تعریف کمیت فیزیکی

سوالی که در همین ابتدا ممکن است پیش بیاید این است که کمیت فیزیکی چیست و در واقع از چه چیزی به عنوان یک کمیت یاد می‌شود؟ به طور کلی هر چیزی که در این دنیای فیزیکی قابلیت اندازه‌گیری را داشته باشد، یک کمیت فیزیکی نامیده می‌شود که ممکن است در بسیاری از آزمایشات و تحقیقات مورد سنجش قرار گرفته و بکار بیاید.

به عنوان مثال ارتفاع یک درخت‌ را می‌توان اندازه‌گیری کرد؛ در این مثال طول همان کمیتی است که امکان اندازه‌گیری آن را داریم. جرم بدن هر یک از ما نیز قابل اندازه‌گیری بوده و به عنوان یک کمیت شناخته می‌شود. مدت زمان انجام کارهای مختلف سک کمیت است و به همین ترتیب تمامی چیزهای ساده یا پیچیده‌ای که امکان اندازه‌گیری آن‌ها وجود داشته باشد، یک کمیت می‌باشد.

کمیت‌ها در دنیای علم بسیار زیاد هستند و نمی‌توان از تک تک آن‌ها نام برد. بعضی کمیت‌ها را می‌توان به تنهایی و بعضی دیگر را لازم است با تکیه بر کمیت‌های دیگر اندازه‌گیری کرد؛ مثلا اندازه‌گیری طول یک میز فقط با اندازه‌گیری طول انجام شده و نیازی به انجام کار دیگری نیست، اما برای اندازه‌گیری چگالی یک میله‌ی مسی باید در چند مرحله این کار را انجام داده، جرم و حجم میله را اندازه گرفت و در نهایت جرم را بر حجم تقسیم کرد.

در نتیجه لازم است که برای اندازه‌گیری هر نوع کمیتی، با تمامی کمیت‌ها و کاربرد آن‌ها آشنایی داشته باشید و تفاوت بین کمیت‌ها را بدانید.

تعریف کمیت فیزیکی

مطالعه‌ی کمیت‌ها در فیزیک

دامنه‌ی اشیاء و پدیده‌هایی که در علم فیزیک مورد مطالعه قرار می‌گیرند بسیار وسیع است. از عمر بسیار کوتاه یک هسته تا سن زمین، از اندازه‌های کوچک ذرات زیراتمی تا فاصله‌ی زیاد زمین با خورشید، از نیرویی که توسط یک کک در حال جهش اعمال می‌شود تا نیروی بین زمین و خورشید، فاکتورهایی وجود دارند که حتی ذهن یک دانشمند خبره و با تجربه را نیز دچار چالش می‌کنند.

استفاده از مقادیر عددی برای حل یک معادله‌ی فیزیکی به ما این امکان را می‌دهد تا طبیعت را خیلی عمیق‌تر از توصیفات کیفی آن درک کنیم.

با مطالعه‌ی دقیق کمیت‌های مورد استفاده در معادلات، به این نتیجه خواهید رسید که حتی از یک مفهوم بسیار ساده می‌توان به مفاهیم و نتایجی بسیار عمقی دست پیدا کرد. تمام کمیت‌ها را می‌توان به صورت ترکیبی از چهار کمیت فیزیکی اصلی بیان کرد؛ این چهار کمیت عبارتند از طول، جرم، زمان و جریان الکتریسیته.

ما یک کمیت را یا با تعیین نحوه‌ی اندازه گیری آن و یا با بیان نحوه محاسبه‌ی آن از سایر اندازه گیری‌ها تعریف می‌کنیم. به عنوان مثال مسافت و زمان، با استفاده از روش‌های اندازه گیری تعریف می‌شوند، این در حالی است که متوسط سرعت را با تقسیم کردن مسافت طی شده بر زمان طی کردن مسافت مورد نظر تعریف می‌کنیم.

برای اندازه گیری کمیت‌ها در آموزش فیزیک، از واحدهای استاندارد شده استفاده می‌شود؛ به عنوان مثال در یک مسابقه‌ی دو برای اندازه‌گیری مسافت و طول مسیر مسابقه به عنوان یک کمیت، اندازه‌گیری به دو شکل مختلف انجام شده و هم بر حسب متر و هم کیلومتر انجام می‌شود.

بدون در نظر داشتن واحدهای استاندارد شده، بیان و مقایسه‌ی مقادیر اندازه گیری شده به شکل معنادار برای دانشمندان کاملا سخت و پیچیده خواهد بود.

مطالعه‌ی کمیت‌ها در فیزیک

اهمیت کمیت‌ها در مطالعات فیزیکی

این یک واقعیت اساسی و مهم است که برخی از کمیت‌های فیزیکی که در انجام مطالعات و محاسبات مورد استفاده قرار می گیرند، از سایر کمیت‌ها مهم‌تر و اساسی‌تر هستند.

بنیادی‌ترین کمیت‌های مورد استفاده در انجام محاسبات، تنها بر اساس روشی که برای اندازه‌گیری آن‌ها استفاده می‌شود تعریف می‌شوند. لذا واحدهای اندازه‌گیری شده بر اساس این کمیت‌ها به عنوان واحدهای بنیادی شناخته می‌شوند.

کمیت‌های بنیادی همان طول، جرم، زمان و جریان الکتریسیته می‌باشند. سایر کمیت‌ها مانند نیرو و بار الکتریکی می‌توانند به شورت ترکیبی از کمیت‌های فیزیکی بنیادی تعریف شوند. در نتیجه واحدهای اندازه گیری شده بر حسب این کمیت‌ها به عنوان واحدهای مشتق شناخته می‌شوند.

مهم‌ترین مسئله در بکارگیری کمیت‌های بنیادی دقت بالا است، چرا که تمام اندازه‌گیری‌ها در نهایت برحسب واحدهای بنیادی بیان می‌شوند و در واقع نمی‌توان دقت آن‌ها را بالاتر از واندهای بنیادی در نظر گرفت.

می‌توان گفت که واحدهای بنیادی که توسط کمیت‌های فیزیکی بنیادی اندازه‌گیری می‌شوند، بیشترین دقت را در اندازه‌گیری دارند. اندازه گیری کمیت‌ها در فیزیک، بخشی بسیار مهم از انجام مقایسه‌ها را شامل می‌شود و مبنای مقایسه‌ی پدیده‌های مختلف را فراهم می‌آورد.

با استفاده از کمیت‌های بنیادین و یا سایر کمیت‌ها و از طریق اندازه‌گیری آن‌ها، علت رخداد هر پدیده‌ای برای ما مشخص شده و دیگر نیازی به مشاهده‌ی عینی پدیده‌ها نخواهیم داشت تا به دلیل اصلی اتفاق افتادن آن‌ها پی ببریم. در حقیقت با استفاده از کمیت‌ها و اندازه‌گیری آن‌ها در این شاخه‌ی علمی، قادر خواهیم بود تا از ریاضیات در بیان استدلال‌ها و نتایج بهره ببریم و در نتیجه روشی بسیار راحت برای نمایش دانش پیش روی ما قرار خواهد گرفت.

اهمیت کمیت‌ها در مطالعات فیزیکی

اندازه‌گیری کمیت‌ها، نتایج دقیق‌تر در فیزیک

برای مطالعه‌ی فیزیک لازم است مهارت‌های مطالعاتی بالایی داشته باشید و اطلاعات خود در رابطه با زیرشاخه‌های مختلف این علم را افزایش دهید، وگرنه هر چه مطالعات خود را جلوتر ببرید، در حین مطالعه سختی زیادی را متحمل خواهید شد.

بهترین راه برای جلوگیری از این مشکل، بالا بردن مهارت‌های مورد نیاز برای مطالعه‌ی موضوعات مختلف است. پس قبل از این که یادگیری آغاز کنید، در ابتدا لازم است ابزارهای مورد نیاز برای مطالعات خود را جمع آوری و مهارت‌های خود را تقویت نمایید.

این اصل در رابطه با استفاده از کمیت‌های فیزیکی نیز بسیار مهم است؛ مهم‌ترین ابزار برای اندازه‌گیری کمیت‌ها، واحدها هستند. همانطور که گفته شد واحدهایی که برای مطالعه‌ی این علم باید مد نظر داشته باشید به صورت بنیادی یا مشتق هستند.

در واقع با توجه به این که فیزیک به عنوان یک موضوع کمی شناخته می‌شود، استفاده از واحدها برای اندازه‌گیری کمیت‌ها در این شاخه‌ی علمی بسیار مهم است. در واقع این علم بدون استفاده از اعداد و واحدهای مورد استفاده برای اندازه‌گیری کمیت‌ها، قابلیت مطالعه را نخواهد داشت.

واحدهایی که برای اندازه‌گیری کمیت‌ها مورد استفاده قرار می‌‌گیرند، باید یک تعریف روشن داشته باشند، قابلیت تکرار داشته و در سطح بین الملل مورد تایید واقع شده باشند. در مطالعه‌ی هر یک از زیرشاخه‌های علم فیزیک، به تعدادی از کمیت‌ها و واحدها نیاز خواهد بود؛ برای مثال در مطالعه‌ی مکانیک واحدهایی همچون طول، جرم و زمان بسیار واحدهای اصلی برای اندازه‌گیری کمیت‌ها هستند. به همین علت یکی از اصلی‌ترین اقدامات برای مطالعه‌ی دقیق این علم، شناخت کامل کمیت‌ها و واحدها است.