القياسسآت الأسآسية في الفيزياء .. !!

القياسات الأساسية في الفيزياءBasic measurements in physics

الفيزياء علم رصد العالم الذي يحيط بنا . وهي تهدف إلى تقديم فهم لهذا العالم عن طريق
كل من المشاهدة والتنبؤ بالطريقة التي ستسلكها الأجسام .

فالفيزياء إذن هي علم القياس ، ولكن قبل القيام بأي قياس علينا أن نعرف الواحدات units
التي تقوم عليها قياساتنا .
الواحدات المعروفة هي واحدات الجملة الدولية (SI) وهي سبع واحدات أساسية معرفة كما يلي :

- المتر : هو المسافة التي تقطعها الأمواج الكهرطيسية في الفضاء الحر في فترة زمنية تبلغ 299792458/1 من الثانية .

- الكيلو غرام : هو الكتلة المساوية إلى كتلة الكيلو غرام النموذجي الأولي الدولي
المحفوظ في المكتب الدولي للأوزان و المقاييس في مدينة سيفر في فرنسا .

- الثانية : هي زمن استمرار 9192631770 دورا للإشعاع الموافق للإنتقال بين سويتين عاليتي الدقة hyperfine levels
تابعتين للحالة الأرضية لذرة السيزيوم -137 .

- الأمبير : هو التيار الثابت الذي إذا مر في ناقلين مستقيمين متوازيين ، لا نهائيين في الطول
وبمقطعين دائريين مهملين موضوعين في الخلاء على بعد متر واحد أحدهما من الأخر، نشأت بينهما قوّة تساوي -12 2.10نيوتن في المتر الواحد من الطول.

- الكلفن : و هو 1/273.16 من درجة الحرارة الترموديناميكية للنقطة الثلاثية للماء .

- الشمعة(الكاندلا) : هي الشدة الضوئية Iuminous intensity في اتجاه معين لمنبع يصدر اشعاعا وحيد اللون تواتره54.1013 هرتز
وله شدة إشعاعية radiant intensity تساوي 683/1 واط لكل ستيراديان .

- المول : هو كمية المادة في منضومة تحوي عددا من الجسيمات الأولية يساوي ما هو موجود في 0.012 كيلو غرام من الكربون -12 .



الأبعاد والأخطاء Dimensions and errors :

تتضمن كل تجربة سلسلة من القياسات ويجري كل قياس من هذه القياسات بدرجة محددة من الدقة .
فحساب السرعة على سبيل المثال يتطلب قياس الزمن والمسافة . فإذا استعملت ساعة توقيت يمكنك
أن تقيس الزمن إلى أقرب عشر من الثانية، وباستعمال مسطرة مترية يمكنك إيجاد المسافة إلى أقرب
ميليمتر (في قياس مسافة صغيرة في المختبر) . من المفيد جدا أن تكوّن فكرة تقريبية عن نوع النتيجة
التي تتوفعها قبل أن تبدأ التجربة ، وإن يكن هذا طبعا غير ممكن دائما في الأبحاث . ثمة صنفان أساسيان
من الخطأ يمكن أن يظهرا في النتيجة.

الأخطاء الجهازية Systematic errors

تحدث هذه الأخطاء من جراء استخدام جهاز خاطىء كسلم مدرج بتدريجات غير صحيحة مثلا أو علامة صفر
غير صحيحة على مقياس أو ساعة توقيت تدور ببطء . إن إعادة القياس عددا من المرات لن يؤثر على هذا
النوع من الأخطاء وقد لا يتطرق إليه الشك حتى تحسب النتيجة النهائية . والطريقة الوحيدة للتخلص من
هذا النوع من الخطأ هو تغيير أداة القياس أو إعادة معايرتها .

الأخطاء العشوائية Random errors :

يعتمد مقدار هذه الأخطاء على مدى سلامة استخدام المجرب للجهاز . وبقدر ما تكون مجربا أفضل بقدر ما
يكون الخطأ العشوائي الذي سيلحق بالتجربة أصغر . فإذا أجريت عددا من القراءات لكمية معطاة وأخذت
المتوسط فإنك ستقلل الخطأ الإجمالي .



كلمة تحذير لا بد منها :
المقادير الصغيرة يمكن إهمالها فقط بالمقارنة مع المقادير الكبيرة .
فعلى سبيل المثال إذا كان لدينل جواب مثل 6.700002
فإن المقدار 0.000002 يمكن إهماله ، لكن هذا لا ينطبق على جواب مثل 0.000012 حيث المقدار 0.000002
يشكل 17%من الجواب .
(إذا نام فيل بثقله عليك فلا يهم كثيرا إذا كانت ثمّة ذبابة على ظهره . أما إذا سقطت ذبابة على أخرى ،
فعندئذ هل تكون الذبابة الأولى مهملة بالنسبة للثانية ؟