Mõõtmine füüsikas

Füüsikas kahjuks alati ei saa oma meeleorganeid usaldada. Inimesed on erinevad ja tajuvad ka maailma igaüks natuke erinevalt. On inimesi, kes ei näe või kelle nägemine on vilets ja kes seetõttu ei saa ilma prillideta selgelt näha ning märgata väikseid objekte, mida normaalse nägemisega inimene näeb. On inimesi, kes ei kuule või kelle kuulmine on halb. On inimesi, kes ei näe värve, kes ei tunne toidu maitset või lõhna. Füüsikas, nagu kõigis teadustes ei tohi midagi pimesi uskuda, kõiges tuleb kahelda ja kõike kontrollida objektiivsete meetoditega. Seepärast tehakse füüsikas mõõtmisi - see on parim võimalus mitte lasta ennast oma meeleorganite poolt petta.

Füüsikas mõõdetakse esemete või nähtuste omadusi, mida nimetatakse füüsikalisteks suurusteks. Me võime kahte eset omavahel võrrelda ja öelda lihtsalt, et üks on teisest pikem, soojem või raskem - kuid see teadmine ei anna meile täpset informatsiooni. Selleks, et iseloomustada eseme pikkust arvuliselt, oleks vaja võtta üks ese nn pikkuse etaloniks, ja kõigi teiste esemete pikkused saaksime avaldada selle pikkuse kordsetena. Kui me nüüd ütleme, et mingi eseme pikkus on 2, siis ei anna see ikka veel täielikku informatsiooni - pikkuse ühikule on vaja ka nimetust. Nii saamegi konkreetse mõõtühiku. Mõõtmisel teeme kindlaks, mitu korda on antud füüsikaline suurus suurem või väiksem mõõtühikust. Näiteks: olgu meil tarvis mõõta mingi pulga pikkust. Kuidas me seda teeme? Kasutame joonlauda või mõõdulinti, mille abil teeme kindlaks, mitu pikkusühikut vastab pulga pikkusele (mitu korda on pulk pikem ühikuks valitud suurusest). Ja pulga pikkuse arvulisele väärtuse taha kirjutame mõõtühiku - mis tähendab, et mõõtmistulemus on mõõtmisel saadud arvväärtuse ja mõõtühiku korrutis.


Mõõtmisi jaotatakse kaheks:

  • otsemõõtmine - kus tulemus saadakse vahetult mõõteriista skaalalt (näiteks joonlauaga pikkuse mõõtmine või stopperiga aja mõõtmine);
  • kaudmõõtmine - kus tulemus saadakse otsemõõdetud tulemustest arvutuste abil (näiteks kiiruse arvutamine läbitud teepikkuse ja ajavahemiku suhtest: v = s/t)


On väga raske oletada, millal tekkis inimestel vajadus mõõtmise ja mõõtevahendite järele. Aja mõõtmine oli arvatavasti üks esimestest vajadustest. Öö ja päeva vaheldumine, aastaaegade vaheldumine - need olid põhjused aja mõõtmiseks, seda eeskätt põllumajanduslikul otstarbel - millal on kasulik külvata ja millal saaki koristada. Pikkuste ja pindalade mõõtmine ning kaalumine võisid vajalikuks muutuda seoses põllumajanduse ja kaubanduse arenguga.

Tänapäeval on mõõtevahendid igapäevaelus väga tähtsal kohal. Inimesed kasutavad kellasid aja mõõtmiseks ja oma päeva planeerimiseks, poodides kaalutakse vorsti ja mõõdetakse kangatükkide pikkust, haigeks jäädes mõõdetakse termomeetriga kehatemperatuuri.

Igasugused mõõtühikud on kokkuleppelised. Aegade jooksul on tekkinud palju erinevaid mõõtühikuid ja mõõtühikute süsteeme. Paljud ajaloolised pikkusühikud on seotud inimesega - näiteks küünar, jalg, vaks ja süld. Mõõtühikute mitmekesisus on füüsikas ebamugav ja põhjustab tarbetuid ümberarvutusi. Rahvusvaheline mõõtühikute süsteem SI (pr k: Système International d'Unités, ingl k: International System of Units) võeti standardina kasutusele 1960. aastal. SI süsteem rajaneb meetermõõdustikul. Meetermõõdustik (pikkusühik - meeter ja massiühik - kilogramm) on loodud Prantsusmaal 18 sajandi lõpul ja sellel rajanevad ka mitmed teised mõõtühikute süsteemid. Meetermõõdustikus kehtib mõõtühikute kümnekordsus. Põhiühikuist erinevate ühikute nimetused moodustatakse sellekohaste eesliidete abil (milli-, senti-, detsi- jne). SI-süsteemis on kokku 7 põhiühikut, millest saab tuletada kõik teised mõõtühikud. Neist 3 on mehaanikas vajalikud: pikkuse mõõtühik meeter (m), massi mõõtühik kilogramm (kg) ja aja mõõtühik sekund (s).

Kui olete reisides, raamatuid lugedes või filmide vaatamisel märganud, siis maailmas kasutakse väga palju erinevaid ühikute süsteeme. Näiteks USA-s ja Suurbritannias on igapäevaelus kasutusel teised mõõtühikute süsteemid. Briti imperiaalmõõtühikud (ingl k Imperial Units) defineeriti esmakordselt aastal 1824 ning nende mõõtühikute süsteem seadustati üle kogu Briti impeeriumi. Briti süsteemis mõõdetakse pikkusi näiteks tollides, jardides, jalgades, miilides, meremiilides. Selles süsteemis pole ühed pikkusühikud seotud teistega 10-kordsetena - näiteks 1 jard = 3 jalga ja 1 jalg = 12 tolli.

Mõnedes varem Briti impeeriumiga seotud riikides on praegu käibel erinevaid mõõtühikuid nii Briti kui ka SI süsteemist.

Allikad ja lisalugemist:

Foto allikas:"Balance à tabac 1850" by Photographie personnelle User:Poussin jean - objet personnel User:Poussin jean. Licensed under CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons - http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Balance_%C3%A0_tabac_1850.JPG

http://en.wikipedia.org/wiki/Measurement

http://en.wikipedia.org/wiki/Time

Harjutus