرامات |
| شخصيات مهمة | تستخدم للتعبير عن دقة أداة القياس المستخدمة لقياس القيمة |
| نظرية | شرح قابل للاختبار للأنماط في الطبيعة مدعومًا بالأدلة العلمية ويتم التحقق منه عدة مرات من قبل مجموعات مختلفة من الباحثين |
| شك | مقياس كمي لمدى انحراف القيم المقاسة عن بعضها البعض |
| وحدات | المعايير المستخدمة للتعبير عن القياسات ومقارنتها |
المعادلات الرئيسية
| نسبة عدم اليقين | $$النسبة المئوية\; عدم اليقين =\ frac {\ دلتا A} {A}\ مرات 100\ %$$ |
ملخص
1.1 نطاق وحجم الفيزياء
- تدور الفيزياء حول محاولة العثور على القوانين البسيطة التي تصف جميع الظواهر الطبيعية.
- تعمل الفيزياء على مجموعة واسعة من مقاييس الطول والكتلة والوقت. يستخدم العلماء مفهوم ترتيب حجم الرقم لتتبع الظواهر التي تحدث على أي مقياس. كما أنها تستخدم أوامر الحجم لمقارنة المقاييس المختلفة.
- يحاول العلماء وصف العالم من خلال صياغة النماذج والنظريات والقوانين
1.2 الوحدات والمعايير
- يتم بناء أنظمة الوحدات من عدد صغير من الوحدات الأساسية، والتي يتم تحديدها من خلال قياسات دقيقة ودقيقة للكميات الأساسية المختارة تقليديًا. ثم يتم اشتقاق الوحدات الأخرى كتركيبات جبرية للوحدات الأساسية.
- هناك نظامان شائعان للوحدات هما الوحدات الإنجليزية ووحدات SI. يستخدم جميع العلماء ومعظم الأشخاص الآخرين في العالم SI، بينما لا يزال غير العلماء في الولايات المتحدة يميلون إلى استخدام الوحدات الإنجليزية.
- وحدات SI الأساسية للطول والكتلة والوقت هي المتر (m) والكيلوغرام (kg) والثانية (s)، على التوالي.
- وحدات SI هي نظام متري من الوحدات، مما يعني أنه يمكن حساب القيم بعوامل 10. يمكن استخدام البادئات المترية مع الوحدات المترية لتوسيع نطاق الوحدات الأساسية إلى الأحجام المناسبة لأي تطبيق تقريبًا.
1.3 تحويل الوحدة
- لتحويل كمية من وحدة إلى أخرى، اضرب في عوامل التحويل بحيث تقوم بإلغاء الوحدات التي تريد التخلص منها وتقديم الوحدات التي تريد الوصول إليها.
- كن حذرًا في المناطق والأحجام. تخضع الوحدات لقواعد الجبر، لذلك، على سبيل المثال، إذا كانت الوحدة مربعة، نحتاج إلى عاملين لإلغائها.
1.4 تحليل الأبعاد
- إن بُعد الكمية المادية هو مجرد تعبير عن الكميات الأساسية التي اشتقت منها.
- يجب أن تكون جميع المعادلات التي تعبر عن القوانين أو المبادئ الفيزيائية متسقة الأبعاد. يمكن استخدام هذه الحقيقة كوسيلة مساعدة في تذكر القوانين الفيزيائية، كطريقة للتحقق مما إذا كانت العلاقات المزعومة بين الكميات المادية ممكنة، وحتى لاشتقاق قوانين فيزيائية جديدة.
1.5 التقديرات وحسابات فيرمي
- التقدير هو تخمين تقريبي عند قيمة الكمية المادية بناءً على الخبرة السابقة والتفكير المادي السليم. فيما يلي بعض الاستراتيجيات التي قد تساعد عند إجراء التقدير:
- احصل على أطوال كبيرة من أطوال أصغر.
- احصل على المساحات والأحجام من الأطوال.
- احصل على الجماهير من الأحجام والكثافات.
- إذا فشل كل شيء آخر، قم بتثبيته. لا بأس بـ «صورة واحدة».
- اسأل نفسك: هل هذا له أي معنى؟
1.6 شخصيات مهمة
- تشير دقة القيمة المقاسة إلى مدى قرب القياس من القيمة المرجعية المقبولة. التناقض في القياس هو المقدار الذي تختلف به نتيجة القياس عن هذه القيمة.
- تشير دقة القيم المقاسة إلى مدى قرب الاتفاق بين القياسات المتكررة. عدم اليقين في القياس هو تقدير كمي لهذا.
- ترتبط دقة أداة القياس بحجم زيادات القياس الخاصة بها. كلما كانت الزيادة في القياس أصغر، زادت دقة الأداة.
- تعبر الأرقام المهمة عن دقة أداة القياس.
- عند ضرب أو تقسيم القيم المقاسة، يمكن أن تحتوي الإجابة النهائية على نفس عدد الأرقام الهامة فقط مثل القيمة الأقل دقة.
- عند إضافة القيم المقاسة أو طرحها، لا يمكن أن تحتوي الإجابة النهائية على أرقام عشرية أكثر من القيمة الأقل دقة.
1.7 حل المشكلات في الفيزياء
المراحل الثلاث لعملية حل المشكلات الفيزيائية المستخدمة في هذا النص هي كما يلي:
- الإستراتيجية: تحديد المبادئ الفيزيائية المتضمنة ووضع استراتيجية لاستخدامها لحل المشكلة.
- الحل: قم بإجراء العمليات الحسابية اللازمة للحصول على حل رقمي مكتمل بالوحدات.
- الأهمية: تحقق من الحل للتأكد من أنه منطقي (الوحدات الصحيحة والحجم المعقول والعلامة) وتقييم أهميته.