الكميات الفيزيائية
| English | العربية |
|---|---|
| physical quantity/ˈfɪzɪkl ˈkwɒntɪti/ | كمية فيزيائية |
| magnitude/ˈmæɡnɪtjuːd/ | المقدار |
| estimate/ˈestɪmət/ | تقدير |
| free fall/friː fɔːl/ | السقوط الحر |
| order of magnitude/ˈɔːdə ɒv ˈmæɡnɪtjuːd/ | رتبة المقدار |
خطأ بـ125 مليون دولار
- في عام 1999، فقدت ناسا مركبة مسبار المريخ المناخي عند المريخ.
- استخدم فريق واحد الرطل، بينما استخدم الفريق الآخر النيوتن — ولم يقم أحد بالتحويل.
- حلّقت المركبة الفضائية على ارتفاع منخفض جدًا واحترقت.
- كان هذا خطأً في الوحدة، وليس خطأً رياضياً.
مختبر الكميات الفيزيائية
صنّف أمثلة القياسات حسب نوع الكمية التي تمثلها.
ما هي الكمية الفيزيائية؟
- في الفيزياء، نقوم بـقياس الأشياء.
- كل قياس هو كمية فيزيائية.
تتكون دائماً من جزأين
- الكمية = المقدار (الرقم) + الوحدة.
- المقدار يقول كم؛ والوحدة تقول ماذا.
كل كمية فيزيائية تتكون من جزأين: رقم (وهو ____) ووحدة.
الجزآن هما المقدار (الرقم) والوحدة.
صل كل مصطلح بالتعريف الذي يضعه المصحح.
كلا نصفَي الأولى يحصّلان علامة. الرقم بدون وحدة ليس كمية فيزيائية، وهذا بالضبط ما أدى إلى فقدان مدارك المريخ.
الرقم وحده لا قيمة له
- "السرعة هي 90" — 90 ماذا؟
- $90\ \dfrac{\text{km}}{\text{h}}$، $90\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}$ و 90 ميل/ساعة كلها مختلفة.
- اكتب الوحدة دائمًا أيضًا.
قول "السرعة هي 90" — بدون وحدة — لا يعطي كمية فيزيائية كاملة.
بدون وحدة يكون الرقم غير واضح. "$90\ \dfrac{\text{km}}{\text{h}}$" كاملة؛ أما "90" فهي ليست كذلك.
الإجابة بـ "5" على سؤال يطلب طولًا تكون كاملة طالما تم إظهار خطوات الحل.
الكمية الفيزيائية هي مقدار AND وحدة. 5 أمتار، و5 سنتيمترات، و5 كيلومترات هي ثلاثة أطوال مختلفة، والمخطط الإجابي يتطلب الوحدة.
"$90\ \dfrac{\text{km}}{\text{h}}$" هي كمية كاملة. "90" وحدها ليست كذلك.
أي عبارة تعطي كمية فيزيائية كاملة؟
تحتاج الكمية الفيزيائية إلى كلا المقدار (الرقم، 70) و الوحدة (كجم). الرقم وحده، أو الوحدة وحدها، غير كافٍ.
تقدير أحجام everyday
- يجب أن تعرف تقريباً كم حجم الأشياء الشائعة.
- احفظ هذه القيم القياسية في ذاكرتك.
حدد جميع التقديرات التي تبدو صحيحة.
الكل صحيح باستثناء سرعة الصوت: في الهواء هي حوالي $340\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}$. و$3 \times 10^{8}\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}$ هي سرعة الضوء.
رتب طريقة التقدير التقريبي (ترتيب المقادير).
إجابة ترتيب المقادير تدعي فقط الحصول على القوة الصحيحة للعدد العشري، لذا فإن حمل ثلاث خانات معنوية خلال العملية هو عمل ضائع.
كيفية التقدير
- قارن بشيء تعرفه (شخص $\approx 70\ \text{kg}$).
- مقربة إلى رقم واحد — السيارة حوالي $1000\ \text{kg}$، وليس $1043$.
- الحصول على أس العشرة الصحيح هو الأهم.
قدّر تسارع السقوط الحر $g$ بالقرب من سطح الأرض.
بالقرب من سطح الأرض $g \approx 9.81\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$ — تقريباً $10\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$.
شعر الإنسان قطره حوالي 0.1 مم. ما هو ترتيب المقادير لهذا العرض بالمتر، بصيغة قوة العدد العشري؟ (أعطِ الأس، مثال: -3)
0.1 مم = 1e-4 م. حوّل البادئة قبل أخذ قوة العدد العشري؛ اعتبار 0.1 مم كمجرد 0.1 هو الخطأ الشائع.
رتبة المقدار
- التقدير الجيد له أس صحيح للأس العشري.
- $70\ \text{kg}$ ✓ · $7\ \text{kg}$ ✗
رتب هذه الكتل، الأصغر أولاً.
الترتيب حسب الحجم يتحقق من إحساسك بـ ترتيب المقادير: $0.1\ \text{kg}$، ثم $1\ \text{kg}$، ثم $70\ \text{kg}$.
مقياس الكون
- نفس الفكرة تمتد من الذرة إلى الشمس.
- كل خطوة على طول الخط أكبر بعشر مرات.
لقد فهمت الأمر
- كمية فيزيائية = كمية مقدار + وحدة
- تعلم التقديرات القياسية (الإنسان، التفاحة، الصوت، الضوء، $g$)
- التقدير الجيد له رتبة المقدار الصحيحة
الخطوة التالية — وحدات SI التي تُبنى منها جميعها.