ปริมาณทางฟิสิกส์
| English | ไทย |
|---|---|
| physical quantity/ˈfɪzɪkl ˈkwɒntɪti/ | ปริมาณทางฟิสิกส์ |
| magnitude/ˈmæɡnɪtjuːd/ | ขนาด |
| estimate/ˈestɪmət/ | การประมาณ |
| free fall/friː fɔːl/ | การตกอย่างอิสระ |
| order of magnitude/ˈɔːdə ɒv ˈmæɡnɪtjuːd/ | ลำดับขนาด |
ความผิดพลาดมูลค่า 125 ล้านดอลลาร์
- ในปี ค.ศ. 1999 NASA ได้สูญเสีย Mars Climate Orbiter ที่ดาวอังคาร
- ทีมหนึ่งใช้หน่วยปอนด์ อีกทีมใช้ นิวตัน — และไม่มีใครทำการแปลงหน่วย
- ยานอวกาศบินต่ำเกินไปจนเผาไหม้หายวับไป
- นี่คือความผิดพลาดด้าน หน่วยวัด ไม่ใช่ความผิดพลาดทางคณิตศาสตร์
ห้องปฏิบัติการปริมาณทางฟิสิกส์
จำแนกตัวอย่างการวัดโดยประเภทของปริมาณที่มันแสดงออก
ปริมาณทางฟิสิกส์คืออะไร?
- ในวิชาฟิสิกส์ เรา วัด สิ่งต่างๆ
- การวัดทุกครั้งคือ ปริมาณทางฟิสิกส์
มันประกอบด้วยสองส่วนเสมอ
- ปริมาณ = ขนาด (ตัวเลข) + หน่วย
- ขนาดบอก ว่ามากเท่าไร; หน่วยบอก เป็นของอะไร
ทุกปริมาณทางฟิสิกส์ประกอบด้วยสองส่วน: จำนวน (คือ ____) และหน่วย
ส่วนประกอบทั้งสองคือ ขนาด (จำนวน) และ หน่วย
จับคู่แต่ละคำศัพท์กับนิยามที่กรรมการให้คะแนน
ทั้งสองครึ่งของข้อแรกได้คะแนน จำนวนที่ไม่มีหน่วยไม่ใช่ปริมาณทางฟิสิกส์ ซึ่งนี่คือเหตุผลที่ดาวเทียมโคจรรอบดาวอังคารสูญเสียไป
ตัวเลขเพียงอย่างเดียวไม่มีความหมาย
- "ความเร็วคือ 90" — 90 อะไร?
- $90\ \dfrac{\text{km}}{\text{h}}$, $90\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}$ และ 90 mph ต่างกันทั้งหมด
- ต้องเขียนหน่วยด้วยเสมอ
การบอกว่า "ความเร็วคือ 90" — โดยไม่มีหน่วย — จะไม่ได้เป็นปริมาณทางฟิสิกส์ที่สมบูรณ์
หากไม่มีหน่วย则该数字จะมีความหมายไม่ชัดเจน "$90\ \dfrac{\text{km}}{\text{h}}$" เป็นสิ่งที่สมบูรณ์; แต่ "90" ไม่ใช่
คำตอบที่เป็น "5" สำหรับคำถามที่ถามหาความยาวจะสมบูรณ์ก็ต่อเมื่อแสดงวิธีทำ
ปริมาณทางฟิสิกส์ต้องเป็นทั้งขนาด AND หน่วย 5 เมตร, 5 เซนติเมตร และ 5 กิโลเมตร เป็นความยาวสามแบบที่แตกต่างกัน และตารางให้คะแนนต้องการระบุหน่วย
"$90\ \dfrac{\text{km}}{\text{h}}$" เป็นปริมาณสมบูรณ์ "90" เพียงอย่างเดียวไม่เป็น
ข้อความใดให้ ปริมาณทางฟิสิกส์ที่สมบูรณ์?
ปริมาณทางฟิสิกส์ต้องการทั้ง ขนาด (จำนวน, 70) และ หน่วย (kg) จำนวนอย่างเดียว หรือหน่วยอย่างเดียวไม่เพียงพอ
ประมาณขนาดในชีวิตประจำวัน
- คุณควรรู้ โดยประมาณ ว่าสิ่งทั่วไปมีขนาดใหญ่แค่ไหน
- จำค่ามาตรฐานเหล่านี้ให้ขึ้นใจ
เลือก ทั้งหมด การประมาณค่าที่ใกล้เคียงถูกต้อง
ทุกข้อถูกยกเว้นแต่ความเร็วเสียง: ในอากาศจะอยู่ที่ประมาณ $340\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}$. $3 \times 10^{8}\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}$ คือความเร็วของ แสง
เรียงลำดับวิธีการประมาณค่าลำดับขนาด
คำตอบ ORDER-OF-MAGNITUDE บอกเพียงว่ากำลังของสิบถูกต้อง ดังนั้นการใช้ทศนิยม有意义的สามหลักผ่านกระบวนการนี้จะเป็นการทำงานที่ไร้ประโยชน์
วิธีประมาณ
- เปรียบเทียบกับสิ่งที่คุณรู้จัก (คน $\approx 70\ \text{kg}$).
- ปัดเศษเป็น เลข Significant ตัวเดียว — รถยนต์ประมาณ $1000\ \text{kg}$, ไม่ใช่ $1043$.
- การได้ กำลังสิบ ที่ถูกต้องสำคัญที่สุด
ประมาณค่าความเร่งโน้มถ่วง $g$ ใกล้พื้นผิวโลก
ใกล้พื้นผิวโลก $g \approx 9.81\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$ — ประมาณ $10\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$
เส้นผมมนุษย์มีความกว้างประมาณ 0.1 มม. ขนาดอันดับของความกว้างนี้เป็นเมตรในรูปกำลังของสิบคืออะไร? (ให้เลขชี้กำลัง เช่น -3)
0.1 mm = 1e-4 m. แปลงพรีฟิกซ์ก่อนแล้วค่อยหากำลังของสิบ; การ treating 0.1 mm as 0.1 เป็นข้อผิดพลาดมาตรฐาน
ลำดับขนาด
- การประมาณที่ดีควรมี เลขยกกำลังสิบ ที่ถูกต้อง
- $70\ \text{kg}$ ✓ · $7\ \text{kg}$ ✗
เรียงมวลเหล่านี้ตามลำดับ, น้อยไปหามาก
การจัดลำดับตามขนาดตรวจสอบความรู้สึกของคุณเกี่ยวกับ ลำดับของขนาด: $0.1\ \text{kg}$, แล้ว $1\ \text{kg}$, แล้ว $70\ \text{kg}$.
สเกลของจักรวาล
- แนวคิดเดียวกันนี้ครอบคลุมตั้งแต่อะตอมจนถึงดวงอาทิตย์
- แต่ละขั้นบนเส้นนั้นใหญ่ขึ้นสิบเท่า
คุณเข้าใจแล้ว
- ปริมาณทางฟิสิกส์ = ขนาด + หน่วยวัด
- เรียนรู้การประมาณค่ามาตรฐาน (มนุษย์, แอปเปิ้ล, เสียง, แสง, $g$)
- การประมาณที่ดีควรมี ลำดับขนาด ที่ถูกต้อง
ถัดไป → หน่วย SI ที่ทั้งหมดสร้างขึ้นจาก