تبدیل واحد سرعت — به زبان ساده

اکثر کمیت‌های بیان شده در فیزیک دارای واحد هستند. در مباحث مربوط به اندازه‌گیری، این واحدها هستند که حسی از مشخصات یک پدیده را می‌دهد. برای نمونه بدیهی است که وقتی می‌گوییم قد شخصی ۱۸۰ است،‌ منظورمان ۱۸۰ سانتی متر و نه متر است! بنابراین درک کردن واحد‌های فیزیکی و تبدیل آن‌ها به یکدیگر ضروری است.

تبدیل واحد

از واحد‌های مهم در توصیف پدیده‌های فیزیکی واحد‌های اندازه‌گیری سرعت هستند. معمولا واحد‌های اندازه‌گیری سرعت، به‌صورت کیلومتر بر ساعت یا متر بر ثانیه بیان می‌شوند. ۱ کیلومتر برابر با ۱۰۰۰ متر و ۱ ساعت برابر با ۳۶۰۰ ثانیه است. بنابراین برای تبدیل کیلومتر بر ساعت به متر بر ثانیه بایستی عدد کیلومتر بر ساعت را در $$\frac {1000}{3600}$$ ضرب کرد.

اگر بخواهیم تبدیل واحد فوق را از متر بر ثانیه به کیلومتر بر ساعت انجام دهیم از تقسیم به عدد فوق استفاده می‌کنیم. در ادامه مثالی به تفصیل ارائه شده که پیشنهاد می‌کنیم آن را به دقت مطالعه فرمایید.

مثال ۱

فرض کنید هدف ما تبدیل ۳ کیلومتر به متر است. واضح است که هر کیلومتر برابر با ۱۰۰۰ متر است؛ بنابراین تبدیل واحد بسیار سهل خواهد بود. اما جهت انجام تبدیل واحد به ترتیب زیر عمل کنید.

• تبدیل را در قالب یک کسر بنویسید.
• ضرب کردن کسر‌ در عدد اولیه
• حذف کردن واحد‌ها در ضرب نوشته شده

برای این مثال نیز در ابتدا کسر را به‌ صورت زیر می‌نویسیم. همان طور که گفته شد هر ۱۰۰۰ متر برابر با ۱ کیلومتر است. بنابراین می‌توان کسرِ تبدیل را به شکل زیر نوشت.

فیلم آموزش فیزیک پایه دهم – فیزیک 1 در فرادرس

کلیک کنید

عددِ کیلومتر در مخرج قرار گرفته بنابراین برای بدست آوردن عدد نهایی به متر، بایستی کسر را در کیلومتر ضرب کنیم. با انجام این کار خواهیم داشت:

همان‌طور که در بالا نیز مشاهده می‌کنید واحد‌ها را نیز بایستی به همراه اعدادشان در صورت و مخرج کسر‌ها قرار داد. در مرحله نهایی با حذف واحد کیلومتر از صورت و مخرج کسر، ۳ کیلومتر بر حسب متر برابر می‌شود با:

بنابراین ۳ کیلومتر برابر با ۳۰۰۰ متر است. بدیهی است که بدست آوردن این عدد فرآیندی است که به صورت ذهنی نیز می‌توان آن را انجام داد. اما هدف از ارائه مثال ۱ یادگیری سیستماتیک تبدیل کردن واحد‌ها به یکدیگر است. از این رو با یاد گرفتن روش، تبدیل واحد‌هایی بسیار سخت‌تر را می‌توانید انجام دهید.

برای نمونه در زیر نحوه نوشتن کسر‌ها به شکلی است که واحد‌ها یکدیگر را حذف نکرده و مسئله حل نمی‌شود.

مثال ۲

۱ کیلومتر بر ساعت معادل با چند متر بر ثانیه است؟

به‌منظور حل این سوال نمی‌توان تنها از یک مرحله تبدیل واحد استفاده کرد. چرا که هم کیلومتر به متر تبدیل شده و هم ساعت به ثانیه تبدیل شده است. این تبدیل را به صورت زیر مرحله به مرحله انجام می‌دهیم.

قدم اول: $$\frac { k m } { h } \enspace \rightarrow \enspace \frac { m } { h }$$

در ابتدا صورت کسر را از کیلومتر به متر تبدیل می‌کنیم. مشابه با مثال ۱، داریم.

با حدف کردن کیلومتر از صورت و مخرج، نهایتا صورت کسر به متر تبدیل می‌شود.

قدم دوم: $$\frac { m } { h } \enspace \rightarrow \enspace \frac { m } { s }$$

در این مرحله بایستی مخرج کسر را برابر کرد. در حقیقت در این مرحله ساعت به ثانیه تبدیل می‌شود. می‌دانید که هر ساعت برابر با ۳۶۰۰ ثانیه است. در نتیجه کسر بدست آمده در مرحله قبل را در $$\frac { 1h } { 3600s }$$ ضرب کرده و به کسر زیر می‌رسیم.

همان‌طور که در بالا نیز می‌بینید واحدِ ساعت هم در صورت و هم در مخرج است، در نتیجه آن‌ها را از صورت و مخرج حذف می‌کنیم. نهایتا عدد ۱ کیلومتر بر ساعت بر حسب متر بر ثانیه، برابر با عدد زیر بدست می‌آید.

تبدیل واحد در یک قدم

توجه داشته باشید که برای تبدیل واحد نیازی نیست ضرب‌ها را به صورت مرحله به مرحله انجام دهید. در حقیقت می‌توان با استفاده از یک عبارت به حاصل مد نظر دست یافت. برای نمونه پاسخ مثال ۱ را می‌توان به صورت زیر بیان کرد:

مثال ۳

۶۰ مایل بر ساعت (mph) چند متر بر ثانیه (m/s) است؟

هر مایل برابر با ۱۶۰۹ متر و هر ساعت برابر با ۳۶۰۰ ثانیه است. بنابراین ۶۰ مایل بر ساعت برابر است با:

توجه داشته باشید که روش فوق در زمانی که واحد مورد تبدیل از چندین جزء تشکیل شده، بسیار مناسب است. برای نمونه kg.m/s از سه جزء کیلوگرم، متر و ثانیه تشکیل شده است.

در صورت علاقه‌مندی به مباحث مرتبط در زمینه فیزیک و ریاضی، آموزش‌های زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:

• مجموعه آموزش‌های ریاضی و فیزیک
• مجموعه آموزش‌های دروس فیزیک
• مجموعه آموزش‌های دروس دبیرستان و پیش‌دانشگاهی
• تُندی و سرعت - به زبان ساده
• واحدهای اندازه‌گیری سرعت - به زبان ساده