الفيزياء · المسرد

ما معنى البُعد؟

تعريف 1.5 الفيزياء الجامعية — السنة الأولى · الفصل 1 — الوحدات والأبعاد والقياس

بُعد مقدارٍ XX، ويُكتب [X][X]، يسجّل كيف يُبنى XX من المقادير الأساسية السبعة، بمعزل عن الوحدات المختارة: الطول LL والكتلة MM والزمن TT والتيار الكهربائي II ودرجة الحرارة Θ\Theta وكمية المادة NN وشدة الإضاءة JJ. فللسرعة البعد [v]=LT1[v] = L\,T^{-1}، وللقوة [F]=MLT2[F] = M\,L\,T^{-2}، وللطاقة [E]=ML2T2[E] = M\,L^2\,T^{-2}. والمقدار الذي بعده 11 (زاوية أو نسبة أو قرينة انكسار) عديم البُعد.

أمثلة

مثال 1.8 (دور النواس)

نواس طوله \ell وكتلته mm يتأرجح في جاذبية gg. ولنفترض أن دوره τ=kαmβgγ\tau = k\,\ell^\alpha m^\beta g^\gamma حيث kk عديم البعد. عندئذٍ T=LαMβ(LT2)γ=Lα+γMβT2γT = L^\alpha M^\beta (L T^{-2})^\gamma = L^{\alpha+\gamma} M^\beta T^{-2\gamma}، ومنه β=0\beta = 0 و γ=12\gamma = -\tfrac12 و α=12\alpha = \tfrac12:

τ=k/g.\tau = k\sqrt{\ell/g} .

دون حلّ أي معادلة حركة: تسقط الكتلة، ومضاعفة الطول تضرب الدور في 2\sqrt2. وستقدّم الديناميك (الفصل 14) القيمة k=2πk = 2\pi للتأرجحات الصغيرة.

اقرأ في الفصل ←