Fizikalna količina: definicija, primeri in delitev (osnovne/izpeljane)

V fiziki je fizikalna količina vsaka fizikalna lastnost, ki jo je mogoče kvantificirati, tj. izmeriti s številkami. Primeri fizikalnih količin so masa, količina snovi, dolžina, čas, temperatura, električni tok, jakost svetlobe, sila, hitrost, gostota in številne druge. Fizikalna količina se vedno meri na naravnih neživih predmetih (neživih predmetih).

Fizika temelji na fizikalnih količinah, s katerimi so izraženi fizikalni zakoni. Zato je treba te količine natančno izmeriti. Fizikalne količine se pogosto delijo v dve kategoriji: osnovne in izpeljane količine. Izpeljane količine so tiste količine, ki so izpeljane iz drugih fizikalnih količin. Primeri izpeljanih količin so sila, hitrost, pospešek itd.

Kaj pomeni, da je količina "fizikalna"?

Fizikalna količina predstavlja lastnost sistema ali predmeta, ki jo lahko opazimo in ji za vsak primer priredimo številčno vrednost ter enoto. Vsaka fizikalna količina ima:

• veličino (numerična vrednost) in enoto (npr. kg, m, s),
• dimenzijo (npr. masa M, dolžina L, čas T), ki opisuje osnovno naravo količine,
• veličinsko naravo — nekatere količine so skalarni (imajo le velikost, npr. temperatura), druge pa vektorske (imajo velikost in smer, npr. sila, hitrost).

Osnovne (bazne) fizikalne količine po SI

Mednarodni sistem enot (SI) opredeljuje sedem osnovnih količin, iz katerih je mogoče izpeljati večino ostalih količin. Te so:

• dolžina — meter (m),
• masa — kilogram (kg),
• čas — sekunda (s),
• električni tok — amper (A),
• temperatura — kelvin (K),
• količina snovi — mol (mol),
• jakost svetlobe — kandela (cd).

Primeri v začetnem odstavku (npr. masa, dolžina, čas) so med temi osnovnimi količinami.

Izpeljane količine

Izpeljane količine dobimo z združevanjem osnovnih količin prek matematičnih izrazov. Nekaj pogostih primerov:

• hitrost v = s / t (dolžina deljena s časom),
• pospešek a = Δv / Δt (sprememba hitrosti deljena s časom),
• gostota ρ = m / V (masa deljena s količino volumna),
• sila F = m · a (maso pomnožimo s pospeškom),
• energija E = F · s (sila krat premik) ali E = ½ m v² za kinetično energijo.

Izpeljanim količinam so prirejene ustrezne enote, ki so sestavljene iz osnovnih enot (npr. N = kg·m/s² za silo).

Dimenzijska analiza in enote

Dimenzijska analiza je orodje, s katerim preverimo smiselnost enačb: le če sta dimenziji obeh strani enačbe enaki, je enačba dimenzijsko skladna. Pri preračunih enot in pri izpeljavah formul dimenzije pomagajo razumeti, kako so količine povezane.

Poleg osnovnih enot SI obstajajo tudi predpone (npr. kilo- (k), mili- (m), mikro- (µ)), s katerimi izražamo velike ali zelo majhne vrednosti. Primer: 1 km = 1000 m, 1 mg = 0,001 g.

Merjenje in negotovost

Merjenje fizikalnih količin vedno vključuje neko negotovost — zaradi omejitev instrumenta, postopka ali pogojev merjenja. Pri predstavitvi rezultatov zato navajamo:

• merjeno vrednost in enoto,
• ocenjeno negotovost (npr. ± 0,1 m),
• število pomembnih števk (significant figures), ki odraža natančnost merjenja.

Za natančne znanstvene rezultate je pomembno upoštevati tudi ponovljivost meritev, kalibracijo merilnih naprav in sistematične napake.

Kako uporabljamo znanje o količinah v praksi

• Pri reševanju nalog in pri eksperimentih uporabimo pravilne enote in izvajamo dimenzijsko preverjanje enačb.
• Pri prehodu med enotami (npr. km/h v m/s) uporabimo ustrezne faktorje pretvorbe.
• Pri oblikovanju merilnih postopkov določimo pričakovano negotovost in primerne instrumente za zahtevano natančnost.

Zaključek

Fizikalne količine so temelj fizike: omogočajo kvantitativno opisovanje pojavov, oblikovanje zakonov in izvajanje meritev. Razlikovanje med osnovnimi in izpeljanimi količinami, pravilna uporaba enot, razumevanje dimenzij in upoštevanje negotovosti so ključni elementi pravilnega ravnanja s fizikalnimi količinami v znanosti in praksi.

Vprašanja in odgovori

V: Kaj je fizikalna količina?

V: Ali lahko fizikalne količine izmerimo na živih organizmih?

V: Kateri so primeri fizikalnih količin?

V: Zakaj so fizikalne količine bistvene za temelj fizike?

V: Kako je treba meriti fizikalne količine?

V: Kaj so osnovne količine?

V: Kaj so izpeljane količine?

Išči po črki