8. Valor verdadero, real y medido de una magnitud física.
Una cantidad física es una de las propiedades de un objeto físico (fenómeno, proceso), que es cualitativamente común a muchos objetos físicos, aunque difiere en valor cuantitativo.
El propósito de las mediciones es determinar el valor de una cantidad física: un cierto número de unidades aceptadas para ella (por ejemplo, el resultado de medir la masa de un producto es 2 kg, la altura de un edificio es 12 m, etc. ).
Dependiendo del grado de aproximación a la objetividad, se distinguen los valores verdaderos, reales y medidos de una cantidad física.
Valor verdadero de una cantidad física.- este es un valor que idealmente refleja la propiedad correspondiente de un objeto en términos cualitativos y cuantitativos. Debido a la imperfección de las herramientas y métodos de medición, es prácticamente imposible obtener los valores reales de las cantidades. Sólo pueden imaginarse teóricamente. Y los valores obtenidos durante la medición sólo se aproximan en mayor o menor medida al valor real.
Valor real de una cantidad física.- este es un valor de una cantidad encontrado experimentalmente y tan cercano al valor real que puede usarse en su lugar para un propósito determinado.
Valor medido de una cantidad física.- este es el valor obtenido mediante la medición utilizando métodos e instrumentos de medición específicos.
9. Clasificación de las medidas según la dependencia del valor medido con el tiempo y según conjuntos de valores medidos.
Según la naturaleza del cambio en el valor medido: mediciones estáticas y dinámicas.
Medición dinámica - una medida de una cantidad cuyo tamaño cambia con el tiempo. Un cambio rápido en el tamaño de la cantidad medida requiere su medición con la determinación más precisa del momento en el tiempo. Por ejemplo, medir la distancia al nivel de la superficie de la Tierra desde globo aerostático o medir el voltaje constante de la corriente eléctrica. Básicamente, una medición dinámica es una medición de la dependencia funcional de la cantidad medida con respecto al tiempo.
Medición estática - medida de una cantidad que se tiene en cuenta de acuerdo con la tarea de medición asignada y no cambia durante el período de medición. Por ejemplo, la medición del tamaño lineal de un producto manufacturado a temperatura normal puede considerarse estática, ya que las fluctuaciones de temperatura en el taller a nivel de décimas de grado introducen un error de medición de no más de 10 μm/m, que es insignificante en comparación. al error de fabricación de la pieza. Por lo tanto, en esta tarea de medición, la cantidad medida se puede considerar sin cambios. Al calibrar una medida de longitud de línea con respecto al estándar primario estatal, la termostatización garantiza la estabilidad de mantener la temperatura en el nivel de 0,005 °C. Estas fluctuaciones de temperatura provocan un error de medición mil veces menor: no más de 0,01 μm/m. Pero en esta tarea de medición es esencial, y tener en cuenta los cambios de temperatura durante el proceso de medición se convierte en una condición para garantizar la precisión de medición requerida. Por lo tanto, estas mediciones deben realizarse utilizando la técnica de medición dinámica.
Basado en conjuntos de valores medidos existentes en eléctrico ( corriente, voltaje, potencia) , mecánico ( masa, número de productos, esfuerzo); , energía térmica(temperatura, presión); , físico(densidad, viscosidad, turbidez); químico(composición, propiedades químicas, concentración) , ingeniería de radio etc.
Clasificación de medidas según el método de obtención del resultado (por tipo).
Según el método de obtención de los resultados de la medición, se distinguen: mediciones directas, indirectas, acumulativas y conjuntas.
Las mediciones directas son aquellas en las que el valor deseado de la cantidad medida se encuentra directamente a partir de datos experimentales.
Las mediciones indirectas son aquellas en las que el valor deseado de la cantidad medida se encuentra sobre la base de una relación conocida entre la cantidad medida y las cantidades determinadas mediante mediciones directas.
Las mediciones acumulativas son aquellas en las que se miden simultáneamente varias cantidades del mismo nombre y el valor determinado se encuentra resolviendo un sistema de ecuaciones que se obtiene a partir de mediciones directas de cantidades del mismo nombre.
Las medidas conjuntas son las medidas de dos o más cantidades de diferentes nombres para encontrar la relación entre ellas.
Clasificación de las mediciones según las condiciones que determinan la precisión del resultado y el número de mediciones para obtener el resultado.
Según las condiciones que determinan la precisión del resultado, las mediciones se dividen en tres clases:
1. Mediciones con la mayor precisión posible que se pueda lograr con el nivel de tecnología existente.
Estos incluyen, en primer lugar, mediciones estándar relacionadas con la mayor precisión posible en la reproducción de unidades establecidas de cantidades físicas y, además, mediciones de constantes físicas, principalmente universales (por ejemplo, el valor absoluto de la aceleración de la gravedad, la relación giromagnética de un protón, etc.).
Esta clase también incluye algunas mediciones especiales que requieren alta precisión.
2. Medidas de control y verificación, cuyo error, con cierta probabilidad, no debe exceder un determinado valor especificado.
Estas incluyen mediciones realizadas por laboratorios de supervisión estatal de la implementación y cumplimiento de las normas y el estado de los equipos de medición y laboratorios de medición de fábrica, que garantizan el error del resultado con una cierta probabilidad que no exceda un cierto valor predeterminado.
3. Mediciones técnicas en las que el error del resultado viene determinado por las características de los instrumentos de medida.
Ejemplos de mediciones técnicas son las mediciones realizadas durante el proceso de producción en empresas de construcción de maquinaria, en cuadros de distribución de centrales eléctricas, etc.
Según el número de mediciones, las mediciones se dividen en únicas y múltiples.
Una sola medición es una medición de una cantidad realizada una vez. En la práctica, las mediciones únicas tienen un gran error, por lo que para reducir el error se recomienda realizar mediciones de este tipo al menos tres veces y tomar como resultado su promedio aritmético.
Las mediciones múltiples son mediciones de una o más cantidades realizadas cuatro o más veces. Una medición múltiple es una serie de mediciones únicas. El número mínimo de mediciones en las que una medición puede considerarse múltiple es cuatro. El resultado de múltiples mediciones es el promedio aritmético de los resultados de todas las mediciones tomadas. Con mediciones repetidas, el error se reduce.
Clasificación de errores aleatorios de medición.
El error aleatorio es un componente del error de medición que cambia aleatoriamente durante mediciones repetidas de la misma cantidad.
1) Áspero: no excede el error permitido
2) Un fallo es un error grave, depende de la persona.
3) Esperado: obtenido como resultado del experimento durante la creación. condiciones
Cantidades fisicas
Cantidad física– Esta es una característica de los objetos o fenómenos físicos. mundo material, común a muchos objetos o fenómenos en un sentido cualitativo, pero individual en un sentido cuantitativo para cada uno de ellos.. Por ejemplo, masa, longitud, área, temperatura, etc.
Cada cantidad física tiene su propia características cualitativas y cuantitativas .
Características cualitativas está determinado por qué propiedad de un objeto material o qué rasgo del mundo material caracteriza esta cantidad. Así, la propiedad “resistencia” caracteriza cuantitativamente materiales como el acero, la madera, la tela, el vidrio y muchos otros, mientras que el valor cuantitativo de la resistencia para cada uno de ellos es completamente diferente.
Para identificar la diferencia cuantitativa en el contenido de una propiedad en cualquier objeto, reflejada por una cantidad física, se introduce el concepto. tamaño de la cantidad física . Este tamaño se establece durante el proceso. mediciones- un conjunto de operaciones realizadas para determinar el valor cuantitativo de una cantidad (Ley federal "sobre garantía de la uniformidad de las mediciones"
El propósito de las mediciones es determinar el valor de una cantidad física: un cierto número de unidades aceptadas para ella (por ejemplo, el resultado de medir la masa de un producto es 2 kg, la altura de un edificio es 12 m, etc. ). Entre los tamaños de cada cantidad física existen relaciones en forma de formas numéricas (como “más”, “menos”, “igualdad”, “suma”, etc.), que pueden servir como modelo de esta cantidad.
Dependiendo del grado de aproximación a la objetividad, distinguen valores verdaderos, reales y medidos de una cantidad física .
El verdadero valor de una cantidad física es este es un valor que idealmente refleja la propiedad correspondiente de un objeto en términos cualitativos y cuantitativos. Debido a la imperfección de las herramientas y métodos de medición, es prácticamente imposible obtener los valores reales de las cantidades. Sólo pueden imaginarse teóricamente. Y los valores obtenidos durante la medición sólo se aproximan en mayor o menor medida al valor real.
El valor real de una cantidad física es este es un valor de una cantidad encontrada experimentalmente y tan cercano al valor real que puede usarse para un propósito determinado.
Valor medido de una cantidad física - este es el valor obtenido mediante la medición utilizando métodos e instrumentos de medición específicos.
Al planificar las mediciones, se debe esforzarse por garantizar que el rango de cantidades medidas cumpla con los requisitos de la tarea de medición (por ejemplo, durante el control, las cantidades medidas deben reflejar los indicadores correspondientes de la calidad del producto).
Para cada parámetro del producto se deben cumplir los siguientes requisitos:
La exactitud de la formulación del valor medido, excluyendo la posibilidad. diferentes interpretaciones(por ejemplo, es necesario definir claramente en qué casos se determina la “masa” o “peso” del producto, el “volumen” o “capacidad” del recipiente, etc.);
La certeza de las propiedades del objeto a medir (por ejemplo, “la temperatura en la habitación no es más de... ° C” permite la posibilidad de diferentes interpretaciones. Es necesario cambiar la redacción del requisito para que que quede claro si este requisito se establece para la temperatura máxima o media de la habitación, que se tendrá en cuenta posteriormente al realizar las mediciones);
Uso de términos estandarizados.
Una cantidad física a la que, por definición, se le asigna un valor numérico igual a uno se llama unidad de cantidad física.
Muchas unidades de cantidades físicas se reproducen mediante medidas utilizadas para realizar mediciones (por ejemplo, metro, kilogramo). En primeras etapas Durante el desarrollo de la cultura material (en sociedades esclavistas y feudales), había unidades para un pequeño rango de cantidades físicas: longitud, masa, tiempo, área, volumen. Se eligieron unidades de cantidades físicas sin conexión entre sí y, además, diferentes en diferentes paises y zonas geográficas. Así surgió una gran cantidad de unidades, a menudo idénticas en nombre, pero de diferente tamaño: codos, pies, libras.
A medida que se expandieron las relaciones comerciales entre los pueblos y se desarrollaron la ciencia y la tecnología, aumentó el número de unidades de cantidades físicas y se sintió cada vez más la necesidad de unificar unidades y crear sistemas de unidades. Se comenzaron a celebrar acuerdos internacionales especiales sobre unidades de cantidades físicas y sus sistemas. En el siglo 18 En Francia se propuso el sistema métrico de medidas, que luego recibió reconocimiento internacional. Sobre esta base, se construyeron varios sistemas métricos de unidades. Actualmente, se están realizando más pedidos de unidades de cantidades físicas sobre la base del Sistema Internacional de Unidades (SI).
Las unidades de cantidades físicas se dividen en sistémico, es decir, las incluidas en cualquier sistema de unidades y las unidades no sistémicas (por ejemplo, mmHg, caballos de fuerza, electronvoltios).
Unidades del sistema Las cantidades físicas se dividen en básico, elegido arbitrariamente (metro, kilogramo, segundo, etc.), y derivados, formado por ecuaciones de conexión entre cantidades (metro por segundo, kilogramo por metro cúbico, newton, julio, vatio, etc.).
Para la conveniencia de expresar cantidades muchas veces mayores o menores que las unidades de cantidades físicas, utilizamos múltiplos de unidades (por ejemplo, kilómetro - 10 3 m, kilovatio - 10 3 W) y submúltiplos (por ejemplo, un milímetro son 10 -3 m, un milisegundo son 10-3 s).
En los sistemas métricos de unidades, las unidades múltiplos y fraccionarias de cantidades físicas (excepto las unidades de tiempo y ángulo) se forman multiplicando la unidad del sistema por 10 n, donde n es un número entero positivo o negativo. Cada uno de estos números corresponde a uno de los prefijos decimales adoptados para formar múltiplos y unidades.
En 1960, en la XI Conferencia General de Pesas y Medidas de la Organización Internacional de Pesas y Medidas (IIOM), se adoptó el Sistema Internacional de Pesas y Medidas. unidades(SI).
Unidades básicas en el sistema internacional de unidades. son: metro (m) – longitud, kilogramo (kg) – masa, segundo (s) – tiempo, amperio (Una fuerza corriente eléctrica, kelvin (K) – temperatura termodinámica, candela (cd) – intensidad luminosa, lunar - cantidad de sustancia.
Junto con los sistemas de cantidades físicas, en la práctica de la medición todavía se utilizan las llamadas unidades no sistémicas. Estos incluyen, por ejemplo: unidades de presión - atmósfera, milímetro de mercurio, unidad de longitud - angstrom, unidad de calor - caloría, unidades de cantidades acústicas - decibelio, fondo, octava, unidades de tiempo - minuto y hora, etc. , en la actualidad existe una tendencia a reducirlos al mínimo.
El sistema internacional de unidades tiene una serie de ventajas: universalidad, unificación de unidades para todo tipo de medidas, coherencia (consistencia) del sistema (los coeficientes de proporcionalidad en las ecuaciones físicas no tienen dimensiones), mejor comprensión mutua entre varios especialistas en el proceso de relaciones científicas, técnicas y económicas entre países.
Actualmente, el uso de unidades de cantidades físicas en Rusia está legalizado por la Constitución de la Federación de Rusia (artículo 71) (las normas, los estándares, el sistema métrico y el cálculo del tiempo están bajo la jurisdicción de Federación Rusa) Y ley Federal"Sobre garantizar la uniformidad de las medidas". El artículo 6 de la Ley determina el uso en la Federación de Rusia de unidades de cantidades del Sistema Internacional de Unidades adoptado por la Conferencia General de Pesas y Medidas y recomendado para su uso por la Organización Internacional de Metrología Legal. Al mismo tiempo, en la Federación de Rusia, las unidades de cantidades ajenas al sistema, cuyo nombre, designación, reglas de redacción y aplicación son establecidas por el Gobierno de la Federación de Rusia, pueden aceptarse para su uso en igualdad de condiciones con el SI. unidades de cantidades.
EN actividades practicas debe guiarse por unidades de cantidades físicas reguladas por GOST 8.417-2002 " Sistema Estatal asegurando la uniformidad de las mediciones. Unidades de cantidades."
Estándar junto con uso obligatorio. básicos y derivados unidades del Sistema Internacional de Unidades, así como múltiplos y submúltiplos decimales de estas unidades, se permite utilizar algunas unidades que no están incluidas en el SI, sus combinaciones con unidades SI, así como algunos múltiplos y submúltiplos decimales del unidades enumeradas que se utilizan ampliamente en la práctica.
La norma define las reglas para la formación de nombres y designaciones de múltiplos y submúltiplos decimales de unidades SI utilizando multiplicadores (de 10 –24 a 10 24) y prefijos, las reglas para escribir designaciones de unidades, las reglas para la formación de SI derivadas coherentes. unidades
Los factores y prefijos utilizados para formar los nombres y designaciones de múltiplos y submúltiplos decimales de unidades SI se dan en la tabla.
Factores y prefijos utilizados para formar los nombres y designaciones de múltiplos y submúltiplos decimales de unidades SI
| multiplicador decimal | Consola | Designación de prefijo | multiplicador decimal | Consola | Designación de prefijo | ||
| int. | Rusia | int. | ruso | ||||
| 10 24 | iota | Y | Y | 10 –1 | deci | d | d |
| 10 21 | zetta | z | z | 10 –2 | centi | C | Con |
| 10 18 | exá | mi | mi | 10 –3 | Mili | metro | metro |
| 10 15 | peta | PAG | PAG | 10 –6 | micro | µ | mk |
| 10 12 | tera | t | t | 10 –9 | nano | norte | norte |
| 10 9 | giga | GRAMO | GRAMO | 10 –12 | pico | pag | PAG |
| 10 6 | mega | METRO | METRO | 10 –15 | femto | F | F |
| 10 3 | kilo | k | A | 10 –18 | en A | a | A |
| 10 2 | hecto | h | GRAMO | 10 –21 | zepto | z | h |
| 10 1 | caja de resonancia | da | Sí | 10 –24 | iocto | y | Y |
Unidades derivadas coherentes El Sistema Internacional de Unidades, por regla general, se forma utilizando las ecuaciones más simples de conexiones entre cantidades (ecuaciones definitorias), en las que los coeficientes numéricos son iguales a 1. Para formar unidades derivadas, las designaciones de cantidades en las ecuaciones de conexión se reemplazan. por las designaciones de unidades SI.
Si la ecuación de acoplamiento contiene un coeficiente numérico diferente de 1, entonces para formar una derivada coherente de una unidad SI, la notación de cantidades con valores en unidades SI se sustituye en el lado derecho, dando, después de multiplicar por el coeficiente, un valor numérico total igual a 1.
La física, como ciencia que estudia los fenómenos naturales, utiliza métodos de investigación estándar. Las etapas principales se pueden denominar: observación, planteamiento de una hipótesis, realización de un experimento, fundamentación de la teoría. Durante la observación se establece características distintivas fenómenos, el curso de su curso, posibles razones y consecuencias. Una hipótesis nos permite explicar el curso de un fenómeno y establecer sus patrones. El experimento confirma (o no confirma) la validez de la hipótesis. Le permite establecer una relación cuantitativa entre cantidades durante un experimento, lo que conduce a un establecimiento preciso de dependencias. Una hipótesis confirmada mediante experimentos forma la base de una teoría científica.
Ninguna teoría puede pretender ser confiable si no ha recibido una confirmación completa e incondicional durante el experimento. La realización de este último está asociada a mediciones de cantidades físicas que caracterizan el proceso. - esta es la base de las mediciones.
Lo que es
La medición se refiere a aquellas cantidades que confirman la validez de la hipótesis sobre patrones. La cantidad física es características científicas cuerpo físico, cuya relación cualitativa es común a muchos cuerpos similares. Para cada organismo, esta característica cuantitativa es puramente individual.
Si recurrimos a la literatura especializada, en el libro de referencia de M. Yudin y otros (edición de 1989) leemos que una cantidad física es: “una característica de una de las propiedades de un objeto físico (sistema físico, fenómeno o proceso), común en términos cualitativos para muchos objetos físicos, pero cuantitativamente individual para cada objeto”.
El diccionario de Ozhegov (edición de 1990) afirma que una cantidad física es "el tamaño, el volumen y la extensión de un objeto".
Por ejemplo, la longitud es una cantidad física. La mecánica interpreta la longitud como la distancia recorrida, la electrodinámica utiliza la longitud del cable y en termodinámica un valor similar determina el espesor de las paredes de los vasos sanguíneos. La esencia del concepto no cambia: las unidades de cantidades pueden ser las mismas, pero el significado puede ser diferente.
Una característica distintiva de una cantidad física, digamos, de una matemática, es la presencia de una unidad de medida. Metro, pie, arshin son ejemplos de unidades de longitud.
Unidades
Para medir una cantidad física, se debe comparar con la cantidad tomada como unidad. Recuerde la maravillosa caricatura "Cuarenta y ocho loros". Para determinar la longitud de la boa constrictor, los héroes midieron su longitud en loros, crías de elefante y monos. En este caso, se comparó la longitud de la boa constrictor con la altura de otros personajes de dibujos animados. El resultado dependió cuantitativamente del estándar.
Las cantidades son una medida de su medida en un determinado sistema de unidades. La confusión en estas medidas surge no solo por la imperfección y heterogeneidad de las medidas, sino a veces también por la relatividad de las unidades.
Medida rusa de longitud - arshin - la distancia entre el índice y pulgar manos. Sin embargo, las manos de cada persona son diferentes, y el arshin medido con la mano de un hombre adulto es diferente del arshin medido con la mano de un niño o una mujer. La misma discrepancia en las medidas de longitud se aplica a las brazas (la distancia entre las yemas de los dedos de las manos extendidas hacia los lados) y los codos (la distancia desde el dedo medio hasta el codo de la mano).
Es interesante que en las tiendas se contratara a hombres pequeños como dependientes. Los comerciantes astutos salvaron la tela utilizando medidas un poco más pequeñas: arshin, codo, braza.
Sistemas de medidas
Tal variedad de medidas existía no sólo en Rusia, sino también en otros países. La introducción de unidades de medida fue a menudo arbitraria; a veces estas unidades se introdujeron sólo por la conveniencia de su medida. Por ejemplo, para medir presión atmosférica Se administró mmHg. Se sabe en qué se utilizaba un tubo lleno de mercurio y se pudo introducir un valor tan inusual.
Se comparó la potencia del motor con (lo que todavía se practica en nuestro tiempo).
Diversas cantidades físicas hicieron que la medición de cantidades físicas no solo fuera compleja y poco confiable, sino que también complicara el desarrollo de la ciencia.
Sistema unificado de medidas.
Un sistema unificado de cantidades físicas, conveniente y optimizado en cada país industrializado, se ha convertido en una necesidad urgente. Se adoptó como base la idea de elegir la menor cantidad posible de unidades, con la ayuda de las cuales se podrían expresar otras cantidades en relaciones matemáticas. Estas cantidades básicas no deben estar relacionadas entre sí; su significado está determinado de forma inequívoca y clara en cualquier sistema económico.
Intentaron resolver este problema en varios países. La creación de un GHS, ISS y otros unificados se emprendió repetidamente, pero estos sistemas resultaron inconvenientes desde un punto de vista científico o en el uso doméstico e industrial.
La tarea, planteada a finales del siglo XIX, no se resolvió hasta 1958. Un sistema unificado fue presentado en una reunión del Comité Internacional de Metrología Legal.
Sistema unificado de medidas.
El año 1960 estuvo marcado por la histórica reunión de la Conferencia General de Pesas y Medidas. Sistema único Por decisión de esta honorable reunión se adoptó el sistema internacional de unidades (abreviado SI). En la versión rusa, este sistema se llama Sistema Internacional (abreviatura SI).
La base son 7 unidades principales y 2 adicionales. Su valor numérico se determina en forma de estándar.
Tabla de cantidades físicas SI
Nombre de la unidad principal | Cantidad medida | Designación |
|
Internacional | ruso |
||
Unidades básicas |
|||
kilogramo | |||
Fuerza actual | |||
Temperatura | |||
Cantidad de sustancia | |||
El poder de la luz | |||
Unidades adicionales |
|||
ángulo plano | |||
estereorradián | Ángulo sólido | ||
El sistema en sí no puede constar de sólo siete unidades, ya que la variedad de procesos físicos en la naturaleza requiere la introducción de cada vez más cantidades nuevas. La estructura en sí prevé no solo la introducción de nuevas unidades, sino también su interrelación en forma de relaciones matemáticas (más a menudo se les llama fórmulas dimensionales).
Una unidad de cantidad física se obtiene mediante la multiplicación y división de las unidades básicas en la fórmula dimensional. La ausencia de coeficientes numéricos en tales ecuaciones hace que el sistema no sólo sea conveniente en todos los aspectos, sino también coherente (consistente).
Unidades derivadas
Las unidades de medida que se forman a partir de las siete básicas se llaman derivadas. Además de las unidades básicas y derivadas, era necesario introducir otras adicionales (radianes y estereorradiánes). Su dimensión se considera cero. Ausencia instrumentos de medición determinarlos hace imposible medirlos. Su introducción se debe a su uso en investigación teórica. Por ejemplo, la cantidad física "fuerza" en este sistema se mide en newtons. Dado que la fuerza es una medida de la acción mutua de los cuerpos entre sí, que es la razón de la variación en la velocidad de un cuerpo de cierta masa, se puede definir como el producto de una unidad de masa por una unidad de velocidad. dividido por una unidad de tiempo:
F = k٠M٠v/T, donde k es el coeficiente de proporcionalidad, M es la unidad de masa, v es la unidad de velocidad, T es la unidad de tiempo.
El SI proporciona la siguiente fórmula para las dimensiones: H = kg٠m/s 2, donde se utilizan tres unidades. Y el kilogramo, el metro y el segundo se clasifican como básicos. El factor de proporcionalidad es 1.
Es posible introducir cantidades adimensionales, que se definen como una relación de cantidades homogéneas. Estos incluyen, como se sabe, igual a la relación entre la fuerza de fricción y la fuerza de presión normal.
Tabla de cantidades físicas derivadas de las básicas.
Nombre de la unidad | Cantidad medida | Fórmula dimensional |
kg٠m 2 ٠s -2 |
||
presión | kg٠ m -1 ٠s -2 |
|
inducción magnética | kg ٠А -1 ٠с -2 |
|
voltaje electrico | kg ٠m 2 ٠s -3 ٠A -1 |
|
Resistencia eléctrica | kg ٠m 2 ٠s -3 ٠A -2 |
|
Carga eléctrica | ||
fuerza | kg ٠m 2 ٠s -3 |
|
Capacidad eléctrica | m -2 ٠kg -1 ٠c 4 ٠A 2 |
|
Julios a Kelvin | Capacidad calorífica | kg ٠m 2 ٠s -2 ٠K -1 |
Becquerel | Actividad de una sustancia radiactiva. | |
Flujo magnético | m 2 ٠kg ٠s -2 ٠A -1 |
|
Inductancia | m 2 ٠kg ٠s -2 ٠A -2 |
|
Dosis absorbida | ||
Dosis de radiación equivalente | ||
Iluminación | m -2 ٠kd ٠av -2 |
|
Flujo de luz | ||
fuerza, peso | m ٠kg ٠s -2 |
|
Conductividad eléctrica | m -2 ٠kg -1 ٠s 3 ٠A 2 |
|
Capacidad eléctrica | m -2 ٠kg -1 ٠c 4 ٠A 2 |
Unidades fuera del sistema
Al medir cantidades, se permite el uso de cantidades históricamente establecidas que no están incluidas en el SI o que difieren solo en un coeficiente numérico. Estas son unidades no sistémicas. Por ejemplo, mm de mercurio, rayos X y otros.
Los coeficientes numéricos se utilizan para introducir submúltiplos y múltiplos. Los prefijos corresponden a un número específico. Los ejemplos incluyen centi, kilo, deca, mega y muchos otros.
1 kilómetro = 1000 metros,
1 centímetro = 0,01 metros.
Tipología de cantidades
Intentaremos indicar varias características básicas que nos permitan establecer el tipo de valor.
1 dirección. Si la acción de una cantidad física está directamente relacionada con la dirección, se llama vector, otros, escalar.
2. Disponibilidad de dimensión. La existencia de una fórmula para cantidades físicas permite llamarlas dimensionales. Si todas las unidades en una fórmula tienen grado cero, entonces se llaman adimensionales. Sería más correcto llamarlos cantidades con una dimensión igual a 1. Después de todo, el concepto de cantidad adimensional es ilógico. ¡La propiedad principal, la dimensión, no ha sido cancelada!
3. Si es posible, suma. Una cantidad aditiva, cuyo valor se puede sumar, restar, multiplicar por un coeficiente, etc. (por ejemplo, masa) es una cantidad física que es sumable.
4. En relación con el sistema físico. Extensivo: si su valor se puede compilar a partir de los valores del subsistema. Un ejemplo sería el área medida en metros cuadrados. Intensivo: una cantidad cuyo valor no depende del sistema. Estos incluyen la temperatura.
La física, como ya hemos establecido, estudia los patrones generales del mundo que nos rodea. Para ello, los científicos realizan observaciones de fenómenos físicos. Sin embargo, al describir fenómenos, se acostumbra utilizar no el lenguaje cotidiano, sino palabras especiales que tienen un significado estrictamente definido: términos. Ya has encontrado algunos términos físicos en el párrafo anterior. Muchos términos sólo tienes que aprenderlos y recordar sus significados.
Además, los físicos necesitan describir diversas propiedades (características) de los fenómenos y procesos físicos y caracterizarlos no sólo cualitativamente sino también cuantitativamente. Pongamos un ejemplo.
Estudiemos la dependencia del tiempo de caída de una piedra de la altura desde la que cae. La experiencia demuestra: cuanto mayor es la altura, mayor es el tiempo de caída. Esta es una descripción cualitativa; no nos permite describir el resultado del experimento en detalle. Para comprender el patrón de un fenómeno como la caída, es necesario saber, por ejemplo, que cuando la altura aumenta cuatro veces, el tiempo que tarda una piedra en caer suele duplicarse. Este es un ejemplo de características cuantitativas de las propiedades de un fenómeno y la relación entre ellas.
Para describir cuantitativamente las propiedades (características) de objetos, procesos o fenómenos físicos, se utilizan cantidades físicas. Ejemplos de cantidades físicas que conoce son la longitud, el tiempo, la masa y la velocidad.
Las cantidades físicas describen cuantitativamente las propiedades de los cuerpos, procesos y fenómenos físicos.
Ya te has encontrado con algunas cantidades antes. En las lecciones de matemáticas, al resolver problemas, medías la longitud de los segmentos y determinabas la distancia recorrida. En este caso, usaste la misma cantidad física: longitud. En otros casos, encontró la duración del movimiento de varios objetos: un peatón, un automóvil, una hormiga, y también usó solo una cantidad física para esto: el tiempo. Como ya habrás notado, para diferentes objetos la misma cantidad física toma diferentes significados. Por ejemplo, es posible que las longitudes de diferentes segmentos no sean las mismas. Por lo tanto, el mismo valor puede tomar diferentes significados y utilizarse para caracterizar una amplia variedad de objetos y fenómenos.
La necesidad de introducir cantidades físicas también radica en el hecho de que con su ayuda se escriben las leyes de la física.
En fórmulas y cálculos, las cantidades físicas se indican con letras latinas y alfabetos griegos. Existen designaciones generalmente aceptadas, por ejemplo, longitud - l o L, tiempo - t, masa - mo M, área - S, volumen - V, etc.
Si anota el valor de una cantidad física (la misma longitud de un segmento, obtenida como resultado de la medición), notará: este valor no es solo un número. Habiendo dicho que la longitud del segmento es 100, es necesario aclarar en qué unidades se expresa: en metros, centímetros, kilómetros o algo más. Por tanto, dicen que el valor de una cantidad física es un número con nombre. Se puede representar como un número seguido del nombre de la unidad de esta cantidad.
El valor de una cantidad física = Número * Unidad de cantidad.
Las unidades de muchas cantidades físicas (por ejemplo, longitud, tiempo, masa) surgieron originalmente de las necesidades la vida cotidiana. Para ellos, diferentes unidades fueron inventadas en diferentes momentos por diferentes pueblos. Es interesante que los nombres de muchas unidades de cantidades tengan diferentes naciones son iguales porque se utilizaron las medidas del cuerpo humano al seleccionar estas unidades. Por ejemplo, se utilizó una unidad de longitud llamada "codo" en Antiguo Egipto, Babilonia, el mundo árabe, Inglaterra, Rusia.
Pero la longitud se medía no sólo en codos, sino también en vershoks, pies, leguas, etc. Cabe decir que incluso con los mismos nombres, unidades del mismo tamaño eran diferentes entre diferentes pueblos. En 1960, los científicos desarrollaron Sistema internacional unidades (SI o SI). Este sistema ha sido adoptado por muchos países, incluida Rusia. Por tanto, el uso de unidades de este sistema es obligatorio.
Se acostumbra distinguir entre unidades básicas y derivadas de cantidades físicas. En el SI, las unidades mecánicas básicas son longitud, tiempo y masa. La longitud se mide en metros (m), el tiempo en segundos (s), la masa en kilogramos (kg). Las unidades derivadas se forman a partir de unidades básicas utilizando relaciones entre cantidades físicas. Por ejemplo, la unidad de área es metro cuadrado(m 2) - igual al área de un cuadrado con un lado de un metro.
Al medir y calcular, a menudo tenemos que lidiar con cantidades físicas, valores numéricos que difieren muchas veces del valor unitario. En tales casos, se agrega un prefijo al nombre de la unidad, que significa multiplicación o división de la unidad por un número determinado. Muy a menudo utilizan la multiplicación de la unidad aceptada por 10, 100, 1000, etc. (valores múltiples), así como la división de la unidad por 10, 100, 1000, etc. (valores múltiples, es decir, fracciones). Por ejemplo, mil metros son un kilómetro (1000 m = 1 km), el prefijo es kilo-.
Los prefijos que significan multiplicación y división de unidades de cantidades físicas por diez, cien y mil se dan en la Tabla 1.
Resultados
Una cantidad física es una característica cuantitativa de las propiedades de objetos, procesos o fenómenos físicos.
Una cantidad física caracteriza la misma propiedad de una amplia variedad de objetos y procesos físicos.
El valor de una cantidad física es un número con nombre.
El valor de una cantidad física = Número * Unidad de cantidad.
Preguntas
- ¿Para qué se utilizan las cantidades físicas? Da ejemplos de cantidades físicas.
- ¿Cuáles de los siguientes términos son cantidades físicas y cuáles no? Regla, coche, frío, longitud, velocidad, temperatura, agua, sonido, masa.
- ¿Cómo se escriben los valores de las cantidades físicas?
- ¿Qué es SI? ¿Para qué sirve?
- ¿Qué unidades se llaman básicas y cuáles derivativas? Dar ejemplos.
- La masa corporal es de 250 g. Exprese la masa de este cuerpo en kilogramos (kg) y miligramos (mg).
- Expresa la distancia 0.135 km en metros y milímetros.
- En la práctica, a menudo se utiliza una unidad de volumen que no pertenece al sistema: litro: 1 l = 1 dm 3. En el SI, la unidad de volumen se llama metro cúbico. ¿Cuántos litros hay en un metro cúbico? Calcula el volumen de agua contenido en un cubo de 1 cm de arista y expresa este volumen en litros y metros cúbicos, utilizando los prefijos necesarios.
- Nombra las cantidades físicas que son necesarias para describir las propiedades de un fenómeno físico como el viento. Utilice lo que aprendió en la clase de ciencias y sus observaciones. Planifique un experimento de física para medir estas cantidades.
- ¿Qué unidades de longitud y tiempo antiguas y modernas conoces?
