جواب کتاب خیلی سبز علوم هفتم فصل دوم (اندازه‌گیری در علوم و ابزارهای آن)، به زبان ساده

نگاهی سریع به مفاهیم موجود در فایل جواب علوم خیلی سبز هفتم فصل دوم

زندگی ما پر از مقایسه‌هاست؛ مثلاً مقایسه قد خودمون با دوستانمون، یا اینکه ببینیم کدوم شیء سبک‌تر یا سنگین‌تره. اندازه‌گیری دقیقاً همین مقایسه رو به صورت کمی و با عدد انجام می‌ده تا دیگه حدسی و سلیقه‌ای نباشه و همه بتونن نتایج رو متوجه بشن و ازش استفاده کنن. اندازه‌گیری یک مرحله خیلی مهم برای جمع‌آوری اطلاعات در علوم تجربی است. این کار به ما کمک می‌کنه که اشیاء رو از نظر بزرگی، کوچکی و ویژگی‌های مختلفی مثل جرم، حجم، دما و… با هم مقایسه کنیم.

یکی از نکات کلیدی در اندازه‌گیری، استفاده از یکا (واحد) است. فرض کن می‌خوای طول حیاط مدرسه رو با قدم‌هات اندازه بگیری. ممکنه یک نفر ۴۰ قدم و نفر دیگه ۴۲ قدم بشمره. برای اینکه این نتایج قابل مقایسه باشن و همه یک فهم مشترک داشته باشن، دانشمندان در سطح جهانی توافق کردن که برای هر کمیت، یک واحد مشخص تعریف کنن؛ مثلاً برای جرم از کیلوگرم، برای زمان از ثانیه و برای طول از متر استفاده می‌شه. این واحدها به ما کمک می‌کنن که اندازه‌گیری‌ها دقیق و قابل فهم باشن.

حالا بریم سراغ کمیت‌های مهمی که در این فصل باهاشون آشنا می‌شیم:

طول (Length)

طول به فاصله بین دو نقطه یا مسافتی که یک جسم طی می‌کنه گفته می‌شه.

ابزارهای اندازه‌گیری: برای اندازه‌گیری طول اجسام کوچک می‌تونیم از خط‌کش و برای فواصل بزرگتر از متر نواری استفاده کنیم.(برای مثال، خط‌کش‌های آزمایشگاهی برحسب سانتی‌متر و میلی‌متر درجه‌بندی شدن).

یکاهای متداول: میلی‌متر (mm)، سانتی‌متر (cm)، متر (m) و کیلومتر (km). (مثلاً طول مداد حدود ۱۵ سانتی‌متر، قطر نوک مداد حدود ۱ میلی‌متر، طول حیاط مدرسه حدود ۵۰ متر و مسافت تهران تا مشهد حدود ۹۰۰ کیلومتر).

حجم (Volume)

حجم مقدار فضایی است که یک جسم اشغال می‌کنه.

ابزارهای اندازه‌گیری: برای مایعات معمولاً از استوانه مدرج استفاده می‌شه. (استوانه‌های مدرج برحسب سانتی‌متر مکعب درجه‌بندی شدن). برای جامدات با شکل منظم (مثل مکعب) می‌تونیم با اندازه‌گیری طول و عرض و ارتفاع، حجم رو محاسبه کنیم.

یکاهای متداول: متر مکعب (m³)، سانتی‌متر مکعب (cm³) و لیتر (L). (یک لیتر برابر با ۱۰۰۰ سانتی‌متر مکعب است. همچنین ۱ میلی‌لیتر (mL) و ۱ سی‌سی (cc) با هم برابرند و هر متر مکعب برابر با ۱۰۰۰ لیتر است).

جرم (Mass)

جرم مقدار ماده تشکیل دهنده یک جسم است.

ابزارهای اندازه‌گیری: برای اندازه‌گیری جرم از ترازو استفاده می‌شه (مانند ترازوی رقمی یا دیجیتال).

یکاهای متداول: گرم (g) و کیلوگرم (kg). (مثلاً جرم سیب ۱۵۷.۸ گرم).

وزن (Weight)

وزن نیروی گرانشی (جاذبه‌ای) است که از طرف زمین بر جسم وارد می‌شه و جسم رو به سمت زمین می‌کشه.

ابزارهای اندازه‌گیری: برای اندازه‌گیری وزن از نیروسنج استفاده می‌شه. (داخل نیروسنج فنری وجود داره که میزان کشیدگی اون به اندازه نیروی وارد شده بستگی داره).

یکای متداول: نیوتون (N). (مثلاً وزن یک سیب ۱۰۰ گرمی تقریباً ۱ نیوتون و وزن یک طالبی ۱ کیلوگرمی تقریباً ۱۰ نیوتون است).

نکته مهم: جرم و وزن با هم تفاوت دارند. جرم یک جسم ثابت است، اما وزن آن به نیروی گرانش بستگی دارد. مثلاً وزن یک جسم در کره ماه کمتر از وزن آن در زمین است، ولی جرم آن ثابت می‌ماند.

چگالی (Density)

چگالی مقدار جرم معینی از یک جسم است که در یک حجم مشخص وجود دارد. به عبارت دیگر، چگالی نسبت جرم جسم به حجم آن تعریف می‌شه.

فرمول: چگالی = جرم جسم تقسیم بر حجم جسم

یکاهای متداول: گرم بر سانتی‌متر مکعب (g/cm³) یا کیلوگرم بر متر مکعب (kg/m³). (مثلاً یک میلی‌لیتر آب تقریباً ۱ گرم است، یعنی چگالی آب تقریباً ۱ گرم بر سانتی‌متر مکعب است. چگالی طلا خیلی بیشتر از فولاد و چگالی فولاد بیشتر از آلومینیوم است).

زمان (Time)

زمان به ترتیب و توالی پدیده‌ها یا مدت زمان انجام یک فعالیت اشاره داره.

ابزارهای اندازه‌گیری: برای پاسخ به سؤال “چه وقت؟” از ساعت (مثلاً ساعت مچی) و برای پاسخ به سؤال “چه مدت؟” از زمان‌سنج (کرنومتر) استفاده می‌شه.

یکاهای متداول: ثانیه (s) (یکای اندازه‌گیری زمان)، دقیقه (min)، ساعت (hr)، شبانه روز (day)، سال (year) و….

دقت در اندازه‌گیری (Accuracy in Measurement)

اندازه‌گیری‌ها همیشه با خطا همراه هستن. دقت اندازه‌گیری به دو عامل اصلی بستگی داره:

• دقت شخص اندازه‌گیری‌کننده: چقدر فردی که اندازه‌گیری می‌کنه با دقت و مهارت این کار رو انجام می‌ده.
• دقت وسیله اندازه‌گیری: ابزاری که استفاده می‌شه چقدر دقیقه. (مثلاً یک ترازوی دیجیتال با دقت ۰.۱ گرم، دقیق‌تر از یک ترازوی ساده است).

هنگام گزارش نتیجه اندازه‌گیری، باید دقت وسیله اندازه‌گیری رو هم بنویسیم. مثلاً اگر طول مدادی ۱۶ سانتی‌متر با خط‌کشی با دقت ۱ سانتی‌متر گزارش بشه، یعنی دقیق‌ترین عددی که خط‌کش می‌تونه نشون بده همین ۱ سانتی‌متره. اگر نوک مداد بین دو عدد باشه، باید ببینیم به کدام عدد نزدیک‌تره و اون رو گزارش کنیم.

تکرار اندازه‌گیری و گرفتن میانگین از عددهای به دست آمده، به ما کمک می‌کنه که به اندازه‌ دقیق‌تر و درست‌تری از کمیت مورد نظر برسیم. این روش به خصوص در آزمایش‌های علمی برای کاهش خطا بسیار موثره.

استاندارد: کلمه استاندارد به معنای میزان، معیار و شاخصی برای سنجش و اندازه‌گیری کیفیت فراورده‌هاست. یکی از اولین استانداردهای جهانی که پایه‌گذاری شد، مربوط به یکسان‌سازی واحدهای اندازه‌گیری طول، جرم و زمان بود. این استانداردها باعث می‌شن که اندازه‌گیری‌های ما قابل اعتماد و یکسان باشن.