Εισαγωγικές Έννοιες – Φυσικά Μεγέθη

Εισαγωγικές Έννοιες – Φυσικά Μεγέθη






Φυσικά Φαινόμενα

Τα φυσικά φαινόμενα είναι διεργασίες και μεταβολές που συμβαίνουν στη φύση και μπορούν να παρατηρηθούν με τις αισθήσεις μας ή με κάποια όργανα. Παραδείγματα φυσικών φαινομένων αποτελούν η φαινόμενη κίνηση του Ήλιου στον ουράνιο θόλο, το ουράνιο τόξο, ο σχηματισμός αλλά και το λιώσιμο των πάγων στις πολικές περιοχές και άλλα.

Ουράνιο Τόξο
Εικόνα 1. Το ουράνιο τόξο, ένα από τα πιο όμορφα φυσικά φαινόμενα (από τη σελίδα Flickr του Rocky Raybell).

 

Φυσικά Μεγέθη

Τα φυσικά μεγέθη αποτελούν έννοιες, που χρησιμοποιούμε για να περιγράψουμε τα διάφορα χαρακτηριστικά των διαφόρων φυσικών φαινομένων.

Για παράδειγμα, ένα φυσικό μέγεθος που χρησιμοποιούμε για τη μελέτη και την περιγραφή των κινήσεων των αντικειμένων, είναι η ταχύτητα.

Μονόμετρα Φυσικά Μεγέθη

Τα μονόμετρα φυσικά μεγέθη συμβολίζονται συνήθως με ένα γράμμα και καθορίζονται πλήρως από την αριθμητική τιμή τους συνοδευόμενη από την μονάδα μέτρησής τους.

Παράδειγμα μονόμετρου φυσικού μεγέθους αποτελεί η θερμοκρασία ενός σώματος, η οποία συμβολίζεται συνήθως με το γράμμα T (από την αγγλική λέξη Temperature). Μπορούμε για παράδειγμα να αναφερθούμε στη θερμοκρασία ενός σώματος λέγοντας ότι έχει τιμή 25 οC, με τον αριθμό 25 να αποτελεί την αριθμητική τιμή και τους βαθμούς Κελσίου (οC) να αποτελούν την μονάδα μέτρησης. Εν συντομία γράφουμε: Τ = 25 οC.

Θερμόμετρο
Εικόνα 2. Θερμόμετρο, όργανο μέτρησης της θερμοκρασίας.

 

Διανυσματικά Φυσικά Μεγέθη

Για τον πλήρη καθορισμό κάποιων φυσικών μεγεθών δεν αρκεί η αναφορά της αριθμητικής τιμής και της μονάδας μέτρησης. Για παράδειγμα, όταν ένα σώμα κινείται και θέλουμε να περιγράψουμε πόσο γρήγορα κινείται, αλλά και προς τα που κινείται χρησιμοποιούμε το φυσικό μέγεθος της ταχύτητας. Το φυσικό μέγεθος της ταχύτητας δεν μπορεί να χαρακτηριστεί ως μονόμετρο αλλά επειδή εμπεριέχει και την έννοια της κατεύθυνσης, χαρακτηρίζεται ως διανυσματικό.

Τα διανυσματικά μεγέθη συμβολίζονται συνήθως με ένα γράμμα κι ένα μικρό βελος πάνω από το γράμμα και καθορίζονται πλήρως από το μέτρο και την κατεύθυνσή τους.

Για τα διανυσματικά μεγέθη αρκετές φορές χρησιμοποιούμε την αλγεβρική τους τιμή, η οποία είναι το μέτρο τους με θετικό πρόσημο όταν η φορά τους είναι θετική και με αρνητικό πρόσημο όταν η φορά τους είναι αρνητική.

Το παράδειγμα της ταχύτητας:

Velocity
Σχήμα 1. Για ένα σώμα που κινείται η ταχύτητά του αναπαρίσταται με ένα διάνυσμα με μήκος ανάλογο του μέτρου της.

Συμβολισμός της ταχύτητας:

υ

Αναπαράσταση της ταχύτητας σε σχήμα: σχεδιάζεται με ένα διάνυσμα (ένα βέλος με μήκος ανάλογο του μέτρου), όπως φαίνεται στο Σχήμα 1.

Με τον όρο μέτρο αναφερόμαστε στην αριθμητική τιμή και τη μονάδα μέτρησης της ταχύτητας.
Συμβολισμός του μέτρου της ταχύτητας:

υ

Λέμε για παράδειγμα ότι η ταχύτητα έχει μέτρο 5 m/s (5 μέτρα ανά δευτερόλεπτο) και μπορούμε εν συντομία να γράψουμε:

υ=5 m/s

Με τον όρο κατεύθυνση αναφερόμαστε στη διεύθυνση και τη φορά της ταχύτητας. Με τον όρο διεύθυνση αναφερόμαστε στην ευθεία πάνω στην οποία έχουμε σχεδιάσει το διάνυσμα της ταχύτητας (στο Σχήμα 1 η διεύθυνση είναι οριζόντια). Στη διεύθυνση ορίζουμε μία θετική (+) και μία αρνητική (-) φορά, έτσι με τον όρο φορά αναφερόμαστε προς ποιο μέρος της ευθείας κατευθύνεται το διάνυσμα της ταχύτητας (στο Σχήμα 1 η φορά είναι θετική ή προς τα δεξιά).

Η αλγεβρική τιμή ενός δανυσματικού μεγέθους είναι το μέτρο του με πρόσημο
+ εάν το διάνυσμα κατευθύνεται προς τη θετική φορά (+)
– εάν το διάνυσμα κατευθύνεται προς την αρνητικήφορά (-)
Στο Σχήμα 1 η ταχύτητα έχει αλγεβρική τιμή +5 m/s και μπορούμε εν συντομία να γράψουμε:

υ=+5 m/s

Τα Θεμελιώδη Φυσικά Μεγέθη

Φυσικό Μέγεθος Σύμβολο Μονάδα Μέτρησης Σύμβολο Μονάδας
Μήκος l ή s ή D Μέτρο m
Μάζα m Χιλιόγραμμο kg
Χρόνος t Δευτερόλεπτο s ή sec
Ένταση Ηλεκτρικού Ρεύματος I Αμπέρ A
Θερμοκρασία T Κέλβιν K
Φωτεινή Ένταση Iu Καντέλα cd
Ποσότητα Ουσίας n μολ mol