1.2
การวัดและการบันทึกผลการวัดปริมาณทางฟิสิกส์
ระบบหน่วยระหว่างชาติ (SI)
เป็นระบบเพื่อให้การใช้หน่วยเป็นมาตรฐานเดียวกันทั่วโลกโดยเฉพาะในวงการวิทยาศาสตร์
ประกอบด้วยหน่วยฐาน และหน่วยอนุพันธ์ดังตารางต่อไปนี้
หน่วยฐาน
หน่วยอนุพันธ์
เป็นหน่วยที่ประกอบด้วยหน่วยฐาน
เช่น แรงคือผลคูณของมวลกับความเร่งจึงมีหน่วยเป็นกิโลกรัมเมตรต่อวินาทียกกำลังสอง หรือใช้ชื่อว่า
นิวตัน งานคือผลคูณระหว่างแรงกับระยะทางจึงมีหน่วยเป็นนิวตันเมตรหรือเรียกอีกอย่างว่าจูล
เป็นต้น
นอกจากนี้ระบบ SI ยังได้กำหนดคำนำหน้าหน่วย
หรือคำอุปสรรคเพื่อให้หน่วยที่ใช้เล็กลงหรือใหญ่ขึ้นมีผลให้เขียนปริมาณที่มีค่ามากๆหรือค่าน้อยได้กระทัดรัดเกิดความสะดวกและรวดเร็วคำนำหน้าหน่วย
หรือคำอุปสรรคที่ถูกใช้บ่อยแสดงดังตารางต่อไปนี้
คำอุปสรรคที่ใช้แทนตัวพหุคูณ
สัญกรณ์ทางวิทยาศาสตร์
บางครั้งปริมาณทางฟิสิกส์อาจจะมีค่ามากหรือค่าน้อยกว่า
1
มากๆปริมาณเลขหลายตัวจะเกิดความยุ่งยากในการนำไปใช้งานจริงจึงมีการเขียนตัวเลขในรูปแบบการคูณของเลขยกกําลังฐานสิบและมีเลขชี้กำลังเป็นจำนวนเต็ม
คือ Ax10^n โดยเรียกเลขเหล่านี้ว่าสัญกรณ์วิทยาศาสตร์
เช่นอัตราเร็วแสงมีค่าเท่ากับ
300000000 เมตรต่อวินาที สามารถเขียนอยู่ในรูปสัญกรณ์วิทยาศาสตร์ได้คือ 3x10^8 เมตรต่อวินาที เป็นต้น
ความไม่แน่นอนในการวัด
การวัดปริมาณต่าง ๆ ด้วยเครื่องมือวัดย่อมมีความคลาดเคลื่อน
เพราะไม่ว่าเครื่องมือวัดใดก็ไม่สามารถที่จะวัดได้ละเอียดทุกช่วง เช่นหากเราใช้ไม้บรรทัดเพื่อวัดความยาวที่ดินสอก็เหมาะสมโดยมีความละเอียดหรือหน่วยความแม่นยำในระดับมิลลิเมตร
หรือถ้าจะวัดเส้นผมขนาดเล็กกว่าความละเอียดสุดของไม้บรรทัดก็จะไม่เหมาะ
ในการวัดแต่ละครั้งควรเลือกใช้เครื่องมือวัดอย่างเหมาะสมกับสิ่งที่ต้องการวัดเพื่อที่จะได้ค่าจากการวัดที่มีความคลาดเคลื่อนจากค่าจริงน้อยที่สุดโดยขึ้นอยู่กับเครื่องมือวัด
วิธีการใช้ ความสามารถและประสบการณ์ของผู้วัดด้วย
เลขนัยสำคัญ
คือตัวเลขที่ได้จากการวัดจำนวนเลขนัยสำคัญขึ้นกับความละเอียดของเครื่องมือที่ใช้วัดเลขนัยสำคัญมีความสำคัญต่อปริมาณที่จะต้องนำมาคำนวนในสมการ
หลักการนับจำนวนเลขนัยสำคัญ
1 ตัวเลข 1-9
เป็นเลขนัยสำคัญทุกตัว
2 เลข 0
มีวิธีการนับดังนี้
2.1 เลข 0
ที่อยู่ด้านซ้ายมือไม่นับเป็นเลขนัยสำคัญ เช่น 001 มีเลขนัยสำคัญ 1 ตัว
2.2
เลข 0 ที่อยู่ระหว่างตัวเลข 1-9 นับเป็นเลขนัยสำคัญ เช่น 101
มีเลขนัยสำคัญ 3 ตัว
2.3
เลข 0
ที่อยู่หลังตัวเลขอื่นและเป็นเลขทศนิยมเป็นเลขนัยสำคัญ เช่น 0.12300
มีเลขนัยสำคัญ 5 ตัว
2.4 เลข 0 ที่อยู่หลังตัวเลขที่เป็นจำนวนเต็มไม่เป็นเลขนัยสำคัญ เช่น 100 มีเลขนัยสำคัญ 1 ตัว โดยข้อนี้มักจะเขียนตัวเลขให้อยู่ในรูปแบบสัญกรณ์วิทยาศาสตร์เพื่อเป็นการระบุเลขนัยสำคัญให้ตรงตามเครื่องมือวัดมากขึ้น
เช่น 1500 = 1.5x10^3 โดย 1500 มีเลขนัยสำคัญคือ
2 ตัว แต่ 1.5x10^3 มีเลขนัยสำคัญคือ 3
ตัว
การบันทึกผลการทดลองในการค้นคว้าทางวิทยาศาสตร์
เราไม่เพียงแต่ใช้ข้อมูลที่ได้จากการวัดโดยตรงเท่านั้นแต่เรายังนำข้อมูลที่ได้จากการคำนวณเพื่อไปใช้ประโยชน์อื่นต่อไปอีกการนำเอาจำนวนที่มีเลขนัยสำคัญต่างกันจากเครื่องมือวัดที่มีความละเอียดต่างกันมา
บวก ลบ คูณ หาร จะได้ผลลัพธ์ที่มีเลขนัยสำคัญที่มีความละเอียดมากเกินไป
จึงต้องพิจารณาเลขนัยสำคัญ ในการ บวก ลบ คูณ หาร ด้วย
การ บวก ลบ เลขนัยสำคัญ
การ บวก ลบ เลขนัยสําคัญให้ดูตัวเลขหลังจุดทศนิยมว่ามีตัวเลขกี่ตัวให้เอาตัวที่น้อยที่สุดเป็นตัวกำหนดตัวเลขหลังจุดทศนิยมของคำตอบ
เช่น 2.36
+ 3.3 = 5.66 โดย 2.36 มีตัวเลขหลังจุดทศนิยม 2
ตัว และ 3.3 มีตัวเลขหลังจุดทศนิยม 1 ตัว แสดงว่า คำตอบต้องมีเลขหลังจุดทศนิยมเพียงตัวเดียวเท่านั้น 2.36
+ 3.3 จึงได้คำตอบเป็น 5.7 นั่นเอง
การ คูณ หาร เลขนัยสําคัญ
เมื่อตัวเลข 2 ชุดเกิดการ คูณ หาร กันให้ดูตัวเลขที่มีเลขนัยสำคัญน้อยที่สุดเป็นตัวกำหนดจำนวนตัวเลขของคำตอบ
เช่น 2.36
x 3.3 = 7.788 โดย 2.36 มีเลขนัยสำคัญ 3
ตัว และ 3.3 มีเลขนัยสำคัญ 2 ตัว แสดงว่าคำตอบต้องมีเลขนัยสำคัญ เพียง 2 ตัวเท่านั้น
2.36 x 3.3 จึงมีค่า 7.8
ความคิดเห็น
แสดงความคิดเห็น