وحدات القياس في الفيزياء

تُعتبر الفيزياء علمًا جوهريًا يحيط بنا، حيث تتواجد في كل زاوية من زوايا حياتنا، من أصغر الجسيمات مثل الإلكترونات إلى أكبر الأجرام السماوية كالمجرات. لكن ما هي وحدات القياس التي نستخدمها لفهم هذا الكون الواسع؟

تشمل الفيزياء نطاقًا واسعًا من الظواهر، بدءًا من النوى التي تعيش للحظات قصيرة، إلى عمر كوكب الأرض، ومن الجسيمات الدقيقة إلى المسافات الشاسعة التي تفصلنا عن حواف الكون المعروف. يتطلب هذا التنوع استخدام الكثير من الأنظمة العددية، مما يجعل الأمر تحديًا حتى لأكثر العلماء خبرة.

تعطينا القيم العددية للكميات الفيزيائية ومعادلات المبادئ الفيزيائية وسيلة لفهم الطبيعة بشكل أعمق. لفهم هذا التنوع الكبير، نحتاج إلى وحدات قياس موحدة لتمثيل هذه الكميات.

الكميات الفيزيائية

تُعرف الكمية الفيزيائية إما من خلال كيفية قياسها أو عن طريق كيفية حسابها بناءً على قياسات أخرى. على سبيل المثال، يمكننا تعريف المسافة والزمن من خلال تحديد طرق قياسهما، بينما يتم تعريف السرعة المتوسطة على أنها المسافة المقطوعة مقسومة على الزمن المستغرق.

تُعبر القياسات عن الكميات الفيزيائية من خلال وحدات موحدة. فمثلًا، يُمكن قياس طول سباق ما بوحدات الأمتار للعدائين العاديين أو بالكيلومترات للعدائين لمسافات طويلة. بدون وحدات موحدة، سيصبح من الصعب على العلماء التعبير عن القيم المقيسة ومقارنتها بشكل ذي معنى.

أنظمة القياس في الفيزياء

هنالك نظامان رئيسيان للوحدات المستخدمة حول العالم:

• وحدات النظام الدولي للوحدات (SI).
• الوحدات الإنجليزية (النظام العرفي أو الإمبراطوري).

تاريخيًا، استخدمت الوحدات الإنجليزية في الدول التي كانت تحت سيطرة الإمبراطورية البريطانية، وما زالت تُستخدم على نطاق واسع في الولايات المتحدة. أما باقي الدول، فتستخدم النظام الدولي للوحدات كمعيار قياسي، وهو النظام الذي يوافق عليه العلماء والرياضيون.

وحدات النظام الدولي للوحدات SI

تتكون وحدات النظام الدولي من وحدات أساسية وأخرى مشتقة. إليكم قائمة بأهم الوحدات الأساسية المستخدمة:

• الطول: متر (م)
• الكتلة: كيلوجرام (كجم)
• الزمن: ثانية (ث)
• التيار الكهربائي: أمبير (أ)

بعض الكميات الفيزيائية تُعتبر أكثر جوهرية من غيرها، ولا يمكن تعريفها إلا من خلال الطريقة المستخدمة لقياسها. تُعرف الوحدات المستخدمة في القياس باسم الوحدات الأساسية.

وحدات الزمن والطول والكتلة

الثانية Second

وحدة الزمن في النظام الدولي هي الثانية (ث)، تاريخها طويل ومعقد. كانت تُعرف سابقًا بأنها 1/86400 من متوسط اليوم الشمسي، لكن تم إعادة تعريفها مؤخرًا لتعزيز الدقة، حيث تُحسب الآن بناءً على اهتزازات ذرات السيزيوم.
الطائر الرفراف الحلقة 80

المتر Meter

وحدة الطول في النظام الدولي هي المتر، وقد تغير تعريفها عبر الزمن ليصبح أكثر دقة. تم تعريف المتر لأول مرة بناءً على المسافة بين خط الاستواء والقطب الشمالي، ثم تم تحسين القياس لاحقًا حتى تم تعريفه حاليًا بناءً على سرعة الضوء.

الكيلوجرام Kilogram

وحدة قياس الكتلة في النظام الدولي هي الكيلوجرام، وهي تعتمد على كتلة أسطوانة من البلاتين والإيريديوم محفوظة في المكتب الدولي للأوزان والمقاييس.

البادئات المترية

تُعتبر وحدات النظام الدولي جزءًا من النظام المتري، والذي يُعتبر مناسبًا للحسابات العلمية بسبب تصنيفه وفقًا لعوامل 10. تحويل الوحدات في النظام المتري يكون بسيطًا، مثل 100 سنتيمتر في المتر و1000 متر في الكيلومتر.

تحويل الوحدات وتحليل الأبعاد

غالبًا ما نحتاج إلى تحويل وحدات القياس في الفيزياء. على سبيل المثال، قد تحتاج إلى تحويل متر إلى كيلومتر. يتطلب ذلك معرفة وحدة القياس وعامل التحويل المناسب.

هذا التحويل يمكن أن يكون بسيطًا، مثل تحويل 80 مترًا إلى كيلومترات، حيث نستخدم أن 1000 متر يساوي كيلومترًا واحدًا.