نظام القياس والوحدات في الهندسة والفيزياء
الوحدات تُعد الوسيلة الأساسية للتعبير عن الكميات الفيزيائية. بدون وحدات، يصبح من المستحيل التواصل العلمي أو التحقق من النتائج. فعندما نقول "الطول ١٠"، فإننا لا نستطيع تحديد ما إذا كان هذا الطول بالمتر، بالسنتيمتر، أم بالكيلومتر.
النظام الدولي للوحدات هو النظام القياسي المستخدم في العلوم والهندسة، ويتكون من سبع وحدات أساسية:
التحويل بين الوحدات يُعد من المهارات الأساسية للمهندس والعالم. على سبيل المثال:
بعض الكميات تتطلب وحدات مركبة تُستنبط من الوحدات الأساسية، وتُستخدم للتحليل الدقيق في العلوم والهندسة:
نشأ النظام المتري في فرنسا خلال الثورة الفرنسية في نهاية القرن الثامن عشر، كجزء من المساعي لوضع نظام قياس عالمي متوافق وموحد. كان المتر يساوي أصلاً واحداً من عشرة المليون من مسافة قوس من العرض من القطب الشمالي إلى خط الاستواء.
قبل انتشار النظم القياسية المعاصرة، استخدم العرب والمسلمون وحدات قياس تقليدية متعددة تختلف حسب الإقليم والزمن، لكنها لعبت دورًا كبيرًا في التجارة والعلوم:
في محاولة لإعادة إحياء بعض الوحدات العربية بطريقة حديثة، يمكن اقتراح نظام مستوحى من التراث مع ربطه بالوحدات المترية المعاصرة:
في مصنع للسيارات، يتم قياس سرعة خط الإنتاج بالوحدة "سيارة/ساعة". إذا كان المصنع ينتج ١٢٠ سيارة في الساعة، وكل سيارة تحتاج إلى ١٥ كيلوغرام من الفولاذ، حوّل معدل استهلاك الفولاذ من "كيلوغرام/ساعة" إلى "طن/يوم".
إذا كان معدل استهلاك الفولاذ في المصنع هو ٤٣.٢ طن/يوم، وثمن الطن الواحد من الفولاذ يساوي ٥٠٠ دِرهم، فما هي تكلفة الفولاذ اليومية للمصنع؟
إذا كان المصنع ينتج ١٢٠ سيارة في الساعة، حوّل سرعة الإنتاج إلى "سيارة/دقيقة" ثم إلى "سيارة/ثانية".
إذا أراد المصنع زيادة الإنتاج بنسبة ٢٥٪ من المعدل الأصلي البالغ ١٢٠ سيارة/ساعة، فما هو معدل الإنتاج الجديد بجميع الوحدات المذكورة؟
احسب الكتلة الكلية للفولاذ المستخدم في إنتاج ١٠٠٠ سيارة، علماً أن كل سيارة تحتاج إلى ١٥ كيلوغرام من الفولاذ. عبّر عن النتيجة بالكيلوغرام والطن.