גודל חסר ממד
גודל ללא יחידות פיזיקליות / ויקיפדיה האנציקלופדיה encyclopedia
באנליזת סדרי גודל, גודל חסר ממד הוא גודל ללא יחידות פיזיקליות - מספר טהור. מספרים חסרי ממד נמצאים בשימוש רחב במתמטיקה, פיזיקה, הנדסה, כלכלה וכו' ואף בחיי היום יום - מספרים ידועים רבים כמו e, פאי, ויחס הזהב הם חסרי ממד בניגוד לגדלים ממדיים רגילים הנמדדים באורך, זמן, מסה וכדומה. מספרים חסרי ממד לרוב מוגדרים כמנה או יחס של מספרים ממדיים שממדיהם מבטלים אחד את השנים בעת החלוקה. זהו המקרה לדוגמה במעוות הנדסי, שמוגדר כשינוי באורך חלקי אורך כולל התחלתי, היות שלשני הגדלים יחידות של אורך התוצאה היא מספר חסר ממד.
לגדלים שאנחנו יודעים למדוד בעולם סביבנו תמיד יש ממדים ויחידות. לדוגמה, אנחנו יכולים למדוד בסרגל את אורכו של קיר. התשובה (לדוגמה 4 מטרים) תהיה ביחידות מסוימות, על פי היחידות אליו מחולק הסרגל שלנו (במקרה זה, מטר). אנו יכולים לשנות את היחידות של התשובה בעזרת קשרים שונים בין יחידות (נניח 1 מטר = 100 סנטימטר, או 1 מטר = 3.281 רגל) אבל איננו יכולים לשנות את הממד של התשובה (היא תמיד תהיה אורך).
על אף שלמספרים חסרי ממד אין ממד פיזי, עדיין יכולות להיות להם יחידות חסרות ממד, ולעיתים שימושי להשתמש באותן יחידות במונה ובמכנה (ק"ג/ק"ג או מול/מול). המספר יכול להינתן גם כיחס בין שתי יחידות שונות בעלות אותו ממד (לדוגמה שנת אור חלקי מטר - שניהם בעלי יחידות של אורך). זהו גם המקרה בחישוב שיפוע בגרפים או בעת המרת יחידות. סימונים שכאלה לא מעידים על קיום ממד פיזי וקיימים אך ורק לצורך נוחות. דוגמאות מוכרות לסימונים אלו הם % (= 0.01), ‰ (= 0.001), חלקים למיליון (= 10−6) חלקים למיליארד (= 10−9) חלקים לטריליון (= 10−12) ויחידות זווית (מעלות, רדיאנים וגראדים לדוגמה).
היחס של שני מספרים בעלי ממדים זהים יוצר מספר חסר ממד, לדוגמה: אם גוף א' מפעיל כח בסדר גודל של F על גוף ב' וגוף ב' מפעיל כח בסדר גודל של f על גוף א' אזי היחס F/f תמיד יהיה שווה ל-1, ללא כל תלות ביחידות בהן נמדדו הגדלים F או f. זוהי אבן היסוד של מספרים חסרי ממד הנובעת מההנחה כי חוקי הפיזיקה אינם כבולים למערכת היחידות בה נעשה שימוש על מנת להגיע ליחס הנ"ל. במקרה הזה אם היחס F/f אינו תמיד שווה ל-1, אלא משתנה על פי מערכת היחידות בה בחרנו להביע אותו אזי החוק השלישי של ניוטון מתקיים או לא מתקיים על פי בחירת מערכת היחידות, דבר שעומד בסתירה לאקסיומות עליהן מבוססת הפיזיקה המודרנית. הנחה זו, שחוקי הפיזיקה אינם תלויים במערכת יחידות ספציפית היא הבסיס מאחורי משפט פאי של בקינגהאם.