لقد شهد العالم تقدما كبيرا في مختلف العلوم الهندسية ويرجع الفضل في ذلك إلى
تطور أساليب وأجهزة القياس بمختلف الوحدات والمعايير الهندسية حتى أمكن الوصول
إلى دقة متناهية وحساسية بالغة بالقياس ، فأصبح بمقدور أجهزة القياس الحديثة
القيام بأعقد العمليات وتحليلها بسرعة فائقة لتعطينا قيماً مباشرة للقياس كالطول
والكلة والزمن ودرجة الحرارة.
المختصر المفيد في وحدات القياس
تعتبر المقاييس من الوسائل الأولى التي ابتكرها الإنسان. فالمجتمعات البدائية
وجدت أنها بحاجة إلى مقاييس مختلفة لتنفيذ كثير من الأعمال مثل بناء المساكن
وتحديد مساحات الأراضي الزراعية، ولمقايضة السلع، والمواد الغذائية، وغير ذلك
من شؤون الحياة المختلفة.
فقد اتخذ الذراع و كف اليد والإصبع وغيرها من الظواهر الطبيعية كمقاييس
للأطوال، و استفاد الإنسان من شروق الشمس وغروبها ودورة القمر و الفصول الأربعة
في قياس الزمن.
ومن الجدير بالذكر ان القياسات قديما كانت تنسب إلى الرجال فكان قياس الوزن
ينسب إلى ما يستطيع الرجل رفعه أو حمله، وكانت قياسات الطول تنسب إلى أجزاء
الجسم فمثلا: الذراع والشبر و الخطوة كل هذه المقاسات نسبية وتختلف من شخص إلى
آخر.
تعريف القياس
و القياس هو تحديد قيمة محددة لكمية فيزيائية معينة مثل (الطول ، القوة ، درجة
الحرارة،الضغط ...الخ) بو اسطة أجهزة القياس ، وإن عملية القياس هي تعبير عن قيمة
مقاسه بمقارنتها بقيمة مرجعية عددية أو رمزية .
مثال
ما معنى التعبير التالي : ارتفاع جدار 100cm
إن الوحدةcm وهي القيمة المرجعية للطول .
وإن 100 القيمة المقيسة من القيمة المرجعة .
إن الوحدةcm وهي القيمة المرجعية للطول .
وإن 100 القيمة المقيسة من القيمة المرجعة .
لاحظ أن :إن قياس (الارتفاع ،الطول، ..) وأصناف أخرى تدعى طريقة التعبير الكمي، وقياس حالات المواد بالإحساس مثل ( منخفض، عالى،..) تدعى طريقة التعبير النوعي .
المصطلحات الاساسية للقياس
القياس : هو تحديد كمية فيزيائية مثل الطول أو الزمن أو الكتلة أو درجة
الحرارة أو شدة التيار أو الزاوية وذلك بواسطة جهاز قياس .
المعايرة : هى التحقق من وقوع المقدار الكمى لصفة معينة ضمن الحدين المفروضين أو تجاوزه لأحد هذين الحدين .
الأختبار: هو تحديد ما إذا كانت قطعة الشغل تفى بالشروط السابق وضعها على سبيل المثال من حيث الطول والزاوية ، ودرجة حرارة التشغيل .
المقارنة : هى عملية مقارنة الجزء المطلوب اختباره مع محدد (قدمة قياس) حسب الشكل وأبعاد قطع الشغل وتستخدم طبعات خاصة بذلك .
الدقة : هى أن تكون القيمة المقاسة والقيمة الحقيقية للبعد متطابقة .
بدراسة موقف وحدات القياس على الصعيد الدولي نجد أن هناك نظامين رئيسين لوحدات القياس. فالنظام المتري بأشكاله المختلفة ( سم وغم.وث وم وكغم وطن) يستعمل في فرنسا.
كما استخدم النظام الإنجليزي بأشكاله المختلفة ( بوصة، قدم، ميل. قنطار، أوقية ) وفي الولايات المتحدة نفس الوحدات الإنجليزية ولكن هذه الوحدات تختلف بين أمريكا و إنجلترا من حيث القيمة و المقدار.
الهكتار =10000 مترمربع
الدونم=1000 متر مربع
الكميات الهندسية الأساسية و تشمل:
الطول: وهو المسافة بين نقطتين و يعبر عنه بالوحدات المترية (المليمتر و السنتمتر والمتر و الكيلومتر).
الزمن: هو الوقت الذي تستغرقه أي عملية ويقاس بالثانية أو الدقيقة أو الساعة أو اليوم.
الكتلة : وهي كمية ما يحتويه الجسم من مادة ويعبر عن الكتلة بالجرام والكيلوجرام و الطن.
بعض الكميات الهندسية المشتقة:
المساحة: وهي مربع وحدة الطول وتقدر بالسنتمتر المربع والمتر المربع وهكذا، أما المساحات الكبيرة فتقدر بالدونم وهو1000 م ٢ والهكتار وهو 10 دونم.
السرعة : وهي معدل تغير المسافة بالنسبة للزمن وعلى ذلك فوحدتها كم/ساعة. ( السرعة= المسافة/ الزمن ).
المعايرة : هى التحقق من وقوع المقدار الكمى لصفة معينة ضمن الحدين المفروضين أو تجاوزه لأحد هذين الحدين .
الأختبار: هو تحديد ما إذا كانت قطعة الشغل تفى بالشروط السابق وضعها على سبيل المثال من حيث الطول والزاوية ، ودرجة حرارة التشغيل .
المقارنة : هى عملية مقارنة الجزء المطلوب اختباره مع محدد (قدمة قياس) حسب الشكل وأبعاد قطع الشغل وتستخدم طبعات خاصة بذلك .
الدقة : هى أن تكون القيمة المقاسة والقيمة الحقيقية للبعد متطابقة .
انواع وحدات القياس
بدراسة موقف وحدات القياس على الصعيد الدولي نجد أن هناك نظامين رئيسين لوحدات القياس. فالنظام المتري بأشكاله المختلفة ( سم وغم.وث وم وكغم وطن) يستعمل في فرنسا.
كما استخدم النظام الإنجليزي بأشكاله المختلفة ( بوصة، قدم، ميل. قنطار، أوقية ) وفي الولايات المتحدة نفس الوحدات الإنجليزية ولكن هذه الوحدات تختلف بين أمريكا و إنجلترا من حيث القيمة و المقدار.
وطبقا لأحدث المعلومات عن المنظمة الدولية للتوحيد القياسى ( ISO ) فإن
الوحدات الأساسية هي خمس وحدات يمكن أن يشتق منها عدد كبير من الكميات.
والوحدات الأساسية هي الموضحة في الجدول الأتي :
حدد للمتر القياسي وحدات طولية أكبر و أقل منه طبقا للنظام العشري بحيث تكون
النسبة بينهما أساسها الرقم عشرة مرفوعا إلى أس، ويطلق على كل أس رمز خاص
يبدأ به اسم وحدة القياس و ما ينطبق على وحدة قياس الطول ينطبق على الوحدات
الأخرى كالغرام مثلا. وفيما يلي جدول وحدات القياس المشتقة من المتر القياسي
طبقا للنظام العشري والرموز الخاصة بالتسميات:
|
| وحدات القياس الاساسية |
|
| وحدات القياس المشتقة من المتر القياسي طبقا للنظام العشري |
والجدول التالي يوضح بعض وحدات القياس المشتقة في النظام الدولي
|
| بعض وحدات القياس المشتقة في النظام الدولي |
والجدول القادم يوضح الوحدات الأساسية في النظام البريطاني
|
| الوحدات الاساسية في النظام البريطاني |
لاحظ ان أنظمة القياس هي من الأنظمة الشائعة الاستعمال في جميع دول
العالم وقد وضعت بحيث تتلائم والنهضة الصناعية والنظامان الشائعان هما كما
ذكرنا من قبل:
النظام الإنجليزي
يستخدم البوصة في القياسات.
الميل = 1670 ياردة
اليارده =3قدم
اليارده =3قدم
القدم= 12 بوصة
النظام الفرنسي(المتري)
ويستخدم المليمترفي القياسات.
الكيلومتر الواحد =1000متر
الهيكتومتر الواحد100متر
الديكامتر الواحد =10 متر
المتر= 100 سنتيمتر
السنتيمتر= 10 مليمتر
الهيكتومتر الواحد100متر
الديكامتر الواحد =10 متر
المتر= 100 سنتيمتر
السنتيمتر= 10 مليمتر
وحدات المساحة لهذا النظام هي
الفدان =4200 متر مرمع الهكتار =10000 مترمربع
الدونم=1000 متر مربع
التحويل من النظام الإنجليزي إلى النظام الفرنسي أو من النظام الفرنسي إلى النظام الإنجليزي.
الميل =1.609كيلو متر.
القدم =30.48سنتيمتر.
الياردة= 0.9144 متر.
البوصه = 2.54 سنتيمتر.
الكميات الهندسية
الكميات الهندسية الأساسية و تشمل:
الطول: وهو المسافة بين نقطتين و يعبر عنه بالوحدات المترية (المليمتر و السنتمتر والمتر و الكيلومتر).
الزمن: هو الوقت الذي تستغرقه أي عملية ويقاس بالثانية أو الدقيقة أو الساعة أو اليوم.
الكتلة : وهي كمية ما يحتويه الجسم من مادة ويعبر عن الكتلة بالجرام والكيلوجرام و الطن.
المساحة: وهي مربع وحدة الطول وتقدر بالسنتمتر المربع والمتر المربع وهكذا، أما المساحات الكبيرة فتقدر بالدونم وهو1000 م ٢ والهكتار وهو 10 دونم.
السرعة : وهي معدل تغير المسافة بالنسبة للزمن وعلى ذلك فوحدتها كم/ساعة. ( السرعة= المسافة/ الزمن ).
القوة : عبارة عن مؤثر يعمل على تغيير حالة الجسم من حيث السكون أو الحركة و
تقاس بوحدة النيوتن أو الكيلوجرام قوة. ( القوة=الكتلة * العجلة ).
عزم القوة: هو حاصل ضرب القوة في المسافة العمودية.
الجهد : وهو خارج قسمة القوة على مساحة المقطع العمودي على اتجاه القوة .
عزم القوة: هو حاصل ضرب القوة في المسافة العمودية.
الجهد : وهو خارج قسمة القوة على مساحة المقطع العمودي على اتجاه القوة .
قواعد القياس
ليس للقياس أى قيمة إلا إذا نفذ بالرعاية المطلوبة :- يجب إستعمال أداة القياس ، التى لها الدقة المطلوبة .
- عند القراءة يجب النظر عموديا على مكان القراءة .
- يجب تنظيع السطح المقاس وكذلك أداة القياس .
- قبل القياس يلزم كشط قطعة العمل .
- عند القياسات الدقيقة يجب مراعاة الحرارة النسبية ، يجب تبريد قطع العمل المرتفعة درجة حرارتها من جراء تشغيلها .
- يجب ملاحظة ضغط القياس فى بعض أدوات القياس (لا تستعمل القوة أبدا) .
- لا تقس أبدا قطعة عمل متحركة أو آلة دائرة (خطر الحوادث وتعطيل أدوات القياس) .
- يجب إزالة مغنطة قطع العمل (بواسطة الشد المغناطيسى) .
- يجب إختبار نقطة الصفر لأدوات القياس القابلة للتبديل .
- يجب إختبار دقة قياس أدوات القياس فى أوقات معينة.