Pomiary w fizyce. Niepewność pomiaru. Przeliczanie wielokrotności i podwielokrotności

Czym jest fizyka? To nauka przyrodnicza zajmująca się badaniem właściwości i przemian materii oraz energii, a także oddziaływań między nimi. Tak brzmi mądra definicja, ale co z niej wynika? Fizyka odpowiada na pytania w rodzaju: Dlaczego niebo jest niebieskie? Jak przyciągają się magnesy? Czy należy bać się prądu? Co jest większe: hektolitr czy metr sześcienny? Jak zmierzyć odległość do gwiazd?
Jeśli interesują cię odpowiedzi na te pytania albo po prostu chcesz wiedzieć, jak działa świat, to czytaj dalej.

RDUxHAuVLIfRl

Jubilerski przyrząd pomiarowy suwmiarkowy na białym tle, przypominający kleszcze z podziałką na rączce mierzącą szerokość rozwarcia szczęk. W szczękach przyrządu znajduje się mały bezbarwny kamień, a jego wymiary odczytywane na skali to 2,6 mm. — Metody pomiaru wielkości fizycznych zmieniają się – na zdjęciu historyczna wersja suwmiarki, przyrządu służącego do bardzo dokładnego mierzenia odległości pomiędzy dwoma punktami
Źródło: Trevinci, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org [dostęp 23.02.2022], domena publiczna.

Przed przystąpieniem do zapoznania się z tematem, należy znać poniższe zagadnienia

fizyka to nauka, która bada właściwości materii i odkrywa najbardziej podstawowe reguły przyrody, zwane prawami fizycznymi;
podstawową metodą badawczą fizyki są eksperyment (doświadczenie) lub obserwacja, a te wymagają wykonywania pomiarów.

Nauczysz się

podawać definicje wielkości fizycznych;
posługiwać się przyrządami do pomiaru następujących wielkości fizycznych: czasu, długości, masy i temperatury;
posługiwać się jednostkami tych wielkości;
poprawnie zapisywać wyniki pomiarów wielkości fizycznych;
obliczać tę wartość mierzonej wielkości, która jest najbardziej zbliżona do rzeczywistej wartości mierzonej wielkości;
podawać przyczyny niepewności pomiaru;
przeliczać jednostki wielkości fizycznych: długości, czasu, masy i temperatury.

Pomiary w fizyce

Pomiar to jedna z najważniejszych czynności w naukowym badaniu świata. Lord KelvinWilliam Thomson, lord KelvinLord Kelvin, wielki dziewiętnastowieczny uczony angielski, napisał: Często powtarzam, że gdy coś mierzysz i wyrażasz w liczbach, to wiesz trochę o tym czymś. Jeśli tego czegoś nie możesz zmierzyć i gdy nie możesz go opisać za pomocą liczb, twoja wiedza jest skromna i niezadowalająca. Ona może być początkiem nauki, ale to ledwie mały myślowy krok w jej kierunku.

Zastanówmy się więc nad istotą tego czegoś, co mierzymy i wyrażamy za pomocą liczb. Aby nieco uprościć naszą dalszą naukę i lepiej zrozumieć wiedzę opisaną w niniejszym podręczniku, na początek poznajmy kilka pojęć, którymi będziemy się posługiwać właściwie bez przerwy. Ponieważ fizyka zajmuje się badaniem obiektów zarówno przyrody nieożywionej, jak i ożywionej, to obiekt będący przedmiotem badań tej nauki nazywać będziemy ciałem fizycznymciało fizyczneciałem fizycznym, a w skrócie – ciałem. Ciałami fizycznymi są: samochód, mucha, sztangista, a także piłka tenisowa, jabłko i ziarnko piasku. Ciała fizyczne zawsze są z czegoś zbudowane – to coś nazywać będziemy substancjąsubstancjasubstancją. Pierścionek (ciało fizyczne) zrobiony jest ze złota (substancja), a stołeczek (ciało fizyczne) – z drewna (substancja). Zarówno ciała fizyczne, jak i substancje mają pewne cechy: kolor, rozmiar, kruchość itp. Ponadto ciała fizyczne i substancje ulegają pewnym procesom, coś się z nimi dzieje, coś się zmienia. Takie procesy nazywamy zjawiskami fizycznymizjawisko fizycznezjawiskami fizycznymi. Przykładami zjawisk fizycznych są: wrzenie wody, powstawanie tęczy, osiadanie rosy na trawie (lub skraplanie się pary wodnej na lustrze w łazience), zachód Słońca i nadawanie muzyki w radiu. Cechy ciał fizycznych, substancji i zjawisk fizycznych, które można mierzyć, nazywamy wielkościami fizycznymiwielkość fizycznawielkościami fizycznymi.

R1I7dmtHg5fNv1

Ćwiczenie 1

Co to jest? Ciało fizyczne czy substancja? Wielkość fizyczna czy zjawisko fizyczne? Umieść zamieszczone poniżej przykłady przeciągając je w odpowiednie pola tabeli.

stygnięcie, zając, Księżyc, temperatura, woda, stal, czas, odległość, objętość, zamarzanie wody, szkło, porcelana, bieg, powietrze, kropla wody, piasek, samolot, papier, świecenie żarówki, filiżanka, plastik, pies, masa, guma

Ciało fizyczne
Wielkość fizyczna
Substancja
Zjawisko fizyczne

Źródło: Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, licencja: CC BY 3.0.

Wielkości fizyczne będą interesować nas w tym momencie najbardziej. To od nich zaczniemy poznawanie fascynującego świata fizyki. Wielkości fizyczne podzielono na podstawowe i pochodne. Na początku zajmiemy się tylko czterema z nich. Będą to: czas, długość, masa i temperatura. Pozostałe wielkości fizyczne poznacie podczas dalszej nauki. Wartości wielkości fizycznych można wyznaczyć w sposób bezpośredni poprzez obserwację ciała fizycznego, substancji lub zjawiska fizycznego dzięki czynności nazywanej pomiarem.

Zastanówmy się, jak w najogólniejszych zarysach przebiega pomiar. Zmierzmy krokami np. długość pokoju. Startujemy od jednej ściany: jeden krok, drugi, trzeci, czwarty i piąty niepełny. Można powiedzieć, że długość pokoju wynosi $4$ i pół kroku. Podobnie określimy szerokość pokoju na np. $3, 5$ kroku. Taki pomiar jest bardzo przybliżony, ale zawiera już jakąś informację: długość jest większa od szerokości, a nawet możemy powiedzieć, że stosunek długości do szerokości wynosi mniej więcej $1, 3$ . Możemy też porównać wymiary pokoju np. z rozmiarami podwórka zmierzonymi w ten sam sposób.

W naszych prostych pomiarach zrobiliśmy dwie rzeczy:

przyjęliśmy wzorzec długości – tutaj nasz typowy krok;
porównaliśmy mierzoną wielkość z wzorcem (pokój jest $4, 5$ raza dłuższy od naszego kroku).

Podobnie odbywają się wszystkie pomiary wykonywane w fizyce i technice. Każdy przyrząd pomiarowy, nawet najbardziej skomplikowany, zawiera w swojej konstrukcji pewien wzorzec i umożliwia porównywanie go z wielkością mierzoną.

Ciekawostka

Polskie tradycyjne jednostki miar opierały się na miarach naturalnych, takich jak wymiar lub odległość między kończynami (stopa, łokieć, sążeń), zasięg głosu ludzkiego (wiorsta) czy praca jednego człowieka od rana do południa (morga). Podobnie konstruowane systemy miar obowiązywały też w wielu innych krajach, a w niektórych państwach nadal używa się jednostek takich jak stopa (ang. foot), których nazwy odnoszą się do tych dawnych sposobów mierzenia. Wymiana handlowa z kupcami pochodzącymi z innych obszarów kulturowych spowodowała, że na terenie ówczesnej Polski zaczęto używać innych jednostek miar, mających pochodzenie zagraniczne, takie jak np. funt, antał czy mila. Wymusiło to wkrótce konieczność wprowadzenia do prawodawstwa staropolskiego zapisów ujednolicających jednostki miar. Tabelka poniżej przedstawia kilka takich staropolskich jednostek.

Wybrane staropolskie jednostki miar
Jednostka miary	Opis
mendel	jednostka ilości obiektów; $15$ sztuk
kopa	jednostka ilości obiektów; $60$ sztuk
sążeń	jednostka długości; największa szerokość rozpostartych poziomo rąk
łokieć mały (kupiecki)	jednostka długości; średnia długość ręki od stawu łokciowego do końca palca środkowego
piędź	jednostka długości; największa rozwartość miedzy końcami palca środkowego i kciuka
palec (cal)	jednostka długości; szerokość kciuka
stopa	jednostka długości; przeciętna długość stopy ludzkiej
funt	jednostka masy; funt warszawski to ok. $0, 4 kg$
centnar	jednostka masy; centnar warszawski miałby obecnie ok. $65 kg$ , lwowski – ok. $52 kg$
morga, mórg	jednostka powierzchni; wielkość pola zaoranego lub skoszonego przez jednego człowieka od rana do południa
garniec	jednostka objętości ciał sypkich i płynnych; objetość garnka, do którego sypano zboże lub zlewano płyny
korzec	jednostka objętości ciał sypkich; objętość wnętrza nieokorowanej wydłubanej kłody

Aby łatwiej porównywać wyniki pomiarów uzyskane przez różnych ludzi w różnych miejscach na świecie, konieczne było wprowadzenie wspólnego systemu miar. W roku $1960$ na $XI$ Generalnej Konferencji Miar i Wag w Paryżu przyjęty został Międzynarodowy Układ Jednostek Miar i Wag, w skrócie SI. Skrót pochodzi od francuskiego tłumaczenia tego wyrażenia: Système internationale d’unités [sistem ęternasional dinit]. Polska przyjęła ten układ jednostek w roku $1966$ . Obowiązuje on w zdecydowanej większości krajów świata. Wyjątek stanowią Stany Zjednoczone Ameryki oraz Birma i Liberia. Jednostki tego układu podobnie jak wielkości fizyczne, są podzielone na podstawowe i pochodne.

Podstawowe wielkości fizyczne i ich jednostki w układzie SI
Nazwa jednostki	Symbol jednostki	Wielkość fizyczna	Symbol wielkości fizycznej
sekunda	$\mbox{s}$	czas	$t$ lub $\tau$ [tau]
metr	$\mbox{m}$	długość	$l$ lub $s$ , lub $d$
kilogram	$\mbox{kg}$	masa	$m$
kelwin	$\mbox{K}$	temperatura	$T$
amper	$\mbox{A}$	natężenie prądu	$I$
kandela	$\mbox{cd}$	światłość	$I$
mol	$\mbox{mol}$	liczność materii	$n$

Wszystkie pochodne jednostki układu SI wywodzą się z jednostek podstawowych lub ich kombinacji. Przykładowo: jednostką prędkości, o czym powiemy sobie więcej w rozdziałach poświęconych kinematyce, jest metr na sekundę. Znając definicję metra i sekundy wiemy co to znaczy, że dane ciało porusza się prędkością jednego metra na sekundę.

Pomiar czasu

CzasczasCzas to jedna z podstawowych wielkości fizycznych. Przyrząd do ciągłego pomiaru czasu nazywamy zegarem. Zegarem może być każde cyklicznie powtarzające się zjawisko. Pierwszymi zegarami były ruchy ciał niebieskich wzgledem siebie. Ruch obrotowy Ziemi skutkuje pozorną wędrówką Słońca po sferze niebieskiej w dość regularnych odstępach czasu. Jednostką w takim zegarze jest doba. Na podstawie obserwacji tego zjawiska ludzie budowali zegary słoneczne.

RMSKA09SvCX8F

Fotografia przedstawia zegar słoneczny umieszczony na postumencie. — Zegar słoneczny. Ruch obrotowy Ziemi powoduje zmianę położenia Słońca na niebie. Promienie słoneczne padając na zegar słoneczny pod różnymi kątami rzucają cień, który wskazuje godzinę na tarczy
Źródło: Jeepika, dostępny w internecie: ja.wikipedia.org [dostęp 23.02.2022], licencja: CC BY-SA 3.0.

Dobrym zegarem jest też ruch Słońca względem innych gwiazd. Gdybyśmy mogli obserwować Słońce na tle gwiazd, to okazałoby się, że po roku powraca ono do tego samego punktu na sferze niebieskiej. Za zegar służą też cykliczne zmiany „wyglądu” naszego Księżyca spowodowane jego ruchem wzgledem Ziemi i Słońca – jeden cykl takich przemian to miesiąc.

Rok, miesiąc czy doba to jednostki stosunkowo duże, a konieczność ciągłej obserwacji nieba jest niezbyt wygodna w codziennym życiu, zwłaszcza w pochmurne dni i noce. Poprzez wieki wymyślano i budowano różnego rodzaju urządzenia pomiarowe, z których najbardziej znane są dzisiaj klepsydry.

RlUwdtNcyAQVF

Fotografia przedstawia starą, bogato zdobioną klepsydrę. — Klepsydra. Piasek przesypuje się przez wąską szyjkę z górnej do dolnej części naczynia. Trwa to określoną ilość czasu. Gdy cały piasek się przesypie, klepsydrę można odwrócić o 180 °, by ponownie zacząć pomiar. Dawniej stosowano klepsydry nawet godzinne, dziś można jeszcze spotkać klepsydry mierzące czas gotowania jajek (ok. 3 min)
Źródło: dostępny w internecie: www.metmuseum.org [dostęp 23.02.2022], domena publiczna.

Bardziej zaawansowane przyrządy pozwalają mierzyć czas z większą dokładnością. Takimi zegarami są na przykład zegary wahadłowe i mechaniczne, w których ruch cykliczny wykonują wahadła i balanse.

Wielu historyków uważa, że to właśnie umieszczenie zegara mechanicznego w wieży zegarowej w każdym, nawet niewielkim miasteczku europejskim, spowodowało ważne zmiany w życiu ludzi okresu $XVII$ i $XVIII$ wieku. Po latach doprowadziło to do rewolucji przemysłowej.

R14hiaQpbGqWl

Fotografia przedstawia zegar wahadłowy naścienny. — Zegar wahadłowy naścienny. Zawieszony na lince ciężarek wykonujący regularne drgania jest wykorzystany do odmierzania czasu
Źródło: Ivan2010, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org [dostęp 23.02.2022], licencja: CC BY-SA 4.0.

Takie zegary królowały w zwykłych domach i laboratoriach naukowych aż do $XX$ wieku, gdy zaczęto używać zegarów kwarcowych, które nosi dziś prawie każdy z nas. W laboratoriach naukowych stosuje się zaś zegary atomowe.

R7dpr14ohUExI

Fotografia przedstawia zegar kwarcowy. — Zegar kwarcowy. Elementem wykonującym drgania cykliczne jest kryształ kwarcu
Źródło: Vulkano Uwe H. Friese, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org [dostęp 23.02.2022], licencja: CC BY-SA 3.0.

W doświadczeniach fizycznych istotny jest przedział czasu, w którym zachodzą badane zjawisko czy proces. Do pomiaru takich przedziałów czasu służy stoper.

R5fHA9kUZstsY

Fotografia przedstawia stoper elektroniczny. — Stoper elektroniczny służy do dokładnych pomiarów odcinków czasu
Źródło: dostępny w internecie: commons.wikimedia.org [dostęp 23.02.2022], licencja: CC BY-SA 3.0.

Jednostką czasu w układzie SI jest sekundasekundasekunda. Na co dzień używamy również innych jednostek, takich jak: doba (symbol $d$ ), godzina (symbol $h$ ) i minuta (symbol $\min$ ). Przypomnijmy sobie zależności między nimi:

$1 h = 60 \min = 3600 s$

$1 \min = 60 s = \frac{1}{60} h$

$1 s = \frac{1}{60} \min = \frac{1}{3600} h$

$1 d = 24 h = 86400 s$

Treść uzupełniająca

Jak brzmi definicja sekundy, stosowana w dokumentach państwowych?

Uzupełnienie: definicja sekundy

– jednostka czasu w SI, zdefiniowana poprzez przyjęcie ustalonej wartości liczbowej częstotliwości nadsubtelnego przejścia w atomach cezu $133$ w niezaburzonym stanie podstawowym, wynoszącej $9192631770$ wyrażonej w jednostce $\mathrm{s}^{-1}$ . Tak sformułowana definicja jest zapewne dla Ciebie niezrozumiała, jej dokładne znaczenie poznasz na dalszych etapach edukacji. Wcześniej sekundę definiowano jako ułamek doby ( $\frac{1}{86400}$ część doby) lub roku ( $\frac{1}{31556925, 9747}$ część roku).

RnKZP7nqx9mdh1

Ćwiczenie 2

Łączenie par. Oceń prawdziwość poniższych równości oraz zdań. Przy każdej równości lub zdaniu w tabeli zaznacz Prawda albo Fałsz..

24 h = 1440 \min = 144000 s

. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Lekcja trwa

45 \min

, czyli

0, 75 h

. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz.

300 s = 0, 3 h

. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Pół godziny to

50

minut. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz.

20 \min = 1200 s = \frac{1}{3} h

. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz.

54 \min = 0, 9 h

. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz.

150 \min = 1, 5 h

. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz.

2 h = 7200 s

. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz.

2, 5 h = 150 \min

. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz

Wybierz poprawne odpowiedzi.

	Prawda	Fałsz
24 h = 1 440 min = 144 000 s	□	□
Lekcja trwa 45 min, czyli 0,75 h	□	□
300 s = 0,3 h	□	□
Pół godziny to 50 minut	□	□
20 min = 1 200 s = 1/3 h	□	□
54 min = 0,9 h	□	□
150 min = 1,5 h	□	□
2 h = 7 200 s	□	□
2,5 h = 150 min	□	□

Źródło: Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, licencja: CC BY 3.0.

Pomiar długości

Drugą z podstawowych wielkości fizycznych, często stosowaną również w życiu codziennym, jest długośćdługośćdługość. Przez długość np. sznurka rozumiemy odległość między jego końcami, gdy jest rozciągnięty. Na zdjęciach zaprezentowano kilka przyrządów do pomiaru długości (niektórych z nich możesz nie znać).

R1NuvrjwFQgqj

Na fotografii: przeźroczysta plastikowa linijka o długości 30 cm, przymiar krawiecki, metalowa taśma miernicza. Na wszystkich przyrządach widać zakres przyrządu i najmniejszą działkę skali. — Przeźroczysta plastikowa linijka o długości 30 cm, przymiar krawiecki, metalowa taśma miernicza. Służą one do pomiaru długości obiektów rozmiarów rzędu kilku do kilkunastu centymetrów
Źródło: Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, licencja: CC BY 3.0.

R12tH1lBFvygG

Zdjęcie przedstawiające osobę dokonującą pomiaru pomieszczenia za pomocą dalmierza. W rogu zdjęcia powiększenie wyświetlacza przyrządu. — Dalmierz z pomocą analizy czasu pomiędzy emisją a odbiorem sygnału odbitego oblicza odległość. Najczęściej służy on do pomiarów odległości rzędu kilku do kilkudziesięciu metrów
Źródło: Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, licencja: CC BY 3.0.

RaOmt0OQfxbFo

Ilustracja przedstawia przyrządy do dokładnych pomiarów długości: suwmiarkę i śrubę mikrometryczną. — Suwmiarka i śruba mikrometryczna służą do pomiaru obiektów o bardzo małych wymiarach
Źródło: Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, licencja: CC BY 3.0.

Jednostką długości jest metrmetrmetr. Początkowo definiowano go jako $\frac{1}{10000000}$ część południka ziemskiego, a wzorzec tej jednostki sporządzono w postaci szyny platynowo–irydowej i przechowywano w Sèvres we Francji, niedaleko Paryża. Okazało się jednak, że południk został źle zmierzony. Po prawie stu latach trzeba było wykonać nowy wzorzec. On również nie przetrwał długo, bo zaledwie około $70$ lat, kiedy to okazało się, że metal, z którego go wykonano, z czasem zmienia swoje właściwości, przez co zmienia się również odległość pomiędzy kreskami na wzorcu. W $1960$ roku po raz pierwszy sformułowano abstrakcyjną definicję z pogranicza matematyki i fizyki, jednak to objaśnienie w praktyce okazało się zbyt skomplikowane.

Treść uzupełniająca

Jak brzmi definicja metra, stosowana w dokumentach państwowych?

Uzupełnienie: definicja metra

– jednostka długości w SI, zdefiniowana poprzez przyjęcie ustalonej wartości liczbowej prędkości światła w próżni, wynoszącej $299792458$ , wyrażonej w jednostce $\mathrm{m}\cdot\mathrm{s}^{-1}$ . Tak sformułowana definicja jest zapewne dla Ciebie niezrozumiała, jej dokładne znaczenie poznasz na dalszych etapach edukacji. Wcześniej metr definiowano jako długość drogi przebytej w próżni przez światło w czasie $\frac{1}{299792458}$ sekundy.

W życiu codziennym posługujemy się też centymetrami, milimetrami czy kilometrami. Przypomnijmy sobie zależności między nimi:

$1 m = 100 cm = 1000 mm = 0, 001 km$

$1 km = 1000 m = 100000 cm = 1000000 mm$

$1 cm = 10 mm = 0, 01 m$

$1 mm = 0, 1 cm = 0, 001 m$

Zobacz na filmie, jak należy prawidłowo mierzyć długość i unikać często popełnianego błędu, zwanego błędem paralaksy.

R1JQtAuFRppJK

Błąd paralaksy
Źródło: Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, licencja: CC BY 3.0.

RBkWw97pbZquC1

Ćwiczenie 3

Długość tunelu pod Kanałem La Manche to 49940 metrów. Ile to kilometrów?

49,94
499,4
4,994
0,4994

Źródło: Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, licencja: CC BY 3.0.

RaRrvAcsGP5wI2

Ćwiczenie 4

Średnica krwinki czerwonej wynosi 0,0000069 m. Ile to milimetrów?

0,0000000069
0,000069
0,0069
0,069
0,69

Źródło: Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, licencja: CC BY 3.0.

RXHF0589SPAqw2

Ćwiczenie 5

Rozstęp szyn kolejowych w Indiach wynosi 1 metr i 67,6 centymetrów. Ile to milimetrów?

1676
167,6
16,76
1,676
16760

Źródło: Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, licencja: CC BY 3.0.

Pomiar masy

Kolejną wielkością fizyczną, którą poznasz jest masamasamasa. Masa ciała fizycznego mówi nam, ile substancji zawiera konkretne ciało fizyczne. Przykładowo: masa filiżanki informuje nas, z jakiej ilości porcelany zrobiono tę filiżankę. Masę można mierzyć na wiele sposobów. Niektóre z nich poznamy w dalszym toku nauki. Teraz tylko przypomnijmy, że jednostką masy w układzie SI jest kilogramkilogramkilogram.

W praktyce używane są też jednostki pochodne od kilograma, czyli jego wielokrotności oraz ułamki: gramy, dekagramy czy tony. Przypomnijmy sobie zależności między tymi jednostkami:

$1 kg = 100 dag = 1000 g = 0, 001 tony$

$1 tona - 1000 kg$

$1 dag = 10 g = 0, 01 kg$

$1 g = 0, 1 dag = 0, 001 kg$

Treść uzupełniająca

Jak brzmi definicja kilograma, stosowana w dokumentach państwowych?

Uzupełnienie: definicja kilograma

– jednostka masy w SI, zdefiniowana poprzez przyjęcie ustalonej wartości liczbowej stałej Plancka wynoszącej $6,62607015\cdot10^{−34}$ , wyrażonej w jednostce $\mathrm{kg}\cdot\mathrm{m}^2\cdot\mathrm{s}^{-1}$ . Tak sformułowana definicja jest zapewne dla Ciebie niezrozumiała, jej dokładne znaczenie poznasz na dalszych etapach edukacji. Wcześniej kilogram definiowano jako masę pewnego metalowego walca, tzw wzorca kilograma.

Ciekawostka

Pomiar długości oraz pomiar masy mają ogromne znaczenie w handlu (tkaniny kupujemy na metry, a mąkę – na kilogramy). Kupieckie jednostki miar jednak wielokrotnie się zmieniały na przestrzeni wieków.
Aby poznać, jak dawniej kupcy rozwiązywali problemy związane z mierzeniem długości i masy, odwiedź jedyne w Polsce Muzeum Dawnego Kupiectwa, mieszczące się w Świdnicy na Dolnym Śląsku. Polecamy dział metrologiczny. Możesz je zwiedzić wirtualnie, ale najlepiej wybierz się tam osobiście.

W niektórych dziedzinach można spotkać specyficzne jednostki miar, np. w jubilerstwie, gdzie jednostką masy jest karat, ale tylko w odniesieniu do masy kamieni szlachetnych. W takim zastosowaniu $1 karat = 0, 2 grama$ . Największy diament świata, słynny Cullinan, przed podzieleniem na $105$ części i oszlifowaniem ich ważył $3106$ karatów, czyli $621, 2$ grama.

R8LGcc8HUgZjk

Pomiary nie interesują tylko naukowców. Na przestrzeni dziejów interesowały przede wszystkim: kupców i rzemieślników
Źródło: Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, licencja: CC BY 3.0.

R1CAtpKLZdhiv1

Ćwiczenie 6

Masa samochodu z ładunkiem wynosi 4,7 tony. Ile to kilogramów?

4700
470
0,0047
47000

Źródło: Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, licencja: CC BY 3.0.

Ro6lp9ks2wBMq2

Ćwiczenie 7

Masa piłeczki pingpongowej wynosi 2,5 grama. Ile to kilogramów ?

0,0025
0,25
0,025
0,00025

Źródło: Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, licencja: CC BY 3.0.

R1Xc2yxKj009R3

Ćwiczenie 8

Masa wróbla wynosi 3 dekagramy. Ile to gramów?

30
0,3
0,03
300

Źródło: Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, licencja: CC BY 3.0.

Pomiary temperatury

Czy dzisiaj po wyjściu będzie mi zimno czy gorąco? Informuje nas o tym kolejna wielkość fizyczna- temperaturatemperaturatemperatura. Przyrząd do pomiaru temperatury ciał fizycznych metodą stykową lub bezstykową nazywamy termometrem. W Polsce i wielu innych krajach Europy wystarczy powiedzieć, że temperatura wynosi dziś dwadzieścia stopni i nie trzeba dodawać, że są to stopnie w skali zdefiniowanej przez Andersa CelsjuszaAnders CelsjuszAndersa Celsjusza – osiemnastowiecznego szwedzkiego badacza. Jak powstała skala Celsjusza? Zobacz to na filmie, a jeśli masz możliwość – powtórz doświadczenie.

R4INTtousoCzU

Wyskalowanie termoskopu
Źródło: Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, licencja: CC BY 3.0.

Stopień Celsjuszastopień CelsjuszaStopień Celsjusza (symbol $° C$ ) jest często używaną w Polsce jednostką temperatury, jednak w obowiązującym nas układzie SI jednostką temperatury jest kelwinkelwinkelwin (symbol $K$ ). Nazwa pochodzi od nazwiska lorda KelvinaWilliam Thomson, lord Kelvinlorda Kelvina. Warto tutaj zauważyć, że określenie „stopień Kelvina” – używane dość często przez początkujących miłośników nauk ścisłych – jest błędne. Mówimy więc, że temperatura wynosi „ileś stopni Celsjusza” lub „ileś kelwinów”.

Skala Kelvina obowiązuje w laboratoriach naukowych i dokumentach mających charakter oficjalny. Istnieje związek pozwalający łatwo przeliczyć temperaturę odczytaną w skali Celsjusza na kelwiny:

T_{Kelvina} = t_{Celsjusza} + 273, 15 \approx t_{Celsjusza} + 273

W poniższych ćwiczeniach będziemy przeliczać temperaturę między stopniami Celsjusza i kelwinami, używając przybliżonej wartości 273, gdyż podane temperatury są mierzone z dokładnością do jednego stopnia Celsjusza lub jednego kelwina.

Przykład 1

$25^{\circ} C = (25 + 273) K = 298 K$

$t_{Celsjusza} = T_{Kelvina} - 273$

$400 K = (400 - 273)^{\circ} C = 127^{\circ} C$

Treść uzupełniająca

Jak brzmi definicja kelwina, wykorzystywana w dokumentach urzędowych?

Uzupełnienie: definicja kelwina

– jednostka temperatury termodynamicznej w SI, zdefiniowana poprzez przyjęcie ustalonej wartości liczbowej stałej Boltzmanna, wynoszącej $1,380649\cdot10^{−23}$ , wyrażonej w jednostce $\mathrm{kg}\cdot\mathrm{m}^{2}\cdot\mathrm{s}^{-2}\cdot\mathrm{K}^{-1}$ . Tak sformułowana definicja jest zapewne dla Ciebie niezrozumiała, jej dokładne znaczenie poznasz na dalszych etapach edukacji. Wcześniej kelwina definiowano jako $\frac{1}{273, 16}$ część temperatury termodynamicznej punktu potrójnego wody.

Ciekawostka

W USA powszechnie używa się skali Fahrenheita. Jej nazwa pochodzi od nazwiska holenderskiego fizyka i inżyniera urodzonego w Gdańsku (miał pochodzenie niemieckie). Dla Europejczyka ta skala jest bardzo skomplikowana i mało praktyczna: $32 ° F$ to $0 ° C$ , a $212 ° F$ to $100 ° C$ .

Ćwiczenie 9

RNCjKh3ajWxl0

Źródło: Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, licencja: CC BY 3.0.

Ćwiczenie 10

RptOsbswKKi9U

Źródło: Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, licencja: CC BY 3.0.

Niepewność pomiaru

RliSZxOmqIdbY

Fotografia przedstawia kosz zawierający termometry służące do pomiaru temperatury w pomieszczeniu lub na zewnątrz. Każdy z nich wskazuje nieco inny wynik pomiaru. — Termometry pomimo, że znajdują się obok siebie w koszyku wskazują różne temperatury, dlaczego?
Źródło: Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, licencja: CC BY 3.0.

Na zdjęciu powyżej widać różnice wskazań na sfotografowanych przyrządach. Jedne z nich wskazują $21 ° C$ , a inne $22 ° C$ . Zastanów się, dlaczego tak się dzieje. Czy to oznacza, że niektóre z termometrów są wadliwe? A może wyniki pomiarów nigdy nie dają absolutnej pewności co do wartości wielkości mierzonej (w tym przypadku – temperatury)? Co w takiej sytuacji należy zrobić? Jaką wartość temperatury przyjąć?

Obejrzyj film, który wyjaśni ci lepiej problem tak zwanej niepewności pomiaru.

RYGnLCgzmOBs6

Pomiar długości tasiemki
Źródło: Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, licencja: CC BY 3.0.

Bohaterowie filmu otrzymują różne wyniki pomiarów. W takiej sytuacji mówi się, że pomiar jest obarczony niepewnością. Co w tym konkretnym przypadku jest przyczyną niepewności pomiaru? Powodem uzyskania różnych wyników pomiaru szarfy była sama szarfa – nie miała ona równych brzegów, można ją było mocniej lub słabiej naciągnąć. W języku fizyki powiemy, że jedną z przyczyn niepewności pomiaru są cechy ciała fizycznego. Czy jednak tylko one o tym decydują?

Zapamiętaj!

Jeśli kilka razy zmierzysz długość tego samego przedmiotu i otrzymasz kilka różnych wartości (liczb), to do rzeczywistej długości najbardziej będzie zbliżona średnia otrzymanych wyników.

Przykład 2

Uczniowie mierzyli średnicę okrągłego stoliczka i otrzymali następujące wyniki:

$X_{1} = 51, 0 cm$ ; $X_{2} = 51, 5 cm$ ; $X_{3} = 50, 9 cm$ ; $X_{4} = 51, 3 cm$ .

Wszyscy posługiwali się linijką, której najmniejsza działka odpowiadała $1$ milimetrowi. Wartością najbardziej zbliżoną do rzeczywistej średnicy stoliczka jest liczba $x$ , będąca średnią arytmetyczną otrzymanych przez uczniów wyników:

x = \frac{51, 0 cm + 51, 5 cm + 50, 9 cm + 51, 3 cm}{4} = 51, 2 cm

Zwróć uwagę, że obliczenia prowadzą do liczby $51, 175$ , my jednak nasz wynik pomiaru koniecznie zaokrąglamy do pierwszego miejsca po przecinku (bo z taką dokładnością wykonano pomiary). Jest to spowodowane regułą, zgodnie z którą ostateczny wynik pomiaru – nawet ten uzyskany przez uśrednienie bardzo wielu pomiarów – nie może być bardziej dokładny, niż wynosi dokładność użytego przyrządu pomiarowego. Warto także zwrócić uwagę, że zmierzone wartości zawierały po $3$ tzw. cyfry znaczące. I w ten sam sposób musimy zapisać wynik końcowy.

Jak sądzisz: co mogło spowodować różne wyniki pomiarów średnicy stoliczka?

Z własnego doświadczenia zapewne wiesz, że nie zawsze wszystko mierzymy dokładnie. Linijkę można przyłożyć mniej lub bardziej precyzyjnie, a podczas mierzenia wartości takich jak średnica koła często powstają trudności z określeniem prostej przechodzącej przez jego środek. Taki rodzaj niedokładności wynika z cechy eksperymentatora – aby zrozumieć to zagadnienie, za moment samodzielnie wykonasz pewne doświadczenie.

Obejrzyj kolejne zmagania uczniów z pomiarami. Tym razem będą to pomiary masy.

R14teawQqqNMU

Niepewność wyniku pomiaru
Źródło: Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, licencja: CC BY 3.0.

Film odkrył przed nami kolejną przyczynę niepewności pomiarowej: czułość (dokładność) przyrządu pomiarowego.

Czy to wszystko? Kolejne doświadczenie możesz wykonać samodzielnie.

Prześledź uważnie instrukcję oraz wnioski z poniższego doświadczenia.

Jak długo to trwa?

Doświadczenie 1

Pokazanie, że źródłem niepewności pomiarowej są zmysły eksperymentatora (w tym doświadczeniu – czas reakcji człowieka na bodźce zewnętrzne).

Co będzie potrzebne

komputer (lub tablet) – taki, przed którym właśnie siedzisz;
stoper elektroniczny umożliwiający pomiar czasu z dokładnością do $0, 01 s$ (taki stoper można znaleźć w telefonie komórkowym);
skrypt (program), który znajdziesz poniżej.

Instrukcja

Uruchom zamieszczoną poniżej aplikację „Jak długo to trwa?”.
Ustaw suwakiem czas między dwoma kolejnymi sygnałami metronomu (dostępne wartości mieszczą się w zakresie od $0, 5 s$ do $2 s$ ).
Za pomocą stopera zmierz kilkakrotnie stoperem czas między kolejnymi sygnałami (wciskaj „Start” na jedno piknięcie, a „Stop” na następne).
Zapisz kolejne wyniki.
Porównaj wyniki. Czy są identyczne?
Kliknij przycisk „Wyświetl interwał czasowy”, by zobaczyć na ekranie rzeczywistą wartość czasu między sygnałami.
Zmierz stoperem łączny czas $10$ kolejnych odstępów pomiędzy sygnałami metronomu.
Oblicz czas jednego odstępu, a następnie otrzymaną wartość porównaj z otrzymanymi wcześniej wynikami oraz z rzeczywistym interwałem czasowym. Czy ten sposób jest dokładniejszy?

RbwcPe0nbtzcH

Jak długo to trwa?
Źródło: Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, licencja: CC BY 3.0.

Podsumowanie

Jest nieomal pewne, że wyniki twoich pomiarów nie są identyczne. Nie pokrywają się także z rzeczywistym czasem między impulsami, odczytanym z ekranu. Różnice między wynikami poszczególnych pomiarów są znacznie większe niż dokładność stopera, wynosząca $0, 01 s$ . Przyczyną tego jest niedoskonałość ludzkich zmysłów. Inaczej mówiąc, ludzie mają za słaby refleks, by sprostać dokładności pomiarów żądanej w doświadczeniu. W ten sposób poznaliśmy kolejną przyczynę niepewności pomiarów, czyli cechy eksperymentatora.

Tym razem mieliśmy okazję przekonać się, że przyczyną niepewności pomiarów jesteśmy my sami (czyli cechy eksperymentatora). Jest to ten sam rodzaj błędu, który towarzyszył uczniom podczas mierzenia średnicy stołu.

Zapamiętaj!

Nie ma pomiarów idealnych! Każdy pomiar ma skończoną dokładność i jest obarczony niepewnością pomiarową. Oczywiście, możemy zmniejszać tę niepewność dzięki doskonaleniu przyrządów i metod pomiarowych, ale nigdy nie wyeliminujemy jej całkowicie. Nie zawsze potrzebne są nam pomiary wykonywane z bardzo dużą dokładnością. Czy długość nogawek spodni musi być ustalona z dokładnością do $1$ milimetra? Czy jeśli ważymy wagon z węglem, potrzebujemy wagi o dokładności do $1$ grama? Co innego, gdy odmierzamy lekarstwo. Tu potrzebna jest aptekarska dokładność, czyli możliwość wyznaczenia masy z dokładnością do $1$ mikrograma. Jednak naukowcy nigdy nie postrzegają tego typu niedokładności w kategoriach czyjejś winy. Błąd pomiaru jest codziennym elementem pracy tych ludzi, z którym umieją sobie oni radzić za pomocą odpowiednich metod prowadzenia obliczeń.

Zapamiętaj!

Wynik pomiarów to nie tylko liczba! Wynikiem jest liczba z poprawną jednostką oraz podaną niepewnością. Wynik nigdy nie może być bardziej dokładny niż niepewność z jaką go podajemy. Niepewność pomiaru podajemy z dokładnością do dwóch lub trzech cyfr znaczących. Jeśli kilkukrotnie zmierzyłeś długość stołu i otrzymana średnia długość stołu to $90,652\,\mathrm{cm}$ , a pomiaru dokonywałeś miarką z podziałką co $0,1\,\mathrm{cm}$ , to prawidłowo zapisany wynik to:

$l=\left(90,7\pm 0,1\right)\,\mathrm{cm}$

Przeliczanie wielokrotności i podwielokrotności

Zbierzmy teraz wiadomości o wielokrotnościach i podwielokrotnościach jednostek podstawowych. Wymienialiśmy już niektóre z nich przy jednostkach długości oraz masy, ale wielokrotności i podwielokrotności mogą dotyczyć dowolnych jednostek. Z poniższej tabeli na pewno skorzystasz wiele razy w sytuacjach praktycznych, np. przy przeliczaniu jednostek oraz podczas rozwiązywania zadań. Jeśli nie wierzysz, to zastanów się przez chwilę nad podobieństwem słów „kilometr” i „kilogram” oraz tym, jak te jednostki mają się odpowiednio do metra i grama. Innymi słowy, spróbuj szybko odpowiedzieć sobie na pytania: Ile metrów to kilometr? Ile gramów to kilogram?

Bardzo szybko zorientujesz się, że informacje zawarte w poniższej tabeli zapadną ci w pamięć, a wkrótce zaczniesz je wykorzystywać odruchowo.

Wielokrotności i podwielokrotności jednostek podstawowych
Przedrostek	Symbol	Mnożnik	Mnożnik
tera	$T$	$1000000000000$	$= 10^{12}$
giga	$G$	$1 000 000 000$	$= 10^{9}$
mega	$M$	$1000000$	$= 10^{6}$
kilo	$k$	$1000$	$= 10^{3}$
hekto	$h$	$100$	$= 10^{2}$
deka	$da$	$10$	$= 10^{1}$
–	–	$1$	$= 10^{0}$
decy	$d$	$0, 1$	$= 10^{- 1}$
centy	$c$	$0, 01$	$= 10^{- 2}$
mili	$m$	$0, 001$	$= 10^{- 3}$
mikro	$μ$	$0, 000001$	$= 10^{- 6}$
nano	$n$	$0, 000000001$	$= 10^{- 9}$
piko	$p$	$0, 000000000001$	$= 10^{- 12}$

RMzhAjFad1miu2

Ćwiczenie 11

Połącz w pary liczby wskazujące te same wartości jednakowych wielkości fizycznych.

5 μm

Możliwe odpowiedzi: 1.

0, 2 m

, 2.

0, 2 kg

, 3.

0, 000005 m

, 4.

0, 5 cm

, 5.

0, 05 mg

, 6.

0, 02 g

, 7.

200 m

5 mm

Możliwe odpowiedzi: 1.

0, 2 m

, 2.

0, 2 kg

, 3.

0, 000005 m

, 4.

0, 5 cm

, 5.

0, 05 mg

, 6.

0, 02 g

, 7.

200 m

200 mm

Możliwe odpowiedzi: 1.

0, 2 m

, 2.

0, 2 kg

, 3.

0, 000005 m

, 4.

0, 5 cm

, 5.

0, 05 mg

, 6.

0, 02 g

, 7.

200 m

200 g

Możliwe odpowiedzi: 1.

0, 2 m

, 2.

0, 2 kg

, 3.

0, 000005 m

, 4.

0, 5 cm

, 5.

0, 05 mg

, 6.

0, 02 g

, 7.

200 m

20 mg

Możliwe odpowiedzi: 1.

0, 2 m

, 2.

0, 2 kg

, 3.

0, 000005 m

, 4.

0, 5 cm

, 5.

0, 05 mg

, 6.

0, 02 g

, 7.

200 m

50 μg

Możliwe odpowiedzi: 1.

0, 2 m

, 2.

0, 2 kg

, 3.

0, 000005 m

, 4.

0, 5 cm

, 5.

0, 05 mg

, 6.

0, 02 g

, 7.

200 m

0, 2 km

Możliwe odpowiedzi: 1.

0, 2 m

, 2.

0, 2 kg

, 3.

0, 000005 m

, 4.

0, 5 cm

, 5.

0, 05 mg

, 6.

0, 02 g

, 7.

200 m

Połącz w pary liczby wskazujące te same wartości jednakowych wielkości fizycznych.

0,2 m, 0,2 kg, 0,02 g, 0,5 cm, 200 m, 0,05 mg, 0,000005 m

5 μm
5 mm
200 mm
200 g
20 mg
50 μg
0,2 km

Źródło: Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, licencja: CC BY 3.0.

RxspMez8uwrGQ

Ćwiczenie 12

Połącz w pary liczby wskazujące tę samą wielkość.

5 μm

Możliwe odpowiedzi: 1.

0, 000005 m

, 2.

0, 2 m

, 3.

200 m

, 4.

0, 05 mg

, 5.

0, 02 g

, 6.

0, 2 kg

, 7.

0, 5 cm

5 mm

Możliwe odpowiedzi: 1.

0, 000005 m

, 2.

0, 2 m

, 3.

200 m

, 4.

0, 05 mg

, 5.

0, 02 g

, 6.

0, 2 kg

, 7.

0, 5 cm

200 mm

Możliwe odpowiedzi: 1.

0, 000005 m

, 2.

0, 2 m

, 3.

200 m

, 4.

0, 05 mg

, 5.

0, 02 g

, 6.

0, 2 kg

, 7.

0, 5 cm

200 g

Możliwe odpowiedzi: 1.

0, 000005 m

, 2.

0, 2 m

, 3.

200 m

, 4.

0, 05 mg

, 5.

0, 02 g

, 6.

0, 2 kg

, 7.

0, 5 cm

20 mg

Możliwe odpowiedzi: 1.

0, 000005 m

, 2.

0, 2 m

, 3.

200 m

, 4.

0, 05 mg

, 5.

0, 02 g

, 6.

0, 2 kg

, 7.

0, 5 cm

50 μg

Możliwe odpowiedzi: 1.

0, 000005 m

, 2.

0, 2 m

, 3.

200 m

, 4.

0, 05 mg

, 5.

0, 02 g

, 6.

0, 2 kg

, 7.

0, 5 cm

0, 2 km

Możliwe odpowiedzi: 1.

0, 000005 m

, 2.

0, 2 m

, 3.

200 m

, 4.

0, 05 mg

, 5.

0, 02 g

, 6.

0, 2 kg

, 7.

0, 5 cm

Połącz w pary liczby wskazujące tę samą wielkość.

0,000005 m, 0,02 g, 0,05 mg, 0,5 cm, 200 m, 0,2 m, 0,2 kg

5 μm
5 mm
200 mm
200 g
20 mg
50 μg
0,2 km

Źródło: Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, licencja: CC BY 3.0.

Podsumowanie

Przedmiotem badań fizyki są ciała fizyczne, substancje oraz zjawiska fizyczne.
Podstawą naukowego badania świata ciał fizycznych, substancji i zjawisk fizycznych jest pomiar.
Cechy ciał fizycznych, substancji i zjawisk fizycznych, które można mierzyć nazywamy wielkościami fizycznymi.
Pomiar polega na porównaniu mierzonej wielkości z pewnym wzorcem, zwanym jednostką tej wielkości.
W Polsce i w większości krajów świata ludzie posługują się dziś Międzynarodowym Układem Jednostek Miar, w skrócie zwanym układem SI.
Do podstawowych wielkości fizycznych należą:
- czas (jednostka: sekunda);
- długość (jednostka: metr);
- masa (jednostka: kilogram);
- temperatura (jednostka: kelwin lub stopień Celsjusza).
Każdy pomiar obarczony jest niepewnością pomiaru.
Niepewność pomiaru może wynikać z:
- własności badanego ciała fizycznego (np. ławka nie ma ostrych krawędzi i dlatego trudno zmierzyć jej długość);
- dokładności użytych przyrządów pomiarowych (za pomocą linijki ze skalą milimetrową nie można zmierzyć np. długości z dokładnością do mikrometra);
- cech eksperymentatora (np. czas reakcji człowieka na sygnał nie pozwala mierzyć stoperem ręcznym z dokładnością większą niż $0, 1 s$ , nawet jeśli stoper ma skalę z dokładnością do $0, 01 s$ );
- niedostosowania przyrządu do pomiaru (np. pomiar sali szkolnej za pomocą linijki o długości $50 cm$ ).
Wartością najbardziej zbliżoną do rzeczywistej wartości danej wielkości fizycznej jest średnia arytmetyczna kilku pomiarów. Wartość tę zaokrąglamy do takiej dokładności, z którą prowadziliśmy pomiary.

Zobacz także

Zajrzyj do zagadnień pokrewnych:

Temperatura i jej związek z energią kinetyczną cząsteczekPPqFDRIryTemperatura i jej związek z energią kinetyczną cząsteczek;
Masa i ciężar ciałaP23EfWQvrMasa i ciężar ciała.

Polecenie 1

W cenniku Poczty Polskiej znajdziemy informację, że suma długości paczki i jej obwodu mierzonego w innym kierunku niż długość nie może przekroczyć $3000 mm$ , a największy z wymiarów paczki nie może przekroczyć $1500 mm$ . Bartek chce nadać paczkę zawierającą narty o długości $1, 95 m$ . Czy urzędniczka na poczcie powinna ją przyjąć? Jeśli nie, to jak uzasadni swoją decyzję?

R1Db1Uz02TtYs

Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.

Polecenie 2

W łyżwiarstwie szybkim mężczyzn (na dystansie $500 m$ ) trzech pierwszych zawodników uzyskało następujące wyniki: $35, 91 s$ ; $35, 95 s$ ; $35, 96 s$ . Natomiast w biegu narciarskim kobiet (na dystansie $15 km$ ) trzy najlepsze zawodniczki osiągnęły kolejno czas: $41$ minut i $8$ sekund; $41$ minut i $42$ sekundy; $42$ minuty i $5$ sekund. Które z tych zawodów mogliby sprawiedliwie ocenić sędziowie posługujący się stoperem ręcznym? Uzasadnij odpowiedź.

R1Db1Uz02TtYs

Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.

Ćwiczenie 13

$1$ lipca $2013$ roku temperatura w Kairze wynosiła $41 ° C$ , w Nowym Jorku $77 ° F$ (stopni Fahrenheita), a w Warszawie $300 K$ . W którym z miast było tego dnia najcieplej, a w którym najchłodniej?

R1Db1Uz02TtYs

Źródło: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.

Słownik

ciało fizyczne

każdy obiekt, którego właściwości można obserwować i mierzyć. Ciałem fizycznym mogą być organizm żywy (np. ptak w czasie lotu, biegnący kot) lub dowolny przedmiot (np. kula bilardowa, sanki, Księżyc). Ciała fizyczne zbudowane są z substancji.

substancja

jednorodna materia o określonym składzie chemicznym odznaczająca się pewnymi własnościami fizycznymi i chemicznymi. Z substancji zbudowane są ciała fizyczne.

zjawisko fizyczne

proces, w którym zmieniają się wielkości fizyczne opisujące ciało fizyczne lub substancję, z której jest ono zbudowane (np. podczas biegu zmienia się odległość biegacza od mety, a topniejąca kostka lodu zmienia kształt i objętość).

wielkość fizyczna

cecha ciała fizycznego, substancji lub zjawiska fizycznego dająca się zmierzyć.

czas

wielkość fizyczna określająca kolejność zdarzeń oraz odstępy między zdarzeniami zachodzącymi w tym samym miejscu. Pojęcie to było również przedmiotem rozważań filozoficznych.

sekunda

(symbol $s$ ); jednostka czasu w układzie SI; $1 min = 60 s$ , $1 h = 3600 s$ , $1 d = 86400 s$ .

długość

wielkość fizyczna, miara odległości pomiędzy dwoma punktami, liczona albo w linii prostej (np. długość rozciągniętego sznurka) albo po krzywej (np. długość drogi przebytej przez ciało).

metr

(symbol $m$ ); jednostka długości w układzie SI; $1 m = 100 c m = 1000 m m = 0, 001 k m$ .

masa

wielkość fizyczna określająca bezwładność i oddziaływanie grawitacyjne obiektów fizycznych. Jest ona związana z ilością materii z której zbudowane jest dane ciało fizyczne.

kilogram

(symbol $kg$ ); jednostka masy w układzie SI; $1 k g = 1000 g = 0, 001 t o n y$ .

temperatura

wielkość fizyczna określająca średnią energię kinetyczną ruchu i drgań cząstek substancji tworzącej dane ciało fizyczne.

kelwin

(symbol $K$ ); jednostka temperatury w układzie SI.

stopień Celsjusza

(symbol $° C$ ); jednostka temperatury w skali Celsjusza, używana w Polsce i innych krajach europejskich.

Biogramy

Anders Celsjusz25.04.1744Uppsala, Szwecja27.11.1701Uppsala, Szwecja

R10taDOWeCULO

Obraz portretowy Andersa Celsjusz. Mężczyzna ma siwe, półdługie włosy. Pociągłą twarz ma gładko ogoloną, na niej uśmiechnięte usta o dużych wargach. Szyję ma okutaną kołnierzem żabotu. Na ramionach widoczna góra brązowego odzienia wierzchniego. — Anders Celsjusz
Źródło: dostępny w internecie: www.astro.uu.se [dostęp 23.02.2022], domena publiczna.

Anders Celsjusz

1701.11.27 Uppsala, Szwecja – 1744.04.25 Uppsala, Szwecja

Szwedzki fizyk i astronom. W $1742$ opracował skalę temperatur nazywaną skalą Celsjusza i stosowaną powszechnie w wielu krajach.

William Thomson, lord Kelvin17.12.1907Largs, Szkocja26.06.1824Belfast, Irlandia Północna

R10oCGH5wJGAU

Na zdjęciu widoczny jest starszy człowiek z rzadkimi, siwymi włosami na głowie i gęstą brodą oraz wąsami. Oczy niesymetrycznie wpół zakryte powiekami. Ubrany jest w jasną koszulę z zawiązanym pod szyją krawatem oraz ciemną marynarkę. — William Thomson, lord Kelvin
Źródło: Messrs. Dickinson, dostępny w internecie: https://www.sil.si.edu/ [dostęp 23.02.2022], domena publiczna.

William Thomson, lord Kelvin

1824.06.26 Belfast, Irlandia Północna – 1907.12.17 Largs, Szkocja

Brytyjski naukowiec: fizyk, matematyk i przyrodnik. Podał własne sformułowanie drugiej zasady termodynamiki, badał elektryczność i magnetyzm.

William Thomson, lord Kelvin17.12.1907Largs, Szkocja26.06.1824Belfast, Irlandia Północna

R10oCGH5wJGAU

William Thomson, lord Kelvin

1824.06.26 Belfast, Irlandia Północna – 1907.12.17 Largs, Szkocja

Brytyjski naukowiec: fizyk, matematyk i przyrodnik. Podał własne sformułowanie drugiej zasady termodynamiki, badał elektryczność i magnetyzm.

Anders Celsjusz25.04.1744Uppsala, Szwecja27.11.1701Uppsala, Szwecja

R10taDOWeCULO

Anders Celsjusz

1701.11.27 Uppsala, Szwecja – 1744.04.25 Uppsala, Szwecja

Szwedzki fizyk i astronom. W $1742$ opracował skalę temperatur nazywaną skalą Celsjusza i stosowaną powszechnie w wielu krajach.