محتويات
من الكميات الفيزيائية الأساسية السرعة التيار الكهربائي الشغل الزخم
من الكميات الفيزيائية الأساسية مجموعة تضم سبعة كميات رئيسية في النظام الدولي للوحدات Sl، والتي تتمتع بخصائص معينة يمكن معرفتها من خلال دراسة مكونات المواد أو الكائنات المرغوب قياسها فيزيائياً، وهي:
- الكتلة (Mass).
- الطول (Length).
- الزمن (Time).
- التيار الكهربائي (Electrical Current).
- درجة الحرارة المطلقة (Temperature).
- كمية المادة (Amount of substance).
- شدّة الإضاءة (Luminous intensity).
الكتلة (Mass): يمكن من خلال الكتلة قياس المادة الموجودة في الجسم أو الكائن، حيث أنه كلما احتوى على كمية أكبر من المادة، كان له كتلة أكبر من الوزن، وفي غالب الأحيان يتم الخلط بين الكتلة والوزن، إلّا أنهما مختلفان عن بعضهما البعض، فالوزن هو مقدار القوة التي تؤثر الجاذبية بها على الكتلة.
الطول (Length): يمكن التعرف من خلال هذه الوحدة على طول الجسم أو الكائن، وترتبط بخواص أخرى مثل المساحة والحجم.
الزمن (Time): ترتبط خاصية الزمن في الأحداث الجارية والتي تتزايد بشكل دائم، كما أن هذه الوحدة كالكتلة، إذ لا يمكن أن تحمل قيمة سلبية إطلاقاً.
التيار الكهربائي (Electrical Current): هي وحدة مؤثرة على القطبية، حيث من الممكن أن تكون موجبة أو سالبة، وتبين تأثير قوة ما على المادة عند وضعها في مجال كهربائي، إذ أنه كلما زادت كتلة الجسم، زاد عدد جزيئاته، وهذا ما يؤدي إلى زيادة في الشحنة الكهربائية.
درجة الحرارة المطلقة (Temperature): يمكن من خلال هذه الخاصية قياس كمية الحرارة الموجودة في مادة أو جسم ما، كما أنها ترتبط بحركة الجزيئات فيه.
كمية المادة (Amount of substance): تمثل هذه الخاصية كمية ثابتة يمكن من خلالها قياس عدد الجزيئات التي تتواجد في المادة أو الجسم بشكل دقيق.
شدّة الإضاءة أو اللمعان (Luminous intensity): يمكن من خلال هذه الخاصية قياس الطاقة الكهرومغناطيسية المنبعثة من جسم ما على شكل ضوء لكل وحدة زمنية، كدرجة الحرارة على سبيل المثال. [1]
ما هي الكميات الفيزيائية الأساسية والمشتقة
- الكميات الاساسية (Fundamental Quantities).
- الكَميات المشتقة (Derived Units).
الكميات الاساسية (Fundamental Quantities)
تُعرّف هذه الكميات بأنها الكميات الفيزيائية المنفردة بذاتها، حيث لا تعتمد على الكميات الأخرى، ويبلغ عددها سبع كميات أساسية، تُقاس كل منها بوحدة قياس محددة على الشكل التالي:
- الكتلة تقاس بالكيلو غرام (kg).
- الطول يقاس بالمتر (m).
- الزمن يقاس بالثانية (s).
- التيار الكهربائي يقاس بالأمبير (A).
- درجة الحرارة المطلقة تقاس بالكلفن (k).
- كمية المادة تقاس بالمول (mol).
- شدّة الإضاءة تقاس بالشمعة أو كما تسمى بالكانديلا (cd).
الكَميات المشتقة (Derived Units)
تُعرّف هذه الكميات بأنها الكميات الفيزيائية التي تعتمد على الكميات الأساسية وتشتق منها إلى أن تتفرع للعديد من المشتقات التي يمكن قياسها بوحدات متنوعة، ومن بعضها الكميات المُصنّفة وفق الآتي:
- كميات مشتقة بدون اسم خاص.
- كَميات مشتقة مع اسم خاص.
كميات مشتقة بدون اسم خاص
هي الكميات التي تشتق من الوحدات الأساسية للنظام الدولي للوحدات، بدون أن يكون لها أسماء خاصة، حيث إذ يمكن التعبير عنها من خلال الوحدات الأساسية التي تم اشتقاقها منها، وهي:
- المساحة (Area) وتقاس بالمتر المربع (㎡).
- الحجم (Volume) ويقاس بالمتر مكعب (m³).
- الكثافة (density) وتقاس بالكيلو غرام لكل متر مكعب (Kg/m³).
- التركيز أو المولارية (Molar concentration) ويقاس بمول لكل ليتر (mol/L).
- السرعة (Speed) وتقاس بالمتر لكل ثانية (m/s).
- التسارع (acceleration) ويقاس بالمتر لكل ثانية مربعة (m/s²).
- السرعة الزاوية (angular velocity) وتقاس براديان لكل ثانية (rad/s).
- كثافة التيار (current density) وتقاس بأمبير لكل متر (A/m).
- عدد الموجة (wave number) وتقاس بالمتر المعكوس (m-1).
- الحجم النوعي (specific volume) ويقاس بالمتر المكعب لكل كغ (m³/kg).
كَميات مشتقة مع اسم خاص
هي كميات مشتقة من الوحدات الأساسية، ولكن تم التعبير عنها بأسماء جديدة، ويبلغ عددها 22، وهي:
- التردد (Frequency) ويقاس بوحدة الهيرتز (Hz).
- الزاوية (plane angle) وتقاس بوحدة الراديان (rad).
- الزاوية المجسمة (solid angle) وتقاس بوحدة الستراديان (sr).
- القوة (Force) وتقاس بوحدة نيوتن (N).
- الضغط او الإجهاد (pressure, stress) ويقاس بوحدة باسكال (pa).
- الطاقة (energy) وتقاس بوحدة جول (J).
- القدرة (power) وتقاس بوحدة الواط (W).
- الشحنة الكهربائية (electric charge) وتقاس بوحدة الكولوم (C).
- اختلاف الجهد الكهربائي (electric potential difference) ويقاس بوحدة الفولت (V).
- السعة الكهربائية (capacitance) وتقاس بوحدة فاراد (F).
- المقاومة الكهربائية (electric resistance) وتقاس بوحدة اوم (Ω).
- الموصلية الكهربائية (electric conductance) وتقاس بوحدة سيمنز (S).
- التدفق المغناطيسي (magnetic flux) ويقاس بوحدة ويبر (Wb).
- كثافة التدفق المغناطيسي (magnetic flux density) وتقاس بوحدة تسلا (T).
- المحاثة (inductance) وتقاس بوحدة هنري (H).
- الحرارة المئوية (Celsius temperature) وتقاس بوحدة الدرجة المئوية (°C).
- الفيض الضوئي (luminous flux) ويقاس بوحدة لومن (lm).
- الاستضاءة (illuminance) وتقاس بوحدة (lx).
- نشاط النويدات المشعة (activity of a radionuclide) وتقاس بوحدة بيكريل (Bq).
- جرعة الطاقة الممتصة، الطاقة النوعية(absorbed dose, specific energy) وتقاس بوحدة غراي (Gy).
- الجرعة المكافئة (dose equivalent) وتقاس بوحدة زيفرت (Sv).
- النشاط التحفيزي (catalytic activity) ويقاس بوحدة كاتال (kat). [2] [3]
ما هي أنواع الكميات الفيزيائية
- كميات قياسية (scalar quantities).
- كميات متجهة (Vector quantities).
تنقسم الكميات الفيزيائية سواء أكانت أساسية أو مشتقة إلى نوعين رئيسيين كالتالي:
كميات قياسية (scalar quantities): هي الكميات التي تملك مقدار أو حجم فقط، مثل السرعة، والكتلة، والطاقة.
كميات متجهة (Vector quantities): هي الكميات التي تملك مقدار واتجاه معاً، مثل السرعة، والتسارع، والوزن. [4]
أمثلة على الكميات المتجهة والقياسية
- الكميات المتجهة.
- الكَميات القياسية.
الكميات المتجهة: لنفرض أن شخصاً ما قد سار مسافة 4 ميل لمدة ساعة باتجاه المتجر، يعبّر المثال هنا عن كمية متجهة لأنه يتوفر لدينا المقدار والاتجاه معاً، وفيما يلي بعض الأمثلة عليها:
- الوزن.
- الاحتكاك.
- السرعة.
- التسارع.
- القوة.
- العجلة.
الكَميات القياسية: لنفرض أن سيارة تسير بسرعة 75 ميلاً في الساعة، تمثّل القيمة 75 كمية قياسية لأننا لا نعرف وجهة السيارة، فيما يلي بعض الأمثلة عليها.
- الكتلة.
- المساحة.
- الطول.
- المقدار أو الحجم.
- الكثافة.
- الزمن.
- الضغط.
- درجة الحرارة. [4]
كيف يتم معرفة الكميات الفيزيائية
يتم معرفة الكميات الفيزيائية من خلال بعض الخصائص المتعلقة بالقيمة السالبة أو الموجبة، وكذلك المقدار والاتجاه.
يمكن معرفة الكميات الفيزيائية من خلال بعض الخصائص التي تميزها، وهي:
- القيمة السالبة أو الموجبة.
- الكمية القياسية.
- الكمية المتجهة.
القيمة السالبة أو الموجبة: لا يمكن لأي كمية فيزيائية أن تمثل قيمة أقل من الصفر، ما عدا الشحنة الكهربائية ودرجة الحرارة، حيث من الممكن أن تكون سالبة تحت الصفر.
الكمية القياسية: بعض الكميات الفيزيائية قياسية، وهذا يعني أنها ذات قيمة واحدة فقط بدون اتجاه، مثل الكتلة والمول، والتي يمكن جمعها، وطرحها، وضربها، وتقسيمها بعضها البعض.
الكمية المتجهة: بعض الكميات الفيزيائية متجهة، وهذا يعني الحاجة لوجود اتجاه إلى جانب المقدار، مثل السرعة والتسارع، كما أنها تتبع قواعد الجبر الرياضية الخاصة بها. [5]
