القياس المادي، هو الحصول على معلوماتٍ كميّةٍ عن الظروف الماديّة أو الخصائص أو العلاقات الأساسية لتنسيق الأنشطة، وفهم طبيعة الأشياء في العلوم والهندسة، ومعظم نشاطات الحياة اليومية، فيجب وصف وقياس الوقت والمسافة والكتلة ودرجة الحرارة والقوة والطاقة وجميع الكميات أو المتغيرات الفيزيائية، وتحديد خصائص المواد والأجهزة المستخدمة بالقياس،.

فتُعاير أجهزة القياس أو أداة القياس باستخدام عينات مقارنةٍ قياسيةٍ، أي تحديد العلاقة الوظيفية بين دلالة وحجم الكمية المقاسة، من خلال المقارنة المباشرة أو غير المباشرة، مع معيارٍ يمتلك أو يولّد حجمًا ثابتًا أو قابلاً للتكرار للكمية المادية المأخوذة كوحدةٍ، أو جزءًا من الوحدة، وبالتالي، يمكن التعبير عن أيّ كميةٍ تم قياسها برقمٍ يُعبّر عن المقدار، واسم الوحدة، وفيما يلي إليك الوحدات الدوليّة السبع للمقاييس:

  • الكتلة: بالكيلوغرام (كجم) والذي يعادل كتلة اسطوانة بلاتينيوم – إيريديوم، محفوظةً في المكتب الدولي للأوزان والمقاييس في سيفر، فرنسا. وتعدّ الكتلة هي المقياس الوحيد من الكميات الأساسية التي لا تملك معيارًا محددًا، ولا يوجد خاصيةٌ أساسيةٌ للمادة متضمنةً الكتلة يمكنك قياسها بدقةٍ أكبر من مقارنة كتل الكيلوغرام بالوزن، حوالي 1 جزء في 108.
  • الطول: يحدد المقياس من حيث الوقت وسرعة الضوء، فهو طول المسار الذي يقطعه الضوء في الفراغ خلال فترةٍ زمنيةٍ تبلغ 1/299 792 458  من الثانية، فتبلغ سرعة الضوء وفقًا لهذا التعريف بالضبط  299 792 458 م / ث.
  • الفاصل الزمني: الثانية، هي مدة 9 192 631 770 فترة للإشعاع المقابل للانتقال بين مستويين فائقي الدقة للحالة الأرضية لذرة السيزيوم 133 ، في أفضل المعدات، يتوافق استقرار ودقة مولد تردد السيزيوم مع أجزاءٍ قليلةٍ مشكوكٍ بها في 1015. وعرّفت الثانية على أنّها 1/86,400 من الوقت المطلوب لمتوسط ​​دورةٍ كاملةٍ للأرض حول محورها، بوجود الشمس، وبسبب التباطؤ الطفيف في معدل دوران الأرض، يبلغ متوسطها الآن حوالي ثانيةٍ واحدةٍ في السنة، ولكن مع التقلبات غير المنتظمة وغير المبررة، فإن الثانية العالمية المحددة ليست ثابتةً.
  • درجة الحرارة: الكلفن K، وحدة درجة الحرارة الديناميكية الحرارية، وهي الجزء  1/273.16 من درجة الحرارة الديناميكية الحرارية للنقطة الثلاثية للماء، وتستخدم الوحدة العالمية كلفن ورمزها K ، للتعبير عن الاختلافات في درجة الحرارة.
  • التيار الكهربائي، الأمبير A : وهو ذلك التيار الثابت الذي ينتج بالحفاظ عليه في اثنين من الموصلات المتوازية المستقيمة ذات الطول اللانهائي والأقسام الدائرية التي لا تذكر، ووضعها على بعد مترٍ واحدٍ في الفراغ، سينتج بين هذه الموصلات قوةٌ تساوي 2 × 10-7  نيوتن لكلّ مترٍ من الطول.
  • شدة الإضاءة: كانديلا candela، أعاد CGPM المؤتمر العام للأوزان والمقاييس، في عام 1979م، تعريف وحدة كانديلا الأساسية على أنها الشدة المضيئة ، في اتجاه معين ، لمصدر ينبعث منه إشعاع أحادي اللون بتردد  540 × 1012 هيرتز والذي تبلغ شدته المشعة في هذا الاتجاه  1/683  واط لكل ستيراديان.
  • كمية المادة، المول: وهي كمية مادة النظام التي تحتوي على العديد من الكيانات الأولية حيث توجد ذرات في  0.012 كيلوغرام من الكربون -12، وعند استخدام المول، يجب تحديد الكيانات الأولية، فقد تكون ذراتٍ أو جزيئاتٍ أو أيوناتٍ أو إلكتروناتٍ أو جسيماتٍ أخرى أو مجموعاتٍ محددةٍ من هذه الجسيمات.

أكمل القراءة

أنواع القياس الفيزيائي

بتعاملاتك اليومية وبكثير من الأحيان يتوجب عليك قياس كثير من الأشياء، وذلك لتنظيم أنشطتك وعملك وبالتالي فهم طبيعة وسير تلك الأشياء، فيتوجب عليك معرفة الوقت وقياس الزمن ومعرفة وزن الكتلة بالإضافة لقوة واستطاعة الطاقة ودرجة الحرارة، كل هذه الأمور متعلقة بالفيزياء بشكل أو بآخر. ويمكن معرفة وقياس الأوزان والمسافات والكتلة من خلال معدات فيزيائية، فمن خلال هذه المعدات يتم تحديد العلاقة الوظيفية بين مؤشر الجهاز وحجم الكمية المقاسة، ويتم التعبير عن أي كمية مقاسة برقم مع اسم الوحدة، فعلى سبيل المثال يقاس الطول بالميلمتر أو بوحدة أكبر كالسنتيمتر أو للمسافات الأكبر المتر والكيلومتر والميل.

فالقياس الفيزيائي معلومات كمية عن حالة مادية أو خاصية أو علاقة، ويقاس بطريقتين إما:

  • قياس مباشر من خلال استخدام أداة القياس كالمتر أو الميزان وغيرها من أدوات.
  • أو قياس غير مباشر من خلال المقارنة بين كميتين إحداهما معلومة وأخرى مجهولة ومن نفس النوع.

أنواع المقاييس:

لقد تم إنشاء النظام الدولي للوحدات SI، وهو مؤلف من سبعة وحدات أساسية لكميات مستقلة:

  • قياس الطول:

المتر هو الوحدة الأساسية لقياس الطول في النظام المتري، وهو وحدة أساسية لقياس الطول في النظام الدولي للوحدات SI، ويعبر عن المسافة التي يقطعها الضوء خلال مدة قدرها 1/ 299.792.458 من الثانية في الفراغ التام. لقد وجد في العالم على مر التاريخ الكثير من وحدات القياس كالذراع والياردة والبوصة، ولكن النظام المتري انتشر بعد الثورة الفرنسية، وأصبح نظام الأطوال الأكثر استخدامًا، ويستخدم في الفيزياء كقانون نيوتن، وللمتر مضاعفات وهي:

    • الكيلو متر =1000 متر ويمكن التحويل من الكيلو للمتر بالضرب بـ 1000.
    • 1هيكتامتر =100 متر ويمكن التحويل من هيكتامتر للمتر بالضرب بـ 100،
    • 1ديكامتر =10ديسيمتر متر.

أما الأجزاء فهي وحدات أقل من المتر:

    • 1متر=1000 ميليمتر للتحويل من متر إلى ميليمتر نضرب بـ 1000.
    • 1متر=100 سنتميتر للتحويل من متر إلى سنتمتر نضرب بـ 100.
    • 1متر=10ديسمتر للتحويل من متر إلى ديسمتر نضرب بـ 10.

كما يوجد وحدات قياس لمسافات كبيرة جدًا كالوحدة الفلكية والفرسخ الفلكي والسنة الضوئية. ويمكن قياس المساحات والأحجام بوحدة المتر.

  • قياس الكتلة:

الكتلة هي الكمية الوحيدة التي يعبر عنها بأي كائن بغض النظر عن خصائصه المادية، تقاس بالكيلوغرام وذلك للكتل العادية، ويتفرع منها أجزاء، وللكيلوغرام مضاعفات تستخدم للأحجام الكبيرة كالطن ويساوي 1000 كيلوغرام، أما لقياس الكتل الصغيرة كالذهب يستخدم الغرام وكل كيلوغرام يساوي 1000غرام.

  • قياس الزمن:

يقاس الزمن بالثانية ومضاعفاتها كالدقيقة وتساوي 60 ثانية، والساعة وتساوي 60 دقيقة، واليوم ويساوي 24 ساعة….

  • التيار الكهربائي:

إن المقياس المتبع لقياس شدة التيار الكهربائي هي الأمبير.

  • قياس درجة الحرارة:

تقاس بالكلفن، ولكن نادرًا ما تستخدم في الحياة اليومية إلا أنها تستخدم في الأبحاث العلمية.

  • كمية المادة:

وتستخدم في الكيمياء لمعرفة كمية المواد الداخلة والناتجة عن التفاعل، وتقاس بالمول.

  • شدة الإضاءة:

هي كمية الضوء التي يبثها جسم متوهج باتجاه ما، وتقاس بالشمعة (candela).

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "ما هي أنواع القياس الفيزيائي؟"؟