Transcription
สวัสดีทุกคน ผมชื่อ อชัย ชิงห์ ภาติ จาก พรีมส์ โกตา วันนี้ผมมาพร้อมกับหัวข้อที่ชื่อว่า "หน่วยและมิติ" นะครับ หัวข้อนี้เป็นบทที่สำคัญมาก และเกี่ยวกับหน่วยต่างๆ ที่คุณได้เรียนรู้มาตั้งแต่ชั้นเล็กๆ แล้วใช่ไหมครับ ดังนั้น คุณจึงมีความเข้าใจพื้นฐานเกี่ยวกับความสำคัญของมันอยู่บ้างแล้ว และเราจะพูดถึงอะไรกันบ้างในวิดีโอนี้ เราจะมาดูกันต่อไปนะครับ
ก่อนอื่นเลย เรามาพูดถึง "ปริมาณทางกายภาพ" กันก่อนนะครับ คุณคงจะรู้กันอยู่แล้วว่าปริมาณทางกายภาพคืออะไรใช่ไหมครับ แต่เราจะมาดูนิยามของมันกันอีกครั้งนะครับ ในเรื่องของมิติ เราจะหาอะไร เราจะหาปริมาณทางกายภาพ และเราจะหาอะไร เราจะหาหน่วยของมันนะครับ
ดังนั้น ปริมาณทางกายภาพคืออะไร? มาดูกันง่ายๆ นะครับ ปริมาณที่สามารถวัดได้ด้วยเครื่องมือ และอธิบายกฎของโลกทางกายภาพได้นะครับ พูดง่ายๆ คือ ปริมาณที่เราสามารถวัดได้ด้วยเครื่องมือ และช่วยให้เราอธิบายกฎต่างๆ ในโลกทางกายภาพได้นะครับ นี่คือนิยามที่ง่ายที่สุดนะครับ
ในโลกทางกายภาพ มีปริมาณมากมายใช่ไหมครับ ถ้าเราจะวัดทุกอย่าง เราก็จะได้ปริมาณทางกายภาพทั้งหมดนะครับ แล้วมีปริมาณอะไรบ้างที่เราไม่สามารถวัดได้? เช่น คุณมีความสุขแค่ไหน คุณเศร้าแค่ไหน ความสุขของคุณ ความเศร้าของคุณ หรือคุณภักดีแค่ไหน คุณร้องไห้ไปเท่าไหร่ สิ่งเหล่านี้เราไม่สามารถวัดได้นะครับ สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่ปริมาณทางกายภาพ เพราะเราไม่สามารถวัดได้ คุณมีความสุขแค่ไหน? ผมจะรู้ได้อย่างไร? ผมจะวัดได้อย่างไรว่าคุณมีความสุขแค่ไหน คุณเศร้าแค่ไหน? คุณภักดีแค่ไหน? หรือมีกี่คนที่กำลังดูวิดีโอนี้อยู่? สิ่งเหล่านี้เราไม่สามารถวัดได้ด้วยเครื่องมือใดๆ นะครับ คุณไม่สามารถบอกได้ว่าคุณมีความสุข 2 กิโลกรัม หรือคุณเศร้า 2 กิโลกรัมนะครับ ดังนั้น สิ่งเหล่านี้จึงไม่ใช่ปริมาณทางกายภาพที่เราสามารถวัดได้ด้วยเครื่องมือใดๆ นะครับ และสิ่งเหล่านี้จะอธิบายกฎต่างๆ ของเราได้นะครับ
เอาล่ะ มาเริ่มกันเลยนะครับ ปริมาณทางกายภาพประกอบด้วยอะไรบ้าง? ปริมาณทางกายภาพประกอบด้วยสองสิ่งนะครับ คือ ค่าตัวเลข และ หน่วยนะครับ ค่าตัวเลขคือค่าตัวเลข และหน่วยคือหน่วยที่บอกว่าปริมาณนั้นคืออะไรนะครับ หน่วยจะช่วยให้เราเข้าใจได้ว่าเรากำลังพูดถึงปริมาณทางกายภาพอะไรนะครับ เช่น ความยาว มวล หรือเวลา เป็นต้นนะครับ
ดังนั้น ปริมาณทางกายภาพจะประกอบด้วยสองส่วนเสมอ คือ ค่าตัวเลข และหน่วยนะครับ ตัวอย่างเช่น ถ้าผมเขียนว่า 5 นะครับ ถ้าผมเขียนแค่ตัวเลข 5 เฉยๆ มันก็เป็นแค่ตัวเลขในทางคณิตศาสตร์ใช่ไหมครับ แต่ถ้าผมเขียนว่า 5 เมตร นะครับ คุณก็จะรู้ได้ทันทีว่านี่คือปริมาณทางกายภาพที่เรียกว่า "ความยาว" นะครับ 5 เมตร แสดงถึงความยาวนะครับ หรือถ้าผมเขียนว่า 6 กิโลกรัมนะครับ คุณก็จะรู้ได้ทันทีว่านี่คือปริมาณทางกายภาพที่เรียกว่า "มวล" นะครับ หรือถ้าผมเขียนว่า 8 วินาทีนะครับ คุณก็จะรู้ได้ทันทีว่านี่คือ "เวลา" นะครับ
ดังนั้น สิ่งต่างๆ จะประกอบขึ้นจากค่าตัวเลข และหน่วยพิเศษ ที่จะบอกเราว่าปริมาณทางกายภาพนั้นคืออะไร ไม่ว่าจะเป็นความยาว มวล หรือเวลา นะครับ
ทีนี้ มาพูดถึงหน่วยกันนะครับ เรามี "ระบบหน่วย" ที่กำหนดไว้ในวิชาฟิสิกส์นะครับ คุณคงจะเคยได้ยินมาก่อนแล้วใช่ไหมครับ เราจะมาทบทวนกันอีกครั้งนะครับ
ระบบหน่วยมีหลายระบบนะครับ ระบบแรกคือ "ระบบซีจีเอส" (CGS system) นะครับ ในระบบนี้ เราจะวัดความยาวเป็นเซนติเมตร มวลเป็นกรัม และเวลาเป็นวินาทีนะครับ
ระบบที่สองคือ "ระบบเอ็มเคเอส" (MKS system) นะครับ ในระบบนี้ เราจะวัดความยาวเป็นเมตร มวลเป็นกิโลกรัม และเวลาเป็นวินาทีนะครับ
ระบบที่สามคือ "ระบบเอฟพีเอส" (FPS system) นะครับ ในระบบนี้ เราจะวัดความยาวเป็นฟุต มวลเป็นปอนด์ และเวลาเป็นวินาทีนะครับ
และระบบสุดท้ายคือ "ระบบเอสไอ" (SI system) นะครับ หรือ "ระบบหน่วยวัดระหว่างประเทศ" (International System of Units) นะครับ ระบบนี้ใช้กันทั่วโลกนะครับ ในระบบนี้ เราจะวัดความยาวเป็นเมตร มวลเป็นกิโลกรัม และเวลาเป็นวินาทีนะครับ
ทำไมเราถึงต้องมีระบบเอสไอ? ก่อนหน้านี้ แต่ละประเทศก็มีระบบของตัวเองใช่ไหมครับ เช่น สหรัฐอเมริกาก็ใช้ระบบเอฟพีเอส ในขณะที่ประเทศอื่นๆ ก็ใช้ระบบซีจีเอส หรือเอ็มเคเอส ทำให้เกิดความสับสนในการสื่อสารและการทำงานนะครับ ดังนั้น ระบบเอสไอจึงถูกนำมาใช้เพื่อให้ทุกอย่างเป็นมาตรฐานเดียวกันทั่วโลกนะครับ
ปริมาณทางกายภาพมีหลายประเภทนะครับ เราสามารถแบ่งปริมาณทางกายภาพออกเป็น 3 ประเภทหลักๆ ได้แก่ ปริมาณพื้นฐาน ปริมาณที่ได้จากการแปลง และปริมาณเสริมนะครับ
1. **ปริมาณพื้นฐาน (Fundamental Physical Quantities)**: ปริมาณเหล่านี้ไม่ขึ้นอยู่กับปริมาณทางกายภาพอื่นใดนะครับ มีทั้งหมด 7 ประเภท ได้แก่
* ความยาว (Length): หน่วยเป็น เมตร (m)
* มวล (Mass): หน่วยเป็น กิโลกรัม (kg)
* เวลา (Time): หน่วยเป็น วินาที (s)
* กระแสไฟฟ้า (Electric Current): หน่วยเป็น แอมแปร์ (A)
* อุณหภูมิ (Temperature): หน่วยเป็น เคลวิน (K)
* ความเข้มของการส่องสว่าง (Luminous Intensity): หน่วยเป็น แคนเดลา (cd)
* ปริมาณสาร (Amount of Substance): หน่วยเป็น โมล (mol)
2. **ปริมาณที่ได้จากการแปลง (Derived Physical Quantities)**: ปริมาณเหล่านี้เกิดจากการรวมกันของปริมาณพื้นฐานนะครับ เช่น
* ปริมาตร (Volume): เกิดจากความยาวคูณกัน 3 ครั้ง (เช่น เมตรยกกำลัง 3)
* พื้นที่ (Area): เกิดจากความยาวคูณกัน 2 ครั้ง (เช่น เมตรยกกำลัง 2)
* ความเร็ว (Speed): เกิดจากความยาวหารด้วยเวลา (เช่น เมตรต่อวินาที)
* ความเร่ง (Acceleration): เกิดจากความเร็วหารด้วยเวลา (เช่น เมตรต่อวินาทียกกำลัง 2)
* แรง (Force): เกิดจากมวลคูณด้วยความเร่ง (เช่น กิโลกรัมเมตรต่อวินาทียกกำลัง 2 หรือ นิวตัน)
* งาน (Work): เกิดจากแรงคูณด้วยระยะทาง (เช่น นิวตันเมตร หรือ จูล)
3. **ปริมาณเสริม (Supplementary Quantities)**: ปริมาณเหล่านี้มี 2 ประเภทนะครับ
* มุมระนาบ (Plane Angle): หน่วยเป็น เรเดียน (rad)
* มุมตัน (Solid Angle): หน่วยเป็น สเตอเรเดียน (sr)
นอกจากนี้ เรายังมี "คำอุปสรรคเอสไอ" (SI Prefixes) ที่ใช้เพื่อแสดงค่าที่ใหญ่หรือเล็กมากๆ นะครับ เช่น
* กิโล (kilo): 10^3
* เมกะ (mega): 10^6
* จิกะ (giga): 10^9
* เทระ (tera): 10^12
* มิลลิ (milli): 10^-3
* ไมโคร (micro): 10^-6
* นาโน (nano): 10^-9
* พิโก (pico): 10^-12
เรายังมีหน่วยวัดอื่นๆ ที่ใหญ่กว่าหรือเล็กกว่าหน่วยเอสไอ เช่น
* **ปีแสง (Light-year)**: ระยะทางที่แสงเดินทางใน 1 ปี (ประมาณ 9.46 x 10^15 เมตร)
* **หน่วยดาราศาสตร์ (Astronomical Unit - AU)**: ระยะทางเฉลี่ยจากโลกถึงดวงอาทิตย์ (ประมาณ 1.50 x 10^11 เมตร)
* **พาร์เซก (Parsec)**: หน่วยวัดระยะทางที่ใหญ่มาก ใช้ในทางดาราศาสตร์ (ประมาณ 3.26 ปีแสง)
* **หน่วยมวลอะตอม (Atomic Mass Unit - amu)**: ใช้สำหรับวัดมวลของอะตอมและโมเลกุล (ประมาณ 1.66 x 10^-27 กิโลกรัม)
* **ตัน (Ton)**: 1,000 กิโลกรัม
* **ชั่วโมง (Hour)**: 3,600 วินาที
* **นาที (Minute)**: 60 วินาที