بحث عن النظام الدولي للوحدات

وفي مقدمة بحثنا فإننّا سندرجُ تعريفًا علميًا وافيًا عن وحداتِ القياس، وعن النظامِ الدولي للوحداتِ، ثمّ سنتحدثُ عن مدى أهميّة استخدامِ وحدات القيّاس، وسندرجُ بعضًا من وحداتِ القياسِ القديمّة، وأنظمة وحداتِ القيّاس الشائعة منْ نظام الوحداتِ الطبيعي، والنظام المتري، وغيّره، ثمّ أنواع وحداتِ القياسِ من وحدات قياس الطول، والوزن، والسرعة، والحرارة، والزمن، وغيّرها في النظامِ المتريْ بجدول بسيط، ثمّ وحداتِ القياس المُشتقة من وحداتِ القياس الأساسيّة، ونهايةَ نكونُ قدْ تطرقنا إلى كيفية التحويل بين وحدات القياس المُتشابهة، وقدْ وضحنا كيفيةِ التحويلِ من الوحداتِ الأكبر إلى الوحداتِ الأصغر والعكسُ أيضًا.

نظام القياس الأكثر شيوعا والمتبع في المملكة العربية السعودية هو النظام الدولي

بحث عن النظام الدولي للوحدات

في بحثنا عن النظام الدولي للوحدات سندرجُ ماهيّة وحداتِ القيّاس، ومدى أهميّتها، وأنواعُ وحدات القياس، ووحداتِ القياسِ القديمة، وتحويلِ وحدات القياس، فضلاً عن الوحدات الأساسيّة والوحداتِ الثانويّة البديلةِ في النظام الدولي للوحدات، على الوتيرةِ الآتية:

وحدات القياس

وحداتُ القيّاس(بالإنجليزية: Units of measurement) هِي القيمة أو المقدار المُحدد بقياسٍ مُعيّن، وبشكلٍ أدّق تُعرّفُ على أنّها مُقياسٌ مُحدد يستخدمُ لوصفِ أو تحديدِ كميّة ماديّة تكونُ من نفسِ النوع، وعلى الرغمِ منْ أنّ عمليّات القياسِ مختلفة وغيرَ ثابتة عبرَ الأزمان، إلا أنّها جميعها لها هدفٍ واحد هو إيجاد مقدار الشيء بالنسبة لوحدته المعتمدة وفقًا للمعايير الدوليّة، وتُحدد وحداتِ القيّاس عامةً بالاعتمادِ على بعضِ القوانين والأنظمّة مثل: النظامِ الإنجليزي، والنظام المْتري أو النظام الدولي، ومنْ الأمثلةِ على ذلكَ: [1]

• يتمُّ قياس المعادنَ الخام، والأشياء، والبضائع مثلاً بوحدات قياس الوزن منْ: غرام، أو الكيلوغرام، أو الطن، أو الرطل.
• يتمُّ قياس الصفائح المعدنيّة، والأقمشة، والمواد الخام التي تكونُ على شكلِ لفائف بوحداتِ قياس الطول منْ: المتر المُربع، أو القدم المُربعّة.
• يتمُّ قياس الموائع والسوائل بوحدات قياسِ الحجم منْ: اللتر، أو الأونصة.

النظام الدولي للوحدات

النظامُ الدولي للوحداتِ أو النظام العالمي للوحداتِ أو كما يُشارُ إليّه (SI) أو النظام المتّري كما يُسمى في الولاياتِ المُتحدّة الأمريكية التي لم تتبناهُ بشكل كامل، هوَ أحد أنظمة القياس الأوسع انتشارًا في العالمِ ككُل، حيثُ أنّه مُعتمدٌ عليّه بشكل كلّي في بلدانِ العالم أجمع عدا في الولاياتِ المُتحدّة الأمريكية، وهوُ طريقةٌ علميّة للتعبيرِ عن القيمِ والمقادير المُهمة، كان يطلقُ عليّه (MKS) أيْ نظام المتر-كيلوغرام- ثانية، ويوجدُ في هذا النظامِ سبعةُ وحداتٍ أساسيّة تشتقُ منّها الوحداتُ الثانويةّ الأخرى، ولكلُ وحدة أساسيّة وحدات بديّلة، وهِي:

• المتر(M): وحدة قياسِ المسافة أو الإزاحّة، والوحدات البديّلة له هِي: السنتميتر (CM)، والقدم (FT).
• الكيلوغرام (KG): وحدة قياس الكتلة، والوحدة البديلة لهُ هي: الغرام (G).
• الثانية (S): وحدة قياس الزمن، والوحدات البديلة له هِي: الساعة (HR)، واليوم الشمسي (DY).
• الكلفن (K): وحدة قياس الحرارة، والوحدات البديّلة له هِي: السليسيوس (S)، الفهرنهايت (F)، الرانكين (R).
• الأمبير (A): وحدة قياس التيار الكهربائي، والوحدات البديّلة له هِي: ستاتامبير (STATA)، أبامبير (ABA).
• الشمعة (CA): وحدة قياس شدّة الإضاءة، وليسَ لها أيُّ وحدات بديّلة.
• المول (MOL): وحدة قيّاس كم المادة، وليسَ لها أيُّ وحدات بديلة.

أهمية وحدات القياس

تدخلُ وحداتُ القياس في معرفة كميّة ماديّة وفقًا لقيّاس مُحدد، أيْ معرفةُ قيمة أو مقدار، وتحديدُ وحدتِها، وطريقةُ قياسِها، فمثلاً لو أراد شخصًا شراء علبّة كوكا كولا، ثمّ قال للبائع أعطِني علبّة كوكا كولا وتوقف، فإنّ ما أرادهُ ما زالَ في طورِ الإبهام، لأنّها لم تحملُ معنى واضح حولَ الكميّة التي يريدُ شرائها، فلوَ قال للبائِع أعطنّي علبة كوكا كولا اتنين لتر، هُنا سيتضّح المعنى، وستصبحُ عمليةَ الشراءِ أسهل وأيسر، وفِي عصرّنا هذا فإنّ النظام العالمّي للوحدات يتضمن وحدات الطول، والكتلة، والزمن، والحرارة، والتيار الكهربي، والضغط، وشدّة الإضاءَة، وغيّرها من وحدات القياسِ المألوفةَ لنّا، ولكنْ قديمًا كانت أنظمةُ القيّاس أصعبْ حيثُ تضمنت الذراع، والدرهم، والغلّوة، وغيّرها.

وحدات قياس قديمة

وحداتُ القيّاس غيرُ ثابتة، وتختلفُ باختلافِ الأزمانِ، ومنْ وحدات القيّاس القديمة:

• الغلوة: هِي وحدة قياس يونانيّة قديمّة تبلغُ قيمتها 606 قدمًا إنجليّزيّة أو 185 مترًا.
• قصبة: وحدةٌ قديمّة لقياسِ الطول، وقدرها يُساوي خمس يارداتٍ ونصفْ.
• فرسخ: وحدة قديمّة لقياس المسافات، ويتراوحُ قدرها بين أربع – ستة كيلومترات.
• التالنت: وحدة قديمّة لقياسِ وزن الماء، ويترواحُ قدر التالنت الأطيقي أو اليوناني حوالي 26 كيلوغراماً، أما قدرُ التالنت الروماني فيساوي 32.3 كيلوغرام.
• الأسينو: وحدة قديمة لقياس أوزان الذهب والفضّة، وقدْ عرفت في مملكة الصقليتين، ويترواحُ قدر الأسينو الواحد 1/7200 رطل أو نابولي.
• الجز: وحدة قديمّة لقياسِ المسافة في جزيرة العرب، ويترواحُ قدرها ما بينَ 25 و 37 بوصة.
• الباطمان: وحدة قديمة لقيّاس الوزن، كانت تستخدمُ في الدولة العثمانيّة.
• الذراع: وحدة قديمة لقياس الطول، وقدْ عرفت منذُ القدم وفي العصور الوسطى، وفي العصورِ الحديثّة، وهِي تُعبّر عن طول الذراع من المرفق وحتى طرف إصبع الوسطى.
• الدرهم: عملة مُعدنيّة استخدمت في القدم في العصر الجاهلي والإسلامي، وتستخدمُ حديثًا في دولِ المغرب والإمارات.
• الدرهم الفضي الإسلامي: عملّة قديمة مصكوكة من الفضة، يتراوحُ قدرها بثلاث غرامات من الفضة، وقد استُخدمت في الخلافةِ الراشديّة، وانتهت مع انتهاءِ الخلافة العُثمانيّة.

أنظمة وحدات القياس

أنظمة وحدات القياسِ مُختلفة وغيرُ ثابتة، ومن أنظمة وحداتِ القياسِ الأكثرُ شيوعًا، ما يأتي:

• النظام المتري: النظام المتري أو النظام العالمي أو الدولي للوحدات، وهوَ أكثرُ أنظمة وحداتِ القيّاس شيوعًا، بحيثُ يستخدمُ في كلِ دولِ العالم باستثناء الولايّات المُتحدّة الأمريكية، ويستخدمُ سبعةُ وحدات قياس أساسيّة، ومنّها يشتقُ وحدات ثانويّة وبديلة.
• النظام الإمبراطوري: تم استخدام النظام البريطاني الإمبراطوري في قياسِ الأوزان والمقاييس البريطانِي لعامِ 1824م، ثمّ اختزلَ واستخدم النظام المتري بدلاً منّه.
• نظام الوحدات الطبيعي: الوحداتُ الطبيعيّة هي وحدات فيزيائية للقياس مبنية على ثوابت فيزيائية معروفة، ونظام الوحدات الطبيعي هوَ مجموعة الثوابتِ الفيزيائيّة المعروفة باسمِ الوحدات، فمثلاً سرعة الضوء (c) هي الوحدة الطبيعية للسرعة، والشحنة الأولية (e) هي وحدة طبيعية للشحنة الكهربية.
• وحدة القياس العرفيّة الأمريكية: نشأ نظامُ وحدة القياس العرفيّة الأمريكيّة من النظام البريطاني الإمبراطوري، حيثُ يوجدُ بعضَ الوحداتِ المُشتركة بينَ النظامينِ، مثلَ وحدة القدم لقياسِ الطول، ووحدة الرطل لقياسِ الأوزان، ويعتبرُ شائعًا في الولايّات المتحدة الأمريكيّة، وهو مُعقدًا وصعبًا في التحويل بالمقارنةِ مع النظام العالمي للوحدات.

أنواع وحدات القياس

يوجدُّ عدّة أنواعٍ مُختلفة لوحداتِ القيّاس، ومنّها:

وحدات قياس الطول:

يتخذُّ النظام العالمي للوحداتِ وحدة المتر كوحدةِ قياس أساسيّة للطولِ فيّه، ووحدات قياسِ الطول تستخدمُ في معرفة مقدار الطول الذي يمثلُّ المسافة الواصلة بينَ نُقطتين، وفيما يأتي جدول وحدات قياس الطول والمسافة التي تُستخدم في النظام المتري بالترتيب تنازليًا:

وحدات قياس المساحة:

يتخذُ النظام العالمي للوحداتِ وحدة المتر المربع كوحدة قياس أساسيّة للمساحةِ فيّه، ووحدات قياسِ المساحة تستخدمُ في معرفةِ مقدار السطح الذي يُغطيّه جسم ما، ومنْ أشهرِ وحدات قياس المساحة في النظامِ العالميّ للوحداتِ المترُ المربع لقياسِ المساحات الكبيرة نسبيًا، فتُستخدم في قياس مساحة قطعة أرض، والمليمتر مربع لقياسِ المساحات الصغيّرة جدًا، والسنتميتر مربع لقياسِ الوحداتِ الصغيّرة نسبيًا، فتستخدمُ في قياسِ مساحة رقعة الشطرنج، والهكتار يستخدمُ لقياسِ المساحات الكبيرة جدًا مثلَ مساحةِ الأراضي، والكيلومتر مربع، والذي يستخدمُ لقياسِ المساحاتِ الكبيرة جدًا أيضًا، وفيما يأتي جدولُ وحدات قياس المساحة بالنظام العالميّ للوحدات:

وحدات قياس الحجم

يُعبّرُ الحجم عن سعة شيء ما، ويتخذُّ النظام العالمي للوحداتِ وحدة المتر مُكعب كوحدةِ قيّاس أساسيّة للحجمِ فيه، ووحدةُ المترِ المُكعب تُعادل ألف لتر، ومنْ أشهرِ وحدات قياس الحجم المُستعملّة في النظام العالميّ للوحداتِ أيضًا، وحدةُ المليمتر مُكعب وهِي وحدةٌ صغيرة جدًا، ووحدةُ السنتيمتر مُكعب والتي تُعادلُ ألف مليمتر مُكعب، ووحدةُ الكيلومتر مُكعب وهي وحدةٌ كبيرة جدًا، وتستخدمُ لقياسِ حجم المُسطحّات المائيّة الضخمة، ووحدتي اللتر والمليلتر كذلك أشهر وحدات قياس الحجم في نظامِ الوحدات العالمْي، ووحدة المليلتر هي وحدة صغيرة جدًا، وتستخدمُ لقياسِ الكميّات الصغيرة جدًا، ووحدة اللتر وهِي وحدة قياس حجم السوائِل، وتعادلُ ألف مليلتر، كما تعادل ألف سنتيمتر مُكعب، وفيما يأتي جدول وحدات قياس الحجم في النظام الدولي للوحداتِ:

وحدات قياس الكتلة

تُعبّر الكتلة عن مدى ثقلِ شيءٍ أو جسّم مُعين، ويتخذُّ النظام العالمي للوحدات وحدة الكيلوغرام كوحدة أساسيّة لقياس الكتلة فيه، وفيما يأتي توضيح لوحدات قياس الكتلة في النظامِ الدوليّ للوحدات:

وحدات قياس الوزن

وحدةُ قياسِ الوزن هي ذاتها وحدةُ قياس الكتلة، والوزنُ هو القوّة التي تؤثرُ بها الجاذبيّة الأرضيّة على الأجسامِ وتكافئ حاصل ضرب كتلة الجسم في الجاذبيّة الأرضيّة، ويتخذُ النظام العالمي للوحدات وحدة نيوتن كوحدة أساسية لقياس الوزن فيه، وهِي وحدةٌ مشتقة تكافئ (كيلوغرام. م/ ث 2)، وفيما يأتي جدول يُوضّح وحدات قياس الوزن المُستخدمة في النظام العالميّ للوحدات:

وحدات قياس الحرارة

الحرارةُ هي شكلٌ من أشكال الطاقّة تتحركُ معها حركة الجزيئاتِ أو الذرات أو أيُّ جسيم آخر يدخلُ في تركيب المادّة، ويتخذُّ النظام الدوليّ للوحداتِ من وحدةِ السليسيوس كوحدة أساسيّة لقياس الحرارة، ووِفقًا لهذا المقياس فإنَّ الماء يتجمّد عند درجة حرارة صفر مئوي، ويغلي عند درجة حرارة 100 درجة مئوية، وفيما يأتي جدول يُوضّح وحدات قياس الحرارة في النظام الدولي للوحدات:

وحدات قياس السرعة

السُرّعة تُعني معدل التغيّر في المسافةِ المقطوعة مع الزمن تباعًا، ويتخذُّ النظام الدوليّ للوحداتِ من وحدة متر/ثانيّة (م/ث) وحدةٌ أساسّية لقياسِ السرعة، ويمكنُ حساب السرعة من قانون السرعة = المسافة/ الزمن، وفيما يأتي جدول يوضح وحدات قياس السرعة في النظام الدوليّ للوحدات:

وحدات قياس الزمن

يتخذُّ النظامُ الدوليْ للوحداتِ من وحدة الثانيّة (ث) وحدة أساسيّة لقياسِ الزمن، وقدْ تمت تعريفُ الثانيّة أنّها الزمن اللازم للانتقال الإشعاعي عددًا من المرات يساوي 9,192,631,770 مرة بين مستويين فائقي الدقة من الطاقة في الحالة الأرضية (ground state) لذرة السيزيوم (133)، وفيما يأتي جدول يوضح وحدات قياس الزمن في النظامِ الدوليّ للوحدات:

وحدات القياس المشتقة

وحدات القياس المُشتقة هِي وحدات قياس ثانويّة تمّ اشتقاقِها بعمليّات حسابية من وحدات قياس أساسيّة، ويمكنُ اشتقاق أكثرُ من وحدة ثانويّة من الوحدةِ الأساسيّة الواحدة فمثلاً وحدّة السرعة والتي هِي المسافة التي يقطعها جسم في حركتّه خلال وقت مُحدد هي كميّة مُشتقة من كميتين أساسيتين وهُما الزمن والطول، ووحدة قياس السرعة متر/ثانيّة، ومن الكميات المُشتقة معَ وحدة قياسِها:

• الموصلية الكهربائية تقاس بالسيمنز.
• التدفق المغناطيسي يقاس بالويبر.
• كثافة التدفق المغناطيسي تقاس بالتسلا.
• الحث يقاس بالهنري.
• درجة الحرارة تقاس بالدرجة المئوية.
• النشاط الإشعاعي يقاس بالبيركيل.
• التردد يقاس بالهيرتز.
• القوة تقاس بالنيوتن.
• الطاقة تقاس بالجول.
• القدرة يقاس بالواط.
• الشحنة الكهربائية تقاس بالكولوم.
• السعة الكهربائية تقاس بالفاراد.
• المقاومة تقاس بالأوم.

تحويل وحدات القياس

يمكنُ تحويل وحدات القياس المُتشابِهة فقط بينَ الوحدات الأكبر والوحدات الأصغر، وفيما يأتي توضيحٌ مُفصل لكيفية التحويل بين وحدات القياسِ في النظامِ الدوليْ للوحداتِ:

تحويل وحدات قياس الطول

الوحدةُ الأساسيّة لقياس الطول في النظامِ الدوليْ للوحدات هِي المتر، ويأتي منّها مَضاعفات مثلَ: الكيلومتر، والهيكتومتر، والديكامتر، كما يتكونُ من تقسيمات فرعيّة مثل: المليمتر، والسنتيمتر، والديسيمتر، ويمكنُ التحويل بين وحداتِ الطول من الوحدةِ الأكبر إلى الوحدةِ الأصغر عنْ طريقِ ضربّها بالعدد 10 ويتضاعفُ العدد 10 كلّما كانت الوحدة أقل، فمثلاً عند التحويل من متر إلى سنتيمتر تُضرب وحدة المتر بالعدد 100، 40 متر يُساوي 4000 سم، وفي التحويلِ بين وحدات الطول من الوحدة الأصغر إلى الوحدة الأكبر عن طريق قسمتها على العدد 100 ويتضاعفُّ تصاعديًا، وفيما يأتي جدول وحدات القياس المتعلّقة بالطول مع رموزها وما تُساويه بالمتر، مرتّبة ترتيبًا تصاعديًّا: