أهم المعايير القياسية المستخدمة في الفيزياء

ما هو القياس في الفيزياء

لقد أضاف علماء الفيزياء العديد من النظريات واستخرجوا القوانين الفيزيائية ، التي استطعنا من خلالها التوصل للمعايير القياسية ، والوحدات المستخدمة في القياس ومن هذه القوانين

قانون رايلي

، وقانون بلانك وقانون بولتزمان وافوجادرو وغيرهم.

ويتم استخدام القياس في كافة المجالات من كيمياء وفيزياء ورياضيات وكذلك في

التعليم

، ويعتمد القياس في الفيزياء على معايير محددة دوليا تستند على سبع ثوابت وهي ؛

• سرعة الضوء في الفراغ
• تردد تقسيم السيزيوم فائق الدقة
• الشحنة الأولية [ الشحنة على البروتون ]
• ثابت بلانك
• ثابت افوجادرو
• ثابت بولتزمان
• الفعالية المضيئة المحددة مصدر أحادي اللون

ويتم التعبير عن تعريفات جميع الوحدات السبعة الأساسية للنظام الدولي باستخدام صيغة ثابتة صريحة ويتم تنفيذها عن طريق التحرير باستخدام تقنية عملية.

المعايير القياسية في الفيزياء

يتم تعريف المعايير القياسية في الفيزياء على أنها ؛ وحدات القياس المتفق عليها دولياً ، والمعتمدة على الثوابت المذكورة أعلاه ، ويتم تعريف المعيار على أنه وحدة قياس كمية معينة اختيرت من أجل ان يعتمد عليها في إجراء قياسات أخرى ، فعلى سبيل المثال يكون المتر هو وحدة قياس

الطول

في النظام المتري ، وعند القول إن طول

الجسم

يساوي أربعة أمتار ، فهذا يعني أن الجسم يساوي اربع أضعاف طول معيار

الوحدة

(متر واحد).

وكلمة “قياسي” تشير إلى المادة التي تستند إليها وحدة القياس ، فعلى سبيل المثال ؛ كان المعيار المستخدم في قياس الطول في النظام المتري لعدة أعوام ، هو المسافة بين خدشين على قضيب من البلاتين ايريديوم المحفوظ في مكتب المعايير في. سيفر في فرنسا.

وأهم المعايير القياسية المستخدمة في الفيزياء هي نفسها الوحدات الأساسية للنظام الدولي للوحدات ، وتتكون من : [1]

• المتر (m) – يستخدم لقياس الطول
• الثانية (s) – تستخدم لقياس الزمن
• الخلد (الخلد) – يستخدم لقياس كمية المادة
• الأمبير (A) – يستخدم لقياس التيار الكهربائي
• الكلفن (K) – يستخدم لقياس درجة الحرارة
• الكانديلا Candela (CD) – تستخدم لقياس شدة الإضاءة
• الكيلو جرام (Kg) – يستخدم لقياس الكتلة

وحدات القياس في الفيزياء

بعد أن تناولنا المعايير القياسية في الفيزياء على شكل نقاط ، دعونا نوضحها فيما يلي : [1]

• 
  المتر (m)
  

يستخدم المتر في قياس الاطوال ، ويتم تعريفه من خلال أخذ القيمة العددية الثابتة لسرعة الضوء في الفراغ فتكون ؛ 299,792,458 عندما يتم التعبير عنها بوحدة m s – 1 ، ويتم تعريف الثانية من خلال ∆νCs، ومن العداد المستخدم يتم التوصل إلى عدة وحدات قياس أخرى مشتقة مثل :

1. وحدة السرعة – تقاس بالمتر / ثانية (m/s)
2. وحدة التسارع – يتم قياسها بالمتر / ثانية مربعة (m/s²)
3. وحدة الحجم – المتر المكعب (m³)

• 
  الثانية (s)
  

تستخدم الثانية لقياس الزمن ، ويتم تعريفها من خلال أخذ القيمة العددية الثابتة لتردد السيزيوم ∆νCs ، وهو تردد الانتقال فائق الدقة للحالة الأرضية غير المضطرب لذرة السيزيوم -133 ، فيكون 9,192,631,770 هرتز ، والهرتز يساوي s −1 ، وهو وحدة قياس التردد (عدد الدورات في الثانية).

• 
  الأمبير (A)
  

يتم التعرف على الامبير من خلال أخذ القيمة العددية الثابتة للشحنة الأولية e لتكون 1.602176634 × 10−19 ويعبر عنها بالوحدة C ، وهي تساوي امبير لكل ثانية والثانية هنا تكون بدل Cs ويقاس بالامبير شدة التيار الكهربائي.

• 
  كلفن (K)
  

يتم التوصل إلى القيمة العددية لوحدة القياس كلفن من خلال أخذ القيمة القيمة العددية الثابتة لثابت بولتزمان k لتكون 1.380649 × 10 عند التعبير عنها بالوحدة JK – 1 ، وعادة ما يشار إلى درجة الحرارة صفر كلفن باسم “الصفر المطلق” ، ويتساوى الكلفن مع واحد من الدرجة المئوية المستخدمة في نطاق واسع ؛ حيث أن عند صفر درجة مئوية يتجمد

الماء

ويعلي عند 100 درجة ، وصفر درجة سيليزية يساوي 273.15 كلفن.

• 
  كانديلا (cd)
  

يتم تعريف الكانديلا من خلال أخذ القيمة العددية الثابتة للفعالية المضيئة للإشعاع أحادي اللون بتردد 540 × 1012 هرتز ، Kcd ، لتكون 683 عند التعبير عنها بالوحدة lm W – 1 ، والتي تساوي cd sr W− 1 ، أو cd sr kg – 1 m – 2 s3 ، كما يقاس الاشعاع عند ترددات أخرى غير 540 × 1012 هرتز بالكانديلا أيضا ، وفقا لكفاءة الإضاءة القياسية.

• 
  الكيلو جرام (Kg)
  

يعرف الكيلو جرام من خلال أخذ القيمة العددية الثابتة أصابت بلانك h لتكون 6.62607015 × 10−34 عند التعبير عنها بالوحدة J s ، والتي تساوي kg m2 s – 1 ، حيث يكون المتر والثاني

المعرفة

من حيث c و Cs.

ادوات القياس في الفيزياء

• 
  المسافة
  

تقوم المسافة بقياس مدى تباعد نقطتين ؛ من الممكن أن تكونا نقطتين منفصلتين مثل المسافات بين المدن ، او نقاط على نفس الخط يسمى بالطول ، والارتفاع ، والعرض ، والفطر ، والعنق وكذلك ، ومن الممكن استخدام مقاييس عديدة لقياس المسافة على جسم واحد ، واعتمادها على ما يتم قياسها يتم استخدام أداة مختلفة كما يلي :[2]

1. عصى المتر ؛ تقيس الطول بالمتر.
2. الميكرومتر ؛ يقيس الاطوال الصغيرة من بداية المليمترات إلى الأقل.
3. مسماكVernier ؛ يقيس الأشكال الدائرية مثل
   
   العملات
   
   المعدنية والأسطوانات.
4. مقاييس التأثر ؛ تستخدم في قياس الاطوال المنحنية القصيرة

• 
  الكتلة
  

تقيس الكتلة مقدار المادة الموجودة في شيء ما أو مقدار القصور الذاتي في الجسم ، وعادة ما تقاس بميزان الكتلة ، على الرغم من أنه يمكن معايرتها بمقاييس مختلفة وإعطاء أسماء مختلفة من الموازين.

• 
  القوة
  

تستخدم موازين الزنبرك قانون هوك لتحويل القوة إلى إزاحة.

• 
  الزمن
  

يقيس الزمن المدة التي استغرقها حدث ما ، أو المدة التي انقضت بين حدثين ، ويمكن للعديد من الأجهزة مثل

الساعات

معرفة الزمن ، لكننا نحتاج عادةً إلى أجهزة ضبط

الوقت

لقياس طول معين من الوقت.

• 
  الطاقة
  

لا يمكن قياس الطاقة بشكل مباشر دائما ، ولكن عادة ما تحسب وفقا بقياسات أخرى مثل الكتلة ، وسرعة الطاقة الحركية.

• 
  درجة الحرارة
  

يمكننا قياس درجة الحرارة عن طريق استخدام موازين الحرارة المختلفة.

• 
  
  الكهرباء
  
  

يوجد عدد من الكميات الكهربية التي يمكننا قياسها عن طريق استخدام أجهزة مثل ؛ الفولتميتر ، والمقاييس الاموموترية ، ولكن في الغالب يتم استخدام أجهزة القياس المتعددة ، والتي يمكن استخدامها لقياس عدة كميات مختلفة اعتمادًا على كيفية إعدادها مثل ؛[2]

• مقاييس الفولتميتر ؛ التي يمكنها قياس اي مقياس للجهد ، ولكن من المحتمل أن يقيس أي مقياس فردي في حدود المقدار.
• الجلفانوميتر ؛ هو نوع من مقياس التيار الكهربائي الذي يستخدم لقياس التيارات الصغيرة.
• تحتوي أجهزة القياس المتعددة على مجموعة متنوعة من الإعدادات التي تتيح لها قياس كميات مختلفة ومقاييس مختلفة اعتمادًا على إعدادها.