الكميات والوحدات · لماذا ٢٠٠٠٠ ليست أكثر من ١٠٠٠٠

Name: الكميات والوحدات · لماذا ٢٠٠٠٠ ليست أكثر من ١٠٠٠٠
Duration: 7 min 29 s
Channel: Thomas Schuurmans

لا يكتمل القياس إلا إذا كانت معه وحدة: فالكمية الفيزيائية هي عدد مضروب في وحدة. وكل الوحدات مبنية من سبع وحدات أساسية، لذلك يمكنك اشتقاق الوحدة من المعادلة بدلًا من حفظها. أما البادئة مثل كيلو أو ميلي فهي قوة من قوى العشرة: كيلو هي عشرة أس ثلاثة، وميلي عشرة أس سالب ثلاثة.

يمكن الاستماع إلى هذا الفيديو أيضًا بـالعربية, English, Español, Français, Português و Türkçe. تتوفر أيضًا ترجمة بـKiswahili. اختر لغتك من رمز الترس في المشغّل، عند مسار الصوت و الترجمة.

على علبة إحدى بطاريات الشحن مكتوب ٢٠٠٠٠، وعلى الأخرى ١٠٠٠٠ وسعرها النصف. ومع ذلك لا يمكنك تحديد أيهما يشحن هاتفك أكثر، لأن هذين العددين لا يخصان الكمية الفيزيائية نفسها.

في سبع دقائق تتعلم كيف تُكتب القيمة المقيسة في الفيزياء. ستميز بين الكمية الفيزيائية والرمز والعدد والوحدة، وسترى الكميات الأساسية السبع التي يقوم عليها النظام الدولي للوحدات وكيف تُبنى منها بقية الوحدات، وستتعلم أن البادئة مثل ميلي أو كيلو أو ميغا ليست حرفًا بل قوة من قوى العشرة.

للمرحلة الثانوية. يطرح الفيديو سؤالًا مرتين ثم ينتظر: أوقفه عند تلك اللحظة وفكر بنفسك أولًا، فالإجابة تأتي بعد ذلك.

في هذا الفيديو

الشرح كاملًا مكتوبًا

عشرون ألفًا أم عشرة آلاف: أي بطارية شحن أفضل؟

0:00معي هنا بطارية متنقلة، وعلى العلبة كُتب بأرقام كبيرة عشرون ألفًا. وكانت هناك واحدة بعشرة آلاف، وثمنها أرخص بالنصف. يبدو السؤال سهلًا: أيهما يشحن هاتفي مرات أكثر؟ عشرون ألفًا ضعف عشرة آلاف، فأنت تعرفه سلفًا. غير أن في تلك العلبة ورقة لا يقرأها أحد أبدًا، وفيها، بحروف صغيرة جدًا، شيء آخر.

0:34وإن قرأت ذلك،

القياس يحوّله إلى عدد

0:38انظر حولك. ترى فورًا أن الناس ليسوا بالطول نفسه، ولا تحتاج مسطرة لذلك. هذه ملاحظة بلا عدد، ونسمي مثل هذه الملاحظة نوعية. وإن قست طول شخص، خرج عدد، فتكون لديك ملاحظة كمية. وعند عدّ المتفرجين تحصل على عدد أيضًا، لكن بلا وحدة: وهذا النوع الوحيد من القياس الذي لا تحتاج فيه إليها.

العدد وحده ليس قياسًا

1:09تلميذان يقيسان الطول نفسه تسع مرات. يكتب الأول: مئة وخمسة وسبعون، مئة وثمانون، مئة واثنان وسبعون. ويكتب الآخر: واحد فاصلة تسعة وسبعين، واحد فاصلة اثنين وثمانين، واحد فاصلة أربعة وستين. أعداد مجردة، كلاهما. للوهلة الأولى يقيسان شيئين مختلفين تمامًا.

1:34لكن لا: الأول قاس بالسنتيمتر، والآخر بالمتر. غير أن ورقتيهما لا تظهران ذلك، إذ لم يكتب أي منهما الوحدة بعد أعداده. وفي ذلك القاعدة كلها. القياس لا يكتمل إلا بوحدة معه: الكمية الفيزيائية هي العدد في الوحدة. وللكمية الفيزيائية رمز، بحرف مائل. وللوحدة حرف قائم.

2:05وهذا الفرق بين المائل والقائم ليس تنسيقًا، بل معلومة.

من أطول: ١٨٠ أم ١٫٧٩؟

2:10توقف قليلًا. كتب الأول مئة وثمانين وكتب الآخر واحدًا فاصلة تسعة وسبعين. أيهما أطول؟ والأهم: هل كان بوسعك الإجابة قبل أن تعرف أي وحدة تخصّهما؟

سبع كميات يتبعها الباقي

2:28لئلا يخترع كل واحد وحدته الخاصة، اتُّفق دوليًا على نظام واحد. وفيه سبع كميات فيزيائية أساسية، لكل منها وحدة ثابتة: الطول بالمتر، والكتلة بالكيلوغرام، والزمن بالثانية، وشدة التيار بالأمبير، ودرجة الحرارة بالكلفن، وشدة الإضاءة بالكانديلا، وكمية المادة بالمول.

2:54سبع، ولا تحتاج أكثر. وكل الوحدات الأخرى التي تصادفها في الفيزياء مبنية من هذه السبع. وفيها غرابة واحدة لا تنساها أبدًا بعد أن تراها: من تلك السبع واحدة بالضبط تحمل بادئة أصلًا. الكيلوغرام. فالكيلو جزء منها، داخل الوحدة نفسها.

كل ما عداها مبني منها

3:22خذ المساحة. تحسبها بالطول في العرض، وكلاهما بالمتر. فتصير الوحدة مترًا في متر، أي متر مربع. والحجم طول في عرض في ارتفاع: متر مكعب. والسرعة مسافة مقسومة على زمن: متر في الثانية. والكثافة كتلة مقسومة على حجم: كيلوغرام في المتر المكعب. أترى ما يحدث؟ لا تحتاج إلى حفظ تلك الوحدات.

3:53فهي تخرج من الصيغة.

البادئة قوة من قوى العشرة

3:57والآن تلك الحروف الصغيرة على البطارية المتنقلة. هناك ⁦m⁩ في المقدمة، وتلك ⁦m⁩ ليست حرفًا بل عاملًا. الكيلو يعني ألفًا، فالكيلومتر ألف متر. والميلي يعني جزءًا من ألف، فالميليمتر جزء من ألف من المتر. والسنتي جزء من مئة، والميغا مليون، والغيغا مليار، والمايكرو جزء من مليون، والنانو جزء من مليار.

4:25والأسهل ألا تحفظها كلمات بل كقوى للعشرة: الكيلو عشرة أس ثلاثة، والميلي عشرة أس سالب ثلاثة. عندها لا تخلط بينها، وذلك يقع خاصة بين السنتي والميلي. وإن انتقلت من وحدة كبيرة إلى صغيرة، ضربت. والعكس تقسم. من الكيلومتر إلى الميليمتر ست خطوات من عشرة، أي عامل مليون.

هل تقيس mAh وWh الشيء نفسه؟

5:00نعود إلى سؤال البداية. على العلبة عشرون ألف ⁦mAh⁩. وفي قاعدة أمتعة الطائرة حدّ بوحدة ⁦Wh⁩. وحدتان، ورمزان مختلفان. أتقيسان الشيء نفسه؟ لا. ⁦mA⁩ في ⁦mAh⁩ هي ميلي أمبير، شدة تيار، وضربها في زمن يعطي شحنة كهربائية. و ⁦W⁩ في ⁦Wh⁩ هي واط، قدرة، وضربها في زمن يعطي طاقة.

5:31والشحنة الكهربائية والطاقة كميتان مختلفتان، ولذلك لا تستطيع وضع العددين جنبًا إلى جنب. تحتاج شيئًا آخر معهما، وستحسبه بنفسك. ثلاثة أشياء تذكّرها. أولًا: القياس لا يكتمل إلا بوحدة معه. الكمية الفيزيائية هي العدد في الوحدة. ثانيًا: كل الوحدات مبنية من سبع وحدات أساسية، فتستطيع اشتقاق الوحدة من الصيغة بدل حفظها.

6:06ثالثًا: البادئة قوة للعشرة. الكيلو عشرة أس ثلاثة، والميلي عشرة أس سالب ثلاثة. سؤالان، وحاول الإجابة قبل ظهور الجواب. أولًا: كم ميليمترًا في الكيلومتر؟ ثانيًا: لماذا الكيلوغرام هو الشاذ بين الوحدات الأساسية السبع؟ الأول: الكيلو عشرة أس ثلاثة، والميلي عشرة أس سالب ثلاثة.

6:42بينهما ستة، ففي الكيلومتر الواحد عشرة أس ستة ميليمتر. مليون. والثاني: الكيلوغرام وحده من السبع يحمل بادئته في اسمه أصلًا. المتر والثانية والأمبير والكلفن والمول والكانديلا بلا بادئة؛ أما الكيلوغرام ففيه الكيلو أصلًا. تستطيع الآن تمييز الكمية الفيزيائية عن وحدتها، وتعرف السبع التي تنبثق منها البقية.

7:15وحين تحوّل عددًا ببادئة، مثل عشرين ألف ميلي أمبير ساعة إلى واط ساعة، ستحتاج هذا بالضبط.

أسئلة شائعة

ما الفرق بين الكمية الفيزيائية والوحدة؟

الكمية الفيزيائية هي ما تقيسه، مثل الطول. أما الوحدة فهي ما تعبر به عنها، مثل المتر. ومعًا يكوّنان القياس: الكمية الفيزيائية هي عدد مضروب في وحدة.

ما هي الوحدات الأساسية السبع في النظام الدولي للوحدات؟

المتر والكيلوغرام والثانية والأمبير والكلفن والمول والكانديلا. وكل الوحدات الأخرى مبنية منها، لذلك يمكنك اشتقاقها بدلًا من حفظها.

لماذا يُعد الكيلوغرام استثناءً بين الوحدات الأساسية؟

لأنه الوحيد الذي يحمل بادئته في اسمه. فالمتر والثانية والأمبير والكلفن والمول والكانديلا بلا بادئة، أما الكيلوغرام ففيه كيلو أصلًا.

كم ميليمترًا في الكيلومتر الواحد؟

مليون. كيلو هي عشرة أس ثلاثة، وميلي عشرة أس سالب ثلاثة، وبينهما ستة: أي عشرة أس ستة ميليمتر.

هل تقيس mAh وWh الشيء نفسه؟

لا. فالـ mA في mAh هي ميلي أمبير، أي شدة تيار، وبضربها في زمن تعطي شحنة كهربائية. أما الـ W في Wh فهي واط، أي قدرة، وبضربها في زمن تعطي طاقة. والشحنة الكهربائية والطاقة كميتان مختلفتان، لذلك لا يمكن وضع هذين العددين جنبًا إلى جنب.

يُحسم سؤال بطارية الشحن في الفيديو التالي، حيث نحسب كم فيها فعلًا.

قناة Physics with Thomas تشرح الفيزياء لطلاب المرحلة الثانوية. لا توجد كلمات على الشاشة، لذا ما تراه يعمل بأي لغة.

في هذه السلسلة

نبذة عني

اسمي توماس سخورمانس، ولديّ شغف بالفيزياء وبفهم لماذا تعمل الأشياء بالطريقة التي تعمل بها. ما أريده هو أن يسأل الشباب أكثر: “لماذا هذا؟” و“كيف يعمل هذا؟”، وأن أعطيهم أدوات الفيزياء بطريقة سهلة ويمكن رؤيتها.

تخرّجت عام 2003 في الفيزياء التطبيقية من جامعة دلفت التقنية. بعدها عملت أكثر من عشرين عامًا خارج التعليم: أولًا في معهد TNO للأبحاث التطبيقية، ثم في مكتب تصميم، وأخيرًا مؤسسًا لـ Proportion Global، وأعمل من خلاله على قضايا الابتكار في أفريقيا وأمريكا اللاتينية وجنوب آسيا. هذا العمل أقرب إلى الفيزياء مما تظن: لا تبدأ من الحل، بل افهم أولًا ما الذي يجري، ثم جرّب، وأخطئ، ثم انظر من جديد.

منذ ٢٠٢٦ أدرّس الفيزياء في المرحلتين الإعدادية والثانوية، وبدأت درجة الماجستير في جامعة أمستردام للحصول على مؤهلي الكامل في التدريس. هناك تعلّمت أن انتباه طالب المرحلة الثانوية الحقيقي لمادة جديدة يدوم نحو سبع دقائق. ونقطة ضعفي أنا بالذات هي الإكثار من القصص الجانبية.

من هنا وُلدت الفكرة: فيديوهات تشرح موضوعًا واحدًا بوضوح وبالصورة، ضمن تلك الدقائق السبع. أصنعها لطلابي. ثم أنشرها للجميع، لأن الشرح الجيد يجب أن يكون في متناول كل من يحتاجه، أينما كنت وبأي لغة تفكر وتتكلم.