التعريف
علم القياس في الفيزياء هو تقنية استخدام آلات و أساليب لتحديد (قياس) قيم فيزيائية معينة مثل الطول، الوزن، القوة، الضغط، التيار الكهربائي، الحرارة أو الوقت.
من الناحية العلمية، يتم تقدير الشيء المراد قياسه (أي إعطاءه قدر معين) حسب إطارات معينة يتم تحديدها مسبقا. فعلى سبيل المثال، يتم استخدام المتر لتحديد المسافة، و الجرام لتحديد الوزن. يضم علم القياس مجالات عديدة أهمها: أنظمة القياس و أساليبه، بالإضافة إلى تحديد المقياس، و تصحيحه من الأخطاء التي تنتج عن تأثيرات معينة غير مرغوب فيها.
فهرس |
تتم هنا قراءة قيمة القياس حسب بعد المدى الذي يتم تحديده عبر آلة القياس. مثال على ذلك: الميزان الزنبركي لقياس الوزن مع وجود سلّم قيم بالغرام يكون ظاهرا على الميزان. يجب ضبط الميزان عند استخدام هذا الأسلوب.
يستخدم هذا الأسلوب لتحديد المقاييس التي يصعب تحديدها كمّيا. هنا يتم استخدام المحاكاة للقيمة الأصلية، ليتم إظهارها عبر قيم قياسية أخري يمكن ضبطها. مثالا على ذلك: الميزان الزنبركي لقياس الوزن مع وجود سلّم قيم عليه بالميليمتر. يتطلب استخدام هذا الميزان وجود قطع وزن محددة للقيام بالمقارنة.
هنا يتم مسبقا ضبط قيمة قياسية معروفة، بحيث أن يكون الفرق بينها و بين القيمة المراد قياسها، صفر. مثالا على ذلك: "الميزان ذو كفّين" مع وجود وحدة لإظهار عزم الدوران الناتج عن الثقلين المتواجدين في كلا الكفّين. يتم هنا استخدام طقم أثقال لتحاكي ثقل الجسم المراد قياسه.
في القياس المباشر يتم مقارنة قيمة القياس بطريقة فورية بواسطة سلّم للقياس أو نقطة نظام معيّنة. من الأمثال البسيطة عن استخدام القياس المباشر: إلقاء مسطرة على الطول المراد قياسه و قراءة الطول عنها بعد مقارنة طول الجسم بها. هذا النوع من القياس يحتوي دائما على خطأ قياس معين لا يمكن تفاديه في أغلب الإحيان.
يستخدم هذا النوع من القياس عند وجود صعوبات معينة تجعل استخدام القياس المباشر غير ممكنا. مثالا على ذلك، قياس بعد القمر عن كوكب الأرض، حيث نرى هنا إستحالة استعمال القياس المباشر بواسطة شريط مقياس. فلقياس هذا البعد، نستخدم هنا سرعة إرتداد الموجات الضوئية أو الإذاعية التي يعكسها القمر، مما يمكننا اليوم من حساب بعد القمر عن الأرض مع نسبة خطأ لا تتعدى بضع ميليمترات.
الوقت : يتم تحديده للإستخدام التقني بواسطة الميقاتية Chronometer
التوتر أو الجهد الكهربائي: يتم قياسه بواسطة آلة الفولتمتر.
التيار أو الجريان الكهربائي : يتم قياسه بواسطة مقياس غلفاني Galvanometer
درجات الحرارة: يتم قياسها بواسطة المِجَرّ (ميزان الحرارة) أو بواسطة مزدوجة حرارية Thermocouple
الرطوبة( رطوبة الهواء، النسبية، المطلقة): يتم قياسها بواسطة مرطاب قياس الرطوبة Hygrometer
الطول/المسافة/العمق: يتم قياسها بواسطة أدوات قياس البعد.
السرعة: يتم قياسها بواسطة عداد السرعة Speedometer
الضغط: بواسطة مقياس الضغط، أو الباروميتر، أو بواسطة شريط إلتواء Jauge de déformation
القوة: بواسطة Kraftaufnehmer
الزخم: بواسطة آلة قياس التدفق Mass flow meter
مستوى الصوت: بواسطة آلة قياس إرتفاع الموجات Schallpegelmessgerät
قوة الإضاءة: اللكس-متر لقياس الوحدات الضوئية
القوة المغناطيسية: بواسطة مغناطومتر، و هناك السكويد لقياس القيمة و الإتجاه لقوة مغناطيسية بشكلدقيقSQUID