Išmatuokime (1.3 tema)

Stebėdami gamtos reiškinius ar mus supančią aplinką ir joje esančius kūnus, dažnai užduodame klausimus: kokio aukščio (1.3.1 pav.), koks atstumas (1.3.2 pav.), kokia masė (1.3.3 pav.), kokia talpa (1.3.4 pav.). Vadinasi, pradedame analizuoti stebimus daiktus. 

Į visus šiuos ar panašius klausimus galima atsakyti nustatant fizikinius dydžius. Fizikiniais dỹdžiais vadinami reiškinių, kūnų ar medžiagų savybes apibūdinantys dydžiai, tokie kaip il̃gis, tū̃ris, mãsė, tañkis, laikas ir kt.

Ką reiškia išmatuoti kurį nors fizikinį dydį?

Etalònas iš prancūzų kalbos (etalon) reiškia „pavyzdys“. Galima pasakyti, kad etalonas – tai pavyzdinis matas, su kuriuo galima palyginti kitus dalykus. Pavyzdžiui, išmatuoti savo ūgį reiškia palyginti jo dydį su vieno metro etalonu (1.3.5 pav.).

Matavimų idėja – labai sena. Spėjama, kad žmogus pradėjo matuoti tada, kai pradėjo lyginti, nes bet koks palyginimas yra savotiškas matavimas.

Pavyzdžiui, tokie pasakymai, kaip „vanduo iki kelių“, „sunkus kaip akmuo“, „mažas kaip pipiras“, mums suteikia tam tikros informacijos. Gilioje senovėje įprastinių matų pagrindas buvo pats žmogus, jo kūno dalys, ūgis ir su žmogaus veikla susiję veiksmai. Pavyzdžiui, vienas iš plačiausiai vartotų ilgio matavimo vienetų buvo uolektis (1.3.6 pav.). Tai atstumas tarp alkūnės linkio ir pirštų galų. Uolektį pradėta naudoti maždaug prieš 5000 metų.

Kartais reikia matuoti labai didelius arba labai mažus fizikinius dydžius. Kad nereikėtų rašyti labai didelių skaičių, fizikinių dydžių užrašymui supaprastinti naudojama kartotinių ir dalinių vienetų sistema (žr. priedą, p. 180). Pavyzdžiui, vidutinis atstumas nuo Žemės iki Mėnulio yra 384 400 000 m. Tai labai didelis skaičius, todėl patogu jį užrašyti naudojant kartotinius vienetus:

384 400 000 m = 384 400 km = 384,4 Mm (ką reiškia Mm, žr. priedą, p. 180).

Matavimo vienetų žymėjimas

• Ilgis

Gamtos moksle įvairių kūnų ilgis paprastai žymimas raide l. Pagrindinis jo matavimo vienetas tarptautinėje vienetų sistemoje yra mètras (1.3.7 pav.). Trumpai tai galime užrašyti taip:

[l] = 1 m.

1.3.7 pav. Ilgiui matuoti galima naudoti paprasčiausią liniuotę.

• Plotas

Kūno paviršiaus dalį vadiname plótu. Jis žymimas raide S. Pagrindinis jo matavimo vienetas yra kvadratinis metras (m²):

[S] = 1 m².

Matematikoje dažnai apskaičiuojame kvadrato plotą (1.3.8 pav., a):

S = a × a = a²,

čia a – kvadrato kraštinės ilgis.

O, pavyzdžiui, stačiakampio plotas apskaičiuojamas taip:

S = a × b,

čia a – stačiakampio ilgis, b – plotis.

• Tūris

Tū̃ris – kūno užimama vieta erdvėje (1.3.8 pav., b). Tūris žymimas raide V. Pagrindinis tūrio matavimo vienetas yra kubinis metras (m³):

[V] = 1 m³.

Pavyzdžiui, stačiakampio gretasienio tūris = ilgis × plotis × aukštis:

V = a × b × c.

• Masė

Mãsė – kurios nors medžiagos kiekio matas. Kūno masę nustatome svarstyklėmis (1.3.9 pav.). Pagrindinis masės matavimo vienetas yra kilogramas (kg):

[m] = 1 kg.

Atliekant tiriamuosius darbus, teks naudotis įvairiais matavimo prietaisais: milimetrine liniuote, matavimo cilindru, svarstyklėmis (1.3.10 pav.). Tai nedidelis matuojamųjų prietaisų skaičius, tačiau su jais teks išmokti kruopščiai matuoti, tinkamai juos parinkti pagal matuojamų objektų dydį.

Prietaiso skalės padalos vertė

Visi matavimo prietaisai turi skalès, jose vienodais tarpais pažymėti brūkšneliai, vadinami padalomis. Kitaip tariant, šie prietaisai yra sugraduoti (lot. gradus – žingsnis, laipsnis). Prie padalų surašyti skaičiai.

Tai labai svarbus dydis! Prieš pradedant matuoti kurio nors fizikinio kūno dydį tam tikru prietaisu, pirmiausia reikia išsiaiškinti, kokia yra to prietaiso skalės padalos vertė. Kaip praktiškai ji nustatoma? Tam tikslui pasirenkami du gretimi skalės brūkšneliai, prie kurių nurodytos dydžio vertės, ir iš didesnės vertės atimama mažesnė (1.3.11 pav.). Tada gautas skaičius padalijamas iš padalų, esančių tarp pasirinktų skalės brūkšnelių, skaičiaus. Pavyzdžiui, liniuotės padalos vertė yra 1 mm, nes tarpas tarp skaičių 0 ir 1, atitinkantis 1 cm, padalytas į 10 lygių dalių, o (1 cm – 0 cm) : 10 = 0,1 cm = 1 mm.

Dar vienas svarbus dalykas: kurio nors dydžio negalima išmatuoti absoliučiai tiksliai.

1.3.11 pav. Liniuotės padalos vertės nustatymas

Pavyzdžiui, matuojant kūno ilgį liniuote ar kitu prietaisu, absoliučiąja paklaida dažniausiai laikoma pusė mažiausios prietaiso padalos vertės. Išmatavus kūno ilgį milimetrais sugraduota liniuote, rezultatas užrašomas taip: l = 450,0 mm ± 0,5 mm.

• Fizikiniais dydžiais vadinami reiškinių, kūnų ar medžiagų savybes apibūdinantys dydžiai, tokie kaip ilgis, tūris, masė, tankis, laikas ir kt.
• Išmatuoti kurį nors fizikinį dydį – tai palyginti jį su tos pačios rūšies dydžiu, kuris laikomas to dydžio matavimo vienetu – etalonu.
• Etalonas – tai pavyzdinis matas, su kuriuo galima palyginti kitus dalykus.
• Ilgis – atstumas tarp dviejų labiausiai nutolusių vietų; didžiausias kūno matmuo. Pagrindinis ilgio matavimo vienetas tarptautinėje vienetų sistemoje (SI) yra metras:
  ​[l] = 1 m.
• Kūno paviršiaus dalį vadiname plotu. Jis žymimas raide S. Pagrindinis ploto matavimo vienetas yra kvadratinis metras:
  ​[S] = 1 m².
• Tūris – kūno užimama vieta erdvėje. Jis žymimas raide V. Pagrindinis tūrio matavimo vienetas yra kubinis metras:
  [V] = 1 m³.
• Masė – medžiagos kiekio matas. Kūno masę matuojame svarstyklėmis. Pagrindinis masės matavimo vienetas yra kilogramas:
  ​[m] = 1 kg.