Kako se zove fizička veličina koja je mjera. Šta je to

Fizika, kao nauka koja proučava prirodne pojave, koristi standardnu ​​metodologiju istraživanja. Glavne faze se mogu nazvati: promatranje, postavljanje hipoteze, provođenje eksperimenta, potkrepljivanje teorije. Tokom posmatranja, karakteristične karakteristike pojave, tok njihovog toka, mogući razlozi i posledice. Hipoteza vam omogućava da objasnite tok fenomena, da utvrdite njegove obrasce. Eksperiment potvrđuje (ili ne potvrđuje) valjanost hipoteze. Omogućava vam da uspostavite kvantitativni omjer vrijednosti u toku eksperimenta, što dovodi do preciznog uspostavljanja zavisnosti. Hipoteza potvrđena tokom eksperimenta čini osnovu naučne teorije.

Nijedna teorija ne može tvrditi da je pouzdana ako nije dobila punu i bezuslovnu potvrdu tokom eksperimenta. Izvođenje potonjeg povezano je sa mjerenjem fizičkih veličina koje karakteriziraju proces. je osnova mjerenja.

Šta je to

Mjerenje se odnosi na one veličine koje potvrđuju valjanost hipoteze o pravilnosti. Fizička veličina je naučna karakterizacija fizičko tijelo, čiji je kvalitativni odnos zajednički mnogim sličnim tijelima. Za svako tijelo takva je kvantitativna karakteristika čisto individualna.

Ako se okrenemo specijalnoj literaturi, onda u priručniku M. Yudina i dr. (izdanje 1989.) čitamo da je fizička veličina: „karakteristika jednog od svojstava fizički objekat(fizički sistem, pojava ili proces), zajednički u kvalitativnom smislu za mnoge fizičkih objekata, ali u kvantitativno individualno za svaki objekat”.

Ožegov rečnik (izdanje 1990.) tvrdi da je fizička veličina „veličina, zapremina, dužina objekta“.

Na primjer, dužina je fizička veličina. Mehanika tumači dužinu kao pređenu udaljenost, elektrodinamika koristi dužinu žice, u termodinamici slična vrijednost određuje debljinu stijenki posuda. Suština koncepta se ne mijenja: jedinice veličina mogu biti iste, ali vrijednost može biti drugačija.

Posebnost fizičke veličine, recimo, od matematičke, je prisustvo mjerne jedinice. Metar, stopa, aršin su primjeri jedinica dužine.

Jedinice

Da bi se izmjerila fizička veličina, treba je uporediti s veličinom koja se uzima kao jedinica. Zapamti divan crtani film"Četrdeset osam papagaja". Da bi odredili dužinu udava, heroji su mjerili njegovu dužinu ili u papagajima, ili u slonovima, ili u majmunima. U ovom slučaju, dužina boa constrictor je upoređena s visinom drugih crtanih likova. Rezultat je kvantitativno zavisio od standarda.

Vrijednosti - mjera njegovog mjerenja u određenom sistemu jedinica. Konfuzija u ovim mjerama nastaje ne samo zbog nesavršenosti i heterogenosti mjera, već ponekad i zbog relativnosti jedinica.

Ruska mjera dužine - aršin - udaljenost između indeksa i thumbs oružje. Međutim, ruke svih ljudi su različite, a aršin mjeren rukom odraslog muškarca razlikuje se od aršina na ruci djeteta ili žene. Isti nesklad između mjera dužine odnosi se na fatom (razmak između vrhova raširenih prstiju ruku) i lakat (razmak od srednjeg prsta do lakta šake).

Zanimljivo je da su kao činovnici u radnje uzimani muškarci malog rasta. Lukavi trgovci su štedjeli tkaninu uz pomoć nekoliko manjih mjera: aršina, lakta, hvata.

Sistemi mjera

Takav niz mjera postojao je ne samo u Rusiji, već iu drugim zemljama. Uvođenje mjernih jedinica je često bilo proizvoljno, ponekad su te jedinice uvedene samo zbog pogodnosti njihovog mjerenja. Na primjer, za mjerenje atmosferski pritisak uneo mmHg. Čuveni, koji je koristio cijev punjenu živom, omogućio je uvođenje tako neobične vrijednosti.

Uspoređena je snaga motora sa (što se prakticira u naše vrijeme).

Različite fizičke veličine činile su mjerenje fizičkih veličina ne samo teškim i nepouzdanim, već su i usložnjavale razvoj nauke.

Jedinstveni sistem mjera

Postao je jedinstven sistem fizičkih veličina, pogodan i optimizovan u svakoj industrijalizovanoj zemlji hitna potreba. Kao osnova je usvojena ideja da se izabere što manje jedinica, uz pomoć kojih bi se druge veličine mogle izraziti u matematičkim relacijama. Takve osnovne veličine ne bi trebale biti povezane jedna s drugom, njihovo značenje je nedvosmisleno i jasno određeno u svakom ekonomskom sistemu.

Ovaj problem je pokušano da se reši u raznim zemljama. Stvaranje jedinstvenog GHS-a, ISS-a i drugih) poduzeto je više puta, ali ovi sistemi su bili nezgodni bilo naučna tačka viziju, ili u domaćoj, industrijskoj upotrebi.

Zadatak, postavljen krajem 19. veka, rešen je tek 1958. godine. Na sastanku Međunarodnog komiteta zakonska metrologija uveo jedinstven sistem.

Jedinstveni sistem mjera

Godina 1960. obilježena je istorijskim sastankom Generalne konferencije za utege i mjere. Odlukom ovog počasnog sastanka usvojen je jedinstven sistem pod nazivom "Systeme internationale d" units" (skraćeno SI). U ruskoj verziji ovaj sistem se zove System International (skraćenica SI).

Za osnovu se uzima 7 osnovnih jedinica i 2 dodatne jedinice. Njihova brojčana vrijednost određena je u obliku standarda

Tablica fizičkih veličina SI

Naziv glavne jedinice	Izmjerena vrijednost	Oznaka
		međunarodni	ruski
Osnovne jedinice
kilograma
	Snaga struje
	Temperatura
	Količina supstance
	Moć svetlosti
Dodatne jedinice
	ravni ugao
Steradian	Puni ugao

Sam sistem se ne može sastojati od samo sedam jedinica, zbog raznolikosti fizički procesi u prirodi zahtijeva uvođenje sve više i više novih količina. Sama struktura predviđa ne samo uvođenje novih jedinica, već i njihov odnos u obliku matematičkih odnosa (često se nazivaju formulama dimenzija).

Jedinica fizičke veličine se dobija množenjem i dijeljenjem osnovnih jedinica u formuli dimenzije. Odsustvo numeričkih koeficijenata u ovakvim jednačinama čini sistem ne samo pogodnim u svim aspektima, već i koherentnim (konzistentnim).

Izvedene jedinice

Jedinice mjere, koje se formiraju od sedam osnovnih, nazivaju se derivati. Pored osnovnih i izvedenih jedinica, postalo je neophodno uvesti i dodatne (radijane i steradijane). Smatra se da je njihova dimenzija nula. Nedostatak mjernih instrumenata za njihovo određivanje onemogućava njihovo mjerenje. Njihovo uvođenje je zbog upotrebe u teorijske studije. Na primjer, fizička veličina "sila" u ovom sistemu mjeri se u njutnima. Kako je sila mjera međusobnog djelovanja tijela jedno na drugo, što je uzrok promjene brzine tijela određene mase, ona se može definirati kao proizvod jedinice mase po jedinici brzine podijeljen sa jedinica vremena:

F = k٠M٠v/T, gdje je k faktor proporcionalnosti, M je jedinica mase, v je jedinica brzine, T je jedinica vremena.

SI daje sljedeću formulu za dimenzije: H = kg * m / s 2, gdje se koriste tri jedinice. I kilogram, i metar, i drugi su klasifikovani kao osnovni. Faktor proporcionalnosti je 1.

Moguće je uvesti bezdimenzionalne veličine, koje se definišu kao omjer homogene količine. Oni uključuju, kao što je poznato, jednak omjeru sile trenja i sile normalnog pritiska.

Tabela fizičkih veličina izvedenih iz glavnih

Naziv jedinice	Izmjerena vrijednost	Formula za dimenzije
		kg٠m 2 ٠s -2
	pritisak	kg٠ m -1 ٠s -2
	magnetna indukcija	kg ٠A -1 ٠s -2
	električni napon	kg ٠m 2 ٠s -3 ٠A -1
	Električni otpor	kg ٠m 2 ٠s -3 ٠A -2
	Električno punjenje
	moć	kg ٠m 2 ٠s -3
	Električni kapacitet	m -2 ٠kg -1 ٠c 4 ٠A 2
Joule po Kelvinu	Toplotni kapacitet	kg ٠m 2 ٠s -2 ٠K -1
becquerel	Aktivnost radioaktivne supstance
	magnetni fluks	m 2 ٠kg ٠s -2 ٠A -1
	Induktivnost	m 2 ٠kg ٠s -2 ٠A -2
	Apsorbirana doza
	Ekvivalentna doza zračenja
	osvjetljenje	m -2 ٠cd ٠sr -2
	Svjetlosni tok
	Snaga, težina	m ٠kg ٠s -2
	električna provodljivost	m -2 ٠kg -1 ٠s 3 ٠A 2
	Električni kapacitet	m -2 ٠kg -1 ٠c 4 ٠A 2

Izvansistemske jedinice

Prilikom mjerenja vrijednosti dozvoljena je upotreba povijesno utvrđenih vrijednosti koje nisu uključene u SI ili se razlikuju samo po numeričkom koeficijentu. To su nesistemske jedinice. Na primjer, mmHg, rendgenski snimak i drugi.

Numerički koeficijenti se koriste za uvođenje podmnoženika i višekratnika. Prefiksi odgovaraju određenom broju. Primjer su centi-, kilo-, deka-, mega- i mnogi drugi.

1 kilometar = 1000 metara,

1 centimetar = 0,01 metar.

Tipologija vrijednosti

Pokušajmo ukazati na nekoliko osnovnih karakteristika koje vam omogućavaju da postavite vrstu vrijednosti.

1. Smjer. Ako je djelovanje fizičke veličine direktno povezano sa smjerom, ono se zove vektor, druge se nazivaju skalarnim.

2. Prisustvo dimenzije. Postojanje formule za fizičke veličine omogućava ih nazvati dimenzionalnim. Ako u formuli sve jedinice imaju nulti stepen, onda se nazivaju bezdimenzionalnim. Bilo bi ispravnije nazvati ih veličinama s dimenzijom jednakom 1. Uostalom, koncept bezdimenzionalne veličine je nelogičan. Glavno svojstvo - dimenzija - nije poništeno!

3. Ako je moguće, dodavanje. Aditivna veličina čija se vrijednost može dodati, oduzeti, pomnožiti sa koeficijentom itd. (na primjer, masa) je fizička veličina koja se može sabirati.

4. U odnosu na fizički sistem. Ekstenzivno - ako se njegova vrijednost može sastaviti od vrijednosti podsistema. Primjer je površina izmjerena u kvadratnim metrima. Intenzivna - veličina čija vrijednost ne zavisi od sistema. To uključuje temperaturu.

U nauci i tehnologiji se koriste jedinice mjerenja fizičkih veličina koje se formiraju određene sisteme. Skup jedinica utvrđenih standardom za obaveznu upotrebu zasniva se na jedinicama Međunarodnog sistema (SI). U teorijskim granama fizike široko se koriste jedinice CGS sistema: CGSE, CGSM i simetrični Gausov CGS sistem. Jedinice također nalaze neku primjenu tehnički sistem MKGSS i neke nesistemske jedinice.

Međunarodni sistem (SI) je izgrađen na 6 osnovnih jedinica (metar, kilogram, sekunda, kelvin, amper, kandela) i 2 dodatne (radijan, steradijan). U konačnoj verziji nacrta standarda "Jedinice fizičkih veličina" date su: jedinice SI sistema; jedinice dozvoljene za upotrebu uporedo sa SI jedinicama, na primjer: tona, minuta, sat, stepen Celzijusa, stepen, minut, sekunda, litar, kilovat-sat, obrt u sekundi, obrt u minuti; jedinice CGS sistema i druge jedinice koje se koriste u teorijskim dijelovima fizike i astronomije: svjetlosna godina, parsek, barn, elektronvolt; jedinice koje su privremeno dozvoljene za upotrebu kao što su: angstrom, kilogram-sila, kilogram-sila-metar, kilogram-sila po kvadratnom centimetru, milimetar žive, konjske snage, kalorija, kilokalorija, rentgen, kiri. Najvažnije od ovih jedinica i odnosi između njih dati su u tabeli P1.

Skraćenice jedinica date u tabelama koriste se samo iza numeričke vrednosti količine ili u naslovima kolona tabela. Ne možete koristiti kratice umjesto punih naziva jedinica u tekstu bez numeričke vrijednosti količina. Kada se koriste i ruske i međunarodne oznake jedinica, koristi se rimski font; oznake (skraćeno) jedinica čija su imena data imenima naučnika (njutn, paskal, vat, itd.) treba pisati sa veliko slovo(N, Pa, W); u zapisu jedinica, tačka kao znak redukcije se ne koristi. Oznake jedinica uključenih u proizvod su odvojene tačkama kao znakovi množenja; kosa crta se obično koristi kao znak podjele; ako nazivnik uključuje proizvod jedinica, onda se stavlja u zagrade.

Za formiranje višekratnika i podmnožnika koriste se decimalni prefiksi (vidi tabelu P2). Posebno se preporučuje upotreba prefiksa, koji su stepen od 10 sa indikatorom koji je višekratnik tri. Preporučljivo je koristiti podmnoženike i višekratnike jedinica izvedenih iz SI jedinica i rezultirajući brojčanim vrijednostima između 0,1 i 1000 (na primjer: 17.000 Pa treba napisati kao 17 kPa).

Nije dozvoljeno dodavati dva ili više prefiksa na jednu jedinicu (na primjer: 10 -9 m treba napisati kao 1 nm). Za formiranje jedinica mase, glavnom nazivu "gram" dodaje se prefiks (na primjer: 10 -6 kg = = 10 -3 g = 1 mg). Ako je složeni naziv originalne jedinice proizvod ili razlomak, tada se prefiks pridružuje imenu prve jedinice (na primjer, kN∙m). U potrebnim slučajevima, dozvoljeno je koristiti u nazivniku višestruke jedinice dužina, površina i zapremina (npr. V/cm).

Tabela P3 prikazuje glavne fizičke i astronomske konstante.

Tabela P1

JEDINICE FIZIČKIH MJERENJA U SISTEMU SI

I NJIHOV ODNOS SA DRUGIM JEDINICAMA

Naziv količina	Jedinice	Skraćenica	Veličina	Koeficijent za konverziju u SI jedinice
GHS	ICSU i nesistemske jedinice
Osnovne jedinice
Dužina	metar	m		1 cm=10 -2 m	1 Å \u003d 10 -10 m 1 svjetlosna godina = 9,46 × 10 15 m
Težina	kg	kg		1g=10 -3 kg
Vrijeme	sekunda	With			1 h=3600 s 1 min=60 s
Temperatura	kelvin	To			1 0 C=1 K
Snaga struje	ampera	ALI		1 SGSE I \u003d = 1 / 3 × 10 -9 A 1 SGSM I = 10 A
Moć svetlosti	candela	cd
Dodatne jedinice
ravni ugao	radian	drago			1 0 = p / 180 rad 1¢ \u003d p / 108 × 10 -2 rad 1² = p / 648 × 10 -3 rad
Puni ugao	steradian	Wed			Pun puni ugao=4p sr
Izvedene jedinice
Frekvencija	herca	Hz	s –1

Nastavak tabele P1

Ugaona brzina	radijana u sekundi	rad/s	s –1		1 rpm=2p rad/s 1 rpm==0,105 rad/s
Volume	kubni metar	m 3	m 3	1cm 2 = 10 -6 m 3	1 l \u003d 10 -3 m 3
Brzina	metara u sekundi	gospođa	m×s –1	1cm/s=10 -2 m/s	1km/h=0,278m/s
Gustina	kilograma po kubnom metru	kg/m 3	kg×m -3	1g / cm 3 \u003d \u003d 10 3 kg / m 3
Snaga	newton	H	kg×m×s –2	1 dina = 10 -5 N	1 kg=9,81N
Rad, energija, količina toplote	joule	J (N×m)	kg × m 2 × s -2	1 erg = 10 -7 J	1 kgf×m=9,81 J 1 eV=1,6×10 –19 J 1 kW×h=3,6×10 6 J 1 kal=4,19 J 1 kcal=4,19×10 3 J
Snaga	watt	W (J/s)	kg × m 2 × s -3	1erg/s=10 -7 W	1hp=735W
Pritisak	pascal	Pa (N/m 2)	kg∙m –1 ∙s –2	1 din / cm 2 \u003d 0,1 Pa	1 atm \u003d 1 kgf / cm 2 \u003d \u003d \u003d 0,981 ∙ 10 5 Pa 1 mm Hg \u003d 133 Pa 1 atm \u003d \u003d \u003d \u003d \u003d \u003d \u003d \u003d 760 mm Hg \u003d \u003d
Trenutak snage	njutn metar	N∙m	kgm 2 ×s -2	1 dina cm = = 10 –7 N × m	1 kgf×m=9,81 N×m
Moment inercije	kilogram kvadratni metar	kg × m 2	kg × m 2	1 g × cm 2 \u003d \u003d 10 -7 kg × m 2
Dinamički viskozitet	pascal second	Pa×s	kg×m –1×s –1	1P / poise / \u003d \u003d 0,1 Pa × s

Nastavak tabele P1

Kinematički viskozitet	kvadratnom metru na sekundu	m 2 /s	m 2 × s -1	1St / Stokes / \u003d \u003d 10 -4 m 2 / s
Toplotni kapacitet sistema	džul po kelvinu	J/K	kg×m 2 x x s –2 ×K –1		1 kal / 0 C = 4,19 J / K
Specifična toplota	džula po kilogramu kelvina	J/(kg×K)	m 2 × s -2 × K -1		1 kcal / (kg × 0 C) \u003d \u003d 4,19 × 10 3 J / (kg × K)
Električno punjenje	privjesak	cl	A×s	1SGSE q = =1/3×10 –9 C 1SGSM q = =10 C
Potencijal, električni napon	volt	V (W/A)	kg×m 2 x x s –3 ×A –1	1SGSE u = =300 V 1SGSM u = =10 –8 V
tenzija električno polje	volt po metru	V/m	kg×m x x s –3 ×A –1	1 SGSE E = \u003d 3 × 10 4 V / m
Električni pomak (električna indukcija)	privjesak po kvadratnom metru	C/m 2	m –2 ×s×A	1SGSE D \u003d \u003d 1 / 12p x x 10 -5 C / m 2
Električni otpor	ohm	Ohm (V/A)	kg × m 2 × s -3 x x A -2	1SGSE R = 9×10 11 Ohm 1SGSM R = 10 –9 Ohm
Električni kapacitet	farad	Ž (C/V)	kg -1 ×m -2 x s 4 ×A 2	1SGSE C = 1 cm \u003d = 1 / 9 × 10 -11 F

Kraj tabele P1

magnetni fluks	weber	Wb (W×s)	kg × m 2 × s -2 x x A -1	1SGSM f = =1 μs (maxwell) = =10 –8 Wb
Magnetna indukcija	tesla	T (Wb / m 2)	kg×s –2×A –1	1SGSM B = =1 Gs (gaus) = =10 –4 T
tenzija magnetsko polje	ampera po metru	A/m	m –1 ×A	1SGSM H \u003d \u003d 1E (oersted) \u003d \u003d 1 / 4p × 10 3 A / m
Magnetomotivna sila	ampera	ALI	ALI	1SGSM Fm
Induktivnost	Henry	Hn (Wb/A)	kg×m 2 x x s –2 ×A –2	1SGSM L = 1 cm \u003d = 10 -9 H
Svjetlosni tok	lumen	lm	cd
Osvetljenost	kandela po kvadratnom metru	cd/m2	m–2 × cd
osvjetljenje	luksuz	uredu	m–2 × cd

Fizička količina

Fizička količina - fizička svojina materijalni predmet, fizička pojava, proces koji se može kvantitativno okarakterisati.

Vrijednost fizičke veličine- jedan ili više (u slučaju tenzorske fizičke veličine) brojeva koji karakterišu ovu fizičku veličinu, koji označavaju mjernu jedinicu na osnovu koje su dobijeni.

Veličina fizičke veličine- vrijednosti brojeva koji se pojavljuju u vrijednost fizičke veličine.

Na primjer, automobil se može okarakterisati kao fizička količina kao masa. pri čemu, vrijednost ova fizička veličina će biti, na primjer, 1 tona, i veličina- broj 1, ili vrijednostće biti 1000 kilograma, i veličina- broj 1000. Isti automobil se može okarakterisati koristeći drugačiji fizička količina- brzina. pri čemu, vrijednost ova fizička veličina će biti, na primjer, vektor određenog smjera 100 km/h, i veličina- broj 100.

Dimenzija fizičke veličine- jedinica mjere, koja se pojavljuje u vrijednost fizičke veličine. Po pravilu, fizička veličina ima mnogo različitih dimenzija: na primjer, dužina ima nanometar, milimetar, centimetar, metar, kilometar, milju, inč, parsek, svjetlosnu godinu, itd. Neke od ovih mjernih jedinica (bez uzimanja u obzir njihovi decimalni faktori) mogu ući razni sistemi fizičke jedinice- SI, GHS, itd.

Često se fizička veličina može izraziti u terminima drugih, fundamentalnijih fizičkih veličina. (Na primjer, sila se može izraziti u smislu mase tijela i njegovog ubrzanja). Što znači odnosno dimenzija takva fizička veličina može se izraziti u smislu dimenzija ovih opštijih veličina. (Dimenzija sile se može izraziti kroz dimenzije mase i ubrzanja). (Često je takav prikaz dimenzije neke fizičke veličine u smislu dimenzija drugih fizičkih veličina samostalan zadatak, što u nekim slučajevima ima svoje značenje i svrhu.) Dimenzije takvih opštijih veličina često su već osnovne jedinice jedan ili drugi sistem fizičkih jedinica, odnosno onih koje se same više ne izražavaju kroz druge, još opštije količine.

Primjer.
Ako je fizička veličina snaga zapisana kao

P= 42,3 × 10³ W = 42,3 kW, R je općeprihvaćena slovna oznaka ove fizičke veličine, 42,3×10³W- vrijednost ove fizičke veličine, 42,3×10³ je veličina ove fizičke veličine.

uto je skraćenica jedan od mjerne jedinice ove fizičke veličine (vati). Litera to je simbol za decimalni faktor "kilo" Međunarodnog sistema jedinica (SI).

Dimenzionalne i bezdimenzionalne fizičke veličine

• Dimenzionalna fizička veličina- fizička veličina, za određivanje vrijednosti koje je potrebno primijeniti neku mjernu jedinicu ove fizičke veličine. Velika većina fizičkih veličina je dimenzionalna.
• Bezdimenzionalna fizička veličina- fizička veličina, za određivanje vrijednosti koje je dovoljno samo naznačiti njenu veličinu. Na primjer, relativna permitivnost je bezdimenzionalna fizička veličina.

Aditivne i neaditivne fizičke veličine

• Dodatna fizička veličina- fizička veličina čije se različite vrijednosti mogu sabrati, pomnožene numeričkim koeficijentom, podijeljene jedna s drugom. Na primjer, fizička veličina masa je aditivna fizička veličina.
• Neaditivna fizička veličina- fizička veličina za koju zbrajanje, množenje brojčanim koeficijentom ili jedno drugom dijeljenje nemaju svoje vrijednosti fizičkog čula. Na primjer, fizička veličina temperatura je neaditivna fizička veličina.

Ekstenzivne i intenzivne fizičke veličine

Fizička veličina se naziva

• opsežan, ako je veličina njegove vrijednosti zbir veličina vrijednosti ove fizičke veličine za podsisteme koji čine sistem (na primjer, zapremina, težina);
• intenzivan ako vrijednost njegove vrijednosti ne ovisi o veličini sistema (na primjer, temperatura, pritisak).

Neke fizičke veličine, kao što su ugaoni moment, površina, sila, dužina, vrijeme, nisu ni ekstenzivne ni intenzivne.

Izvedene količine se formiraju od nekih ekstenzivnih veličina:

• specifično količina je količina podijeljena sa masom (na primjer, specifična zapremina);
• molar količina je količina podijeljena sa količinom supstance (na primjer, molarni volumen).

Skalarne, vektorske, tenzorske veličine

U samom opšti slučaj možemo reći da se fizička veličina može predstaviti tenzorom određenog ranga (valentnosti).

Sistem jedinica fizičkih veličina

Sistem jedinica fizičkih veličina je skup mjernih jedinica fizičkih veličina, u kojem postoji određeni broj takozvanih osnovnih mjernih jedinica, a preostale mjerne jedinice mogu se izraziti kroz ove osnovne jedinice. Primeri sistema fizičkih jedinica - Međunarodni sistem jedinica (SI), CGS.

Simboli za fizičke veličine

Književnost

• RMG 29-99 metrologija. Osnovni pojmovi i definicije.
• Burdun G. D., Bazakutsa V. A. Jedinice fizičkih veličina. - Kharkiv: Vishcha school,.

Fizička količina- ovo je svojstvo koje je kvalitativno zajedničko za mnoge objekte (sisteme, njihova stanja i procese koji se u njima dešavaju), ali kvantitativno individualno za svaki objekat.

Individualnost u kvantitativnom smislu treba shvatiti u smislu da neko svojstvo za jedan objekat može biti određeni broj puta više ili manje nego za drugi.

Po pravilu, termin "kvantitet" se koristi u odnosu na svojstva ili njihove karakteristike koje se mogu kvantificirati, odnosno mjeriti. Postoje svojstva i karakteristike koje još nismo naučili kvantificirati, ali traže način da ih kvantificiraju, kao što su miris, okus, itd. Dok ne naučimo kako ih mjeriti, ne bismo ih trebali nazivati ​​količinama, već svojstvima.

Standard sadrži samo pojam "fizička količina", a riječ "kvantitet" je data kao kratka forma glavnog pojma, koja je dozvoljena za upotrebu u slučajevima koji isključuju mogućnost različitih tumačenja. Drugim riječima, fizičku veličinu možemo nakratko nazvati veličinom ako je očito bez pridjeva da mi pričamo o fizičkoj veličini. U daljem tekstu ove knjige kratke forme izraz "količina" se koristi samo u naznačenom smislu.

U mjeriteljstvu, riječi "vrijednost" dobiva terminološko značenje nametanjem ograničenja u obliku prideva "fizički". Riječ "vrijednost" se često koristi za izražavanje veličine date fizičke veličine. Kažu: vrijednost tlaka, vrijednost brzine, vrijednost napona. Ovo je pogrešno, jer su pritisak, brzina, napon u pravom smislu ovih reči veličine, a o veličini veličine je nemoguće govoriti. U gore navedenim slučajevima upotreba riječi "vrijednost" je suvišna. Zaista, zašto pričati o velikoj ili maloj "vrijednosti" pritiska, kada se može reći: veliki ili mali pritisak, itd.

Fizička veličina prikazuje svojstva objekata koja se mogu kvantitativno izraziti u prihvaćenim jedinicama. Svako mjerenje implementira operaciju poređenja homogenih svojstava fizičkih veličina na osnovu "veće-manje". Kao rezultat poređenja, svakoj veličini mjerene veličine dodijeljen je pozitivan realan broj:

x = q [x] , (1.1)

gdje je q - numerička vrijednost količine ili rezultat poređenja; [X] - jedinica veličine.

Jedinica fizičke veličine- fizička veličina kojoj je, po definiciji, data vrijednost, jednako jedan. Takođe se može reći da je jedinica fizičke veličine njena vrednost, koja se uzima kao osnova za upoređivanje fizičkih veličina iste vrste sa njom u njihovoj kvantitativnoj proceni.

Jednačina (1.1) je osnovna mjerna jednačina. Numerička vrijednost q nalazi se na sljedeći način

dakle, zavisi od prihvaćene mjerne jedinice.

1. Sistemi jedinica fizičkih veličina

Prilikom izvođenja bilo kakvih mjerenja, izmjerena vrijednost se upoređuje s drugom vrijednošću koja je sa njom homogena, uzeta kao jedinica. Da bi se izgradio sistem jedinica, nekoliko fizičkih veličina se bira proizvoljno. Nazivaju se osnovnim. Vrijednosti određene preko glavnih nazivaju se derivati. Skup osnovnih i izvedenih veličina naziva se sistem fizičkih veličina.

AT opšti pogled odnos između izvedenih količina Z i osnovni se može predstaviti sljedećom jednačinom:

Z = L  M  T  I    J  ,

gdje L, M, T,I, ,J- osnovne veličine , , , , ,  - indikatori dimenzije. Ova formula se zove formula dimenzija. Sistem veličina može se sastojati i od dimenzionalnih i od bezdimenzionalnih veličina. Dimenzionalna je veličina u čijoj dimenziji je barem jedna od osnovnih veličina podignuta na stepen koji nije jednak nuli. Bezdimenzionalna veličina je veličina u čiju su dimenziju osnovne veličine uključene u stepenu jednakom nuli. Bezdimenzionalna veličina u jednom sistemu veličina može biti dimenzionalna veličina u drugom sistemu. Sistem fizičkih veličina se koristi za izgradnju sistema jedinica fizičkih veličina.

Jedinica fizičke veličine je vrijednost ove veličine, koja se uzima kao osnova za poređenje s njom vrijednosti veličina iste vrste u njihovoj kvantitativnoj procjeni. Po definiciji mu je dodijeljena numerička vrijednost 1.

Jedinice osnovnih i izvedenih veličina nazivaju se osnovne i izvedene jedinice, odnosno njihova ukupnost naziva se sistem jedinica. Izbor jedinica unutar sistema je donekle proizvoljan. Međutim, kao osnovne jedinice biraju one koje se, prvo, mogu reproducirati s najvećom preciznošću, a drugo, pogodne su za praksu mjerenja ili njihovu reprodukciju. Jedinice za količine koje su uključene u sistem nazivaju se sistemske jedinice. Osim sistemskih jedinica, koriste se i nesistemske jedinice. Nesistemske jedinice su jedinice koje nisu dio sistema. Pogodni su za određena područja nauke i tehnologije ili regije i stoga su postali široko rasprostranjeni. U nesistemske jedinice spadaju: pogonska jedinica - konjske snage, energetska jedinica - kilovat-sat, jedinice vremena - sat, dan, jedinica temperature - stepen Celzijusa i mnoge druge. Oni su nastali tokom razvoja mjerne tehnologije kako bi se zadovoljile praktične potrebe ili su uvedene radi lakšeg korištenja u mjerenjima. U iste svrhe koriste se višestruke i višestruke jedinice veličina.

Višestruka jedinica je ona koja je cijeli broj puta veća od sistemske ili vansistemske jedinice: kiloherc, megavat. Razlomka jedinica je ona koja je cijeli broj puta manji od sistemske ili vansistemske jedinice: miliamper, mikrovolt. Strogo govoreći, mnoge vansistemske jedinice mogu se smatrati višestrukim ili podvišestrukim.

U nauci i tehnologiji takođe se široko koriste relativne i logaritamske veličine i njihove jedinice koje karakterišu pojačanje i slabljenje električnih signala, koeficijenata modulacije, harmonika itd. Relativne vrijednosti se mogu izraziti u bezdimenzionalnim relativnim jedinicama, u procentima, u ppm. Logaritamska vrijednost je logaritam (obično decimalni u radio elektronici) bezdimenzionalnog omjera dvije veličine istog imena. Jedinica logaritamske vrijednosti je bel (B), definirana omjerom:

N = lg P 1/ / P 2 = 2 lg F 1 / F 2 , (1.2)

gdje P 1 ,P 2 - istoimene količine energije (vrijednosti snage, energije, fluksa gustine snage itd.); F 1 , F 2 - istoimene veličine (napon, jačina struje, jačina elektromagnetnog polja itd.).

Po pravilu se koristi submultiple jedinica iz bela, koja se zove decibel, jednaka 0,1 B. U ovom slučaju, u formuli (1.2), nakon predznaka jednakosti dodaje se dodatni faktor 10. Na primjer, odnos napona U 1 / U 2 \u003d 10 odgovara logaritamskoj jedinici od 20 dB.

Postoji tendencija korištenja prirodni sistemi jedinice zasnovane na univerzalnim fizičkim konstantama (konstantama) koje se mogu uzeti kao osnovne jedinice: brzina svjetlosti, Boltzmannova konstanta, Plankova konstanta, naboj elektrona itd. . Prednost ovakvog sistema je postojanost osnove sistema i visoka stabilnost konstanti. U nekim se standardima već koriste takve konstante: standard jedinice frekvencije i dužine, standard jedinice konstantnog napona. Ali veličine jedinica za količine zasnovane na konstantama, na savremenom nivou tehnološki razvoj je nezgodan za praktična merenja i ne daju potrebnu tačnost u dobijanju svih izvedenih jedinica. Međutim, prednosti prirodnog sistema jedinica kao što su neuništivost, nepromjenjivost u vremenu i neovisnost od lokacije stimuliraju rad na proučavanju mogućnosti njihove praktične primjene.

Po prvi put, skup osnovnih i izvedenih jedinica koje čine sistem predložio je 1832. K. F. Gauss. Kao osnovne jedinice u ovom sistemu, prihvaćene su tri proizvoljne jedinice - dužina, masa i vrijeme, odnosno jednake milimetru, miligramu i sekundi. Kasnije su predloženi i drugi sistemi jedinica fizičkih veličina, zasnovani na metričkom sistemu mera i koji se razlikuju u osnovnim jedinicama. Ali svi su oni, dok su zadovoljili neke stručnjake, izazvali prigovore drugih. To je zahtijevalo stvaranje novi sistem jedinice. Donekle je bilo moguće razriješiti postojeće kontradikcije nakon što je 1960. godine na XI Generalnoj konferenciji o težinama i mjerama usvojen Međunarodni sistem jedinica, skraćeno SI (SI). U Rusiji je prvo prihvaćen kao poželjan (1961.), a zatim nakon stupanja na snagu GOST 8.417-81 „GSI. Jedinice fizičkih veličina“ - i kao obavezne u svim oblastima nauke, tehnologije, nacionalne privrede, kao i u svim obrazovnim institucijama.

Sljedećih sedam jedinica odabrano je kao glavne u Međunarodnom sistemu jedinica (SI): metar, kilogram, sekunda, amper, Kelvin, kandela, mol.

Međunarodni sistem jedinica uključuje dvije dodatne jedinice - za mjerenje ravnih i čvrstih uglova. Ove jedinice se ne mogu uvesti u kategoriju osnovnih, jer su određene omjerom dvije veličine. Istovremeno, one nisu izvedene jedinice, jer ne zavise od izbora osnovnih jedinica.

Radijan (rad) - ugao između dva poluprečnika kruga, luk između kojih je dužine jednak poluprečniku.

Steradijan (sr) je čvrst ugao čiji se vrh nalazi u centru sfere i koji seče na površini. sfere imaju površinu jednaku površini kvadrata sa stranicom, duž dužine jednak poluprečniku sfere.

U skladu sa Zakonom o obezbjeđivanju ujednačenosti mjerenja u Ruskoj Federaciji, jedinicama Međunarodnog sistema jedinica koje je usvojila Generalna konferencija za utege i mjere koje preporučuje Međunarodna organizacija za zakonsku mjeriteljstvo dozvoljeno je korištenje na propisan način.

Nazive, oznake i pravila za pisanje jedinica količina, kao i pravila za njihovu primjenu na teritoriji Ruske Federacije, utvrđuje Vlada Ruske Federacije, osim u slučajevima predviđenim zakonodavnim aktima Ruske Federacije. Ruska Federacija.

Vlada Ruske Federacije može dozvoliti upotrebu, uz jedinice za količine Međunarodnog sistema jedinica, nesistemske jedinice količina.

UVOD

Fizička veličina je karakteristika jednog od svojstava fizičkog objekta (fizičkog sistema, pojave ili procesa), koja je kvalitativno zajednička mnogim fizičkim objektima, ali je kvantitativno individualna za svaki objekat.

Individualnost se podrazumijeva u smislu da vrijednost neke količine ili veličina količine može biti za jedan predmet određeni broj puta veća ili manja nego za drugi.

Vrijednost fizičke veličine je procjena njene veličine u obliku određenog broja jedinica prihvaćenih za nju ili broja prema skali usvojenoj za nju. Na primjer, 120 mm je vrijednost linearna vrijednost; 75 kg je vrijednost tjelesne težine.

Postoje prave i stvarne vrijednosti fizičke veličine. Prava vrijednost je vrijednost koja idealno odražava svojstvo objekta. Realna vrijednost - vrijednost fizičke veličine pronađene eksperimentalno, dovoljno blizu istinska vrijednost, koji se može koristiti umjesto toga.

Mjerenje fizičke veličine je skup operacija za korištenje tehničkog sredstva koje pohranjuje jedinicu ili reproducira skalu fizičke veličine, a koja se sastoji u poređenju (eksplicitno ili implicitno) mjerene veličine s njenom jedinicom ili skalom po redu. da dobijemo vrednost ove količine u obliku koji je najpogodniji za upotrebu.

Postoje tri vrste fizičkih veličina, čije se mjerenje vrši prema fundamentalno različitim pravilima.

Prvi tip fizičkih veličina uključuje veličine na skupu dimenzija čiji su samo red i odnosi ekvivalencije definisani. To su odnosi poput "mekše", "tvrđe", "toplije", "hladnije" itd.

Količine ove vrste uključuju, na primjer, tvrdoću, definiranu kao sposobnost tijela da se odupre prodiranju drugog tijela u njega; temperatura, kao stepen telesne toplote itd.

Postojanje takvih odnosa utvrđuje se teorijski ili eksperimentalno uz pomoć posebnih sredstava poređenja, kao i na osnovu zapažanja rezultata uticaja fizičke veličine na bilo koji objekt.

Za drugu vrstu fizičkih veličina, odnos reda i ekvivalencije odvija se i između veličina i između razlika u parovima njihovih veličina.

Tipičan primjer je skala vremenskih intervala. Dakle, razlike vremenskih intervala se smatraju jednakim ako su udaljenosti između odgovarajućih oznaka jednake.

Treći tip su aditivne fizičke veličine.

Aditivne fizičke veličine nazivaju se veličine, na skupu veličina kojih su definirane ne samo relacije reda i ekvivalencije, već i operacije sabiranja i oduzimanja

Takve količine uključuju, na primjer, dužinu, masu, jačinu struje itd. Mogu se mjeriti u dijelovima, a također se mogu reprodukovati korištenjem mjere s više vrijednosti na osnovu zbrajanja pojedinačnih mjera.

Zbir masa dvaju tijela je masa takvog tijela, koja je izbalansirana na prve dvije skale jednakih krakova.

Dimenzije bilo koje dvije homogene PV ili bilo koje dvije veličine istog PV mogu se međusobno uporediti, tj. pronaći koliko je puta jedan veći (ili manji) od drugog. Da bismo uporedili m veličina Q", Q", ... , Q (m) međusobno, potrebno je razmotriti C m 2 njihovog odnosa. Lakše je svaku od njih uporediti sa jednom veličinom [Q] homogene PV, ako je uzmemo kao jedinicu veličine PV, (skraćeno kao PV jedinica). Kao rezultat takvog poređenja dobijamo izraze za dimenzije Q", Q", ... , Q (m) u obliku nekih brojeva n", n", .. . ,n (m) PV jedinice: Q" = n" [Q]; Q" = n"[Q]; ...; Q(m) = n(m)[Q]. Ako se poređenje vrši eksperimentalno, tada je potrebno samo m eksperimenata (umjesto C m 2), a poređenje veličina Q", Q", ... , Q (m) međusobno se može izvesti samo pomoću kalkulacije poput

gdje su n (i) / n (j) apstraktni brojevi.

Upišite jednakost

naziva se osnovna jednačina mjerenja, gdje je n [Q] vrijednost veličine PV (skraćeno kao vrijednost PV). PV vrijednost je imenovani broj, sastavljen od numeričke vrijednosti veličine PV (skraćeno kao brojčana vrijednost PV) i naziva PV jedinice. Na primjer, sa n = 3,8 i [Q] = 1 gram, veličina mase Q = n [Q] = 3,8 grama, sa n = 0,7 i [Q] = 1 amper, veličina struje Q = n [Q ] = 0,7 ampera. Obično umjesto "veličina mase 3,8 grama", "veličina struje je 0,7 ampera" itd., kažu i pišu kraće: "masa je 3,8 grama", "struja je 0,7 ampera". " itd.

Dimenzije PV najčešće se nalaze kao rezultat njihovog mjerenja. Merenje veličine PV (skraćeno kao merenje PV) sastoji se u tome da se empirijski uz pomoć posebnih tehnička sredstva pronađite vrijednost PV-a i procijenite blizinu ove vrijednosti vrijednosti koja idealno odražava veličinu ovog PV-a. PV vrijednost pronađena na ovaj način će se zvati nominalna.

Ista Q dimenzija se može izraziti različite vrijednosti sa različitim brojčanim vrijednostima u zavisnosti od izbora PV jedinice (Q = 2 sata = 120 minuta = 7200 sekundi = = 1/12 dana). Ako uzmemo dvije različite jedinice i , onda možemo napisati Q = n 1 i Q = n 2, odakle

n 1 / n 2 \u003d /,

tj. numeričke vrijednosti PV je obrnuto proporcionalan svojim jedinicama.

Iz činjenice da veličina PV-a ne ovisi o njegovoj odabranoj jedinici, proizlazi uvjet jednoznačnosti mjerenja, koji se sastoji u tome da omjer dvije vrijednosti određenog PV-a ne ovisi o tome koje su jedinice koristi u merenju. Na primjer, omjer brzina automobila i voza ne ovisi o tome da li su te brzine izražene u kilometrima na sat ili metrima u sekundi. Ovaj uslov, koji se na prvi pogled čini nespornim, nažalost, još uvijek se ne može ispuniti prilikom mjerenja nekih PV (tvrdoća, fotoosjetljivost i sl.).

1. TEORIJSKI DIO

1.1 Pojam fizičke veličine

Težinski objekti okolnog svijeta karakteriziraju njihova svojstva. Svojstvo je filozofska kategorija koja izražava takvu stranu predmeta (pojave, procesa) koja određuje njegovu razliku ili zajedništvo s drugim objektima (pojavama, procesima) i nalazi se u njegovom odnosu prema njima. Nekretnina je kategorije kvalitete. Za kvantitativni opis različitih svojstava procesa i fizička tijela uvodi se koncept veličine. Vrijednost je svojstvo nečega što se može razlikovati od drugih svojstava i ocijeniti na ovaj ili onaj način, uključujući i kvantitativno. Vrijednost ne postoji sama po sebi, ona se odvija samo ukoliko postoji objekat sa svojstvima izraženim ovom vrijednošću.

Analiza vrijednosti nam omogućava da ih podijelimo (slika 1) u dvije vrste: vrijednosti materijalni oblik(stvarne) i vrijednosti idealni modeli realnosti (idealne), koje se uglavnom odnose na matematiku i predstavljaju generalizaciju (model) konkretnih stvarnih pojmova.

Realne količine se, pak, dijele na fizičke i nefizičke. Fizička veličina u najopštijem slučaju može se definisati kao veličina inherentna materijalnih objekata(procesi, fenomeni) proučavani u prirodnom (fizika, hemija) i tehničke nauke. Nefizičke veličine treba da obuhvataju količine svojstvene društvenim (nefizičkim) naukama - filozofiji, sociologiji, ekonomiji itd.

Rice. 1. Klasifikacija količina.

Dokument RMG 29-99 tumači fizičku veličinu kao jedno od svojstava fizičkog objekta, što je kvalitativno zajedničko za mnoge fizičke objekte, ali kvantitativno individualno za svaki od njih. Individualnost se u kvantitativnom smislu shvata u smislu da neko svojstvo za jedan objekat može biti određeni broj puta više ili manje nego za drugi.

Fizičke veličine preporučljivo je podijeliti na mjerene i evaluirane. Izmjereni FI se mogu kvantitativno izraziti kao određeni broj utvrđenih mjernih jedinica. Značajna je mogućnost uvođenja i korištenja ovakvih jedinica žig izmjereni PV. Fizičke veličine za koje se, iz ovih ili onih razloga, ne može uvesti jedinica mjere, mogu se samo procijeniti. Evaluacija se podrazumijeva kao operacija dodjeljivanja određenog broja datoj vrijednosti, koja se provodi prema utvrđenim pravilima. Procjena vrijednosti se vrši pomoću skala. Skala magnituda je uređeni skup vrijednosti veličine koji služi kao početna osnova za mjerenje date veličine.

Nefizičke veličine, za koje se u principu ne može uvesti jedinica mjere, mogu se samo procijeniti. Treba napomenuti da procjena nefizičkih veličina nije uključena u zadatke teorijske metrologije.

Za detaljnije proučavanje PV potrebno je klasifikovati, identifikovati zajedničke metrološke karakteristike njihovih pojedinačne grupe. Moguće klasifikacije FI prikazane su na sl. 2.

Prema vrstama pojava, PV se dijele na:

Pravi, tj. količine koje opisuju fizičke i fizičkohemijskih svojstava tvari, materijali i proizvodi od njih. Ova grupa uključuje masu, gustinu, električni otpor, kapacitivnost, induktivnost, itd. Ponekad se ovi PV-ovi nazivaju pasivnim. Za njihovo mjerenje potrebno je koristiti pomoćni izvor energije uz pomoć kojeg se formira signal mjerne informacije. U ovom slučaju, pasivni PV se pretvaraju u aktivne, koji se mjere;

Energija, tj. količine koje opisuju energetske karakteristike procesi transformacije, prenosa i korišćenja energije. To uključuje struju, napon, snagu, energiju. Ove količine se nazivaju aktivnim.

Mogu se pretvoriti u mjerne informacijske signale bez upotrebe pomoćnih izvora energije;

Karakterizirajući tok procesa u vremenu, ova grupa uključuje različite vrste spektralne karakteristike, korelacione funkcije i druge opcije.