قياس وحدات القياس

مقدمة

• يُعَدّ التّطلّع البشري نحو القياس في مختلف جوانبه بداياته في مصر و اليونان، مع تقييماتهم الأنثروبومترية وحساب قواعد معيّنة للتّناسُب.

قياس

• يعني إعطاء قيمة عددية كمية لخاصية جسم ما، كطول أو مساحة.
• يقارن مقياس كميات مع الأخرى، مستخدماً مرجعاً (وحدة) تعسّفياً، ليُحدد عدد المرّات التي يحتويها المرجع
• قياس كمية ما يعني مقارنتها بوحدة القياس لمعرفة عدد المرّات التي تتضمّنها وحدة القياس في الكمية موضوع الدراسة.
• نتيجة القياس تُسمّى (قياس).

قياس

• هي عملية، أو مجموعة عمليات، تُحدّد كمياً كمية فيزيائية، من خلال مقارنتها بكميات أخرى تُعتبر نماذج أو باستخدام أدوات مُقيميّة.
• نتيجة القياس هي قيمة تُشير إلى العلاقة بين الكمية المدروسة والنموذج المُستخدم كوحدة.
• يجب أن يرافق الرمز العددي لنتيجة القياس دائماً وحدة القياس المُناسبة.
• يرمز للنموذج المُستخدم في القياس باسم (وحدة قياس).
• يجب أن تَتَمَيّز وحدة القياس بـ: الثبات، والعمومية، والسهولة في التكرار.

النظام الدولي للوحدات (SI)

• يجب أن يكون هنالك اتفاق، لتجنّب اختلاف قياسات مختلفة أو عدم مقارنتها.

أنواع الأخطاء

• الجودة في القياسات تُحدّد من خلال:
  • الدّقة: مستوى التفاصيل، وتختلف باختلاف النظام المُستخدم.
  • الدّقّة في القياس: تعتمد على الدّقة والنظام، وطريقة القياس. يمكن الحكم عليها من خلال قابلية التكرار.
  • الدِّقّة: مدى قرب القيمة المتوسطة من القيمة الحقة، وتعتمد على الدّقة وتصحيح آلة القياس.

سمات أدوات قياس

• الصّحة: الدرجة التي يقيس بها الأداة ما نريد قياسه.
• الثبات: درجة ثبات أداة القياس (درجة التطابق في نتائجها).
• الحياديّة: درجة استقلال الأداة عن الشخص الذي يقوم بالقياس، توافق نفس القياس المأخوذ من أشخاص مختلفين.
• الدّقة أو الإِحكام: التطابق بين ما يُظهِره مقياس الأداة (المقياس) وبين القيمة الصحيحة.
• الحساسية: خاصية الأداة القياسية التي تجعل التغيّرات الطفيفة في الكمية المُقاسة تُؤدّي إلى تغييرات بارزة في مؤشّر القياس على المقياس.

الكمية

• عندما يحسب مراقبون مختلفون التغيرات التي يُلاحظونها في بعض الأجسام أو خواصّها، غالباً ما يُلاحظ أنّ بعض الخواصّ لا تُفهم أو تُروى بالطريقة نفسها من قبل الجميع.
• النتائج مُتغيّرة، وتعتمد على المُراقِب.
• مثال: صعوبة مشكلة ما.
• إذا لم تُقاس خاصية ما (مثل الصّعوبة)، فلا تُعَدّ كمية فيزيائية.
• إذا لم تُلاحظ ظاهرة ما بشكل كمي، فإنّ المعلومات ستكون ناقصة.
• نسمّي الخواصّ الفيزيائية التي يُمكن قياسها بالكميات.
• التصنيف الأول:
  • أنواع الكميات:
    • الكميات الأساسية (7): الطول (م)، الزمن (ث)، الكتلة (كغم)، شدّة التيار الكهربائي (أ)، درجة الحرارة (ك)، كمية المادة (مول)، شدّة الإضاءة (شمع).
    • الكميات المُشتقّة: تُحْصَل من الجمع بين الكميات الأساسية. الطول / الزمن = السرعة
  • تصنيف ثانٍ:
    • أنواع الكميات:
      • الكميات القياسية: هي الكميات التي تُحدّد تمامًا بإعطاء رقم حقيقي واحد ووحدة قياس. أمثلة على هذا النوع من القياس هي طول خيط ما، كتلة جسم ما، أو الوقت الذي يمُر بين حدثين. أمثلة أخرى على الكميات القياسية هي الكثافة، الحجم، العمل الميكانيكي، القدرة، درجة الحرارة.
      • الكميات المتجهة: لا يمكن تحديدها بالكامل بواسطة رقم حقيقي ووحدة قياس. على سبيل المثال، لإعطاء سرعة مُنتَقِلٍ في نقطة في الفراغ، يجب بالإضافة إلى شدتها، تحديد اتجاه الحركة، وأتجاه الحركة في ذلك الاتجاه. تأثيراتها تعتمد ليس فقط على الشدّة، بل أيضاً على الإتجاهات والاتجاهات التي تعمل بها. أمثلة على الكميات المتجهة هي التسارع، الزخم، الزخم الزاوي.

المتجهات

• تعريف: "رمز رسومي مع نقطة تطبيق، خط عمل أو اتجاه، اتجاه، ومقياس".
• يمكن حسابه بشكل تصويري أو رياضي.
• أنواع:
  • خطية (نفس الاتجاه) نفس الاتجاه أو عكس الاتجاه.
  • متقاطعة (نفس نقطة التطبيق لكن اتجاهات مختلفة).
  • متوازية (إذا كانت أجسامها متوازية).

المتجهات VS ترتيب الألياف

• هل يحدّد ترتيب الألياف العضلية فعاليتها في مهمة مُعيّنة؟

أنظمة الإِحْسان

• في الميكانيكا، يُعدّ نظام الإِحْسان أو إطار الإِحْسان مجموعة اتفاقيات يستخدمها المُراقِب لقياس الموضع وكميات فيزيائية أخرى لجسم أو نظام فيزيائي خلال الزمن و الفراغ.
• النقطة التي نقيس منها ليست مُتغيّرة.

قوانين نيوتن

• القانون الأول أو قانون القصور الذاتي: يتحرّك الجسم في حالة سكون أو حركة مستقيمة موحدة ما لم تَعمل قوى خارجية عليه.
• القانون الثاني أو مبدأ الديناميكا الأساسي: القوة التي تعمل على جسم ما تتناسب طردياً مع تسارعه. F = m٠ a (كمية الحركة) p = m٠ v
• القانون الثالث أو مبدأ الفعل ورد الفعل: عندما يُمارس جسم قوّة على جسم آخر، يُمارس هذا الجسم قوّة متساوية في المقدار ومعاكسة في الاتجاه على الجسم الأول.
• تجدر الإشارة إلى أن أزواج الفعل ورد الفعل، على الرغم من تساويهما في القيمة واتجاهاتهما المُضادة، لا تلغي بعضها، لأنها تعمل على أجسام مختلفة.

يتناول هذا الاختبار موضوع القياس وأهميته في العلوم. كما يستعرض النظام الدولي لوحدات القياس (SI) وكيفية استخدامه بشكل صحيح. سيتم اختبار فهمك لمفاهيم القياس وكيفية تطبيقها في حياتنا اليومية.