ขนาดพื้นฐานและขนาดที่ได้มาคืออะไร?

การเริ่มต้น » วิทยาศาสตร์ » ขนาดพื้นฐานและขนาดที่ได้มาคืออะไร?

ปริมาณพื้นฐานและปริมาณอนุพันธ์คือปริมาณทางฟิสิกส์ที่ช่วยให้เราสามารถแสดงปริมาณหรือการวัดใดๆ ของวัตถุได้ การทดลองเป็นสิ่งสำคัญพื้นฐานของฟิสิกส์และวิทยาศาสตร์กายภาพอื่นๆ ทฤษฎีและสมมติฐานอื่นๆ ได้รับการตรวจสอบและพิสูจน์ว่าเป็นความจริงทางวิทยาศาสตร์ผ่านการทดลอง

ภาพด้านบนแสดงหน่วยที่ใช้วัดปริมาณพื้นฐานและปริมาณอนุพันธ์ น้ำหนักวัดเป็นกิโลกรัม ระยะทางวัดเป็นเมตร เวลาวัดเป็นวินาที กระแสไฟฟ้าวัดเป็นแอมแปร์... หัวข้อถัดไปจะอธิบายรายละเอียดเพิ่มเติม

การวัดถือเป็นส่วนสำคัญของการทดลอง โดยใช้ขนาดและความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณทางกายภาพที่แตกต่างกันเพื่อยืนยันความจริงของทฤษฎีหรือสมมติฐาน

ประเภทของขนาด: ขนาดพื้นฐานและขนาดอนุพันธ์

ดัชนีหลัก

ในแต่ละระบบหน่วย จะมีการกำหนดชุดหน่วยพื้นฐาน โดยมีปริมาณทางกายภาพเรียกว่าปริมาณพื้นฐาน

หน่วยพื้นฐานถูกกำหนดอย่างเป็นอิสระ และปริมาณต่างๆ มักจะวัดได้โดยตรงในระบบทางกายภาพ

โดยทั่วไป ระบบหน่วยต่างๆ ต้องมีหน่วยทางกล 3 หน่วย (มวล ความยาว และเวลา) และต้องมีหน่วยทางไฟฟ้าด้วย

ปริมาณที่ไม่ขึ้นอยู่กับปริมาณทางกายภาพอื่นใดในการวัด เรียกว่า ปริมาณพื้นฐาน ซึ่งไม่ขึ้นอยู่กับปริมาณอื่นใดที่สามารถแสดงออกมาได้ มีขนาดพื้นฐานทั้งหมด 7 ขนาด ได้แก่

1- มวล: กิโลกรัม (กก.)

ถูกกำหนดโดยมวลของต้นแบบกระบอกแพลตตินัม-อิริเดียมที่เก็บรักษาไว้ที่สำนักงานชั่งตวงวัดระหว่างประเทศในปารีส ประเทศฝรั่งเศส

หลายประเทศเก็บรักษาสำเนาของกระบอกสูบนี้ไว้เพื่อใช้ในการกำหนดมาตรฐานและเปรียบเทียบน้ำหนัก

2- ความยาว: เมตร (ม.)

กำหนดให้เป็นความยาวของเส้นทางที่แสงเดินทางในช่วงเวลา 1/299792458 วินาทีพอดี

3- เวลา: วินาที (s)

ตามระบบหน่วยสากล หมายถึงช่วงเวลา 192.631.770 คาบของการสั่นของแสงที่ปล่อยออกมาจากอะตอมซีเซียม-133 ซึ่งสอดคล้องกับการเปลี่ยนสถานะระหว่างระดับไฮเปอร์ไฟน์สองระดับของสถานะพื้นฐาน ซึ่งคำนวณโดยใช้นาฬิกาอะตอมความแม่นยำสูง

4- กระแสไฟฟ้า: แอมแปร์ (A)

วัดความเข้มของกระแสไฟฟ้า นิยามว่าเป็นกระแสคงที่ หากไหลในตัวนำตรงสองเส้นขนานกันที่มีความยาวไม่จำกัดและมีหน้าตัดวงกลมเล็กมาก เมื่อตัวนำทั้งสองอยู่ห่างกัน 1 เมตรในสุญญากาศ จะก่อให้เกิดแรงเท่ากับ 2 × 10-7 นิวตันต่อความยาวหนึ่งเมตรระหว่างตัวนำทั้งสอง

แม้ว่าอาจดูเหมือนว่าควรใช้ประจุไฟฟ้าเป็นหน่วยฐาน แต่การวัดกระแสไฟฟ้าจะง่ายกว่ามาก ดังนั้นจึงเลือกเป็นหน่วยฐานมาตรฐาน

5- อุณหภูมิ: เคลวิน (K)

ตามระบบหน่วยสากล เคลวินมีค่าเท่ากับ 1/273,16 ของอุณหภูมิเทอร์โมไดนามิกของจุดสามเท่าของน้ำพอดี

จุดสามประการของน้ำคืออุณหภูมิและความดันคงที่ซึ่งทำให้สถานะของแข็ง ของเหลว และก๊าซสามารถดำรงอยู่พร้อมๆ กันได้

6- ความเข้มของการส่องสว่าง: เทียน (cd)

วัดความเข้มของแสงจากแหล่งกำเนิดที่แผ่รังสีความถี่คงที่ 540 × 1012 เฮิรตซ์ โดยมีความเข้มของการแผ่รังสี 1/683 วัตต์ต่อสเตอริโอในทุกทิศทาง

7 โมล (mol)

โมลคือปริมาณของสารที่มีองค์ประกอบเท่ากับจำนวนอะตอมในคาร์บอน-0,012 หนัก 12 กิโลกรัม

ตัวอย่างเช่น: มวลขนาดพื้นฐานสามารถวัดได้โดยตรงโดยใช้เครื่องชั่ง ดังนั้นจึงไม่ต้องขึ้นอยู่กับขนาดอื่น

ปริมาณที่ได้มา

ปริมาณอนุพันธ์เกิดขึ้นจากผลคูณของกำลังของหน่วยพื้นฐาน กล่าวอีกนัยหนึ่ง ค่าเหล่านี้ได้มาจากการใช้หน่วยพื้นฐาน

หน่วยเหล่านี้ไม่ได้นิยามอย่างอิสระ เนื่องจากขึ้นอยู่กับนิยามของหน่วยอื่น ปริมาณที่เกี่ยวข้องกับหน่วยอนุพันธ์เรียกว่า ปริมาณอนุพันธ์

ตัวอย่างเช่น ลองพิจารณาความเร็วเชิงปริมาณเวกเตอร์ เราสามารถหาความเร็วเฉลี่ยของวัตถุได้โดยการวัดระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่และเวลาที่ใช้ ดังนั้น ความเร็วจึงเป็นขนาดอนุพัทธ์

ประจุไฟฟ้ายังเป็นปริมาณที่ได้มาซึ่งเกิดจากผลคูณของการไหลของกระแสไฟฟ้าและเวลาที่ผ่านไป

ยกเว้นปริมาณพื้นฐาน 7 ประการที่กล่าวถึงข้างต้น ปริมาณอื่นๆ ทั้งหมดเป็นปริมาณที่อนุมานได้ ตัวอย่างของปริมาณอนุมานมีดังนี้:

1- หน่วยการทำงาน: จูล หรือ จูเลียนน์ (J)

เป็นงานที่เกิดเมื่อจุดที่ใช้แรง 1 นิวตัน (1 นิวตัน) เคลื่อนที่เป็นระยะทาง XNUMX เมตร (XNUMX ม.) ในทิศทางของแรง

2- แรง: นิวตัน (N)

แรงนี้เอง เมื่อกระทำต่อวัตถุที่มีมวลหนึ่งกิโลกรัม (1 กก.) จะทำให้เกิดความเร่งหนึ่งเมตรต่อวินาที² (1 ม./วินาที^² )

3- ความดัน: ปาสกาล (Pa)

มันคือแรงดันที่เกิดขึ้นเมื่อแรงขนาด 1 นิวตัน (1 N) กระทำอย่างสม่ำเสมอและตั้งฉากกับพื้นผิวขนาด 1 ตารางเมตร (1 m² ⁾

4- กำลังไฟฟ้า: วัตต์ หรือ วัตต์ (W)

เป็นพลังงานที่สร้างผลผลิตพลังงานในอัตรา 1 จูลต่อวินาที (XNUMX J xs)

5- ประจุไฟฟ้า: คูลอมบ์ หรือ คูลอมบ์ (C)

เป็นปริมาณประจุไฟฟ้าที่ถูกขนส่งในหนึ่งวินาที (1 วินาที) โดยกระแสไฟฟ้าหนึ่งแอมแปร์ (1 A)

6- ศักย์ไฟฟ้า: โวลต์ (V)

คือความต่างศักย์ระหว่างจุดสองจุดของสายนำไฟฟ้าที่มีกระแสไฟฟ้าคงที่หนึ่งเครื่องขยายสัญญาณ (1 A) เมื่อกำลังไฟฟ้าที่สูญเสียระหว่างจุดเหล่านี้คือหนึ่งวัตต์ (1 W)

7- ความต้านทานไฟฟ้า: โอห์ม หรือ โอห์ม (Ω)

การวัดความต้านทานไฟฟ้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งความต้านทานไฟฟ้าที่เกิดขึ้นระหว่างจุดสองจุดของตัวนำไฟฟ้า เมื่อความต่างศักย์คงที่หนึ่งโวลต์ (1 โวลต์) จ่ายระหว่างจุดสองจุดนั้น ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าหนึ่งแอมแปร์ (1 แอมแปร์) โดยตัวนำไฟฟ้านั้นเป็นแหล่งจ่ายแรงเคลื่อนไฟฟ้าใดๆ

8- ความถี่: เฮิรตซ์ หรือ เฮิรตซ์ (Hz)

คือความถี่ของปรากฏการณ์เป็นคาบที่มีคาบเป็นหนึ่งวินาที (1 วินาที)

อ้างอิง

1. Graden H. การวัดทางวิทยาศาสตร์: ปริมาณ หน่วย และคำนำหน้า (2007). Science Curriculum Inc.
2. Gupta A. ความแตกต่างระหว่างปริมาณพื้นฐานและปริมาณที่ได้มา (2016) สืบค้นจาก: bscshortnote.com
3. Nicodemos G. ความแตกต่างระหว่างปริมาณมูลฐานและปริมาณอนุพัทธ์คืออะไร (2010). สืบค้นจาก: ezinearticles.com.
4. Okoh D, Onah H. Eze A. Ugwuanyi J, Obetta E. การวัดในฟิสิกส์: ปริมาณพื้นฐานและปริมาณอนุพันธ์ (2016) แพลตฟอร์ม Ambrose อิสระจาก CreateSpace
5. Oyetoke L. ปริมาณและหน่วยพื้นฐาน/อนุพันธ์คืออะไร (2016) สืบค้นจาก: academicglobe.com
6. Semat H, Katz R. ฟิสิกส์ บทที่ 1: ปริมาณพื้นฐาน (1958) สำนักพิมพ์ Robert Katz
7. Sharma S, Kandpal MS. Discovering Physics (1997). นิวเดลี: Hemkunt Press