Transcript lec01_edited.ppt

‫מדידות‬
‫בתודה לפרופסור שאול גורן‬
‫הפיסיקה היא מדע ניסיוני המבוסס על מדידות‪.‬‬
‫לשם עריכת מדידות יש צורך ביחידות‪ ,‬מערכת‬
‫היחידות המקובלת קרויה ‪SI‬‬
‫מערכת היחידות המקובלת קרויה ‪ SI‬וידועה גם בשם‬
‫‪( MKS‬מטר ק"ג שניה)‪ .‬כל יחידה פיסיקלית היא‬
‫שילוב של יחידות אחרות‪.‬‬
‫‪1 watt = 1 W = 1 kg  m2/s3‬‬
‫הדרך לכתוב מספרים של גדלים פיסיקליים הוא לא בצורת שבר‬
‫עשרוני אלא בצורת חזקה‪ .‬כלומר‬
‫‪3 560 000 000 m = 3.56x109 m‬‬
‫‪0,000 000 492 s = 4.92x10-7 s‬‬
‫הטבלה הבאה מראה את הסימון הקונבנציונלי של סדרי‬
‫הגודל‪.‬‬
1024
yotta
Y
1021
zetta
Z
1018
exa
E
1015
peta
P
1012
tera
T
109
giga
G
106
mega
M
103
kilo
k
102
hecto
h
101
deka
da
10-1
deci
d
10-2
centi
c
10-3
milli
m
10-6
micro
µ
10-9
nano
n
10-12
pico
p
10-15
femto
f
10-18
atto
a
10-21
zepto
z
10-14
yocto
y
‫אורך‬
‫יחידת האורך הסטנדרטית היא המטר )‪ ,(m‬שנקבעה בימי‬
‫נפוליאון להיות שוות ערך לעשירית מיליון של המרחק בין‬
‫הקוטב הצפוני וקו המשווה‪ .‬לאור העובדה שסטנדרט זה איננו‬
‫פרקטי‪ ,‬הוגדר המטר כמרחק בין שני קווים על מטיל של נתך‬
‫של פלטיניום ‪ -‬אירידיום‪.‬‬
‫בשנות השישים הוגדר המטר לפי אורך גל של האור‪ .‬המטר‬
‫הסטנדרטי הוגדר כ –‪ 1 650 763.731‬אורכי גל של אור כתום‬
‫– אדום שנפלט מהאיזוטופ של ‪.86Kr‬‬
‫כיום מוגדר המטר כמרחק שעובר האור בוואקום במשך ‪1/299‬‬
‫‪ 792 458‬שניות‪.‬‬
‫זמן‬
‫יחידת הזמן ניתנת ע"י ‪ 9 192 631 770‬תנודות של האור‬
‫הנפלט מאטום של ‪ .133Cs‬סטנדרט זה מאפשר קביעה‬
‫מדויקת של זמנים‪ .‬שני שעונים אטומיים יצטרכו לפעול‬
‫‪ 6000‬שנה כדי שתהיה סטייה של שניה ביניהם‪.‬‬
‫דוגמה‬
‫כשאתה שוכב על החוף‬
‫וצופה בשקיעה אתה מפעיל‬
‫שעון עצר בדיוק כשהשמש‬
‫נעלמת‪ .‬כאשר אתה עומד‬
‫וצופה בשמש ממרום קומתך‬
‫של ‪ 1.70‬מטר‪ ,‬אתה רואה‬
‫את שקיעת השמש ‪11.1‬‬
‫שניות לאחר מכן‪ .‬מהו‬
‫הרדיוס ‪ r‬של כדור הארץ?‬
‫‪r2 +d2 = ( h+r )2 = h2 + 2 r h +r2‬‬
‫‪h2 +2 r h = d2‬‬
‫‪h << r‬‬
‫ולכן‬
‫‪d2  2 r h‬‬
‫‪ ‬היא הזווית בין הרדיוס ושני המשיקים‬
‫והיא גם הזווית שהשמש נעה סביב הארץ‬
‫במשך ‪ 11.1‬שניות‪ .‬ולכן‬
‫)‪ / 360 = 11.1 / (3600x24‬‬
‫‪ = 0.004625‬‬
‫‪r2 tan2  = d2 = 2 r h‬‬
‫‪r tan  = d‬‬
‫‪r = 5.22x106 m‬‬
‫בהשוואה לערך המדוד ש ל ‪6.37x106 m‬‬
‫ניתן למדוד את רדיוס כדור הארץ בעזרת סרגל ושעון‪.‬‬
‫מעבר ממערכת יחידות אחת לשניה‬
‫לעיתים יש צורך לעבור ממערכת אחת לשניה ע"י שיטת המעבר‬
‫השרשרתית‪ .‬בשיטה זו מכפילים את תוצאות המדידה המקורית בגורם‬
‫המעבר‪ .‬לדוגמה‬
‫‪1 min/60 s = 1‬‬
‫ולכן‬
‫וגם‬
‫‪60 s/ 1 min = 1‬‬
‫‪2 min =(2 min) (1) =(2 min) (60 s /1 min) = 120 s‬‬
‫זמנים טיפוסיים בטבע (שניות)‬
‫זמן חיים של הפרוטון (הערכה)‬
‫גיל היקום‬
‫גיל הפירמידה של פרעה כאופס‬
‫תוחלת חיים של האדם‬
‫אורך היום‬
‫זמן בין שתי פעימות לב‬
‫זמן החיים של המואון‬
‫אורך פולס האור הקצר ביותר במעבדה‬
‫זמן החיים של רוב החלקיקים הבלתי‬
‫יציבים‬
‫קבוע הזמן של פלנק‪1‬‬
‫‪1x1039‬‬
‫‪5x1017‬‬
‫‪1x1011‬‬
‫‪2x109‬‬
‫‪9x104‬‬
‫‪8x10-1‬‬
‫‪2x10-6‬‬
‫‪6x10-15‬‬
‫‪1x10-23‬‬
‫‪1x10-43‬‬
‫‪ .1‬הזמן הקצר ביותר שיש לו משמעות בחוקי הפיסיקה הידועים לנו‪.‬‬
‫המסה‬
‫בעבר‪ ,‬סטנדרט המסה היה גליל של נתך של פלטיניום – אירידיום השמור‬
‫במשרד למשקלות ומידות בפריס בעל משקל של ק"ג אחד‪.‬‬
‫היום‪ ,‬הסטנדרט מבוסס על אטום של ‪ .12C‬זוהי יחידת מסה אטומית הניתנת‬
‫על ידי הקשר הבא‬
‫‪1u = 1.6605402x10-27 kg‬‬
‫‪ 1x1053‬ק”ג‬
‫היקום הידוע‬
‫‪2x1030‬‬
‫שמש‬
‫‪5x1015‬‬
‫אסטרואיד ארוס‬
‫אוניית אוקינוס ‪7x107‬‬
‫‪3x10-3‬‬
‫ענב‬
‫מולקולת פנצילין‪5x10-17‬‬
‫פרוטון‬
‫‪2x10-27‬‬
‫הגלקסיה שלנו ‪2x1041‬‬
‫‪7x1022‬‬
‫ירח‬
‫‪1x1012‬‬
‫הר קטן‬
‫‪5x103‬‬
‫פיל‬
‫חלקיק אבק ‪7x10-10‬‬
‫אטום אורניום ‪4x10-25‬‬
‫אלקטרון‬
‫‪9x10-31‬‬