Đơn Vị đo Lường - AGU Staff Zone

Đơn vị đo lường

Vật lý là một khoa học thực nghiệm cho nên hầu hết các định luật, các thuyết vật lý đều phải được xây dựng từ trên cơ sở những kết quả đo đạc thực nghiệm được định lượng một cách chuẩn xác và hợp lý theo bản chất vật lý của đối tượng. Cho nên việc đo lường các đại lượng vật lý là một lĩnh vực quan trọng không thể thiếu được trong nghiên cứu vật lý.

Mẫu kg ở Viện đo lường quốc tế (IBWM) là một khối trụ nhỏ đường kính 39mm, cao 39mm, được chế tạo bằng 90% platin và 10% iridi

Thước mét tiêu chuẩn bằng platinum-iridium

Ðo lường một vật là so sánh vật cần đo với một vật chuẩn gọi là đơn vị. Khi cần đo độ dài của một cái bàn, ta so sánh nó với độ dài cây thước được quy ước là một mét, nếu nó gấp 2,5 lần độ dài cây thước, ta nói, độ dài cái bàn là 2,5m. Trong thực tế, đại lượng vật lý nào dùng phương pháp so sánh để đo được kết quả người ta gọi chúng là đại lượng đo trực tiếp. Chiều dài, khối lượng, thời gian là các đại lượng đo trực tiếp. Ðại đa số các đại lượng vật lý khác nhu khối lượng riêng, gia tốc, xung lượng thì không thể đo trực tiếp được, mà phải thông qua tính toán, chúng được gọi chung là các đại lượng đo gián tiếp.

Thực ra mỗi đại lượng vật lý đều phải có đơn vị đo riêng nhưng vì có một số đại lượng vật lý không thể đo trực tiếp, vả lại các đại lượng vật lý đều liên hệ với nhau qua các công thức, định luật vật lý, nên người ta chỉ chọn một số đơn vị đo trực tiếp mang tính phổ biến và thông dụng làm đơn vị cơ bản để xây dựng các đơn vị đo đạc các đại lượng vật lý khác. Ví dụ như đơn vị đo gia tốc là m/s2, đơn vị đo khối lượng riêng là kg/m3. Ðó là các đơn vị dẫn xuất. Ðơn vị dẫn xuất là đơn vị được suy ra từ đơn vị cơ bản qua các công thức của định luật hoặc định lý.             Vì mỗi nước dùng những đơn vị đo khác nhau gây khó khăn cho việc trao đổi những thông tin khoa học nên từ năm 1960, các nhà khoa học đã thống nhất sử dụng một hệ thống đơn vị đo lường cơ bản, viết tắt là SI (Systeme International). Ðây là một hệ thống đơn vị đo lường quốc tế hợp pháp ở đa số các nước trên thế giới hiện nay. Hệ SI bao gồm 7 đơn vị đo cơ bản là:

            Trong cơ học người ta chỉ lưu ý đến 3 đơn vị: độ dài (L), khối lượng (M) và thời gian (T). Ðể biểu diễn đơn vị dẫn xuất thông qua đơn vị cơ bản người ta dùng một công thức chung gọi là công thức thứ nguyên có dạng như sau: [X] = [M]p[L]q[T]r trong đó p, q, r là các số nguyên ; [X] là ký hiệu thứ nguyên của đại lượng vật lý X. Thí dụ:

Công thức thứ nguyên được dùng để kiểm tra sự chính xác của các công thức vật lý. Một số lưu ý: 1) Các đại lượng dùng trong vật lý có một số thuộc các đại lượng vô hướng còn đa số là những đại lượng véctơ. Đại lượng vô hướng chỉ có đặc trưng về độ lớn; còn đại lượng véctơ, ngoài độ lớn, còn có đặc trưng về phương và chiều. 2) Trong khi tính toán, hoặc ghi các kết quả thực nghiệm chúng ta nên biểu diễn các số dưới dạng tích với số mũ của 10. Những số có quá nhiều số hạng thì làm tròn số để việc tính toán không phức tạp. Việc làm tròn đến chữ số nào tùy thuộc vào điều kiện cụ thể. Ví dụ : 0,0034g nên viết là 34.10-4 g = 34.10-7 kg. 0,000 345 892 65 có thể làm tròn thành 3459.10-7.

Bảng 1.1 Ký hiệu bội số và ước số của đơn vị đo

CÁC ÐƠN VỊ ÐO DÙNG CHO CƠ HỌC 1. Ðộ dài Ðơn vị cơ bản là mét. Mét được định nghĩa là một độ dài bằng chiều dài quãng đường mà ánh sáng đi qua chân không trong 1/ 299792458 giây. Bảng 1.2 Các đơn vị đo độ dài khác tính bằng mét.

Bảng 1.3 Ý nghĩa của một số độ dài.

2. Khối lượng Ðơn vị cơ bản là Kg; Kg là khối lượng một vật chuẩn bằng Platin-Iridi được giữ tại phòng cân đo quốc tế Sèvres gần Paris. Khối lượng 1Kg gần bằng khối lượng của 1000 cm3 nước nguyên chất ở nhiệt độ 4oC. Bảng 1.4 Một số đơn vị khối lượng tính bằng kg

Bảng 1.5 Ý nghĩa của một số khối lượng.

3. Thời gian Thời gian đo bằng giây. Giây được định nghĩa là khoảng thời gian bằng tổng của 9.192.631.770 chu kỳ bức xạ ứng với sự chuyển giữa hai mức trạng thái cơ bản siêu tinh tế của nguyên tử Cesi-133. Bảng 1.6 Ý nghĩa của một số độ dài thời gian.