الفيزياء · المسرد

ما معنى الوحدات الأساسية في النظام الدولي؟

يُعرف أيضًا باسم: وحدة مشتقة

تعريف 1.2 الفيزياء الجامعية — السنة الأولى · الفصل 1 — الوحدات والأبعاد والقياس

يقوم النظام الدولي للوحدات (SI) على سبع وحدات أساسية: الثانية (s\mathrm{s}) والمتر (m\mathrm{m}) والكيلوغرام (kg\mathrm{kg}) والأمبير (A\mathrm{A}) والكلفن (K\mathrm{K}) والمول (mol\mathrm{mol}) والشمعة (cd\mathrm{cd}). ومنذ 2019 تُعرَّف كل واحدة منها بتثبيت القيمة العددية لثابت من ثوابت الطبيعة: فالتواتر فوق الدقيق للسيزيوم ΔνCs=9192631770Hz\Delta\nu_{\mathrm{Cs}} = 9\,192\,631\,770\,\mathrm{Hz} يعرّف الثانية؛ وسرعة الضوء c=299792458m/sc = 299\,792\,458\,\mathrm{m}/\mathrm{s} تعرّف بعدها المتر؛ وثابت بلانك h=6.62607015×1034Jsh = 6.626\,070\,15 \times 10^{-34}\,\mathrm{J}\,\mathrm{s} يعرّف الكيلوغرام؛ والشحنة الأولية e=1.602176634×1019Ce = 1.602\,176\,634 \times 10^{-19}\,\mathrm{C} تعرّف الأمبير؛ وثابت بولتزمان kB=1.380649×1023J/Kk_B = 1.380\,649 \times 10^{-23}\,\mathrm{J}/\mathrm{K} يعرّف الكلفن؛ وثابت أفوغادرو NA=6.02214076×1023mol1N_A = 6.022\,140\,76 \times 10^{23}\,\mathrm{mol}^{-1} يعرّف المول؛ ومردود ضوئي مثبَّت KcdK_{\mathrm{cd}} يعرّف الشمعة. وكل وحدة أخرى وحدة مشتقة، أي جداء قوى لوحدات أساسية: 1N=1kgm/s21\,\mathrm{N} = 1\,\mathrm{kg}\,\mathrm{m}/\mathrm{s}^{2}، 1J=1Nm1\,\mathrm{J} = 1\,\mathrm{N}\,\mathrm{m}، 1W=1J/s1\,\mathrm{W} = 1\,\mathrm{J}/\mathrm{s}، 1V=1W/A1\,\mathrm{V} = 1\,\mathrm{W}/\mathrm{A}، 1Pa=1N/m21\,\mathrm{Pa} = 1\,\mathrm{N}/\mathrm{m}^{2}.

الوحدات الأساسية السبع (الحلقة الخارجية) والثوابت المعرِّفة السبعة (الحلقة الداخلية). ولا يعرّف ثابتٌ مثبَّت وحدته إلا مع وحدات سبق تعريفها (بالخط المتقطع): فالثابت c يحوّل الثواني إلى أمتار، والثابت h يحتاج إلى المتر والثانية لتعريف الكيلوغرام، والشحنة e تحتاج إلى الثانية لتعريف الأمبير.
الوحدات الأساسية السبع (الحلقة الخارجية) والثوابت المعرِّفة السبعة (الحلقة الداخلية). ولا يعرّف ثابتٌ مثبَّت وحدته إلا مع وحدات سبق تعريفها (بالخط المتقطع): فالثابت cc يحوّل الثواني إلى أمتار، والثابت hh يحتاج إلى المتر والثانية لتعريف الكيلوغرام، والشحنة ee تحتاج إلى الثانية لتعريف الأمبير.

أمثلة

مثال 1.4 (تفكيك وحدة مشتقة)

الفولط: V=W/A=J/(As)=kgm2/(As3)\mathrm{V} = \mathrm{W}/\mathrm{A} = \mathrm{J}/(\mathrm{A}\,\mathrm{s}) = \mathrm{kg}\,\mathrm{m}^{2}/(\mathrm{A}\,\mathrm{s}^{3}). والأوم: Ω=V/A=kgm2/(A2s3)\Omega = \mathrm{V}/\mathrm{A} = \mathrm{kg}\,\mathrm{m}^{2}/(\mathrm{A}^{2}\,\mathrm{s}^{3}). والفاراد: F=C/V=As/V=A2s4/(kgm2)\mathrm{F} = \mathrm{C}/\mathrm{V} = \mathrm{A}\,\mathrm{s}/\mathrm{V} = \mathrm{A}^{2}\,\mathrm{s}^{4}/(\mathrm{kg}\,\mathrm{m}^{2}). وهذا التفكيك أضمن اختبار للتحقق من أن صيغةً حُفظت على وجهها — ويجعله القسم التالي منهجيًّا.

اقرأ في الفصل ←