Τα φυσικά μεγέθη 📏

Η Φυσική στηρίζεται σε δύο βασικές ενέργειες: τη μέτρηση και τη σύγκριση. Όταν λέμε ότι ένα ποδήλατο τρέχει «γρήγορα» ή ότι ένα σακίδιο είναι «βαρύ», μιλάμε με λόγια που σημαίνουν διαφορετικά πράγματα για τον καθένα. Η Φυσική χρειάζεται κάτι πιο ακριβές.

Γι' αυτό χρησιμοποιούμε τα φυσικά μεγέθη — ποσότητες που μπορούμε να μετρήσουμε με ένα όργανο και να εκφράσουμε με έναν αριθμό και μια μονάδα. Έτσι, αντί να πούμε «το ποδήλατο πάει γρήγορα», μπορούμε να πούμε «το ποδήλατο πάει με ταχύτητα 20 χιλιόμετρα την ώρα» — μια πληροφορία που καταλαβαίνει με τον ίδιο τρόπο κάθε άνθρωπος στον κόσμο.

Τα φυσικά μεγέθη χωρίζονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες: τα θεμελιώδη και τα παράγωγα.

Τα θεμελιώδη φυσικά μεγέθη ⭐

Τα θεμελιώδη φυσικά μεγέθη είναι μεγέθη ανεξάρτητα μεταξύ τους. Αυτό σημαίνει ότι κανένα από αυτά δεν προκύπτει από κάποιο άλλο· η τιμή του μετριέται απευθείας, με τη βοήθεια ενός κατάλληλου οργάνου μέτρησης.

Τα τρία θεμελιώδη φυσικά μεγέθη που θα χρησιμοποιούμε συχνότερα είναι:

Για παράδειγμα, όταν μετράς το μήκος ενός θρανίου με έναν χάρακα, μετράς απευθείας ένα θεμελιώδες μέγεθος. Το ίδιο κάνεις όταν ζυγίζεις το σακίδιό σου σε μια ζυγαριά ή όταν χρονομετράς πόσο κάνεις να τρέξεις έναν γύρο στο γήπεδο.

Το Διεθνές Σύστημα Μονάδων (S.I.) 🌐

Για να μπορούν οι άνθρωποι σε όλο τον κόσμο να συνεννοούνται χρησιμοποιώντας τις ίδιες μονάδες μέτρησης, καθιερώθηκε ένα κοινό σύστημα: το Διεθνές Σύστημα Μονάδων Μέτρησης, γνωστό με τα αρχικά S.I. (από τη γαλλική ονομασία Système International d'Unités).

Το S.I. καθιερώθηκε το 1961 και περιλαμβάνει επτά θεμελιώδη φυσικά μεγέθη:

Στην καθημερινή μας ζωή συναντάμε συχνά μόνο τα τρία πρώτα από αυτά τα μεγέθη (μήκος, μάζα, χρόνος). Τα υπόλοιπα τέσσερα εμφανίζονται σε πιο εξειδικευμένες μετρήσεις, όπως η θερμοκρασία ενός σώματος ή η ένταση ενός ηλεκτρικού ρεύματος.

Τα παράγωγα φυσικά μεγέθη 🔗

Τα παράγωγα φυσικά μεγέθη προκύπτουν από συνδυασμούς θεμελιωδών μεγεθών. Δεν τα μετράμε απευθείας με ένα όργανο· τα υπολογίζουμε, χρησιμοποιώντας τις μετρήσεις των θεμελιωδών μεγεθών από τα οποία προκύπτουν.

Παράδειγμα — η ταχύτητα:

Η ταχύτητα ενός ποδηλάτου προκύπτει αν διαιρέσουμε την απόσταση που διάνυσε (μήκος) με τον χρόνο που χρειάστηκε. Επειδή προκύπτει από τον συνδυασμό δύο θεμελιωδών μεγεθών, η μονάδα μέτρησής της είναι κι αυτή ένας συνδυασμός:

Παράδειγμα — η πυκνότητα:

Η πυκνότητα ενός σώματος ισούται με τη μάζα του διαιρεμένη με τον όγκο του:

Η μονάδα μέτρησης της πυκνότητας είναι επομένως η μονάδα της μάζας διαιρεμένη με τη μονάδα του όγκου.

Βασικές και παράγωγες μονάδες μέτρησης 📐

Επειδή υπάρχουν δύο κατηγορίες φυσικών μεγεθών, υπάρχουν αντίστοιχα και δύο κατηγορίες μονάδων μέτρησης:

• Οι μονάδες των θεμελιωδών μεγεθών ονομάζονται βασικές μονάδες μέτρησης (π.χ. το μέτρο, το χιλιόγραμμο, το δευτερόλεπτο).
• Οι μονάδες των παράγωγων μεγεθών ονομάζονται παράγωγες μονάδες μέτρησης (π.χ. το $m/s$ για την ταχύτητα).