مقدمه:

واژه فیزیک از واژه یونان باستان به معنای طبیعت و ما هیت است.

مطالعات فیزیکی نشان می دهد، که رویداد ها و پدیده های اطراف ما اگر چه ممکن است متفاوت باشند ولی از قانون های خاصی پیروی می‌کنند. و هدف علم فیزیک کشف و بیان این قانونها است و همچنین یافتن ماهیت و طبیعت بنیادی هر چیز از اهداف علم فیزیک می‌باشد.

خوشبختانه این قانون‌ها را اغلب می توان به صورت یک رابطه ریاضی ساده بیان نمود و فیزیکدانها در جستجوی قوانین حاکم بر طبیعت می‌باشند.

چند تعریف:

تجربه: جمع آوری اطلا عاتی از رویدادها یا موضوع مورد بررسی است.

نظریه: مجموعه ای از مدل ها و رابطه هایی که از طریق تجربه ها به دست می‌آید.

فیزیکدانان نظری یا نظریه پرداز: فیزیکدانانی که با تجزیه و تحلیل داده های تجربی و مشاهده ها نظریه می‌سازند.

فیزیکدانان تجربی: فیزیکدانانی که بیشتر در زمینه طرح ریزی و انجام آزمایش و جمع آوری اطلاعات از طریق اندازه‌گیری پژوهش می‌کنند.

کمیت:آنچه قابل اندازه گیری است و افزایش یا کاهش دارد. مانند: طول، حجم، سرعت، نیرو، انرژی، کار، و ...

کمیت اساس فیزیک را تشکیل می‌دهند و اگر نتوانیم کمیتی را اندازه بگیریم از آن چیز معنا داری نمی‌دانیم.

یکای کمیت (واحد کمیت): برای تعیین هر کمیت مقداری از همان کمیت را به عنوان یکا (یا واحد ) انتخاب می‌کنیم و می‌توانیم آن را چنین تعریف کنیم: یکای هر کمیت مقداری معین و ثابتی از آن کمیت است.

اندازه گیری: مقایسه بزرگی هر کمیت با یکای همان کمیت است، تا معلوم شود که بزرگی آن چند برابر یکا است.نتیجه این مقایسه عددی است که اندازه (مقدار یا بزرگی) آن کمیت نام دارد.

ویژگی های یکای هر کمیت:

1- ثابت باشد، زیرا مقایسه در هر زمان و در مکان امکان پذیر باشد.

2- دقیق باشد، زیرا باید پاسخگوی آزمایش های بسیار دقیق امروزه باشد.

3- در دسترس باشد، بدین معنا که همواره بتوان آن را بدست آورد.

نکته1:در هر اندزه گیری باید دو کار انجام دهیم: 1- انتخاب یکا هر کمیت 2- ابزار و روش و دستورالعمل اندازه گیری باید مشخص شود. و تعریف یک کمیت فیزیکی هنگامی کامل می‌شود که برای آن یکای مناسب و یک روش اندازه گیری تعرف کرده باشیم.

یکاهای اصلی:

آن دسته از کمیت ها یی را که یکا های آنها به طور مستقل و بدون رابطه با یکاهای دیگر تعریف شده اندرا کمیت‌های اصلی و یکاهای آنها را یکاهای اصلی می‌نامند.

کمیتهای اصلی عبارتند از: 1- جرم (بر حسب کیلوگرم) 2- طول (برحسب متر ) 3- زمان (بر حسب ثانیه) 4- دما (بر حسب کلوین) 5- شدت جریان الکتریکی (بر حسب آمپر) 6- شدت نور (بر حسب کاندلا) 7- مقدار ماده (بر حسب مول)

یکاهای فرعی: یکاهای که مستقل نبوده و با استفاده از یکاهای اصلی تعریف می‌شوند. و به کمک قانونهای فیزیکی و رابطه های به کمیتهای دیگر وابسته اند. به غیر از 7 کمیت اصلی فوق مابقی کمیت ها فرعی است. مانند: مساحت، حجم، سرعت، توان، نیرو، فشار، بسامد و ...

دستگاه بین الملی یکاها ) S I ( :

دانشمندان برای آن که رقم های حاصل از اندازه گیری مختلف یک کمیت با هم یکی باشند، در نشست بین الملی توافق کرده‌اند که برای هر کمیت،یکای معینی تعریف کنند. مجموعه یکاهای مورد توافق بین الملی را به اختصار دستگاه بین الملی یکاها یا یکاهای (SI) می‌نامند.

اکنون به توضیح سه یکای اصلی، طول،جرم،و زمان می‌پردازیم:

یکای طول: واحد طول متر است و یک متر برابر فاصله‌ای انتخاب شد که نور در معینی از ثانیه در خلا می‌پیماید.و به کمک تعریف نمونه استانداردی ساخته شده است که در موزه سور در پاریس نگهداری می‌شود. این نمونه میله‌ای از جنس پلاتین و ایریدیوم در دمای صفر درجه سلسیوس است.

یکای زمان: واحد زمان ثانیه است و یک ثانیه عبارت است از : 9192631770 برابر زمان نوسان هسته اتم سزیم رادیو اکتیو.

یکای جرم: واحد اندازه گیری جرم کیلو گرم است. مقیاس اندازه گیری جرم استوانه‌ای از پلاتین- ایریدیوم با ابعاد معین است. که در مئزه سور پاریس نگهداری می‌شود.

پیشوند یکاهای کوچکتر:

1- دسی 0d=0/1


2- سانتی c=0/01


3-میلی m=0/001


4- میکرو 0/000001


5- نا نو

6- پیکو


7- فمتو


8- آتو

پیشوند یکاهای بزرگتر:

1- دکا 10


2- هکتو 100


3- کیلو 1000


4- مگا 1000000


5- گیگا

6- ترا


7- پتا


8- اگزا

نماد گذاری علمی: برای سادگی و کاهش اشتباه در محاسبات از نماد گذاری علمی استفاده می‌شود.بدین صورتکه هر مقدار را به صورت حاصل ضرب عددی بین 1 تا 10 و توان صحیحی از 10 می‌نویسند.

نکته2: در SI هفت کمیت و یا یکای اصلی داریم و مابقی کمیت‌ها فرعی به حساب می‌آیند. به عنوان مثال طول کمیت اصلی است و با یکای متر بیان می‌شود.و یکاهای کوچکتر و یا بزرگتر از آن مانند نیز که کمت اصلی طول را اندازه‌گیری میکند را به عنوان یکای های اصلی می‌شناسیم.

دقت اندازه گیری: هر اندازه گیری همواره با خطا همراه است و برای هر وسیله اندازه گیری کم ترین مقداری وجود دارد که کوچکتر از آن را نمی‌تواند اندازه گیرد. کمترین مقداری را که یک وسیله می تواند اندازه بگیرد ، دقت اندازه گیری با آن وسیله می‌نامند.

نکته3: نتیجة هر اندازه گیری بصورت یک عدد بیان می‌شود که این عدد باید بیان کننده دقت وسیله اندازه گیری باشد. یعنی باید عدد به گونه ای نوشته شود که دقت وسیله را تغییر ندهد.

نکته4: اندازه‌گیری‌ها همواره با تقریب همراه هستند و دقت اندازه‌گیری به دقت شخص و دقت وسیله اندازه‌گیری بستگی دارد.

نکته5: نتیجه هر اندازه‌گیری با یک عدد بیان می‌شود که برای این عدد رقم با معنا را می‌توانیم چنین تعریف کنیم:

برای تعیین رقم‌های با معنا که نتیجة یک اندازه‌گیری هستند، رقم‌ها را از سمت چپ به راست می شماریم.صفر‌هایی که قبل از اولین رقم سمت چپ نوشته می‌شوند، جزء رقم‌های با معنا به حساب نمی‌آیند. این صفر ها به هنگام تبدیل یکاها ظاهر می‌شوند و تبدیل یکاها نباید تعداد رقم‌های با معنا را تغییر دهد. مثلاً اگر جرم یک جسم برابر 30 گرم گزارش شده باشد جرم این جسم بر حسب کیلوگرم برابر 03/0 است.مقدارهای 30gr,0/03Kg هر دو دارای دو رقم با معنا هستند.

نکته7: به آخرین رقم سمت راست عدد اندازه‌گیری شده رقم غیر قطعی گفته می‌شود.مثلاً باری عدد 45/16 mm چهار رقم با معنا داشته و عد 6 رقم غیر قطعی آن است.

نکته8: باید بین دقت وسیله اندازه‌گیری شده و وسیله اندازه‌گیری هماهنگی باشد یعنی عدد اندازه‌گیری دقت وسیله را بیان می‌کند پس نباید عددی را کم یا زیاد نماییم مثلاً اگر دقت مسیله اندازه گیری در حد کیلوگرم است نباید جرم جسم را بر حسب گرم بیان کنیم واگر زمان سنجی مثل کرونومتر که تا صدم ثانیه مدرج است استفاده کنیم دقت ما تا صدم ثانیه است و نباید زمان را تا دهم ثانیه و یا تا هزارم ثانیه بیان کنیم