وحدات القياس وأهميتها في الحياة اليومية

كثيراً ما قال لنا المعلمون في المدرسة، وبالأخص معلمو الفيزياء والكيمياء، أنه من الضروري جداً وضع وحدة القياس بعد حساب الجواب النهائي للمسألة وذلك لأهمية وجودها، لكن ما هي وحدات القياس؟ وما أهميتها في العلوم وفي حياتنا اليومية؟

المشاكل القديمة مع وحدات القياس

قديماً لم يكن هناك تحديد دقيق جداً لكمية المقدار الفيزيائي، فالكيلوغرام في بلد ما، كان من الممكن أن يختلف عن الكيلو غرام في بلد آخر، فرغم أن الكميتين تحملان الاسم ذاته إلا أنهما تختلفان قليلاً.

في القرن السابع عشر ميلاديّ انطلقت سفينة حربية سويديّة تدعى فاسا (Wasa) تحديداً عام 1628؛ في رحلتها الأولى لتغرق بسبب الرياح بعد حوالي 20 دقيقة من انطلاقها.

وذلك بسبب خطأ صغير في موضع مركز ثقل السفينة، هذا الخطأ ناتج عن استخدام عمال أحد الجانبين مسطرة هولندية، والجانب الآخر مسطرة سويدية والفرق بين المسطرتين إنش واحد فقط، أي حوالي 2.5 سنتيمتر فقط.

نظام موحد للقياسات الأساسية

بعد عدد من المشاكل بسبب هذه النوعية من الاختلافات تقرَّر وضع نظام موّحد للقياسات الأساسيّة بحيث يتم التخلص بشكل كامل من هذه الأخطاء.

ومن هنا وُلد النظام الدوليّ للوحدات الذي يضم 7 وحدات قياس أساسيّة فقط، وهي:

• المتر: وحدة لقياس الطول، ويحدد بالطول الموجي لإشعاع ذرة الكريبتون.
• الكيلوغرام: وحدة قياس الكتلة، ويحدد من خلال كتلة مصمتة (Solid block) قطرها 39 ميليمتر وارتفاعها 39 ميلي متر، وتتكون 90% من البلاتين و 10% من الأريديوم.
• الثانية: وحدة قياس الزمن، تحدد بمدّة إشعاع ذرة السيزيوم.
• الأمبير: وحدة قياس شدة التيار الكهربائي، يحدد بالقوة الكهروديناميكية بين موصلين.
• الكلفن: وحدة قياس درجة الحرارة، عند درجة الصفر المطلق (أي على مقياس كلفن) تتوقف حركة الجزيئات بشكل كلّي.
• الشمعة: وحدة قياس شدّة الإضاءة، تُحدد من مقدار الإشعاع الصادر عن ذرة البلاتين المتجمدة.
• المول: وحدة قياس كمية المادّة، يُحدد من عدد أفوكادرو (تقريباً 6.0221415 × 10²³) من الجزيئات أو الذرات.

أجزاء ومضاعفات "سوابق" وحدات القياس

مع تحديد وحدات القياس الدولية تم أيضاً تحديد مضاعفات وأجزاء أساسية لوحدات القياس تُسمى بالسوابق أو ما سميناه سابقاً "سلم التدرجات" الموضح بالجدول التالي:

هذه السوابق يمكن وضعها مع أي وحدة قياس كانت، سواء المتر، أو الكيلو غرام أو حتى البايت.

وحدات القياس المشتقة من النظام الدوليّ

بالطبع 7 وحدات قياس لا تكفي وحدها لوصف كافة المقادير، لذلك يتم اشتقاق وحدات القياس الأخرى من جداء وقسمة الوحدات الأساسية.

على سبيل المثال، نقوم بقياس القوة بواحدة تسمى النيوتن، وهي غير موجودة بين وحدات القياس الأساسية، إنما مشتقة من قانون القوة كما يلي: F = m*a

حيث أن:

F: القوة المطبقة وتقاس بالنيوتن (N).

m: الكتلة، وتقاس بالكيلوغرام (Kg).

a: تسارع الجسم وتقاس بالمتر / ثانية مربع (m/s2).

وبما أن وحدات القياس هذه مشتقة من الوحدات الأساسيّة، فيمكن اعتبارها وحدات دوليّة أيضاً.

ختاماً.. قد يبدو موضوع وحدات القياس أمراً غير مهم للكثيرين، إلا أن وجودها بشكلها الدقيق الذي نراه اليوم، جعل العلم يسير واضعاً حزام الأمان تفادياً للكثير من الحوادث والأخطاء. ففي بعض الأحيان، خطأ ضئيل جداً قد يؤدي إلى نتائج كارثية.