இயற்பியல் அளவுகளின் அளவீடுகள் (Measurements of Physical Quantities)

இயற்பியல் என்பது இயற்கையின் அடிப்படை விதிகளைப் பற்றிப் படிக்கும் ஒரு அறிவியல் ஆகும். இயற்கையில் நிகழும் மாற்றங்களை நாம் துல்லியமாகப் புரிந்துகொள்ளவும், அவற்றை விவரிக்கவும் நமக்கு அளவீடுகள் மிக அவசியமானவை. ஒரு பொருளின் நிறை, நீளம், காலம் அல்லது வெப்பநிலை என அனைத்தையும் ஒரு குறிப்பிட்ட மதிப்பீட்டின் மூலம் நாம் அளக்கிறோம். இந்த அத்தியாயத்தில் இயற்பியல் அளவீடுகள், அலகுகள் மற்றும் அவற்றின் முறைகள் குறித்து விரிவாகக் காண்போம்.

1. இயற்பியல் அளவுகள் (Physical Quantities)

இயற்பியலில் அளவிடக்கூடிய அனைத்து அளவுகளும் 'இயற்பியல் அளவுகள்' என்று அழைக்கப்படுகின்றன. உதாரணமாக, ஒரு கட்டிடத்தின் நீளம், ஒரு பொருளின் நிறை, ஒரு வாகனத்தின் வேகம் போன்றவை. இயற்பியல் அளவுகள் இரண்டு வகைப்படும்:

• அடிப்படை அளவுகள் (Base Quantities)
• வழி அளவுகள் (Derived Quantities)

அடிப்படை அளவுகள்

மற்ற எந்த இயற்பியல் அளவுகளாலும் குறிப்பிட முடியாத, தனித்தன்மை கொண்ட அளவுகள் அடிப்படை அளவுகள் எனப்படும். இவை சர்வதேச அளவில் ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்டவை.

2. வழி அளவுகள் (Derived Quantities)

அடிப்படை அளவுகளைக் கொண்டு வருவிக்கப்படும் அளவுகள் வழி அளவுகள் எனப்படும். உதாரணமாக, பரப்பளவு என்பது நீளம் × அகலம் (இரண்டு நீளங்களின் பெருக்கல்). எனவே, பரப்பளவு ஒரு வழி அளவு ஆகும்.

முக்கிய வழி அளவுகள்:

• பரப்பளவு: சதுர மீட்டர் (m²)
• கன அளவு: கன மீட்டர் (m³)
• அடர்த்தி: கிலோகிராம் / கன மீட்டர் (kg/m³)
• திசைவேகம்: மீட்டர் / விநாடி (m/s)
• விசை: நியூட்டன் (N)

3. அளவீட்டு முறைகள்

பண்டைய காலத்தில் பல்வேறு நாடுகள் வெவ்வேறு அளவீட்டு முறைகளைப் பயன்படுத்தின. காலப்போக்கில் உலகம் முழுவதும் ஒரே மாதிரியான அளவீட்டு முறையைப் பின்பற்ற 'சர்வதேச அலகு முறை' (System International - SI) உருவாக்கப்பட்டது.

பழைய அளவீட்டு முறைகள்:

1. CGS முறை (Centimeter, Gram, Second)
2. FPS முறை (Foot, Pound, Second)
3. MKS முறை (Meter, Kilogram, Second)

4. நீளத்தை அளவிடுதல்

நீளத்தை அளவிட நாம் பயன்படுத்தும் கருவிகள் அளவைப் பொறுத்து மாறுபடும். மிகச் சிறிய பொருட்களை அளவிட 'வெர்னியர் அளவி' (Vernier Caliper) அல்லது 'திருகு அளவி' (Screw Gauge) பயன்படுத்தப்படுகிறது.

வெர்னியர் அளவி (Vernier Caliper):

இது ஒரு பொருளின் உட்புற மற்றும் வெளிப்புற விட்டத்தை துல்லியமாக அளவிடப் பயன்படுகிறது. இதன் மீச்சிற்றளவு (Least Count) பொதுவாக 0.01 செ.மீ ஆகும்.

திருகு அளவி (Screw Gauge):

மிக மெல்லிய கம்பியின் விட்டம் அல்லது காகிதத்தின் தடிமனை அளவிட இது பயன்படுகிறது. இதன் துல்லியம் வெர்னியர் அளவியை விட அதிகம்.

5. நிறையை அளவிடுதல்

நிறை என்பது ஒரு பொருளில் உள்ள பருப்பொருளின் அளவு. இதைப் பொதுத் தராசு, இயற்பியல் தராசு அல்லது மின்னணுத் தராசு கொண்டு அளக்கலாம். நிறையின் அலகு கிலோகிராம் (kg). எடையானது (Weight) நிறையின் மீது செயல்படும் புவிஈர்ப்பு விசையைக் குறிக்கிறது. எடை விசை என்பதால் அதன் அலகு நியூட்டன் (N) ஆகும்.

6. காலத்தை அளவிடுதல்

காலத்தை அளவிட நாம் கடிகாரங்களைப் பயன்படுத்துகிறோம். தற்போது அணு கடிகாரங்கள் (Atomic Clocks) மிகத் துல்லியமான நேரத்தைக் கணக்கிடப் பயன்படுகின்றன. சீசியம்-133 அணுவின் அதிர்வுகளை அடிப்படையாகக் கொண்டு விநாடி வரையறுக்கப்படுகிறது.

7. துல்லியம் மற்றும் பிழைகள்

எந்தவொரு அளவீடும் 100% துல்லியமாக இருப்பதில்லை. அளவீடுகளில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் 'பிழைகள்' எனப்படும். இவை மூன்று வகைப்படும்:

• முறை சார்ந்த பிழைகள் (Systematic Errors)
• தற்செயல் பிழைகள் (Random Errors)
• தனித்த பிழைகள் (Gross Errors)

8. அறிவியல் குறியீடுகள் மற்றும் முன்னொட்டுகள்

மிகப்பெரிய அல்லது மிகச்சிறிய எண்களை எளிதாக எழுத அறிவியல் குறியீடுகள் பயன்படுகின்றன. உதாரணமாக, 1000 மீட்டரை 10³ மீட்டர் என்று எழுதலாம்.

9. பரிமாண பகுப்பாய்வு (Dimensional Analysis)

இயற்பியல் அளவுகளின் தன்மையை அறிய பரிமாணங்கள் உதவுகின்றன. நீளம் [L], நிறை [M], காலம் [T] ஆகியவை அடிப்படை பரிமாணங்கள் ஆகும். விசை = நிறை × முடுக்கம். எனவே விசையின் பரிமாணம் [M][L][T⁻²] ஆகும்.

10. முடிவுரை

அளவீடுகள் அறிவியலின் முதுகெலும்பாகும். நாம் அன்றாடம் பயன்படுத்தும் சிறிய ஊசி முதல் விண்வெளிக்கு ஏவப்படும் ராக்கெட்டுகள் வரை அனைத்தும் துல்லியமான அளவீடுகளைச் சார்ந்தே இயங்குகின்றன. இந்த அத்தியாயத்தில் கொடுக்கப்பட்டுள்ள அடிப்படை அலகுகள் மற்றும் கருவிகளைப் புரிந்துகொள்வது, இயற்பியல் தொடர்பான அனைத்துப் போட்டித் தேர்வுகளுக்கும் மிக அவசியமான அடித்தளமாகும்.