פיזיקה תיכונית/מבוא לפיזיקה/יחידות מדידה

יחידות מדידה

בפיזיקה, יחידת המדידה חשובה כמעט כמו ערך המדידה עצמו. ונסביר, אם אנו רוצים לדון באופן מדויק (ולא לומר רחוק מאוד וכדו') על תכונה מסוימת שיש לגוף כגון מרחק נצטרך לקבוע מרחק מוסכם וידוע ולמדוד את המרחק בעזרתו (לדוגמה: חמשה מטרים)

בעבר, רווחו יחידות מדידה שונות באזורים שונים בעולם, כגון האמה היהודית או ה-feet האנגלי.

מאז המהפכה הצרפתית שיטת יחידות המדידה הנהוגה ברוב העולם היא שיטת ה-SI. SI היא שיטה עשרונית, בה קידומות מיוחדות (בטבלה בהמשך) מציינים הגדלה או הקטנה. ל-SI שבע יחידות בסיסיות, מהן ניתן לגזור את כל היחידות (אם כי לא תמיד נוח לעשות כן).

יחידות SI

מצורפת טבלה ובה ההגדרות הרשמיות של יחידות SI:

שם היחידה	סמל היחידה	יחידה של	הגדרה
מטר	$m$	אורך	מטר אחד הוא המרחק שעוברת קרן אור בריק בזמן ${\frac {1}{299,792,458}}$ שניות.
קילוגרם	$kg$	מסה	קילוגרם אחד הוא המסה של גליל סגסוגת האירידיום והפלטינה אשר שמורה בלשכה הבינלאומית למידות ומשקלות. במקור הוגדר הקילוגרם כמסה של $1000cm^{3}$ מים מזוקקים בטמפרטורה של $4^{\circ }C$ ובלחץ של אטמוספירה אחת.
שניה	$s$	זמן	שנייה אחת היא הזמן שעובר ב- $9,192,631,770$ מחזורי קרינה אשר מראים מעבר בין שתי רמות אנרגיה באיזוטופ צסיום-133 (Cs).
אמפר	$A$	זרם חשמלי	אמפר אחד הוא עוצמת זרם קבועה, אשר אם יזרום בשני מוליכים מקבילים וישרים בעלי אורך אינסופי וחתך זניח אשר מונחים במרחק של מטר אחד מהשני בריק, יפיק כח של $2\cdot 10^{-7}$ ניוטון למטר בין שני המוליכים.
קלווין	$K$	טמפרטורה מוחלטת	קלווין אחד הוא ${\frac {1}{273.16}}$ (בדיוק) של טמפרטורת הנקודה משולשת של מים.
מול	$mol$	כמות חומר	מול אחד הוא מספר אבוגדרו (כמות אטומי הפחמן ב- $0.012kg$ של פחמן-12 טהור) של חלקיקים. חלקיקים שנספרים במולים הם למשל אלקטרונים, אטומים או מולקולות.
קנדלה	$cd$	עוצמת הארה	קנדלה אחת היא: עוצמת הארה בכיוון נתון של מקור אור, המפיץ אור מונוכרומטי בתדירות של $540\cdot 10^{12}$ הרץ ובעוצמה של ${\frac {1}{683}}$ וואט רדיאן לסטרדיאן.

יחידות חצי-בסיסיות

היחידות הבאות נתונות במחלוקת לגבי היותן בסיסיות או לא.

שם	סימון	יחידה של	הגדרה
רדיאן	rad	זווית	הרדיאן מוגדר כזווית היוצאת ממרכז מעגל שרדיוסו R ונשענת על קשת שאורכה R. לדוגמה, במעגל יש 2π רדיאנים, שכן היקפו הוא 2πR.
סטרדיאן	sr	זווית מרחבית	סטרדיאן אחד שווה לשטח ההיטל גוף הנצפה על כדור היחידה (כדור שבו R=1) כאשר הצופה נתון במרכז הכדור.

בכל תרגיל, ישנה חשיבות מרובה לציון יחידות המדידה והקידומות שלהן, שהרי יש הבדל גדול אם רצתי 100 מטר או 100 קילומטר. דרך טובה לוודא נכונות של פתרון היא לעקוב גם אחרי היחידות. אין מובן למשפט כמו "המכונית נסעה במהירות של 100 קילוגרם", אם הגעתם למשפט כזה - יש טעות!
אין מובן לחיבור יחידות ש"אינן מאותו הסוג" - אי אפשר לחבר קילוגרמים עם מטרים, או קנדלות (עוצמת אור) עם שניות.
יש מובן , ומדובר במקרה שכיח, לכפל או חלוקה של סוגי יחידות, למשל יחידת המהירות היא חלוקה של יחידת אורך ביחידת זמן ( מטר לשניה- $m/sec$ )