Skip to content

Jednostki w fizyce

W artykule

Sp贸jrzmy na 艣wiat wok贸艂 nas. Mo偶emy okre艣la膰 wymiary otaczaj膮cych nas przedmiot贸w, podawa膰 ich masy, g臋sto艣膰 czy temperatur臋. Przez wiele lat nauczyli艣my si臋 opisywa膰 艣wiat przy pomocy pewnych cech lub wielko艣ci. Postrzeganie tych cech, takich jak kolor czy zapach, zale偶y od naszych fizycznych predyspozycji, czyli tego, jak widz膮 nasze oczy b膮d藕 jak czuje nasz nos. Jednak je偶eli chcemy zbada膰 otaczaj膮ce nas obiekty, to mo偶emy jednoznacznie opisywa膰 je dzi臋ki opracowanym przez lata wielko艣ciom fizycznym, kt贸re s膮 mierzalne (masa, d艂ugo艣膰, temperatura) lub zwi膮zane ze sob膮 pewnymi zale偶no艣ciami (g臋sto艣膰, si艂a, ci艣nienie). Poznajmy jednostki w fizyce.

Kr贸tki rys historyczny

Ju偶 w zamierzch艂ych czasach ludzie por贸wnywali wielko艣ci do znanych im wzorc贸w. Na przestrzeni wiek贸w wagi i miary przybiera艂y wiele r贸偶nych form, o czym 艣wiadcz膮 takie wielko艣ci, jak stopy, funty czy 艂okcie.

  • ARSZYN 鈥 71,12 cm (jednostka d艂ugo艣ci oznaczaj膮ca odleg艂o艣膰 od ko艅ca d艂oni do ramienia; nazwa pochodzi z j臋zyka tureckiego)
  • 艁OKIE膯 鈥 45 cm
  • 1 艁OKIE膯 = 6 D艁ONI
  • 1 D艁O艃 = 7,5 cm
  • KROK 鈥 ok. 71 cm
  • STOPA 鈥 30,48 cm
  • 1 PI臉D殴 鈥 17, 78 cm (jednostka d艂ugo艣ci oznaczaj膮ca odleg艂o艣膰 mi臋dzy ko艅cami rozci膮gni臋tych palc贸w r臋ki 鈥 kciuka i palca wskazuj膮cego)
  • S膭呕E艃 ZAMACHOWY 鈥 1,78 m (jednostka okre艣laj膮ca d艂ugo艣膰 roz艂o偶onych ramion doros艂ego m臋偶czyzny)
  • S膭呕E艃 UKO艢NY 鈥 2,48 m (jednostka d艂ugo艣ci oznaczaj膮ca odleg艂o艣膰 pomi臋dzy ko艅cem palc贸w wyci膮gni臋tej do g贸ry r臋ki oraz palcami przeciwnej jej nogi, np. prawa r臋ka do lewej nogi). 

Ryc. 1. Historyczne miary i wagi

Praktycznie ka偶de pa艅stwo posiada艂o sw贸j system metryczny, co sugeruj膮 nazwy cho膰by takich wielko艣ci, jak mila rzymska, w艂oska lub angielska. Jednak偶e z biegiem lat i rozwojem nauki, gdy odleg艂o艣ci przesta艂y stanowi膰 barier臋 komunikacyjn膮, ludzie potrzebowali usystematyzowania pewnych wielko艣ci. Opracowano w贸wczas system, kt贸ry do dzi艣 jest podstaw膮 ich  wyra偶ania 鈥 uk艂ad SI. W艂a艣ciwie to Mi臋dzynarodowy Uk艂ad Jednostek Miar, kt贸ry wzi膮艂 sw贸j skr贸t z j臋zyka francuskiego Le Syst猫me International d鈥檜nit茅s 鈥 SI.

Jednostki SI

Uk艂ad SI sk艂ada si臋 z siedmiu podstawowych jednostek, kt贸re dzisiaj definiuje si臋 mi臋dzy innymi przy pomocy warto艣ci pr臋dko艣ci 艣wiat艂a, sta艂ej Plancka, warto艣ci 艂adunku elementarnego czy cz臋stotliwo艣ci nadsubtelnych przej艣膰 w atomach cezu. Dla laika fizycznego poj臋cia te brzmi膮 bardzo egzotycznie, dlatego nie skupimy si臋 teraz na ich definicji, lecz na tym, jakie wielko艣ci fizyczne pomagaj膮 nam opisa膰 oraz jaki jest ich symbol. Do ich zestawienia najlepiej pos艂u偶y膰 si臋 tabel膮:

Wielko艣膰 fizyczna Jednostka Symbol jednostki
d艂ugo艣膰, odleg艂o艣膰, grubo艣膰, szeroko艣膰, wysoko艣膰 metr m
masa kilogram kg
czas sekunda
temperatura kelwin
liczno艣膰 materii mol mol
nat臋偶enie pr膮du elektrycznego amper
艣wiat艂o艣膰 kandela cd 

Tab. 1. Zestawienie jednostek uk艂adu SI

Wielokrotno艣ci i podwielokrotno艣ci

Zauwa偶my, 偶e same jednostki SI nie wystarczaj膮 nam do okre艣lania pewnych wielko艣ci fizycznych. Na przyk艂ad 艣rednia odleg艂o艣膰 Ziemi od S艂o艅ca wynosi oko艂o 150 mln km [milion贸w kilometr贸w]. Oznacza to dla nas tyle, 偶e ten dystans zosta艂 podany jako wielokrotno艣膰 jednostki SI, poniewa偶 gdyby艣my chcieli go zapisa膰 przy pomocy metr贸w, to otrzymaliby艣my 150 000 000 000 m. Owszem, mo偶emy podawa膰 tak du偶e odleg艂o艣ci w ten spos贸b, ale nie s膮 one ani praktyczne, ani nie wygl膮daj膮 zbyt dobrze. 艁atwo r贸wnie偶 o b艂膮d w zapisie, gdy zgubimy jakie艣 zero.

W analogiczny spos贸b dzia艂a to dla podwielokrotno艣ci, czyli wielko艣ci podawanych w jednostkach mniejszych ni偶 te uj臋te w uk艂adzie SI. Tutaj za przyk艂ad niech pos艂u偶y nam d艂ugo艣膰 fali elektromagnetycznej z zakresu widzialnego dla 艣wiat艂a niebieskiego, kt贸rej d艂ugo艣膰 mo偶emy poda膰 jako 450 nm [nanometr贸w]. Przedrostek nano oznacza co艣 miliard razy mniejszego, czyli d艂ugo艣膰 ta wyra偶ona w metrach mia艂aby posta膰 0,00000045 m. Zn贸w mogliby艣my pogubi膰 si臋 w ilo艣ci zer.

Dlatego w艂a艣nie tak istotne staj膮 si臋 dla nas przedrostki, kt贸re pomagaj膮 nam wyrazi膰 wielko艣ci fizyczne przy pomocy wielokrotno艣ci i podwielokrotno艣ci. Mo偶emy o nich my艣le膰 jako o pewnym mno偶niku, kt贸ry upraszcza nam zapis i pomaga nam tworzy膰 mniejsze i wi臋ksze jednostki. Przydatna staje si臋 r贸wnie偶 tutaj umiej臋tno艣膰 zapisu tych liczb przy pomocy notacji wyk艂adniczej. Na przyk艂ad 1000000 mo偶emy zapisa膰 10鈦, co r贸wnie偶 jest bardzo pomocne. Ponownie mo偶emy u偶y膰 tabeli do zestawienia najpopularniejszych przedrostk贸w:

Przedrostek Oznaczenie Mno偶nik Mno偶nik zapisany w notacji wyk艂adniczej
piko 0,000 000 000 001 10-12
nano 0,000 000 001 10-9
mikro 0,000 001 10-6
mili m 0,001 10-3
centy 0,01 10-2
decy d 0,1 10-1
Jednostka 1 100
deka da 10 101
hekto 100 102
kilo 1 000 103
mega M 1 000 000 106
giga G 1 000 000 000 109

Tab. 2. Najwa偶niejsze przedrostki, kt贸re pomagaj膮 tworzy膰 wielokrotno艣ci i podwielokrotno艣ci

Pochodne jednostek uk艂adu SI

W uk艂adzie SI zdefiniowanych mamy siedem podstawowych wielko艣ci fizycznych. Zdajemy sobie jednak spraw臋, 偶e do opisu 艣wiata potrzeba nam ich znacznie wi臋cej. Z tego wynika, 偶e musimy pos艂u偶y膰 si臋 dodatkowymi wielko艣ciami, kt贸re r贸wnie偶 okre艣limy przy pomocy jednostek nazywanych pochodnymi jednostkami uk艂adu SI. S膮 one tworzone w oparciu o r贸wnania wynikaj膮ce z definicji wielko艣ci fizycznych. Na przyk艂ad g臋sto艣膰, kt贸ra definiowana jest jako stosunek masy cia艂a do jego obj臋to艣ci opisywana jest r贸wnaniem:

d=\frac{m}{v}

gdzie m jest mas膮 wyra偶on膮 w SI w kilogramach [kg], a V jest obj臋to艣ci膮, kt贸r膮 opisujemy przy pomocy m鲁. Oznacza to, 偶e jednostk膮 g臋sto艣ci w SI jest \frac{kg}{m^3}. W tym przypadku jednostka jest bardzo intuicyjna, jednak wiemy, 偶e nie zawsze jest tak prosto.

Poj臋cie, kt贸re jednoznacznie jest kojarzone z fizyk膮 to si艂a, kt贸ra jest miar膮 oddzia艂ywania mi臋dzy cia艂ami. Warto艣膰 si艂y wyra偶amy przy pomocy jednostek nazwanych niutonami [N]. Wiemy, 偶e warto艣膰 si艂y wypadkowej dzia艂aj膮cej na cia艂o mo偶emy obliczy膰 jako iloczyn masy tego cia艂a m i warto艣ci przyspieszenia a, z jakim si臋 ono porusza:

F=m\cdot a

Wiemy, 偶e mas臋 wyra偶amy przy pomocy kilogram贸w [kg], a warto艣膰 przyspieszenia przy pomocy metr贸w na sekund臋 do kwadratu \frac{m}{s^2}. Mo偶emy zatem zapisa膰, 偶e jeden niuton wyra偶ony w jednostkach SI to:

1N=1kg\cdot 1\frac{m}{s^2}=1kg\cdot \frac{m}{s^2}

Dok艂adnie w taki sam spos贸b mo偶emy wykaza膰, jak wyra偶amy w podstawowych jednostkach SI inne najbardziej popularne wielko艣ci fizyczne takie jak ci艣nienie [Pa], energia [J], moc [W], czy op贸r [惟].

Utrwal wiedz臋

Rozwi膮偶 zadania do tego tematu i utrwal wiedz臋. Nast臋pnie sprawd藕 swoje odpowiedzi z rozwi膮zaniami przygotowanymi przez nauczycieli Odrabiamy.pl.

Zadanie 1. Zadanie 2.

Materia艂y 藕r贸d艂owe

Informacje

1. Fia艂kowska M., Sagnowska B., Salach J., Z fizyk膮 w przysz艂o艣膰, podr臋cznik dla szk贸艂 ponadgimnazjalnych, zakres rozszerzony, cz臋艣膰 1, WSiP.
2. Sagnowska B., Rozenbajgier M., Rozenbajgier R., Szot-Gawlik D., Godlewska M., Fizyka, 艢wiat fizyki 7, podr臋cznik, WSiP.
3. Wysocka Kunisz M., Krupi艅ski L., Barna G., Dusza R., Fornalska J.:, Fizyka 7, podr臋cznik dla klasy si贸dmej szko艂y podstawowej, MAC.

Odrabiamy logo

Odrabiamy.pl to serwis edukacyjny dla uczni贸w, kt贸ry tworz膮 nauczyciele. W naszej bazie znajdziesz opracowania zada艅 z aktualnych podr臋cznik贸w do ponad 20 przedmiot贸w szkolnych, testy 贸smoklasisty i maturalne, a tak偶e wideolekcje oraz do艣wiadczenia w formie wideo. Pomagamy w nauce. Razem.


漏 2024 blog odrabiamy - odrabiamy.pl