כמויות בסיסיות לעומת נגזרות
ניסוי הוא היבט ליבה של פיזיקה ומדעי פיזיקה אחרים. תיאוריות והשערות אחרות מאומתות ומתבססות כאמת מדעית באמצעות ניסויים שנערכו. מדידות הן חלק בלתי נפרד מניסויים, שבהם נעשה שימוש בגדלים של וביחסים בין כמויות פיזיקליות שונות כדי לאמת את אמיתות התיאוריה או ההשערה שנבדקה.
יש קבוצה נפוצה מאוד של כמויות פיזיקליות שנמדדות לעתים קרובות בפיזיקה. כמויות אלו נחשבות ככמויות יסוד על פי מוסכמה. באמצעות המדידות של הכמויות הללו והקשרים ביניהן, ניתן לגזור כמויות פיזיקליות אחרות.כמויות אלו ידועות ככמויות פיזיקליות נגזרות.
כמויות בסיסיות
קבוצה של יחידות יסוד מוגדרות בכל מערכת יחידות, והכמויות הפיזיקליות המתאימות נקראות כמויות היסוד. יחידות יסוד מוגדרות באופן עצמאי, ולעתים קרובות הכמויות ניתנות למדידה ישירה במערכת פיזית.
באופן כללי, מערכת של יחידות דורשת שלוש יחידות מכניות (מסה, אורך וזמן). נדרשת גם יחידת חשמל אחת. למרות שמערכת היחידות לעיל עשויה להספיק, מטעמי נוחות מעט יחידות פיזיות אחרות נחשבות בסיסיות. c.g.s (סנטימטר-גרם-שנייה), m.k.s (מטר-קילוגרם שנייה) ו-f.p.s (פוט-פאונד-שנייה) היו בעבר מערכות בשימוש עם יחידות יסוד.
מערכת יחידות SI החליפה חלק גדול ממערכות היחידות הישנות יותר. במערכת SI של יחידות, בהגדרה, הבאות שבע כמויות פיזיקליות נחשבות ככמויות פיזיקליות בסיסיות ויחידותיהן כיחידות פיזיקליות בסיסיות.
| כמות | Unit | סמל | Dimensions |
| Length | מטר | m | L |
| מסה | Kilogram | kg | M |
| Time | שניות | s | T |
| זרם חשמלי | Ampère | A | |
| טמפ' תרמודינמית. | Kelvin | K | |
| כמות החומר | שומה | mol | |
| עוצמת הזוהר | Candela | cd |
כמויות נגזרות
כמויות נגזרות נוצרות על ידי מכפלה של עצמות של יחידות יסוד. במילים אחרות, ניתן לגזור את הכמויות הללו באמצעות יחידות יסוד. יחידות אלו אינן מוגדרות באופן עצמאי; הם תלויים בהגדרה של יחידות אחרות. כמויות המוצמדות ליחידות נגזרות נקראות כמויות נגזרות.
לדוגמה, שקול את כמות המהירות הווקטורית. על ידי מדידת המרחק שעבר חפץ והזמן שנלקח, ניתן לקבוע את המהירות הממוצעת של החפץ. לכן, מהירות היא כמות נגזרת. מטען חשמלי הוא גם כמות נגזרת שבה הוא נתון על ידי מכפלת זרימת הזרם והזמן הנלקח. לכל כמות נגזרת יש יחידות נגזרות. ניתן ליצור כמויות נגזרות.
| כמות פיזית | Unit | סמל | ||
| זווית מישור | Radian (a) | rad | – | m·m-1 =1 (b) |
| זווית מוצקה | Steradian (a) | sr (c) | – | m2·m-2 =1 (b) |
| frequency | Hertz | Hz | – | s-1 |
| force | Newton | N | – | m·kg·s-2 |
| לחץ, לחץ | Pascal | Pa | N/m2 | m-1·kg·s-2 |
| אנרגיה, עבודה, כמות חום | Joule | J | N·m | m2·kg·s-2 |
| עוצמה, שטף קורן | וואט | W | J/s | m2·kg·s-3 |
| טעינה חשמלית, כמות החשמל | Coulomb | C | – | A·s |
| הפרש פוטנציאל חשמלי, כוח חשמלי | Volt |
V |
W/A | m2·kg·s-3·A-1 |
| capacitance | Farad | F | C/V | m-2·kg-1·s4·A 2 |
| התנגדות חשמלית | Ohm | V/A | m2·kg·s-3·A-2 | |
| מוליכות חשמלית | Siemens | S | A/V | m-2·kg-1·s3·A 2 |
| שטף מגנטי | Weber | Wb | V·s | m2·kg·s-2·A-1 |
| צפיפות השטף המגנטי | Tesla | T | Wb/m2 | kg·s-2·A-1 |
| inductance | Henry | H | Wb/A | m2·kg·s-2·A-2 |
| טמפרטורה של צלזיוס | תואר צלזיוס | °C | – | K |
| שטף אור | לומן | lm | cd·sr (c) | m2·m-2·cd=cd |
| illuminance | Lux | lx | lm/m2 | m2·m-4·cd=m-2·cd |
| פעילות (של רדיונוקליד) | Becquerel | Bq | – | s-1 |
| מינון נספג, אנרגיה ספציפית (הועברה), kerma | אפור | Gy | J/kg | m2·s-2 |
|
שווה ערך למנה (ד) |
Sievert | Sv | J/kg | m2·s-2 |
| פעילות קטליטית | Katal | kat | s-1·mol | |
מה ההבדל בין כמויות בסיסיות ונגזרות?
• כמויות בסיסיות הן כמויות הבסיס של מערכת יחידה, והן מוגדרות ללא תלות בכמויות האחרות.
• כמויות נגזרות מבוססות על כמויות יסוד, וניתן לתת אותן במונחים של כמויות יסוד.
• ביחידות SI, יחידות נגזרות מקבלים לעתים קרובות שמות של אנשים כמו ניוטון וג'ול.
