物理基礎、單位與測量
因次分析
因次分析是一種習慣:檢查每個量的「種類」(它是長度、時間,還是質量?),好在你相信數字之前,先確定方程式合理。你絕不會把 3 顆蘋果加上 2 小時;因次分析就是把這種常識變成工具。每個物理量都有一個因次:長度 [L]、質量 [M]、時間 [T],以及它們的組合。
核心規則:任何正確方程式的兩邊必須有相同的因次,而且只有相同因次的量才能相加或相減。速率的因次是長度除以時間,[L]/[T];乘上一個時間 [T] 就得到長度 [L],恰好對應距離 = 速率 × 時間。你甚至可以猜出定律的形式:若單擺週期 T 取決於長度 L 與重力 g(單位 m/s^2),唯一具有時間因次的組合是 sqrt(L/g),而確實 T = 2 pi sqrt(L/g)。
因次分析免費幫你抓出許多錯誤,甚至讓你重建半忘的公式,但它有極限:它找不到像 2 pi 或 1/2 這種純數字,因為它們是無因次的。它告訴你答案的形狀,卻不是精確的數值係數。
v^2 = 2 a x 的因次對嗎?左邊:(m/s)^2 = m^2/s^2。右邊:(m/s^2)(m) = m^2/s^2。兩邊相符,所以這個方程式有可能正確。若不相符,它就一定錯了。
因次相符是公式正確的必要條件。
因次相符不能證明公式正確(它抓不到無因次的係數),但因次不相符就證明它一定是錯的。
又称
另见