كمیتهای فیزیكی ، استانداردها و یكاها

مقاله كمیتهای فیزیكی ، استانداردها ، ویكاها در 177 صفحه word قابل ویرایش با فرمت doc

كمیتهای فیزیكی ، استانداردها و یكاها

كمیتهای فیزیكی ، استانداردها ، ویكاها :

    واحدهای ساختاری فیزیك ، همین كمیتهایی هستند كه برای بیان قوانین این علم به كار می روند : طول ، جرم ، زمان ، نیرو ، سرعت ، چگالی ، مقاومت ویژه ، دما ، شدت روشنایی ، شدت میدان مغناطیسی ، و بسیاری كمیتهای دیگر . خیلی از این واژه ها ، مثل طول و نیرو ، در شمار واژههای روزمره اند . مثلاً ممكن است گفته شود : “ او در طول زندگیش فشار زیادی را تحمل كرده است.” اما در فیزیك نباید گول معنی روزمرة این واژ ها را خورد . تعریف علمی دقیق طول و فشار ، هیچ ربطی به معنی این دو واژه در جملة بالا ندارد .

    خیلی از كمیتهای پیچیده تر را می توان بر حسب این كمیتهای پایه بیان     كرد . مثلاً ، تا مدتها دفت اندازه گیری طول و زمان از خیلی از كمیتهای فیزیكی دیگر بیشتر بود و این دو كمیت را عموماً برای تعیین استاندارد به كار می برند . دقت اندازه گیری سرعت كمتر بود ، و بنابراین به عنوان كمیتی مشتق ( زمان /طول = سرعت ) در نظر گرفته می شد . اما امروزه دقت سنجش سرعت نور ، بیش از دقت استاندارد پیشین طول است ؛ البته هنوز هم طول را كمیتی بنیادی می دانیم ، اما استاندارد آن را از استاندارد سرعت و زمان به دست به دست می آوریم .

سیستم بین المللی یكاها :

     كنفرانس عمومی اوزون و مقیاسها ؟ در طی مذاكرات سالهای 1954 تا 1971 هفت كمیت را به عنوان كمیتهای اصلی انتخاب كرده است .

    سیستم بین المللی یكاها ، SI ، مبتنی بر همین كمیتهاست ، كه فهرست از آنها در جدول 1 آماده است .

   در این كتاب با بسیاری از یكاهای فرعی SI ـ مثل یكای سرعت ، نیرو ، و مقاومت الكتریكی ـ سروركار خواهیم داشت . این یكاها از یكاهای جدول 1 مشتق می شوند . مثلاً یكای نیروی نیوتن (N  ) است . این یكا ، برحسب یكاهای اصلی SI ، به صورت   تعریف می شود .

   اگر بخواهیم كمیتهای مثل توان یك نیروگاه ، یا زمان بین دو رویداد         هسته ای را بر حسب یكاهای SI بیان كنیم ، با عددی بسیار بزرگ ، یا بسیار كوچك ، مواجه می شویم . برای ساده شدن بیان چنین كمیتهایی ، كنفرانس عمومی اوزان و مقیاسها طی مذاكرات سالهای 1960تا 1975 خود توصیه كرد كه از پیشوندهایی كه در جدوا 2 آمده است استفاده شود . به این ترتیب ،‌می توانیم توان خروجی یك نیروگاه معمولی برق ، را وات ، را به صورت 3/1 گیگاوات یا GM 3 را بیان كنیم . همچنین ، یك بازة زمانی معمول در فیزیك هسته ای ، مثل  ثانیه ، را می شود به صورت 35ر2 نانوثتنیه یا ns35ر2 نوشت . پیشوندهای مربوط به ضریبهای بزرگ تر از یك ، ریشة یونانی دارند و پیشوندهای مربوط به ضریبهای كوچكتر از یك ، ریشة لاتین ( جز فمتو و آتو ، كه ریشة دانماركی دارند ) .

  در كنار SI ، دو سیستم هم دیگر هم برای یكاها داریم .یكی سیستم گاؤسی است كه در خیلی از منابع فیزیك مورد استفاده است . این سیستم را در این كتاب به كار نخواهیم برد . ضرایب تبدیل یكاهای این سیستم به سیستم  SI ، در پیوست ز آمده است .

   سیستم دیگر ، سیستم بریتانیایی است ،‌كه هنوز هم در بعضی كشورها و از جمله در ایالات متحد امریكا كاربردهای روزمره دارد . كمیتها و یكاهای اصلی میكانیك در این سیستم ، طول ( فوت ) ، نیرو ( پاوند ) ، و زمان ( ثانیه ) اند . ضرب تبدیل این یكاها به یكاهای SI هم در پیوست ز آمده است . ما در این كتاب عموماً یكاهای SI را به كار برده ایم ( و در بعضی موارد به معادله های بریتانیایی آنها هم اشاره كرده ایم ) . تنها در سه كشور ( میانمار ، لیبریا ، و ایالات متحد امریكا ) است كه استانداردهای ملی اندازه گری مبتنی بر سیستمی جز SI اند .

   مثال 1. هر كمیت فیزیكی را می شود در 1 ضرب كرد ( چون مقدارش را تغییر نمی دهد ) . مثلاً s 60=min 1 است ، پس از min1 /s60=1؛به همین ترتیب ، in 12=ft1،پس in12/ft1=1 است . با استفاده از ضرایب تبدیل مناسب ‌، ( الف ) سرعت 55 مایل بر ساعت را برحسب متر بر ثانیه ، و ( ب ) حجم مخزنی را كه 16 گالن بنزین می گیرد بر حسب سانتی متر مكعی به دست بیاورید .

   حل : ( الف ) برای ضرایب تبدیل ، به روابط  m 1609=mi1/m1609=1)و s3600/ h=1)نیاز داریم ( نگاه كنید به پیوست ز) . به این ترتیب :

سرعت

( ب ) یك گالن مایع 231 اینچ مكعب ، و cm 54ر2=in1 است .

پس

حجم

   توجه كنیدد كه در این دو محاسبه ، ضرایب تبدیل را چنان به كار برده ایم كه یكاهای ناخواسته در صورت یك كسر و مخرج كسر دیگر ظاهر شوند ، و یكدیگر را حذف كنند .

جدول 1. یكاهای اصلی SI

استاندارد زمان :

   سنجش زمان دو جنبه دارد . برای امور رزمره ، و برای بعضی از مقاصد علمی ، لازم است بدانیم چه وقت از روز است تا بتوانیم ترتیب وقایع را تعیین كنیم . در بسیاری از كارهای علمی ، می خواهیم بدانیم كه فلان رویداد چقدر طول می كشد ( بازة زمانی چقدر است ) . پس هر استاندارد زمانی باید بتواند به این دو پرسش پاسخ بدهد . “ فلان رویداد در چه زمانی وقوع یافته ؟ ” و “چقدر طول كشیده است ؟ ” جدول سه گسترة بازه های زمانی سنجش پذیر را نشان می دهد . نسبت حدود بالا و پایین این گستره از مرتبة  است .

   هر پدیدة تكرار شونده ای را می شود به عنوان مقیاس زمان به كار برد . برای سنجش زمان با چنین پدیده ای ، عدة تكرارهای پدیده را ( به اضافة كسری از یك دور در صورت لزوم ) می شماریم . به این منظور می توانیم مثلاً از آونگ ، سیستم جرم ـ فنر ، یا بلور كوارتز استفاده كنیم .

قرنهای متمادی پدیدة تكرار شوندة چرخش زمین حولمحور خودش ، كه مدت روز را تعیین می كند ، به عنوان مقیاس زمان به كار می رفت . بعدها یك ثانیه  ( میانگی خورشیدی ) برابر با 86400/1 روز ( میانگین خورشیدی ) تعریف  شد . وساعتهای بلوارتز ، كه بر اساس اباقی الكتریكی ارتعاشات دوره ای بلور كلوارتز كار می كنند ، به عنوان استاندارد ثانویة زمان به كار می روند . ساعت كوارتز را می شود با استفاده از رصدهای نجومی ، برحسب چرخش زمین مدرج كرد و برای سنجش زمان در آزمایشگاه به كار برد . خطای انباشتة بهترین این ساعتها ، در طول سال ، حداكثر 5 بوده است . اما حتی این دقت هم برای علوم و تكنولوژی جدید كافی نیست .

برای دستیابی به استاندارد زمانی بهتر ، ساعتهای اتمی در چندین كشور ساخته شده است . كار این ساعت ، بر اساس بسامد

برچسب ها : كمیتهای فیزیكی ، استانداردها و یكاها , كمیت , فیزیكی , استانداردها , یكاها , كمیتهای فیزیكی , كمیتهای استانداردها , كمیتهای یكاها , كمیتهای فیزیكی ، استانداردها و یكاها , دانلود رایگان كمیتهای فیزیكی ، استانداردها و یكاها , تحقیق درمورد كمیت ها , دانلود مقاله كمیتهای فیزیكی و یكاها , تحقیق بررسی كمیتهای فیزیكی و استانداردها , دانلود رایگان بررسی كمیتهای فیزیكی ، استانداردها و یكاها , سیستم بین المل