
「物理量」(physical
quantity)是重要的觀念,「物理量」有其名稱、變數符號、對應的單位及單位代號,雖然在先前單元:【甚麼是「感測器」(sensor)及「物理量」(physical quantity)?】,已有大致說明,本單元再嘗試深入的探討這個主題內涵。
會想要寫這單元,要講個小故事,在上課中問學生,「牛頓第二定律」是甚麼?大家都會講出f=ma這個「方程式」 (equation),有人會說是「公式」(formula),那麼「方程式」和「公式」有甚麼不同嗎?確實,一個公式就是方程式,重要的是能夠真正了解所謂「公式」的內涵。
當再深入提問:f=ma,其中,f、m、a分別代表甚麼?有一個勁爆的回答:m是公尺。這讓我驚訝了,怎麼會將變數符號的m,當成是單位的m呢?所以,這個單元就更深入了解一下牛頓第二定律的「公式」,可以從4個面向,來看:
1.
變數符號方程式:f=ma
2.
物理量方程式:力=質量X加速度
3.
SI制單位:N=kg·m/s^2
4.
MLT因次分析:F=ML/T^2
在以上4個面向來看,都寫成「方程式」的形式,本質上,都是牛頓第二定律,但是,意義上不太相同。
首先,f=ma,是變數符號的方程式,很簡潔的表示式,當然,就要知道每一個變數符號:f、m、a所代表的物理量,分別是:力、質量、加速度。
其次,「物理量」就會有「單位」,常用的力、質量、加速度之「SI制單位」分別為:N、kg、m/s^2。這單位的代號,讀者就要有所認識與區別了,千萬別將「單位」的代號,與「物理量」的符號搞混了!
最後,再引用MLT因次分析的變數代號,在力學領域的「物理量」,大致都可以由FMLT來界定「物理量」之「單位」。以「SI制單位」來看:
1.
F是力(Force),單位:牛頓(Newton),單位代號:N。
2.
M是質量(Mass),單位:公斤(kilogram),單位代號:kg。
3.
L是長度(Length),單位:公尺(meter),單位代號:m。
4.
T是時間(Time),單位:秒(second),單位代號:s。
其中,MLT是「基本單位」...