ปริมาณและหน่วยทางฟิสิกส์
1. ความหมายของวิทยาศาสตร์
วิทยาศาสตร์ (Science) หมายถึง การศึกษาหาความจริงเกี่ยวกับปรากฏการณ์ทางธรรมชาติรอบๆ ตัวเรา ทั้งที่มีชีวิตและไม่มีชีวิต อย่างมีขั้นตอนและระเบียบแบบแผน วิทยาศาสตร์แบ่งออกได้ดังนี้
1. วิทยาศาสตร์บริสุทธิ์ (Pure Science) หรือ วิทยาศาสตร์ธรรมชาติ (Natural Science) เป็นการศึกษาหาความจริงใหม่ๆ เกี่ยวกับปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ เพื่อนำไปสู่กฎเกณฑ์และทฤษฎีต่างๆ ทางวิทยาศาสตร์ เช่น กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน กฎของโอห์ม ทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ ทฤษฎีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของแมกซ์เวลล์ เป็นต้น วิทยาศาสตร์บริสุทธิ์แบ่งออกเป็น 2 สาขาคือ
จากการสร้างแบบจำลอง (Model) ทางความคิด
3. ฟิสิกส์
เป็นวิทยาศาสตร์แขนงหนึ่ง ศึกษาธรรมชาติของสิ่งไม่มีชีวิต ซึ่งได้แก่ การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพและปรากฏการณ์ต่างๆ ที่เกิดขึ้นรอบตัวเรา การค้นคว้าหาความรู้ทางฟิสิกส์ทำได้โดยการสังเกต การทดลอง และการเก็บข้อมูลมาวิเคราะห์เพื่อสรุปผลเป็นทฤษฎี หลักหรือกฎ ความรู้เหล่านี้ สามารถนำไปใช้อธิบายปรากฏการณ์ธรรมชาติ หรือทำนายสิ่งที่อาจเกิดขึ้นในอนาคตและความรู้นี้สามารถนำไปใช้เป็นพื้นฐานในการแสวงหาความรู้ใหม่เพิ่มเติม และพัฒนาคุณภาพชีวิตของมนุษย์
ความสำคัญของการศึกษาทางด้านฟิสิกส์ คือข้อมูลที่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงกฎและทฤษฎีที่มีอยู่เดิม ข้อมูลที่ได้นี้แบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ
ข้อมูลเชิงคุณภาพ (Qualitative Data) เป็นข้อมูลที่ไม่เป็นตัวเลข ได้จากการสังเกตตามขอบเขตของการรับรู้ เช่น รูปร่าง ลักษณะ กลิ่น สี รส เป็นต้น
ข้อมูลเชิงปริมาณ (Quantitative Data) เป็นข้อมูลที่เป็นตัวเลข ได้จากการวัดปริมาณต่างๆโดยใช้เครื่องมือวัดและวิธีการวัดที่ถูกต้อง เช่น มวล ความยาว เวลา อุณหภูมิ เป็นต้น
4. เทคโนโลยี
เป็นวิทยาการที่เกี่ยวข้องกับศิลปะ ในการสร้าง การผลิต หรือการใช้อุปกรณ์ เพื่อก่อให้เกิดประโยชน์กับมนุษย์โดยตรง
5. ปริมาณกายภาพ
1. ปริมาณฐาน ( Base Unit ) เป็นปริมาณหลักของระบบหน่วยระหว่างชาติ มี 7 ปริมาณ ดังนี้
ปริมาณฐาน
|
ชื่อหน่วย |
สัญลักษณ์ |
ความยาว |
เมตร |
m |
มวล |
กิโลกรัม |
kg |
เวลา |
วินาที |
s |
กระแสไฟฟ้า |
แอมแปร์ |
A |
อุณหภูมิ,อุณหพลวัต |
เคลวิน |
K |
ปริมาณสาร |
โมล |
mol |
ความเข้มของการส่องสว่าง |
แคนเดลา |
cd |
2. ปริมาณอนุพัทธ์ (Derived Unit) เป็นปริมาณที่ได้จากปริมาณฐานตั้งแต่ 2 ปริมาณขึ้นไปมาสัมพันธ์กัน ดังตัวอย่างต่อไปนี้
ปริมาณอนุพัทธ์ |
ชื่อหน่วย |
สัญลักษณ์ |
เทียบเป็นหน่วยฐาน |
ความเร็ว |
เมตรต่อวินาที |
m/s, |
1 m / s = |
ความเร่ง |
เมตรต่อวินาที2 |
m /s2 |
1 m / s2 = |
แรง |
นิวตัน |
N |
1 N = 1 kg. m /s2 |
งาน,พลังงาน |
จูล |
J |
1 J = 1 N.m |
กำลัง |
วัตต์ |
W |
1 W = 1 J /s |
ความดัน |
พาสคาล |
Pa |
1 Pa = 1 N / m2 |
ความถี่ |
เฮิรตซ์ |
Hz |
1 Hz = 1 s – 1 |
6. ระบบหน่วยระหว่างชาติ
1. หน่วยฐาน (Base Unit ) เป็นปริมาณหลักของระบบหน่วยระหว่างชาติ มี 7 ปริมาณ ดังนี้
ปริมาณฐาน
|
ชื่อหน่วย |
สัญลักษณ์ |
ความยาว |
เมตร |
m |
มวล |
กิโลกรัม |
kg |
เวลา |
วินาที |
s |
กระแสไฟฟ้า |
แอมแปร์ |
A |
อุณหภูมิ,อุณหพลวัต |
เคลวิน |
K |
ปริมาณสาร |
โมล |
mol |
ความเข้มของการส่องสว่าง |
แคนเดลา |
cd |
2. หน่วยอนุพัทธ์ (Derived Unit) เป็นปริมาณที่ได้จากปริมาณฐานตั้งแต่ 2 ปริมาณขึ้นไปมาสัมพันธ์กัน ดังตัวอย่างต่อไปนี้
ปริมาณอนุพัทธ์ |
ชื่อหน่วย |
สัญลักษณ์ |
เทียบเป็นหน่วยฐาน |
ความเร็ว |
เมตรต่อวินาที |
m/s |
1 m / s = |
ความเร่ง |
เมตรต่อวินาที2 |
m /s2 |
1 m / s2 = |
แรง |
นิวตัน |
N |
1 N = 1 kg. m /s2 |
งาน พลังงาน |
จูล |
J |
1 J = 1 N.m |
กำลัง |
วัตต์ |
W |
1 W = 1 J /s |
ความดัน |
พาสคาล |
Pa |
1 Pa = 1 N / m2 |
ความถี่ |
เฮิรตซ์ |
Hz |
1 Hz = 1 s – 1 |
7. การบันทึกปริมาณที่มีค่ามากหรือน้อย
0.000 x10 ± n |
จำนวนเต็ม 1 ตำแหน่ง
|
เท่ากับจำนวนตัวเลขหลังจุดหรือตัวเลขระหว่างจุด
|
7.1 เขียนให้อยู่ในรูปของจำนวนเต็มหนึ่งตำแหน่ง ตามด้วยเลขทศนิยม แล้วคูณด้วยเลขสิบยกกำลังบวกหรือลบ ดังนี้ตัวอย่าง จงเขียนปริมาณต่อไปนี้ในรูปเลขยกกำลัง
ค. 0.00048 กิโลกรัม ง. 0.00127 วินาที
วิธีทำ ก. 360,000,000 เมตร = 360,000,000
คำอุปสรรค คือ คำที่ใช้เติมหน้าหน่วย SI เพื่อทำให้หน่วย SI ใหญ่ขึ้นหรือเล็กลง ดังแสดงในตาราง
คำอุปสรรค
|
สัญลักษณ์ |
ตัวพหุคูณ |
คำอุปสรรค
|
สัญลักษณ์ |
ตัวพหุคูณ |
เทอรา |
T |
10 12 |
พิโค |
P |
10 -12 |
จิกะ |
G |
10 9 |
นาโน |
n |
10 - 9 |
เมกะ |
M |
10 6 |
ไมโคร |
m |
10 – 6 |
กิโล |
k |
10 3 |
มิลลิ |
m |
10 – 3 |
เฮกโต |
h |
10 2 |
เซนติ |
c |
10 – 2 |
เดคา |
da |
10 |
เดซิ |
d |
10 - 1 |
ตัวอย่าง จงเขียนปริมาณต่อไปนี้ โดยใช้คำอุปสรรค
ก. เปลี่ยน กิโล ® เมตร |
ข. เปลี่ยน เมกะ ® กิโล ® กรัม ® มิลลิ |
= 12 x 10 3 |
= 0.00035 x 10 3 x 10 3 x 10 3 |
= 1.2 x 10 4 เมตร |
= 0.00035 x 10 9 |
= ( 3.5 x 10 – 4 ) x 10 9 |
|
= 3.5 x 10 5 มิลลิกรัม |