물리량의 정의와 측정 방법
물리량은 길이, 시간, 온도 등과 같이 측정 가능한 물리 현상의 속성을 의미한다. 물리량을 측정한다는 것은 해당 양을 정확히 정의된 기준, 즉 단위와 비교하는 과정을 포함한다. 예를 들어, 책의 길이를 측정할 때는 미터(m) 단위를 사용하여 측정한다. 모든 물리량은 적절한 단위와 함께 사용되며, 다양한 물리적 상태나 변화를 정량적으로 설명할 수 있다.
즉 물리량을 기술하기 위해 숫자를 사용할 때는 반드시 단위와 함께 사용해야 한다.
국제 단위계(SI)
국제 단위계(SI)는 1960년 국제 측정 위원회에 의해 제정되었으며, 7가지 기본 단위를 기반으로 구성된다.
- 길이: 미터(m)
- 질량: 킬로그램(kg)
- 시간: 초(s)
- 전류: 암페어(A)
- 온도: 켈빈(K)
- 물질의 양: 몰(mol)
- 광도: 칸델라(cd)
기본 물리량과 유도량
기본 물리량과 유도량 역학에서는 기본적으로 시간, 길이, 질량이 사용된다. 이들은 다른 많은 물리량의 기초가 되며, 예를 들어 면적은 길이의 유도량으로, 두 길이의 곱으로 정의된다. 유도량은 기본량의 수학적 조합으로 표현된다.
- 길이: 미터는 원래 지구의 자오선을 통해 정의되었으나 정확성 문제로 인해 현재는 진공에서 빛의 속도를 기준으로 정의된다. 1미터는 진공에서 빛이 1/299,792,458초 동안 진행하는 거리다.
- 질량: 질량은 원래 물 1리터의 질량으로 정의되었지만 현재는 플랑크 상수를 사용하여 정의된다.
- 시간: 시간은 과거에 지구의 자전을 기준으로 하였으나, 현재는 세슘 원자의 진동수를 사용하여 초를 정의한다.
단위의 접두사 사용
| 10의 거듭제곱 | 접두어 | 기호 |
|---|---|---|
| 10¹² | 테라 | T |
| 10⁹ | 기가 | G |
| 10⁶ | 메가 | M |
| 10³ | 킬로 | k |
| 10² | 헥토 | h |
| 10¹ | 데카 | da |
| 10⁰ | (없음) | (없음) |
| 10⁻¹ | 데시 | d |
| 10⁻² | 센티 | c |
| 10⁻³ | 밀리 | m |
| 10⁻⁶ | 마이크로 | µ |
| 10⁻⁹ | 나노 | n |
| 10⁻¹² | 피코 | p |
| 10⁻¹⁵ | 펨토 | f |
| 10⁻¹⁸ | 아토 | a |
| 10⁻²¹ | 젭토 | z |
| 10⁻²⁴ | 욕토 | y |
SI 단위계에서는 매우 크거나 작은 값들을 측정하기 위해 접두사를 사용한다. 표는 각 접두어가 나타내는 10의 거듭제곱을 보여준다. 예를 들어, 1 킬로미터(km)는 1,000 미터(m)를 의미하고, 1 밀리미터(mm)는 0.001 미터를 의미한다.