وحدة القياس

تحتاج هذه المقالة إلى مصادر إضافية للتحقق . يُرجى المساعدة في تحسين هذه المقالة بإضافة مصادر موثوقة . قد يتم الطعن في المواد غير الموثقة وإزالتها. البحث عن المصادر:  "وحدة القياس" - الأخبار  · الصحف  · الكتب  · العلماء  · JSTOR ( يونيو 2019 ) ( تعرف على كيفية ومتى تزيل هذه الرسالة )

وحدة القياس ، أو وحدة القياس ، هي مقدار محدد لكمية ما ، يتم تحديده واعتماده بموجب اتفاقية أو قانون، والتي تُستخدم كمعيار لقياس نفس النوع من الكمية . ^[1] يمكن التعبير عن أي كمية أخرى من هذا النوع كمضاعف لوحدة القياس. ^[2]

على سبيل المثال، الطول هو كمية فيزيائية . المتر (الرمز م) هو وحدة طول تمثل طولًا محددًا مسبقًا. على سبيل المثال، عند الإشارة إلى "10 أمتار" (أو 10 أمتار)، فإن المقصود فعليًا هو 10 أضعاف الطول المحدد مسبقًا المسمى "متر".

لقد لعب تعريف وحدات القياس واتفاقها واستخدامها العملي دورًا حاسمًا في المساعي البشرية منذ العصور المبكرة وحتى الوقت الحاضر. كانت العديد من أنظمة الوحدات شائعة جدًا. والآن يوجد معيار عالمي، وهو النظام الدولي للوحدات (SI)، الشكل الحديث للنظام المتري .

في التجارة، غالبًا ما تكون الأوزان والمقاييس موضوعًا للتنظيم الحكومي، لضمان العدالة والشفافية. ويتولى المكتب الدولي للأوزان والمقاييس (BIPM) مهمة ضمان التوحيد العالمي للقياسات وإمكانية تتبعها وفقًا للنظام الدولي للوحدات (SI).

علم القياس هو علم تطوير وحدات القياس المقبولة وطنيا ودوليا.

في الفيزياء والقياس، الوحدات هي معايير لقياس الكميات الفيزيائية التي تحتاج إلى تعريفات واضحة لتكون مفيدة. تعد إمكانية إعادة إنتاج النتائج التجريبية أمرًا أساسيًا للمنهج العلمي . يسهل نظام الوحدات القياسي هذا. الأنظمة العلمية للوحدات هي تحسين لمفهوم الأوزان والمقاييس التي تم تطويرها تاريخيًا لأغراض تجارية. ^[3]

غالبًا ما تستخدم العلوم والطب والهندسة وحدات قياس أكبر وأصغر من تلك المستخدمة في الحياة اليومية. يمكن أن يساعد الاختيار الحكيم لوحدات القياس الباحثين في حل المشكلات (انظر، على سبيل المثال، التحليل البعدي ).

في العلوم الاجتماعية ، لا توجد وحدات قياس قياسية.

وحدة القياس هي كمية موحدة لخاصية مادية، تُستخدم كعامل للتعبير عن الكميات التي تحدث لتلك الخاصية. كانت وحدات القياس من بين أقدم الأدوات التي اخترعها البشر. احتاجت المجتمعات البدائية إلى مقاييس بدائية للعديد من المهام: بناء المساكن ذات الحجم والشكل المناسبين، أو تصميم الملابس، أو مقايضة الطعام أو المواد الخام.

يبدو أن أقدم أنظمة القياس الموحدة المعروفة قد تم إنشاؤها في وقت ما في الألفية الرابعة والثالثة قبل الميلاد بين الشعوب القديمة في بلاد ما بين النهرين ومصر ووادي السند ، وربما أيضًا بين شعوب عيلام في بلاد فارس .

لقد تم ذكر الأوزان والمقاييس في الكتاب المقدس (لاويين 19: 35-36). ومن الوصايا أن نكون صادقين وأن نستعمل مقاييس عادلة.

في الميثاق الأعظم لعام 1215 (الميثاق الأعظم) الذي يحمل ختم الملك جون ، والذي وضعه أمامه بارونات إنجلترا، وافق الملك جون في البند 35 على "أن يكون هناك مقياس واحد للنبيذ في جميع أنحاء مملكتنا، ومقياس واحد للبيرة ومقياس واحد للذرة - أي ربع جالون لندن - وعرض واحد للأقمشة المصبوغة والحمراء والحمراء - أي ذراعان أسفل حافة القماش..."

اعتبارًا من القرن الحادي والعشرين، يُستخدم النظام الدولي بشكل أساسي في العالم. توجد أنظمة وحدات أخرى تُستخدم في العديد من الأماكن مثل النظام العرفي للولايات المتحدة والنظام الإمبراطوري. الولايات المتحدة هي الدولة الصناعية الوحيدة التي لم تتحول بعد على الأقل في الغالب إلى النظام المتري. ^[4] يعود الجهد المنهجي لتطوير نظام وحدات مقبول عالميًا إلى عام 1790 عندما كلفت الجمعية الوطنية الفرنسية الأكاديمية الفرنسية للعلوم بوضع مثل هذا النظام المتري. كان هذا النظام بمثابة مقدمة للنظام المتري الذي تم تطويره بسرعة في فرنسا ولكنه لم يكتسب قبولًا عالميًا حتى عام 1875 عندما تم توقيع معاهدة الاتفاقية المترية من قبل 17 دولة. بعد توقيع هذه المعاهدة، تم إنشاء المؤتمر العام للأوزان والمقاييس (CGPM). أنتج المؤتمر العام للأوزان والمقاييس النظام الدولي الحالي، والذي تم اعتماده في عام 1954 في المؤتمر العاشر للأوزان والمقاييس. حاليًا، تعد الولايات المتحدة مجتمعًا ثنائي النظام يستخدم كل من النظام الدولي للوحدات والنظام العرفي للولايات المتحدة. ^{[5] [6]}

إن استخدام وحدة قياس واحدة لبعض الكميات له عيوب واضحة. على سبيل المثال، من غير العملي استخدام نفس الوحدة للمسافة بين مدينتين وطول إبرة. وبالتالي، فقد تطورت هذه الوحدات تاريخيًا بشكل مستقل. إحدى الطرق لتسهيل قراءة الأعداد الكبيرة أو الكسور الصغيرة هي استخدام بادئات الوحدات .

في مرحلة ما من الزمن، قد تنشأ الحاجة إلى ربط الوحدتين، وبالتالي الحاجة إلى اختيار وحدة واحدة لتحديد الأخرى أو العكس. على سبيل المثال، يمكن تعريف البوصة من حيث حبة الشعير . نظام القياس هو مجموعة من وحدات القياس والقواعد التي تربطها ببعضها البعض.

مع تقدم العلم ، نشأت الحاجة إلى ربط أنظمة قياس الكميات المختلفة، مثل الطول والوزن والحجم. وقد كشفت الجهود المبذولة لمحاولة ربط الأنظمة التقليدية المختلفة ببعضها البعض عن العديد من التناقضات، وأدت إلى تطوير وحدات وأنظمة جديدة.

تختلف أنظمة الوحدات من بلد إلى آخر. تشمل بعض الأنظمة المختلفة أنظمة السنتيمتر-الجرام-الثانية ، والقدم-الرطل-الثانية ، والمتر-الكيلوجرام-الثانية ، والنظام الدولي للوحدات . من بين أنظمة الوحدات المختلفة المستخدمة في العالم، النظام الأكثر استخدامًا والمقبول دوليًا هو النظام الدولي للوحدات. وحدات النظام الدولي للوحدات الأساسية هي الثانية، والمتر، والكيلوجرام، والأمبير، والكلفن، والمول، والشمعة؛ جميع وحدات النظام الدولي للوحدات الأخرى مستمدة من هذه الوحدات الأساسية. ^{[7] [8] : 132}

تشمل أنظمة القياس المستخدمة في العصر الحديث النظام المتري ، والنظام الإمبراطوري ، ووحدات الولايات المتحدة العرفية .

تاريخيًا، كانت العديد من أنظمة القياس التي كانت قيد الاستخدام تعتمد إلى حد ما على أبعاد جسم الإنسان. وتشمل هذه الوحدات، التي يمكن تسميتها بالوحدات البشرية ، الذراع ، بناءً على طول الساعد؛ والخطوة ، بناءً على طول الخطوة؛ والقدم واليد . [ ^{9] : 25} ونتيجة لذلك، يمكن أن تختلف وحدات القياس ليس فقط من مكان إلى آخر ولكن من شخص لآخر. يمكن أن تعتمد الوحدات التي لا تعتمد على جسم الإنسان على الزراعة، كما هو الحال مع الفرلونج والفدان ، وكلاهما يعتمد على كمية الأرض التي يمكن لفريق من الثيران العمل فيها .

تطورت الأنظمة المترية للوحدات منذ اعتماد النظام المتري الأصلي في فرنسا عام 1791. النظام المتري الدولي القياسي الحالي هو النظام الدولي للوحدات (اختصارًا SI). ومن السمات المهمة للأنظمة الحديثة التوحيد القياسي . كل وحدة لها حجم معترف به عالميًا.

تشتق كل من الوحدات الإمبراطورية والوحدات العرفية الأمريكية من وحدات إنجليزية سابقة . كانت الوحدات الإمبراطورية تستخدم في الغالب في الكومنولث البريطاني والإمبراطورية البريطانية السابقة . لا تزال الوحدات العرفية الأمريكية هي نظام القياس الرئيسي المستخدم في الولايات المتحدة خارج العلوم والطب والعديد من قطاعات الصناعة وبعض الحكومة والجيش، وعلى الرغم من أن الكونجرس قد أذن قانونيًا بالقياس المتري في 28 يوليو 1866. ^{[10] تم اتخاذ بعض الخطوات نحو} النظام المتري الأمريكي ، وخاصة إعادة تعريف الوحدات الأمريكية والإمبراطورية الأساسية لاشتقاقها بالضبط من وحدات النظام الدولي للوحدات. منذ اتفاقية الياردات والرطل الدولية لعام 1959، يتم تعريف البوصة الأمريكية والإمبراطورية الآن على أنها بالضبط0.0254  م ، ويتم الآن تعريف الجنيه الإسترليني الأمريكي والإمبريالي على أنه بالضبط0.453 592 37  كجم . ^[11]

في حين أن أنظمة الوحدات المذكورة أعلاه تستند إلى قيم وحدات عشوائية، يتم صياغتها رسميًا كمعايير، فإن الوحدات الطبيعية في الفيزياء تستند إلى مبدأ فيزيائي أو يتم اختيارها لتسهيل التعامل مع المعادلات الفيزيائية. على سبيل المثال، تم تصميم الوحدات الذرية (au) لتبسيط معادلة الموجة في الفيزياء الذرية . ^[12]

قد نصادف بعض الوحدات غير العادية وغير القياسية في العلوم. وقد تشمل هذه الوحدات الكتلة الشمسية (2 × 10 ³⁰  كجم )، والميجا طن (الطاقة المنطلقة من تفجير مليون طن من ثلاثي نيتروتولوين ، TNT) والإلكترون فولت .

لتقليل حالات الاحتيال في مجال البيع بالتجزئة، فإن العديد من القوانين الوطنية لديها تعريفات قياسية للأوزان والمقاييس التي يمكن استخدامها (ومن هنا جاء " قياس القانون ")، ويتم التحقق منها من قبل المسؤولين القانونيين. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

في البيئات غير الرسمية، قد يتم وصف الكمية على أنها مضاعفات لقيمة كيان مألوف، وهو ما قد يكون من الأسهل وضعه في سياقه من القيمة في نظام الوحدات الرسمي. على سبيل المثال، قد تصف إحدى المنشورات منطقة في بلد أجنبي على أنها عدد من مضاعفات مساحة منطقة محلية للقراء. إن ميل بعض المفاهيم إلى الاستخدام المتكرر قد يؤدي إلى ظهور "أنظمة" غير محددة بشكل واضح من الوحدات. ^{[13] [14]}

بالنسبة لمعظم الكميات، هناك حاجة إلى وحدة لتوصيل قيم تلك الكمية الفيزيائية. على سبيل المثال، من المستحيل توصيل طول معين لشخص ما دون استخدام نوع ما من الوحدات، لأنه لا يمكن وصف الطول دون استخدام مرجع لإضفاء معنى على القيمة المعطاة.

ولكن ليس كل الكميات تتطلب وحدة خاصة بها. باستخدام القوانين الفيزيائية، يمكن التعبير عن وحدات الكميات كمجموعات من وحدات كميات أخرى. وبالتالي، لا يلزم سوى مجموعة صغيرة من الوحدات. تُؤخذ هذه الوحدات كوحدات أساسية والوحدات الأخرى هي وحدات مشتقة . وبالتالي فإن الوحدات الأساسية هي وحدات الكميات المستقلة عن الكميات الأخرى وهي وحدات الطول والكتلة والزمن والتيار الكهربائي ودرجة الحرارة وشدة الإضاءة وكمية المادة. الوحدات المشتقة هي وحدات الكميات المشتقة من الكميات الأساسية وبعض الوحدات المشتقة هي وحدات السرعة والعمل والتسارع والطاقة والضغط وما إلى ذلك. ^[7]

تعتمد أنظمة الوحدات المختلفة على اختيارات مختلفة لمجموعة من الوحدات ذات الصلة بما في ذلك الوحدات الأساسية والمشتقة.

لا يمكن جمع الوحدات أو طرحها إلا إذا كانت من نفس النوع؛ ومع ذلك، يمكن دائمًا ضرب الوحدات أو قسمتها، كما اعتاد جورج جامو أن يشرح. لنفترض أن "مترين" و "3 ثوانٍ"، إذن ${\displaystyle Z}$${\displaystyle W}$

${\displaystyle 2\,\mathrm {أمتار} \times 3\,\mathrm {ثوانٍ} =\{Z\}\{W\}\times [Z][W]=6\,\mathrm {أمتار} \times \mathrm {ثوانٍ} }$.

هناك قواعد معينة تنطبق على الوحدات:

• لا يمكن إضافة سوى الحدود المتشابهة. فعندما تُقسم وحدة على نفسها، ينتج عن القسمة وحدة بلا وحدات. وعندما تُضرب وحدتان مختلفتان أو تُقسمان، تكون النتيجة وحدة جديدة، يشار إليها بمجموع الوحدات. على سبيل المثال، في النظام الدولي للوحدات، وحدة السرعة هي متر في الثانية (م/ث). انظر التحليل البعدي . يمكن ضرب الوحدة في نفسها، مما يؤدي إلى إنشاء وحدة ذات أس (مثل م ² /ث ² ). وببساطة، تخضع الوحدات لقوانين المؤشرات. (انظر الأس .)
• بعض الوحدات لها أسماء خاصة، ولكن يجب التعامل معها مثل مكافئاتها. على سبيل المثال، نيوتن واحد (N) يعادل 1 كجم⋅م/ثانية ^2. وبالتالي، قد يكون للكمية عدة تسميات وحدة، على سبيل المثال: يمكن الإشارة إلى وحدة التوتر السطحي إما بـ N/m (نيوتن لكل متر) أو كجم/ثانية ² (كيلوجرام لكل ثانية مربعة).

من الأمثلة على أهمية الوحدات المتفق عليها فشل مسبار مناخ المريخ التابع لوكالة ناسا ، والذي تم تدميره عن طريق الخطأ في مهمة إلى المريخ في سبتمبر 1999 (بدلاً من دخول المدار) بسبب سوء التواصل حول قيمة القوى: استخدمت برامج الكمبيوتر المختلفة وحدات قياس مختلفة ( نيوتن مقابل قوة الرطل ). تم إهدار قدر كبير من الجهد والوقت والمال. ^{[16] [17]}

في 15 أبريل 1999، فقدت رحلة الشحن الكورية رقم 6316 المتجهة من شنغهاي إلى سيول بسبب خلط طاقم الطائرة بين تعليمات برج المراقبة (بالأمتار) وقراءات مقياس الارتفاع (بالقدم). قُتل ثلاثة من أفراد الطاقم وخمسة أشخاص على الأرض. وأصيب سبعة وثلاثون آخرون. ^{[18] [19]}

في عام 1983، نفد وقود طائرة بوينج 767 (التي هبطت بأمان بفضل مهارات طيارها في الانزلاق وأصبحت تُعرف باسم Gimli Glider ) في منتصف الرحلة بسبب خطأين في حساب إمداد الوقود لأول طائرة تابعة لشركة طيران كندا تستخدم القياسات المترية. ^[20] كان هذا الحادث نتيجة للارتباك بسبب الاستخدام المتزامن للمقاييس المترية والإمبراطورية والارتباك في مقاييس الكتلة والحجم.

عند التخطيط لرحلته عبر المحيط الأطلسي في ثمانينيات القرن الخامس عشر، افترض كولومبوس خطأً أن الميل المشار إليه في التقدير العربي هو 56 ميلاً.+2/3كان قياس الأميال لحجم الدرجة يساوي الميل الإيطالي الأقصر بكثير والذي يبلغ 1480 مترًا. وبالتالي فإن تقديره لحجم الدرجة ومحيط الأرض كان أصغر بنحو 25%. ^{[21] : 1  : 17}

• القياس البعدي
• القياسات الجنائية
• القياس الذكي
• قياس الوقت
• القياس الكمي
• وحدات جنو
• قائمة وحدات القياس المضحكة
• قائمة وحدات القياس القديمة
• قائمة وحدات القياس غير العادية
• كلمة القياس
• قائمة الوحدات المترية
• معادلة القيمة العددية
• الوحدات الاسكتلندية
• ثواني البندول
• المسافة (علامات الترقيم)#رموز الوحدات والأرقام
• نظام القياس
• الكود الموحد لوحدات القياس
• وحدات الولايات المتحدة العرفية
• وحدة حسابية
• وحدات المعلومات

• روليت، روس (2018) كم عدد؟ قاموس وحدات القياس
• دليل المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا رقم 44، المواصفات والتسامحات والمتطلبات الفنية الأخرى لأجهزة الوزن والقياس
• الموقع الرسمي للاتحاد الدولي لكرة القدم
• إطار عمل نظام الكميات – مكتبة نظام الكميات وآلة حاسبة لتحويل الوحدات وتوقع الكميات
• قائمة الوحدات مع عوامل التحويل المحددة

تاريخي

• "الاتفاقيات الحسابية للتحويل بين القياس الروماني [العثماني] والمصري" هي مخطوطة من سنة 1642، باللغة العربية، وهي تتحدث عن وحدات القياس.
• "الأوزان والمقاييس"  . الموسوعة الدولية الجديدة . 1905.

قانوني

• أيرلندا - قانون القياسات لعام 1996
• نص لائحة وحدات القياس لعام 1995 كما هو ساري المفعول اليوم (بما في ذلك أي تعديلات) داخل المملكة المتحدة، من موقع legal.gov.uk .

معلومات مترية

• BIPM (الموقع الرسمي)
• الكود الموحد لوحدات القياس (UCUM)