Физиканың түбегейлі түсініктерінің бірі – физикалық шамалар. Физиканың барлық теориялары, заңдылықтары, қағидалары осы физикалық шамалар арасындағы байланыстар, қағидалар, қатынастар екені даусыз. Олай болса, әрбір физикалық шамалардың ұғымын қалыптастыруды терең ойластырып, жан-жақты қарастырып, іске асырғаннан ондысы жоқ. Ендеше, алдымен сол физикалық шама ұғымын анықтап алайық. Физика зерттейтін объектілерге қолданылатын түсініктер мен ұғымдар физикалық шамалар деп аталады. Мысалы, жол, жылдамдық, үдеу, энергия, қуат, ток күші, кернеу, кедергі, жарқырау, жарықтылық, жарық күшу, толқын ұзындығы, т.б. бұл физикалық шамалардың басқа ғылыми немесе техникалық түсініктерден қандай айырмашылықтары бар?

Физикалық шамалар деп, белгілі бір физикалық бар нәрсенің /объектінің/ яғни физикалық жүйінің немесе құбылыстың қасиеттерінің сипаттамасын айтамыз. Аталған сипаттама сапалық қатынасы жағынан толық жатқан физикалық нәрселерге, ал сандық жағынан жеке физикалық нәрселерге ғана тән. Жеке физикалық шаманың сан мәні / яки мөлшері/ бір нәрсе үшін екінші нәрсенің сан мәнінен /яки мөлшерінен/ көп немесе аз болуы мүмкін. Физикалық шамалар ұғымын қолданғанда қысқартып айту да қолданылады.бұған «шама» деген қысқартылған ұғым физикалық ұғым болған жағдайда ғана жол беріледі. Ал, физикалық шамалардың мөлшері нақты материалдық нәрсеге немесе құбылыс пен процеске тән сандық анықтауыш болып есептеледі. Әрбір физикалық шамалардың оны анықтайтын «сипаттама» деген түсінігі бар. Физикалық сипаттама дегеніміз – ол да физикалық шама, ол осы шаманы өлшеуде қосалқы анықтауыш түрінде қарастырылады. Физикалық шаманың «тегі» деп, сол шаманың сапалық анықталуын айтамыз.

Енді физикалық өлшем бірліктеріне тоқталалық. Физикалық өлшем бірліктерінің метрлік жүйелер бірлігі деп – ұзындық және килограмм-масса бірліктері алынған өлшем бірліктерін айтамыз. Бұл бірлік бойынша аудан мен көлем бірілігі ұзыныдықытың туындысы ретінде алынатындығын атй кету керек. Әрине, метрлік жүйе оқушыларға әблен түсінікті болуға тиіс, оның мысалдарын көптеп келтіруге болады. Өлшем бірліктерінің бұл метрлік жүйелері Францияда енгізіліп, ал XIX ғасырдың екінші жартысында кең тарап, халықаралық өлшем бірілігі ретінде танылып кеткенін айтып беру оқушылардың бірліктер жүйесі мен оның даму тарихына қызығуын туғызады.

Бірақ, метрлік жүйелер негізінен санаулы бірілктер енетін болғандықтан, атап айтқанда, ұзындық, масса, және уақыт бірліктері, ал туынды бірліктер санатында аудан мен көлем ғана қалатындықтан, ол өлшем бірліктері жүйесі ретінде өмір, қоғам сұраныстарын толық қанағаттандыра алмайды. Сондықтан басқа да физикалық шамалардың өлшем біріліктер жүйелері алына бастағанын оқушыларға жүйемен қызықты мысалдар арқылы әңгімелеп беруге болады.

Физикалык шауалардын Глустык жүйесі. Физикалық шамалардың бірлiгi ұғымын бірінші рет әйгілі немic ғылымы К. Гаусс 1832 жылы енгізген болатын. Гаусстың ойының түп қазығы мынадай еді. Бір-біріне тәуелсіз бірнеше физикалық шамалар алынуы тиіс, әрине, оларды біріктіріп алудын мән мағынасы болуы тиіc. бұл шамалардың өздері негізінде шамалар деп аталады, ал олардын бірліктері өлшем бірліктерінің негізгі жүйесi деп аталады.

Жалпы алғанда негізгі өлшем бірліктері осы өлшем бірліктерінен белгілі формулалар кемегімен басқа бір физикалық шамалар өлшем бірліктерін тудырып алуға болатындай етіп алынады. Осы негізгі бірліктерден формулалар көмегімен алынган өлшем бірліктерін Гаусс туынды өлшем бірліктepi деп атады. Miнe, осыларды түсіндіру оқушыларға өлшем бірліктері туралы нақты бip танымды қалыптастыруға септігін тигізеді.

Гаусстың өлшем бірліктері жұйесіндегі негізгі бірліктердің мөлшері өте кішкентай болғандықтан кең қолданыс тауып кете алмады. Бірақ,Гаусстың ұсынысы соншалық түбегейлі болып шықты, кейінгі пайда болған барлық өлшем бірліктер жүйесі осы Гаусс нұсқасына сәйкес құрылды.

Біздің мысалымыздағы физикалық шаманы, яғни жұмыс ұғымыда А таңбасымен алынған физикалық шаманы бір келтірген өлшем бірлігінен одан С есе көп басқа бір өлшем бірлігімен анықтасақ, яғни А-С /А/ болып шығады. Бұл нені түсіндіреді? Біз сызгыштың ұзындығын дм, мм, см сияқты ұзындық бірлігімен өлшеуімізге болады. Яғни біздің сызғыштың ұзындығын өлшейтін өлшеу бірліктеріміз әр түрлі болып көрінеді.

Шынында, сызғыштың ұзындығы сантиметрмен алғанда 20см болсын /оқушылардың қолданатын сызғыштары осындай ғой/, сол сызғышты мм-мен өлшесек, оның ұзындығы 200 мм болады. Бұдан арине, сызғыштың ұзындығы өзгеріп кеткен жоқ. Тек, бір өлшеу бірлігіміздің сан мөлшерін әр түрлі етіп алдық. Олар біртекті өлшеу бірлігі екені түсінікті шығар, айырмашылық сол біртекті не біржүйелі өлшеу бірлігінін мөлшеріне байланысты екен.

Физикалық өлшем бірліктерінің жүйесі деп - берілген физикялық шамалар жүйесі қағидаларынан алынған негізгі және туынды физикалық шамалар жиынтығын айтамыз. Міне, осындай анықтама берілгеннен кейін, бірліктер жүйесінің екі түрлі бірліктер болатындығын оқушыларға түсіндіру керек.

Бірліктер жүйесінің негіэгі бірлігі деп – берілген өлшем бірліктеріндегі негізгі физикалық шаманың өлшем бір-лігін айтамыз.

Бірліктер жүйесінің бірлігі деп берілген бірліктер жүйесіндегі туынды физикалық шаманың өлшем бірлігін айтамыз. Бұл туынды өлшем бірлігі негізгі өлшем бірлігінен арнайы формула аркылы алынды. Расында, бұл анықтамалар бір жағынан тым қарапайым, екінші жағынан негізгі өлшем бірліктері деп негіэгі физикалық шамалардың өлшем бірлігін айтамыз дегенде не тұр деп, олқысынған ой тууы мүмкін. Физикалық шамалардың өлшем бірлігінің мөлшері деп өлшеу көмегімен анықталған немесе қайта алынған физикалық шамалардың сандық анықталуын айтамыз,

Физикалық шамалардың елшем бірліктерінің бірнеше жүйесі бар және бұл бірнеше жүйе қазірде өз күшін сақтап, тек физика ғылымында немесе сабағында ғана емес, басқа пәндерде де кең қолданыс тауып отыр.

Бұрынғы қолданылған өлшем бірліктерінің бір жүйесінің мысалы ретінде метрлік жүйелер бірлігін келтіруге болады.

Мектеп өмірінде қолданыдатын физикалық щамалардың өлшем бірліктерін қалай болса солай тағайындасақ онда барлық физикалық шамалардың өлшемдері әрқайсысы өз алдына тәуелсіз, дербес физикалық обьектілер болар еді.

Бұдан әрі, бұл физикалық шамаларды өзара байланыстыратын формулалар қажет болып, келесі кезекте бір өлшенді екінші өлшемге кешіруге қажет сан алун козффициенттер пайда болып формуланың өзі де, есептеу жүмыстары да күрде- леніп кетер еді. Сонымен қатар көптеген жаңағыдай козффициенттөрді есте ұстауға тура келер еді. Міне, сондықтан да физикалық, шамалардың бірліктерін анықтап алғанда, жиі қолданылатын ең қажетті деген бірнеше физикалық шамаға арнап өлшемдер тағайындалатының түсіндіру керек. Ал қалган физикалық шамалардың өлшемдерін сол бастапқы өлшем бірліктер арқылы шығарып алуға болады. Өмір тәжірибесі механикалық кұбьлыстар үшін үш физикалық шаманың өлшемдерін тағайындау толық жеткілікті болатынын, ал молекулалық, электрлік, оптикалық, физикалық құбылыстар үшін төрт тәуелсіз өлшемдер жеткілікті екенін көрсетті. Мұндай өлшеулердің кейбіреулері басқа салада тағайындалған өлшеумен бірдей болып шығуы мүмкін екендігін анықталады.

Енді, оқушыларға физикалық шамалардың өлшем бірлігінің анықтамасын беру керек. Физикалық шамалардың өлшем бірлігі деп- белгіленген мөлшері шартты түрде дәл бірге тең біртекті физикалық шамалардың сандық сипатып айтамыз. Физикалық щаманы өлшем бірлігі сол физикалық шаманың өзімен біртектес болатынын оқушылардың айқын түсінуі қажет. Физикалық шаманың мәнін С әрпімен белгілесек, онда физикалық А шама /мысалы, физикалық жұмыс/ мына теңдеумен шешіледі:

А=C/A/

Сонда біртектес физикалық шаманын мані осы физикалық шаманы алынған өлшем бірлігінің санына көбейткенге тең болуы керек. Мұндай физикалық шамаларға температура, барлық шамалар бойынша заттың қаттылығын, иондардың белсенділігі, т.б. жатады. Оқушылар үшін ең бастысы - фиэикалық шамалардың атаулары" физикалық терминдер" деп аталатынын айтып беру. Жалпы алғанда ғылым мен техниканын дамуы қарқынды жүріп жатқан процесс болғандықтан, физикалық шамалар бір емес, бірнеше атауларға ие болуы мүмкін. Оларды синонимді терминдер деп атайды. Кейде жеке, күрделі,немесе ұзақ терминдер қысқартылып айтылуы мүмкін. Мысалы, «сызықтық-жылдамдық» термині - "жылдамдық" деп, ал "электр тогы" термині "ток" деп.

Физикалық шаманың сан мәні дегеніміз - осы физикалық шаманың сан мөлшерін көрсететін дербес сан екенін болса көрсету керек. Нақты алынған физикалық шаманың сан мәні, ол сол щаманын өзі анықталатын өлшем бірлігіне байланысты екенін оқушыларға әбден ұқтыру кажет. Өлшем бірлігі туралы ұғымды негізінен физика ғылымы,яки физика пәні туғызады десек қателеспейміз. Күнделікті тұрмыста кездесетін ұзындық, көлем, масса, тығыздық, салмақ, жылдамдық, температура, жылу мөлшері - бәрі де физикалық шамалар. Дәл осы сияқты, электр өрісі кернеулігі, ток күші, жарық күші, әр түрлі радиоактивті ыдырау, электр өрісінің энергиясы, атомдық энергия бөлу актілері, атомдық энергетикалық деңгейлер, т.б. физикалық шамалар, олардың өзіндік /өз қасиеттеріне қатысты/ өлшем бірліктөрі бар. Өлшем бірліктерінің физикалық шамалардың толық мән-мағынасы ешқашанда ашылмайтын ақиқат.