Μονάδες και Διαστάσεις

Οι διαστάσεις αντιπροσωπεύουν φυσικές τιμές που θα μπορούσαν να μετρηθούν, αλλά οι μονάδες είναι υποκειμενικοί προσδιορισμοί που αποδίδονται σε συγκεκριμένες διαστάσεις προκειμένου να γίνουν σχετικές. Μια διάσταση, για παράδειγμα, είναι μήκος, αλλά ένα μέτρο είναι μια σχετική μονάδα που περιγράφει το μήκος. Οι μονάδες και οι διαστάσεις είναι μεταξύ των κρίσιμων θεμάτων που πρέπει να μάθετε.

Κάθε μονάδα για αυτήν την παρόμοια ιδιότητα συνδέεται μεταξύ τους με ένα στοιχείο μετατροπής. Υπάρχουν ακόμη επτά θεμελιώδεις διαστάσεις που μπορούν να συνδυαστούν για να καθορίσουν όλες τις πρόσθετες διαστάσεις συνάφειας στη μηχανική καθώς και στη φυσική, μεταξύ πολλών άλλων πεδίων. Στη μηχανική των ρευστών, οι βασικές διαστάσεις είναι συνήθως το μήκος, το βάρος, ο χρόνος και η θερμοκρασία. Ως αποτέλεσμα, η δύναμη είναι πράγματι ένας παράγοντας μήκους, βάρους και χρόνου.

Τι είναι μια μονάδα;

Οποιοδήποτε φυσικό ποσό μετράται συγκρίνοντάς το με ένα θεμελιώδες, αυθαίρετα επιλεγμένο, διεθνώς συμφωνημένο πρότυπο αναφοράς γνωστό ως μονάδα. Το αποτέλεσμα μιας φυσικής μέτρησης ποσότητας έχει δηλωθεί ως αριθμός (ή αριθμητικό μέτρο) ακολουθούμενο από οποιαδήποτε μονάδα.

Ενώ ο αριθμός των φυσικών μεταβλητών φαίνεται να είναι αρκετά τεράστιος, χρησιμοποιούμε απλώς έναν μικρό αριθμό μονάδων για να τις περιγράψουμε όλες επειδή είναι αλληλένδετες. Οι θεμελιώδεις ή βασικές μονάδες είναι πράγματι τα μέτρα για βασικές ή βασικές ποσότητες. Όλες οι πρόσθετες φυσικές τιμές έχουν μονάδες που είναι μείγματα των μονάδων θεμελίωσης. Αυτές οι μονάδες που αποκτώνται από τις παραγόμενες αξίες αναφέρονται ως παράγωγες μονάδες. Τα συστήματα των μονάδων θα ήταν μια ολοκληρωμένη συλλογή τέτοιων μονάδων, συμπεριλαμβανομένων τόσο των βασικών όσο και των παράγωγων μονάδων.

Διεθνή Συστήματα Μονάδων (SI)

Προηγουμένως, επιστήμονες από πολλές χώρες χρησιμοποιούσαν διαφορετικά συστήματα μέτρησης. Μέχρι τις τελευταίες δεκαετίες, τρία κύρια συστήματα έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως:το CGS, η μέθοδος FPS (ή βρετανική), καθώς και η διαδικασία MKS.

Σε τέτοια συστήματα, τα βασικά μέτρα για το μήκος, το βάρος, καθώς και τον χρόνο έχουν ως εξής:

• Ήταν εκατοστά, γραμμάρια και δευτερόλεπτα σε αυτό το σύστημα CGS, αντίστοιχα

• Αντιπροσωπεύουν το πόδι, τη λίβρα, καθώς και δεύτεροι σύμφωνα με τη μέθοδο FPS, αντίστοιχα

• Σύμφωνα με αυτήν τη μέθοδο MKS, αντιπροσώπευαν μέτρα, κιλά, συν το δευτερόλεπτο

Το Διεθνές Σύστημα Μονάδων (Γαλλικά σημαίνει Διεθνή Συστήματα Μονάδων), γνωστό ως SI, θα ήταν το τρέχον διεθνές σύστημα μέτρησης. Το SI, το οποίο δημιουργήθηκε από το Institut International des Poids et Mesures (The Global Institute of Weights as well as Measures, BIPM) το 1971, τροποποιήθηκε πρόσφατα από την Παγκόσμια Συνάντηση για τα Βάρη καθώς και τα Μέτρα τον Νοέμβριο του 2018. Αυτή η έννοια είναι Προορίζεται επί του παρόντος για χρήση σε παγκόσμια κλίμακα σε επιστημονικά, τεχνολογικά, βιομηχανικά ή ακόμα και εμπορικά έργα. Δεδομένου ότι οι μονάδες SI έχουν βασιστεί σε αυτό το δεκαδικό σύστημα, οι αλλαγές στη δομή είναι εύκολες και γρήγορες. Υπήρχαν επτά βασικές μονάδες στο SI.

Μονάδες βάσης και παράγωγες μονάδες

Για τη μεταφορά των τιμών των βασικών φυσικών μεγεθών, απαιτείται μία μονάδα. Για παράδειγμα, είναι δύσκολο να εκφράσεις ένα συγκεκριμένο μήκος σε κάποιον χωρίς να χρησιμοποιήσεις κάποια μορφή μονάδας. Δεδομένου ότι ένα μήκος δεν θα μπορούσε να δηλωθεί χωρίς καμία σχέση να χρησιμοποιηθεί για να κατανοήσει αυτή την τιμή που παρέχεται.

Ωστόσο, δεν απαιτούν όλοι οι τόμοι τη μοναδική τους μονάδα. Οι μονάδες ποσότητας μπορούν να αναπαρασταθούν ως μείγματα μονάδων. Έτσι, οι βασικές μονάδες αντιπροσωπεύουν ποσότητες που διαφέρουν από άλλες ποσότητες, όπως το μήκος, το βάρος, ο χρόνος, τα ηλεκτρικά ρεύματα, οι θερμοκρασίες, η φωτεινή ένταση, καθώς και η ποσότητα του υλικού.

Οι παράγωγες μονάδες ήταν ποσότητες που παράγονται από βασικές ποσότητες. Παραδείγματα τέτοιων παραγόμενων μονάδων περιλαμβάνουν μονάδες ταχύτητας, δραστηριότητας, επιτάχυνσης, ισχύος, πιέσεων και ούτω καθεξής. Διαφορετικές έννοιες μονάδων βασίζονται σε διάφορους συνδυασμούς ορισμένων συνόλων συνδεδεμένων μονάδων, συμπεριλαμβανομένων βασικών και παράγωγων μονάδων.

Τι είναι η ανάλυση διαστάσεων;

Είναι μια μέθοδος για τη μελέτη των διαστάσεων των πραγματικών μεγεθών. Η αξιολόγηση διαστάσεων χρησιμοποιείται γενικά για την απόκτηση πληροφοριών σχετικά με φυσικά συστήματα που είναι πολύ περίπλοκα για ολοκληρωμένες μαθηματικές λύσεις. Επιτρέπει σε κάποιον να προβλέψει τη συμπεριφορά μεγάλων συστημάτων με βάση την ανάλυση μοντέλων μικρού μεγέθους. Παρέχει έναν εύκολο τρόπο ελέγχου μαθηματικών προβλημάτων. Τέλος, οι εξισώσεις διαστάσεων χρησιμεύουν ως μια καλή μέθοδος κατηγοριοποίησης φυσικών ποσοτήτων.

Ο αριθμός που υποδεικνύει την ένταση κάθε ποσότητας (εκτός από τις αυστηρά αριθμητικές αναλογίες) αλλάζει άμεσα με το μήκος αυτής της μονάδας που επιλέγεται σε όλα τα γενικά χρησιμοποιούμενα συστήματα μονάδων σε όλη τη φυσική έρευνα. Έτσι, όταν ένα κομμάτι ιδιοκτησίας έχει μήκος 300 πόδια, αυτό είναι εκατό γιάρδες σε μήκος. Αυτή η ένταση 1 γιάρδας προς μέγεθος αναλογίας ενός ποδιού θα ήταν ισοδύναμη με το μέγεθος του μήκους σε πόδια με σχεδόν το ίδιο μήκος γιάρδων, που είναι, 3. Οι αναλογίες δύο μηκών που ορίζονται σε γιάρδες θα είναι παρόμοιες με την αναλογία δύο διαστάσεων που μετρώνται με πόδια, ίντσες, χιλιόμετρα ή οποιαδήποτε εναλλακτική μονάδα μήκους. Κάθε σχέδιο κάθε τύπου διαστάσεων καθορίζεται από αυτό το καθολικό χαρακτηριστικό των συνόλων μονάδων, που συχνά αναφέρεται ως η ύψιστη σημασία του σχετικού μεγέθους.

Χρήσεις ανάλυσης διαστάσεων

Η αξιολόγηση διαστάσεων έχει μια σειρά από βασικές εφαρμογές. Αυτό είναι αυτονόητο ότι μπορούν να αντιστοιχιστούν μόνο στοιχεία με παρόμοιες διαστάσεις. Ο τύπος 10 kg ισούται με 10 m/s, για παράδειγμα, είναι παράλογος. Το γεγονός ότι αυτά τα δύο μέρη οποιασδήποτε φόρμουλας έχουν το ίδιο μέγεθος είναι βασική προϋπόθεση για την ακρίβειά του.

1. Αυτό είναι συχνά χρήσιμο στη δοκιμή σύνθετων αναλυτικών συνθέσεων.

2. Η χρήση της αξιολόγησης διαστάσεων για την εξαγωγή απροσδιόριστων σχέσεων εξαρτάται από την ιδέα της εγκυρότητας της εξίσωσης.

3. Η ανάλυση διαστάσεων μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία μοντέλων. Συχνά, η συμπεριφορά μεγάλων πολύπλοκων συστημάτων μπορεί να προέρχεται από έρευνες μοντέλων μικρού μεγέθους με σημαντική εξοικονόμηση κόστους. Κάθε παράμετρος στο σχέδιο μειώνεται στην ίδια αναλογία προς την πραγματική ποσότητα του συστήματος.

4. Οι εξισώσεις διαστάσεων χρησιμεύουν επίσης ως μια απλή συνοπτική μέθοδος για τη μετάδοση της σημασίας των δευτερευουσών μεταβλητών και είναι χρήσιμες κατά την εναλλαγή μονάδων από το ένα πρότυπο στο άλλο.

Συμπέρασμα

Ενώ όλα αυτά αφορούν μονάδες και διαστάσεις και άλλες σημαντικές πτυχές τους. Μπορείτε τώρα να συνεχίσετε τη μαθησιακή σας πρακτική διαβάζοντας μια ποικιλία πρόσθετων άρθρων για άλλα σημαντικά θέματα, καθώς έχουμε καλύψει τα πάντα για εσάς.

Παρέχουμε μια επιλογή χρήσιμων εργαλείων μελέτης για να σας βοηθήσουμε να επιτύχετε στις επερχόμενες εξετάσεις του συμβουλίου ή σε άλλα τεστ εισαγωγής. Οι μονάδες και οι διαστάσεις είναι μια από τις πιο ουσιαστικές και σημαντικές έννοιες που πρέπει να κατανοήσετε κατά την προετοιμασία για τη 12η τάξη, καθώς και για τις εισαγωγικές εξετάσεις σε εθνικό επίπεδο όπως το NEET, το IIT JEE Mains ή το Advance. Οι μονάδες και οι διαστάσεις χρησιμεύουν ως βάση για πολλά επόμενα κεφάλαια της φυσικής. Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητη μια διεξοδική κατανόησή του.