http://uplod.ir/ph4z76371his/فیزیک_هفتم_مبحث_اندازه_گیری.pdf.htm
مطالب فیزیک فصل دوم علوم تجربی هفتم
فیزیک چیست؟
فیزیک از واژه یونانی physikos به معنی « طبیعی» و physis به معنی « طبیعت» گرفته شده است. پس فیزیک علم طبیعت است به عبارتی در عرصه علم ، پدیده های طبیعی را بررسی می كند
اندازه گیری.
می باشد که از آن برای اندازه گیری کمیت های فیزیکی استفاده می شود اندازه گیری یکی از مهارت های علمیدر فیزیک مفاهیم اصلی براساس علم اندازه گیری تعریف می شود و نظریه های فیزیکی به بیان ارتباط نتیجه چند اندازه گیریبا یکدیگر می پردازد بدین خاطر گفته می شود فیزیک علم اندازه گیری می باشد .
کمیت فیزیکی
هر آنچه را که بتوان با روش وسیله و یکای مناسب اندازه گرفت را کمیت فیزیکی گویند مثلا طول – جرم – زمان کمیت اند ولی خنده – گریه – شادی کمیت نیست (چرا؟)
توجه : هر اندازه گیری علمی با وسیله - روش استاندارد – ویکای مناسب انجام می پذیرد .
یکا (واحد اندازه گیری )
یک مقدار مشخص از یک کمیت فیزیکی است که برای سنجش آن کمیت بکار گرفته می شود .
توجه : برای اندازه گیری یک کمیت اولا : می بایست یکای اندازه گیری مناسب آن کمیت را انتخاب کنیم
ثانیا : با یک وسیله معین بزرگی آن کمیت را با یکای انتخاب شده مقایسه کنیم .
سوال : از اینکه می گوییم طول یک پارچه 2متر است منظور چیست ؟
یعنی یکای متر را برای کمیت فیزیکی طول پارچه انتخاب کرده ایم – و اینکه طول پارچه 2 برابر یکای طول ( یعنی متر ) است .
توجه : برای اینکه رقم های حاصل از اندازه گیریهای مختلف یک کمیت در شرایط یکسان و در مکانهای متفاوت یکی باشد و کلیه دانشمندان با زبان علمی یکسانی بتوانند از نظریات و تجربه های همدیگر استفاده کنند و در نتیجه پیشرفتهای علمی قابل استفاده تمامی کشورها و اقوام مختلف قرار گیرد از سیستم بین الملی متریک (SI)استفاده می شود .
تقسیم بندی کمیت ها
کمیت ها دو نوع تقسیم بندی دارند
نوع اول : کمیت اصلی و کمیت فرعی
نوع دوم : برداری و غیر برداری
کمیت اصلی و فرعی :
کمیت هایی مانند طول – جرم و زمان که یکاهای مستقلی دارند و بدون استفاده از یکاهای دیگر بیان می شوند کمیت هایاصلی نامیده می شوند ولی برعکس کمیت هایی مانند حجم – مساحت و سرعت که یکای مستقلی ندارند و یکای آنها به کمک یکاهای ا صلی بیان می شود به کمیت های فرعی معروفند .
کمیت برداری و غیر برداری :
به کمیت هایی مانند سرعت و نیرو که علاوه بر مقدار دارای جهت و راستا و نقطه اثر می باشند و از قاعده جمع برداری تبعیت می کنند کمیت های برداری گویند .و به کمیت هایی مانند جرم که فقط دارای اندازه و مقدار می باشند کمیت نرده ای می گویند .
توجه : یکاهای اصلی طبق جدول زیر هفت مورد می باشند و یکاهای فرعی بر اساس این کمیت ها نوشته می شوند
سوال : چند مثال برای کمیت فرعی بزنید و توضیح دهید هر کدام چگونه به کمک یکاهای اصلی بیان شده اند ؟
تحقیق : در مورد چگونگی تعیین یکاهای اصلی طول (m)– جرم (kg)– زمان (s) تحقیق کنید .
جرم (m)
به مقدار ماده تشکیل دهنده هر جسم جرم (Mass)آن جسم گفته می شود . و مقدار آن همیشه ثابت است .
توجه : یکای اندازه گیری جرم در دستگاه بین المللی یکاهاSI (Système International) کیلوگرم است که با kg
نمایش داده می شود برای اندازه گیری جرم های کوچکتر از یکای فرعی گرم استفاده می شود .
سوال : برای اندازه گیری جرم از ترازوهای شاهین دار یا ترازوی دو کفه ای- و ترازوی دیجیتالی استفاده می شود . در هر مورد به اختصار مطالبی را بنویسید ؟
توجه : برای تبدیل گرم به کیلوگرم آن را بر عدد 1000 تقسیم کنید .و برای تبدیل کیلوگرم به گرم آن را بر عدد 1000 ضرب کنید. و برای تبدیل تن به کیلوگرم آن را به عدد 1000 ضرب می کنیم .
مسئله : حساب کنید 2کیلو و 350 گرم معادل چند کیلوگرم و چند گرم است ؟
گرم 2350 =گرم 350 +گرم 1000×2
سوال : تفاوت های جرم و وزن را بنویسید ؟
جرم یک کمیت اصلی (غیر برداری ) است و آن را را با m نشان می دهند و مقدار آن همیشه ثابت است و با ترازو اندازه گرفته می شود - وزن کمیت فرعی (برداری) است و مقدار آن از حاصلضرب جرم در شتاب جاذبه بدست می آید (g × m= w)با wنشان می دهند . و با نیروسنج اندازه گرفته می شود چون شتاب جاذبه در روی هر کره متفاوت است بدین خاطر وزن مقدار ثابتی ندارد .
توجه : وزن جسم از رابطه g) × m= w) بدست می آید که در آن w وزن جسم با واحد نیوتن – m جرم جسم با واحد کیلو گرم و g شتاب جاذبه زمین با واحد نیوتن برکیلوگرم است.
سوال : مقدار وزن و جرم را در روی کره زمین در نقاط واقع در استوا - قطب شمال و شهر اردبیل مقایسه کنید ؟
تست : جرم کدام دو گزینه با هم برابر است ؟
الف )کیلوگرم 350/0 ب ) 350 گرم ج) 35 گرم د) 0035/0 تن
مسئله : جرم فردی روی زمین 60 کیلوگرم است وزن و جرم این فرد در کره ماه چقدر است ؟ شتاب جاذبه ماه 6/1شتاب جاذبه زمین است .
چون جرم مقداری ثابت است پس جرم فرد در ماه همان 60 کیلو خواهد بود وزنش نیز برابر است با :
g (moon ) × m=1/6×10×60 =100 N = وزن در کره ماه
توجه : شتاب جاذبه زمین با 9.8N/kg=10N/kg g= برابر است و یک نیوتن برابر نیرویی است که به جسمی به جرم 100 گرم از طرف زمین وارد می شود .
سوال : اگر g=10N/kg باشد حساب کنید نیرویی برابر یک نیوتن به چه جرمی از طرف زمین وارد می شود ؟
نیروی وارد به جسم از طرف زمین همان وزن جسم است که بطرف پایین وارد می شود پس وزن جسم برابر 1 نیوتن است
m × 10= وزن جسم
m × 10 = 1
گرم100= m=1/ 10kg
توجه : برای به آرامی بلند کردن یک جسم نیرویی برابر وزن جسم (یه خرده بزرگتر ) لازم است و برای پایین آوردن جسم با سرعت کمتر نیرویی برابر وزن جسم (یه خرده کوچکتر) لازم است و در هر دو حالت فوق نیروی وارده روبه بالا خواهد بود .
تست : وزن کدام بیشتر است ؟
الف ) پرنده ای به جرم 200 گرم ب) جسمی به جرم 0002/0تن ج) سنگی به وزن 2 نیوتن د) کارتنی به جرم 25/0کیلوگرم
اندازه گیری طول
برای اندازه گیری طول (ارتفاع جسج – قد – فاصله و....) از یکای طول استفاده می شود و از ابزارهایی نظیر خط کش –متر – ریزسنج و کولیس و .... استفاده می شود .
تحقیق : نحوه استفاده علمی وسایل اندازه گیری خط کش – کولیس – ریزسنج را بررسی کنید .
سوال : در هرمورد یکا و وسیله مناسب اندازه گیری را بنویسید ؟
الف) طول کتاب – ب) ارتفاع ساختمان ج) قطر مداد د) قطر داخلی یک لوله
توجه : اغلب با داشتن مقادیر طول و عرض و شعاع جسم با کمک رابطه هندسی مساحت جسم بدست می آید .
سوال ) دو روش تعیین حجم یک جسم جامد را شرح دهید ؟ لطفا با روش چگالی نوشته نشود .
توجه : برای تعیین حجم یک مایع می توان از وسایل اندازه گیری (استوانه مدرج – بورت مدرج – پی پت مدرج - ارلن – بشر – گیلاس مدرج و بالن پیمانه ای ) استفاده کرد .
چگالی جسم
مقدار ماده تشکیل دهنده جسم در واحد حجم آن جسم را چگالی جسم گویند مقدار آن از رابطه بدست می آید بدست می آید که در آن جرم جسم با واحد کیلوگرم و حجم جسم با واحد مترمکعب است پس واحد چگالی در سیستم متریک Kg/ خواهد بود .
توجه : چگالی یک جسم در تمام حالتهای یک ماده (جامد – مایع – گاز ) تقریبا معیاری برای تعیین سبکی و سنگینی جسم و همینطور نشانگر تراکم مواد تشکیل دهنده آن جسم است .
سوال : چگالی آب برابر 1000 کیلوگرم بر مترمکعب است مفهوم فیزیکی این جمله چیست ؟
توجه : برای تبدیل واحد گرم بر سانتیمتر مکعب به کیلوگرم بر متر مکعبعدد داده شده
را در 1000 ضرب کنید . (چرا)
مسئله : چگالی جسمی به جرم 10 کیلوگرم و باحجم 2مترمکعب را تعیین کنید ؟
مسئله : اگر چگالی یک مکعب آهنی توپر به ابعاد 1×2×3 برابر 7.8گرم برسانتیمتر مکعب باشد باشد .
تعیین کنید جرم آن چند گرم است ؟
مسئله : جرم یک مکعب آهنی به حجم 100 که یک حفره توخالی به حجم 10 در آن وجود دارد را حساب کنید ؟
چگالی آهن 7800کیلوگرم برمتر مکعب است .
مسئله : حساب کنید پس از خالی کردن 10 گرم آب پر یک بطری با چگالی 1000 کیلوگرم برمتر مکعب، باچند گرم روغن با چگالی 800 کیلوگرم برمتر مکعب می توان آن را پرکرد ؟
مسئله : دو گلوله توپر آهنی و نقره ای با جرم های برابر داریم اگر حجم گلوله نقره ای 200سانتی متر مکعب باشد تعیین کنیدحجم گلوله آهنی چند سانتی مترمکعب است ؟ چگالی آهن 7.8 گرم برسانتیمترمکعب و چگالی نقره 10.5 گرم برسانتیمترمکعب فرض شود
نکته : برخلاف جامدات و مایعات با افزایش فشار بر گازها و کاهش حجم آن مقدار چگالی گاز افزایش می یابد .
توجه : چگالی یک آلیاژ از فرمول زیر تعیین می شود :
( مجموع حجم های مواد سازنده آلیاژ ) / ( مجموع جرم های مواد سازنده آلیاژ )= چگالی یک آلیاژ
مسئله : چگالی آلیاژی را تعیین کنید که از مقدار آهن به جرم 200گرم و 300 و مس به جرم 300 گرم و
حجم 200 ساخته شده است ؟
مسئله : جرم و وزن هوای داخل اتاقی به ابعاد 2×4×5 را تعیین کنید ؟
اگر چگالی هوا در دمای موجود اتاق 1.29 کیلوگرم برسانتیمتر مکعب باشد .
مسئله : حساب کنید جرم یک لیتر آب خالص چند کیلوگرم است ؟ چگالی آب 1000 کیلوگرم برسانتیمتر مکعب است
اندازه گیری زمان : یکای زمان در سیستم متریک ثانیه می باشد برای اندازه گیری زمان از وسیله کرنومتر با یکای ثانیه بهره می گیریم
تعریف ثانیه ؟ هر روز (مدت چرخش یک دور کامل زمین به دور خود ) 24 ساعت و هر ساعت 60 دقیقه و هر دقیقه 60 ثانیه است
پس یک شبانه روز برابر ثانیه 86400 = 24×60×60
پس یک ثانیه برابر مدت زمانی است که زمین یک دور بدور خود می چرخد .
دقت اندازه گیری :
کمترین مقداری را که یک وسیله اندازه گیری می تواند اندازه بگیرد را دقت اندازه گیری آن وسیله گویند مثلا دقت خط کش های معمولی میلیمتر و دقت کولیس 0.1 میلیمتر و دقت ریزسنج 0.01 میلیمتر است .
توجه : دقت خط کشی که هر سانتیمتر آن به ده قسمت تقسیم شده برابر 1 میلیمتر است .و این خط کش هرگز نمی تواند فواصل ریز کوچکتر از میلیمتر را اندازه بگیرد .
توجه : از چند وسیله اندازه گیری یک کمیت ، وسیله ای که عدد دقت آن ریزتر است از میزان دقت بالایی برخوردار است .
خطای اندازه گیری از مجموع دو خطای زیر تشکیل می شود : الف )خطای شخصی ب ) خطای ابزاری
خطای شخصی از کمی دقت و لرزش دست و از وجود نقص در یکی از حواس پنجگانه فرد حادث می شودو...
خطای ابزاری : به مقادیر کوچکتر از دقت وسیله که آن وسیله قادر به اندازه گیری آن نمی باشد گفته می شود
سوال : با خط کش میلیمتری کدامیک از مقادیر داده شده قابل اندازه گیری نیست ؟
الف) 119 میلیمتر ب ) 2.5 سانتیمتر ج) 5.5 میلیمتر د) 23.5 سانتیمتر
سوال : دقت اندازه گیری پیمانه ای 3 سانتیمتر مکعب است کدامیک از اعداد فوق می تواند حاصل اندازه گیری با این پیمانه باشد ؟ الف) 6.5 سانتیمتر مکعب ب ) 10 سانتیمتر مکعب ج ) 27 سانتیمتر مکعب د) 13سانتیمتر مکعب
تعریف انرژی ؟ انرژی توانایی انجام کار است و واحد آن ژولj می باشد .
سوال : وقتی با تبدیل انرژی و یا با انتقال انرژی مواجه می شویم به وجود انرژی پی می بریم نظرتان در این مورد چیست؟
توجه : کار فیزیکی با کل کارهاییکه در زندگی روزمره انجام می شود متفاوت است . در فیزیک موقعی کار صورت می گیرد که نیرویی بر جسمی وارد شود و آن جسم در راستای آن نیرو جابجا شود .
آشنایی با چند نیروی مهم :
نیروی وزن : نیرویی که از مرکز زمین بر مرکز ثقل جسم رو به پایین وارد می شود عکس العمل آن از جسم به زمین و روبه بالا وارد می شود نیروی
مسئله : وزن یک جسم 200گرمی روی زمین تقریبا چند نیوتن است ؟
به نظر شما نیروی فنر به چه عامل هایی بستگی دارد و جهت آن چگونه تعیین می شود ؟
سوال چهار گزینه ای : جرم جسم اول 1 کیلوگرم و جرم جسم دوم 2 کیلوگرم است اگر نیروی وزن این دو جسم سبب شود که جسم دوم با سرعت مشخصی به اندازه 2 متر در راستای افقی جابجا شود و جسم اول با نصف سرعت جسم دوم همان مسافت 2 متر را در راستای عمودی جابجا شود تعیین کنید کدام گزینه صحیح نیست ؟
زندگی مثل دوچرخه سواری می مونه …