Füüsikalise koguse suurus– konkreetsele materiaalsele objektile, süsteemile, nähtusele või protsessile omase füüsikalise suuruse kvantitatiivne määramine.
Mõnikord vaidlustatakse sõna "suurus" laialdast kasutamist, väites, et see viitab ainult pikkusele. Küll aga märgime, et igal kehal on teatud mass, mille tulemusena saab kehasid eristada nende massi järgi, s.t. meid huvitava füüsikalise suuruse (massi) järgi. Objektide vaatamine A Ja IN, võib näiteks väita, et need erinevad üksteisest pikkuse või suuruse poolest (näiteks A > B). Täpsema hinnangu saab alles pärast nende objektide pikkuse mõõtmist.
Sageli jäetakse fraasis "suurussuurus" sõna "suurus" välja või asendatakse fraasiga "suurusväärtus".
Masinaehituses kasutatakse laialdaselt mõistet "suurus", mis tähendab füüsikalise suuruse tähendust - mis tahes osale iseloomulikku pikkust. See tähendab, et ühe mõiste "füüsikalise suuruse väärtus" väljendamiseks kasutatakse kahte mõistet ("suurus" ja "väärtus"), mis ei saa kaasa aidata terminoloogia järjestamisele. Rangelt võttes on vaja selgitada masinaehituse mõistet "suurus", et see ei oleks vastuolus metroloogias kasutusele võetud "füüsikalise suuruse" mõistega. GOST 16263-70 annab selles küsimuses selge selgituse.
Konkreetse füüsikalise suuruse kvantitatiivset hindamist, mis on väljendatud antud suuruse teatud arvu ühikute kujul, nimetatakse "füüsikalise suuruse väärtus".
Abstraktset arvu, mis sisaldub suuruse “väärtuses”, nimetatakse arvväärtuseks.
Suuruse ja ulatuse vahel on põhimõtteline erinevus. Koguse suurus on tõesti olemas, olenemata sellest, kas me seda teame või mitte. Koguse suurust saab väljendada antud suuruse mis tahes ühiku abil, teisisõnu kasutades numbrilist väärtust.
Arvväärtusele on iseloomulik, et erineva ühiku kasutamisel see muutub, kusjuures füüsiline suurus väärtus jääb muutumatuks.
Kui tähistame mõõdetud suurust x-ga, suuruse ühikut x 1 ja nende suhet q 1-ga, siis x = q 1 x 1 .
Suuruse x suurus ei sõltu ühiku valikust, mida ei saa öelda q arvväärtuse kohta, mis on täielikult määratud ühiku valikuga. Kui suuruse x suuruse väljendamiseks ühiku x 1 asemel kasutame ühikut x 2 , siis muutumatu suurus x väljendatakse erineva väärtusega:
x = q 2 x 2 , kus n 2 n 1 .
Kui kasutame ülaltoodud avaldistes q= 1, siis ühikute suurused
x 1 = 1x 1 ja x 2 = 1x 2 .
Sama koguse erinevate ühikute suurused on erinevad. Seega erineb kilogrammi suurus naela suurusest; meetri suurus on jala suurusest jne.
1.6. Füüsikaliste suuruste mõõde
Füüsikaliste suuruste mõõtmed - see on seos suurusühikute vahel, mis sisalduvad võrrandis, mis ühendab antud suuruse teiste suurustega, mille kaudu see väljendub.
Füüsikalise suuruse dimensioon on tähistatud dim A(alates lat. mõõtmest – dimensioon). Oletame, et füüsikaline suurus A seostatud X, Võrrand A = F(X, Y). Siis kogused X, Y, A saab esitada kujul
X = x [X]; Y = y [Y];A = a [A],
Kus A, X, Y - füüsikalist suurust tähistavad sümbolid; a, x, y - koguste arvväärtused (mõõtmeteta); [A];[X]; [Y]- füüsikaliste suuruste vastavad andmeühikud.
Füüsikaliste suuruste ja nende ühikute väärtuste mõõtmed langevad kokku. Näiteks:
A = X/Y; dim(a) = hämar(X/Y) = [X]/[Y].
Mõõtmed - füüsikalise suuruse kvalitatiivne tunnus, mis annab aimu koguse tüübist, olemusest, selle seosest teiste suurustega, mille ühikuid peetakse põhilisteks.
Füüsika kui loodusnähtusi uuriv teadus kasutab standardseid uurimismeetodeid. Peamisi etappe võib nimetada: vaatlus, hüpoteesi püstitamine, katse läbiviimine, teooria põhjendamine. Vaatluse käigus tehakse kindlaks eristavad tunnused nähtused, selle kulg, võimalikud põhjused ja tagajärjed. Hüpotees võimaldab meil selgitada nähtuse kulgu ja luua selle mustreid. Katse kinnitab (või ei kinnita) hüpoteesi paikapidavust. Võimaldab katse ajal luua koguste vahel kvantitatiivse seose, mis viib sõltuvuste täpse määramiseni. Eksperimendiga kinnitatud hüpotees on teadusliku teooria aluseks.
Ükski teooria ei saa väita usaldusväärsust, kui see pole katse käigus saanud täielikku ja tingimusteta kinnitust. Viimase läbiviimine on seotud protsessi iseloomustavate füüsikaliste suuruste mõõtmisega. - see on mõõtmiste aluseks.
Mis see on
Mõõtmine puudutab neid suurusi, mis kinnitavad mustrite kohta esitatud hüpoteesi paikapidavust. Füüsiline kogus on teaduslikud omadused füüsiline keha, mille kvalitatiivne seos on ühine paljudele sarnastele kehadele. Iga keha puhul on see kvantitatiivne omadus puhtalt individuaalne.
Kui pöörduda erialakirjanduse poole, siis M. Yudini jt teatmeteosest (1989. aasta väljaanne) loeme, et füüsikaline suurus on: „füüsikalise objekti (füüsikalise süsteemi, nähtuse või ühe omaduse tunnus). protsess), mis on kvalitatiivselt levinud paljude füüsiliste objektide puhul, kuid kvantitatiivselt individuaalne iga objekti puhul.
Ožegovi sõnastik (1990. aasta väljaanne) ütleb, et füüsiline suurus on "objekti suurus, maht, laiendus".
Näiteks pikkus on füüsiline suurus. Mehaanika tõlgendab pikkust kui läbitud vahemaad, elektrodünaamika kasutab traadi pikkust ja termodünaamikas määrab sarnane väärtus veresoonte seinte paksuse. Mõiste olemus ei muutu: suuruste ühikud võivad olla samad, kuid tähendus võib olla erinev.
Füüsikalise suuruse, näiteks matemaatilise suuruse eripäraks on mõõtühiku olemasolu. Pikkusühikute näited on meeter, jalg, arshin.
Ühikud
Füüsikalise suuruse mõõtmiseks tuleb seda võrrelda ühikuna võetud kogusega. Pidage meeles imelist multifilmi “Nelikümmend kaheksa papagoi”. Boa pikkuse määramiseks mõõtsid kangelased selle pikkust papagoidel, elevandipoegadel ja ahvidel. Sel juhul võrreldi boa pikkust teiste koomiksitegelaste pikkusega. Tulemus sõltus kvantitatiivselt standardist.
Kogused on selle mõõtmise mõõt teatud ühikute süsteemis. Segadus nendes mõõtudes ei tulene mitte ainult mõõtude ebatäiuslikkusest ja heterogeensusest, vaid mõnikord ka ühikute suhtelisusest.
Vene pikkuse mõõt - arshin - indeksi ja vaheline kaugus pöial käed. Siiski on igaühe käed erinevad ja täiskasvanud mehe käega mõõdetud arshin erineb lapse või naise käega mõõdetavast arshinist. Sama lahknevus pikkusmõõtudes puudutab sülle (külgedele laiali sirutatud käte sõrmeotste vaheline kaugus) ja küünarnukke (kaugus keskmisest sõrmest käe küünarnukini).
Huvitav on see, et poodidesse palgati ametnikeks väikesed mehed. Kavalad kaupmehed säästsid kangast veidi väiksemate mõõtudega: arshin, cubit, fathom.
Mõõtmete süsteemid
Selliseid erinevaid meetmeid ei eksisteerinud mitte ainult Venemaal, vaid ka teistes riikides. Mõõtühikute kasutuselevõtt oli sageli meelevaldne, mõnikord võeti need kasutusele ainult nende mõõtmise mugavuse tõttu. Näiteks mõõtmiseks atmosfääri rõhk manustati mmHg. Teadaolevalt, milles kasutati elavhõbedaga täidetud toru, oli võimalik kasutusele võtta selline ebatavaline väärtus.
Võrreldi mootori võimsust (mida meie ajal ikka praktiseeritakse).
Erinevad füüsikalised suurused muutsid füüsikaliste suuruste mõõtmise mitte ainult keeruliseks ja ebausaldusväärseks, vaid raskendasid ka teaduse arengut.
Ühtne meetmete süsteem
Igas tööstusriigis mugav ja optimeeritud ühtne füüsikaliste suuruste süsteem on muutunud hädavajalikuks. Aluseks võeti idee valida võimalikult vähe ühikuid, mille abil saaks matemaatilistes seostes väljendada muid suurusi. Sellised põhisuurused ei tohiks olla omavahel seotud, nende tähendus on igas majandussüsteemis üheselt ja selgelt määratud.
Nad püüdsid seda probleemi aastal lahendada erinevaid riike. Ühtse GHS-i, ISS-i jt) loomist tehti korduvalt, kuid need süsteemid olid ebamugavad kas teaduslikust seisukohast või kodu- ja tööstuslikus kasutuses.
19. sajandi lõpus püstitatud ülesanne lahendati alles 1958. aastal. Rahvusvahelise Legaalse Metroloogia Komitee koosolekul esitleti ühtset süsteemi.
Ühtne meetmete süsteem
1960. aastat tähistas kaalude ja mõõtude peakonverentsi ajalooline koosolek. Unikaalne süsteem, nimega “Systeme internationale d"unites" (lühendatult SI), võeti selle auväärse koosoleku otsusega vastu.Venekeelses versioonis nimetatakse seda süsteemi rahvusvaheliseks süsteemiks (lühend SI).
Aluseks on 7 põhiüksust ja 2 lisaüksust. Nende arvväärtus määratletud standardina
Füüsikaliste suuruste tabel SI
Põhiüksuse nimi | Mõõdetud kogus | Määramine |
|
Rahvusvaheline | vene keel |
||
Põhiühikud |
|||
kilogrammi | |||
Praegune tugevus | |||
Temperatuur | |||
Aine kogus | |||
Valguse jõud | |||
Täiendavad üksused |
|||
Lame nurk | |||
Steradiaan | Täisnurk | ||
Süsteem ise ei saa koosneda ainult seitsmest ühikust, kuna looduses toimuvate füüsikaliste protsesside mitmekesisus nõuab üha uute suuruste kasutuselevõttu. Struktuur ise ei võimalda mitte ainult uute ühikute kasutuselevõttu, vaid ka nende omavahelist seost matemaatiliste seoste kujul (neid nimetatakse sagedamini mõõtmete valemiteks).
Füüsikalise suuruse ühik saadakse mõõtmete valemis põhiühikute korrutamise ja jagamisega. Numbriliste koefitsientide puudumine sellistes võrrandites muudab süsteemi mitte ainult igas mõttes mugavaks, vaid ka sidusaks (järjepidevaks).
Tuletatud ühikud
Mõõtühikuid, mis moodustatakse seitsmest põhiühikust, nimetatakse tuletisteks. Lisaks põhi- ja tuletatud ühikutele tekkis vajadus võtta kasutusele täiendavad (radiaanid ja steradiaanid). Nende mõõtmeid peetakse nulliks. Puudumine mõõteriistad nende määramine muudab nende mõõtmise võimatuks. Nende kasutuselevõtt on tingitud nende kasutamisest aastal teoreetiline uurimus. Näiteks füüsikalist suurust “jõudu” mõõdetakse selles süsteemis njuutonites. Kuna jõud on kehade vastastikuse mõju mõõt, mis on teatud massiga keha kiiruse kõikumise põhjuseks, saab seda määratleda kui massiühiku korrutist kiirusühikuga. jagatud ajaühikuga:
F = k٠M٠v/T, kus k on proportsionaalsuskoefitsient, M on massiühik, v on kiiruse ühik, T on ajaühik.
SI annab mõõtmete jaoks järgmise valemi: H = kg٠m/s 2, kus kasutatakse kolme ühikut. Ja kilogramm, meeter ja teine klassifitseeritakse põhilisteks. Proportsionaalsustegur on 1.
Võimalik on sisse viia dimensioonituid suurusi, mis on defineeritud homogeensete suuruste suhtena. Nende hulka kuuluvad, nagu teada, võrdne hõõrdejõu ja normaalrõhujõu suhtega.
Põhilistest tuletatud füüsikaliste suuruste tabel
Üksuse nimi | Mõõdetud kogus | Mõõtmete valem |
kg٠m 2 ٠s -2 |
||
survet | kg٠ m -1 ٠s -2 |
|
magnetiline induktsioon | kg ٠А -1 ٠с -2 |
|
elektriline pinge | kg ٠m 2 ٠s -3 ٠A -1 |
|
Elektritakistus | kg ٠m 2 ٠s -3 ٠A -2 |
|
Elektrilaeng | ||
võimsus | kg ٠m 2 ٠s -3 |
|
Elektriline võimsus | m -2 ٠kg -1 ٠c 4 ٠A 2 |
|
Joule Kelvinile | Soojusmahtuvus | kg ٠m 2 ٠s -2 ٠K -1 |
Becquerel | Radioaktiivse aine aktiivsus | |
Magnetvoog | m 2 ٠kg ٠s -2 ٠A -1 |
|
Induktiivsus | m 2 ٠kg ٠s -2 ٠A -2 |
|
Imendunud annus | ||
Samaväärne kiirgusdoos | ||
Valgustus | m -2 ٠kd ٠av -2 |
|
Valgusvoog | ||
Jõud, kaal | m ٠kg ٠s -2 |
|
Elektrijuhtivus | m -2 ٠kg -1 ٠s 3 ٠A 2 |
|
Elektriline võimsus | m -2 ٠kg -1 ٠c 4 ٠A 2 |
Süsteemivälised üksused
Suuruste mõõtmisel on lubatud kasutada ajalooliselt väljakujunenud suurusi, mis ei sisaldu SI-s või erinevad ainult arvulise koefitsiendi võrra. Need on mittesüsteemsed üksused. Näiteks mm elavhõbedat, röntgenikiirgust ja teisi.
Arvulisi koefitsiente kasutatakse osa- ja kordiste sisestamiseks. Prefiksid vastavad kindlale numbrile. Näiteks senti-, kilo-, deka-, mega- ja paljud teised.
1 kilomeeter = 1000 meetrit,
1 sentimeeter = 0,01 meetrit.
Koguste tüpoloogia
Püüame välja tuua mitu põhitunnust, mis võimaldavad meil määrata väärtuse tüübi.
1. Suund. Kui füüsikalise suuruse toime on otseselt seotud suunaga, nimetatakse seda vektoriks, teisi - skalaariks.
2. Mõõtmete olemasolu. Füüsikaliste suuruste valemi olemasolu võimaldab neid nimetada dimensioonilisteks. Kui valemis kõik ühikud on null kraadiga, nimetatakse neid dimensioonituteks. Õigem oleks nimetada neid suurusteks, mille mõõde on võrdne 1-ga. Mõttetu suuruse mõiste on ju ebaloogiline. Põhivara - dimensiooni - pole tühistatud!
3. Võimalusel lisamine. Aditiivne suurus, mille väärtust saab liita, lahutada, korrutada koefitsiendiga jne (näiteks mass), on füüsikaline suurus, mis on liidetav.
4. Seoses füüsilise süsteemiga. Ulatuslik - kui selle väärtust saab koostada alamsüsteemi väärtustest. Näitena võiks tuua ruutmeetrites mõõdetud pindala. Intensiivne – suurus, mille väärtus ei sõltu süsteemist. Nende hulka kuuluvad temperatuur.
Füüsikalise suuruse mõiste on levinud füüsikas ja metroloogias ning seda kasutatakse objektide materiaalsete süsteemide kirjeldamiseks.
Füüsiline kogus, nagu eespool mainitud, on see omadus, mis on kvalitatiivses mõttes tavaline paljude objektide, protsesside, nähtuste jaoks ja kvantitatiivses mõttes - igaühe jaoks individuaalne. Näiteks on kõigil kehadel oma mass ja temperatuur, kuid nende parameetrite arvväärtused on erinevate kehade puhul erinevad. Selle omaduse kvantitatiivne sisu objektis on füüsikalise suuruse suurus, selle suuruse arvuline hinnang helistas füüsikalise suuruse väärtus.
Füüsikalist suurust, mis väljendab sama kvaliteeti kvalitatiivses mõttes, nimetatakse homogeenne (sama nimega ).
Mõõtmiste põhiülesanne - teabe hankimine füüsikalise suuruse väärtuste kohta teatud arvu selle jaoks aktsepteeritud ühikute kujul.
Füüsikaliste suuruste väärtused jagunevad tõelisteks ja tegelikeks.
Tõeline tähendus - see on tähendus ideaalsel viisil peegeldades kvalitatiivselt ja kvantitatiivselt objekti vastavaid omadusi.
Tegelik väärtus - see on eksperimentaalselt leitud väärtus ja nii lähedane tõele, et seda saab selle asemel võtta.
Füüsikalised suurused liigitatakse mitmete tunnuste järgi. Eristatakse järgmist: klassifikatsioonid:
1) mõõtmisteabe signaalide puhul on füüsikalised suurused: aktiivne - suurused, mida on võimalik muuta mõõteinfo signaaliks ilma abienergiaallikaid kasutamata; passiivne uus - abienergiaallikate kasutamist nõudvad kogused, mille kaudu tekib mõõteinfo signaal;
2) liitevõime alusel jagatakse füüsikalised suurused: lisaaine , või ekstensiivne, mida saab mõõta osadena ja ka täpselt reprodutseerida, kasutades üksikute mõõtude suuruste liitmisel põhinevat mitmeväärtuslikku mõõtu; Mitte lisand, või intensiivsed, mida ei mõõdeta otseselt, vaid teisendatakse suurusmõõduks või mõõtmiseks kaudsete mõõtmiste abil. (Liitavus (ladina additivus - lisatud) on suuruste omadus, mis seisneb selles, et kogu objektile vastava koguse väärtus võrdub selle osadele vastavate suuruste väärtuste summaga).
Arengu areng süsteemid füüsilised ühikud.
Meetermõõdustik- esimene füüsikaliste suuruste ühikute süsteem
Prantsuse Rahvusassamblee võttis selle vastu 1791. aastal. See sisaldas pikkuse, pindala, mahu, mahu ja kaalu ühikud , mis põhinesid kahel ühikul - meeter ja kilogramm . See erines praegu kasutatavast mõõtühikute süsteemist ega olnud veel ühikute süsteem tänapäeva mõistes.
Absoluutne süsteemfüüsikaliste suuruste ühikud.
Mõõtühikute süsteemi kui põhi- ja tuletatud ühikute kogumi konstrueerimise meetodi töötas välja ja pakkus välja 1832. aastal saksa matemaatik K. Gauss, nimetades seda absoluutseks süsteemiks. Ta võttis aluseks kolm üksteisest sõltumatut suurust - mass, pikkus, aeg .
Peamise jaoks ühikut ta võttis need kogused vastu milligramm, millimeeter, sekund , eeldades, et ülejäänud ühikud saab nende abil määrata.
Hiljem ilmus hulk füüsikaliste suuruste ühikute süsteeme, mis olid üles ehitatud Gaussi pakutud põhimõttel ja põhinevad meetermõõdustikul, kuid erinevad põhiühikute poolest.
Kavandatava Gaussi põhimõtte kohaselt on peamised füüsikaliste suuruste ühikute süsteemid:
GHS süsteem, milles põhiühikud on pikkuse ühikuna sentimeeter, massiühikuna gramm ja ajaühikuna teine; paigaldati 1881. aastal;
MKGSS süsteem. Kilogrammi kasutamine kaaluühikuna ja hiljem jõuühikuna üldiselt viis 19. sajandi lõpul. füüsikaliste suuruste ühikute süsteemi moodustamiseks kolme põhiühikuga: meeter - pikkuse ühik, kilogramm - jõud - jõuühik, sekund - ajaühik;
5. MKSA süsteem- Põhiühikud on meeter, kilogramm, sekund ja amper. Selle süsteemi alused pakkus 1901. aastal välja Itaalia teadlane G. Giorgi.
Rahvusvahelised suhted teaduse ja majanduse vallas eeldasid mõõtühikute ühtlustamist, ühtse füüsikaliste suuruste ühikute süsteemi loomist, hõlmates erinevaid mõõtevaldkonna harusid ja säilitades sidususe põhimõtte, s.o. proportsionaalsuskoefitsiendi võrdsus ühtsusega füüsikaliste suuruste seose võrrandites.
SüsteemSI. Aastal 1954 komisjon ühtse internatsionaali väljatöötamiseks
ühikute süsteem pakkus välja ühikusüsteemi eelnõu, mis kinnitati aastal 1960. aasta. XI kaalude ja mõõtude peakonverents. Rahvusvaheline süsteemühikut (lühendatult SI) sai oma nime prantsuskeelse nime System International algustähtedest.
Rahvusvaheline mõõtühikute süsteem (SI) sisaldab seitset põhiühikut (tabel 1), kahte täiendavat ja mitmeid mittesüsteemseid mõõtühikuid.
Tabel 1 – Rahvusvaheline mõõtühikute süsteem
|
Füüsilised kogused, millel on ametlikult kinnitatud standard |
Üksus |
Üksuse lühendatud tähistus füüsiline kogus |
|
|
rahvusvaheline |
|||
|
kilogrammi | |||
|
Elektrivoolu tugevus | |||
|
Temperatuur | |||
|
Valgustusühik | |||
|
Aine kogus | |||
Allikas: Tyurin N.I. Sissejuhatus metroloogiasse. M.: Standardite kirjastus, 1985.
Põhiühikud mõõdud Kaalude ja Mõõtude Peakonverentsi otsuste kohased füüsikalised suurused määratletakse järgmiselt:
meeter – tee pikkus, mille valgus läbib vaakumis 1/299 792 458 sekundiga;
kilogramm on võrdne kilogrammi rahvusvahelise prototüübi massiga;
sekund võrdub 9 192 631 770 kiirgusperioodiga, mis vastab üleminekule Cs 133 aatomi põhioleku kahe ülipeen taseme vahel;
amper on võrdne konstantse voolu tugevusega, mis kahe paralleelse lõpmatu pikkusega sirge juhi läbimisel on tühine väike alaümmargune ristlõige, mis paikneb vaakumis üksteisest 1 m kaugusel, põhjustab vastasmõju jõu igale 1 m pikkusele juhi sektsioonile;
kandela on võrdne ioonkaitsekiirgust kiirgava allika valgustugevusega antud suunas, mille energeetiline valgustugevus selles suunas on 1/683 W/sr;
kelvin on võrdne 1/273,16 vee kolmikpunkti termodünaamilise temperatuuriga;
mool on võrdne aine kogusega süsteemis, mis sisaldab sama arvu struktuurielemente, kui on aatomeid C12-s kaaluga 0,012 kg 2.
Täiendavad üksused Tasapinna ja ruuminurga mõõtmise rahvusvaheline mõõtühikute süsteem:
radiaan (rad) - tasane nurk ringi kahe raadiuse vahel, mille vaheline kaar on raadiusega võrdne. Kraadides on radiaan võrdne 57°17"48"3;
steradiaan (sr) - ruuminurk, mille tipp asub kera keskel ja mis lõikab pinnalt välja sfääri ala, võrdne külje pikkusega ruudu pindalaga võrdne raadiusega sfäärid.
Täiendavaid SI ühikuid kasutatakse nurkkiiruse, nurkkiirenduse ja mõne muu suuruse ühikute moodustamiseks. Radiaani ja steradiaani kasutatakse teoreetilisteks konstruktsioonideks ja arvutusteks, kuna enamik praktilisi nurkade väärtusi radiaanides, mis on praktikas olulised, on väljendatud transtsendentaalsete arvudena.
Süsteemivälised üksused:
Logaritmiliseks ühikuks võetakse kümnendik valgest - detsibell (dB);
Diopter - optiliste instrumentide valgustugevus;
Reaktiivvõimsuse muutuja (VA);
Astronoomiline üksus (AU) - 149,6 miljonit km;
Valgusaasta on vahemaa, mille valguskiir läbib 1 aasta jooksul;
Mahutavus - liiter (l);
Pindala - hektar (ha).
Logaritmilised ühikud jagunevad absoluutne, mis esindavad füüsikalise suuruse ja normaliseeritud väärtuse suhte kümnendlogaritmi ja sugulane, moodustatud mis tahes kahe homogeense (sama) suuruse suhte kümnendlogaritmina.
Mitte-SI ühikud hõlmavad kraade ja minuteid. Ülejäänud ühikud on tuletatud.
Tuletatud ühikud SI moodustatakse kõige lihtsamate võrrandite abil, mis seovad suurusi ja milles arvulised koefitsiendid on võrdsed ühtsusega. Sel juhul nimetatakse tuletatud ühikut sidus.
Mõõtmed on mõõdetud suuruste kvalitatiivne kuvamine. Suuruse väärtus saadakse selle mõõtmise või arvutamise tulemusena vastavalt põhivõrrand alatesmõõdud:K = q * [ K]
kus Q - koguse väärtus; q- mõõdetud suuruse arvväärtus kokkuleppelistes ühikutes; [Q] - mõõtmiseks valitud ühik.
Kui defineeriv võrrand sisaldab arvulist koefitsienti, siis tuletatud ühiku moodustamiseks tuleks sellised algsuuruste arvväärtused asendada võrrandi paremasse serva nii, et määratava tuletatud ühiku arvväärtus on võrdne ühega. .
(Näiteks vedeliku massi mõõtühikuks võetakse 1 ml, seega on pakendil märgitud: 250 ml, 750 jne, aga kui mõõtühikuks võtta 1 liiter, siis sama kogus vedelikku näidatakse vastavalt 0,25 liitrit. , 075l.).
Ühe võimalusena kordi- ja osakordajate moodustamiseks kasutatakse meetermõõdustiku süsteemis kasutusele võetud kümnendkordsust suur- ja kõrvalühikute vahel. Tabelis 1.2 annab tegurid ja eesliited kümnend- ja osakordade ning nende nimetuste moodustamiseks.
Tabel 2 – Kümnend- ja osakordade moodustamise tegurid ja eesliited ning nende nimed
|
Faktor |
konsool |
Prefiksi tähistus |
|
|
rahvusvaheline |
|||
(Eksabait on teabehulga mõõtühik, mis võrdub 1018 või 260 baiti. 1 EeV (eksaelektronvolt) = 1018 elektronvolti = 0,1602 džauli)
Arvestada tuleks sellega, et mitme ja mitme pindala- ja ruumalaühiku moodustamisel eesliidete abil võib esineda topeltlugemine sõltuvalt sellest, kuhu eesliide lisatakse. Näiteks 1 m2 saab kasutada 1 ruutmeetri ja 100 ruutsentimeetrina, mis pole kaugeltki sama asi, sest 1 ruutmeeter see on 10 000 ruutsentimeetrit.
Vastavalt rahvusvahelistele reeglitele tuleks pindala ja ruumala kordsed ja alamkorrutised moodustada, lisades algühikutele prefiksid. Kraadid tähistavad neid ühikuid, mis saadakse eesliidete lisamisega. Näiteks 1 km 2 = 1 (km) 2 = (10 3 m) 2 == 10 6 m 2.
Mõõtmiste ühtsuse tagamiseks on vaja identseid mõõtühikuid, milles on kalibreeritud kõik sama füüsikalise suuruse mõõteriistad. Mõõtmiste ühtsus saavutatakse füüsikaliste suuruste kindlaksmääratud ühikute salvestamise, täpse taasesitamise ja nende suuruse ülekandmisega kõikidele töötavatele mõõteriistadele, kasutades standardeid ja etalonmõõtevahendeid.
Viide - mõõtevahend, mis tagab füüsilise suuruse seadusliku ühiku säilitamise ja taasesitamise, samuti selle suuruse ülekandmise teistele mõõtevahenditele.
Standardite loomine, säilitamine ja kasutamine ning nende seisundi jälgimine alluvad GOST GSI kehtestatud ühtsetele reeglitele. Füüsikaliste suuruste ühikute standardid. Väljatöötamise, kinnitamise, registreerimise, säilitamise ja taotlemise kord.
Alluvuse järgi standardid on jagatud esmaseks ja sekundaarseks ning neil on järgmine klassifikatsioon.
Esmane standard tagab ühikute säilitamise, reprodutseerimise ja mõõtmete edastamise riigis suurima täpsusega, mis selles mõõtmisvaldkonnas on võimalik:
- esmased eristandardid- on ette nähtud seadme reprodutseerimiseks tingimustes, kus seadme suuruse otsene edastamine põhistandardist nõutava täpsusega on tehniliselt võimatu, näiteks madal- ja kõrgepinge, mikrolaineahju ja HF korral. Need on heaks kiidetud riiklike standarditena. Pidades silmas riiklike standardite erilist tähtsust ja neile seaduse jõu andmist, on GOST heaks kiidetud iga riigistandardi jaoks. Riiklik standardikomitee loob, kiidab heaks, säilitab ja rakendab riiklikke standardeid.
Sekundaarne standard reprodutseerib seadet sisse eritingimused ja asendab nendel tingimustel esmase standardi. See on loodud ja heaks kiidetud, et tagada riigistandardi minimaalne kulumine. Teisesed standardid omakorda jagatud eesmärgi järgi:
Standardite kopeerimine – mõeldud üksuste suuruste ülekandmiseks tööstandarditele;
Võrdlusstandardid - mõeldud riikliku standardi ohutuse kontrollimiseks ja selle asendamiseks kahju või kadumise korral;
Tunnistajastandardid – kasutatakse selliste standardite võrdlemiseks, mida ühel või teisel põhjusel ei saa omavahel otseselt võrrelda;
Tööstandardid - üksuse reprodutseerimine teisestest standarditest ja suuruse ülekandmiseks madalama astme standardile. Sekundaarsed standardid loovad, kinnitavad, säilitavad ja kasutavad ministeeriumid ja osakonnad.
Ühiku standard - üks erispetsifikaadi järgi valmistatud ja aastal ametlikult heaks kiidetud instrument või mõõtevahendite komplekt, mis võimaldab ühikut salvestada ja reprodutseerida selle suuruse ülekandmiseks taatlusskeemis alluvatele mõõtevahenditele. ettenähtud korras standardina.
Üksuste reprodutseerimine toimub olenevalt tehnilistest ja majanduslikest nõuetest kahekesi viise:
- tsentraliseeritud- ühe osariigi standardi kasutamine kogu riigi või riikide rühma kohta. Kõik põhiühikud ja enamik tuletistest reprodutseeritakse tsentraalselt;
- detsentraliseeritud- rakendub tuletatud ühikutele, mille suurust ei ole võimalik standardiga vahetult võrrelda ja mis tagavad vajaliku täpsuse.
Standard kehtestab mitmeetapilise protseduuri füüsikalise suuruse ühiku mõõtmete ülekandmiseks riigietalonilt kõikidesse antud füüsikalise suuruse mõõtmise töövahenditesse, kasutades sekundaarseid standardeid ja näidisvahendeid erinevate kategooriate mõõtmiseks kõrgeimast esimesest madalaimani. ja eeskujulikest vahenditest töötavateks.
Suuruse ülekandmine toimub erinevate kontrollimeetoditega, peamiselt tuntud mõõtmismeetoditega. Suuruse astmelise ülekandmisega kaasneb täpsuse kadu, kuid mitmeastmeline režiim võimaldab salvestada standardeid ja kanda ühiku suurust üle kõigile töötavatele mõõteriistadele.
Füüsikaliste nähtuste ja nende mustrite uurimine, samuti nende mustrite kasutamine praktiline tegevus inimene on seotud füüsikaliste suuruste mõõtmisega.
Füüsikaline suurus on omadus, mis on kvalitatiivselt ühine paljudele füüsilistele objektidele (füüsikalistele süsteemidele, nende seisunditele ja neis toimuvatele protsessidele), kuid iga objekti puhul kvantitatiivselt individuaalne.
Füüsikaline suurus on näiteks mass. Erinevatel füüsilistel objektidel on mass: kõik kehad, kõik aineosakesed, elektromagnetvälja osakesed jne. Kvalitatiivselt on kõik massi spetsiifilised teostused, st kõigi füüsiliste objektide massid, ühesugused. Kuid ühe objekti mass võib olla teatud arv kordi suurem või väiksem kui teise objekti mass. Ja selles kvantitatiivses mõttes on mass omadus, mis on iga objekti puhul individuaalne. Füüsikalised suurused on ka pikkus, temperatuur, pinge elektriväli, võnkeperiood jne.
Sama füüsikalise suuruse konkreetseid teostusi nimetatakse homogeenseteks suurusteks. Näiteks silmade pupillide vaheline kaugus ja kõrgus Eiffeli torn on sama füüsikalise suuruse – pikkuse – spetsiifilised realisatsioonid ja seetõttu on tegemist homogeensete suurustega. Ka selle raamatu mass ja Maa satelliidi "Cosmos-897" mass on homogeensed füüsikalised suurused.
Homogeensed füüsikalised suurused erinevad üksteisest suuruse poolest. Füüsikalise suuruse suurus on
"füüsikalise suuruse" mõistele vastava omaduse kvantitatiivne sisaldus antud objektis.
Erinevate objektide homogeensete füüsikaliste suuruste suurusi saab omavahel võrrelda, kui nende suuruste väärtused on kindlaks määratud.
Füüsikalise suuruse väärtus on füüsikalise suuruse hinnang selle jaoks aktsepteeritud teatud arvu ühikute kujul (vt lk 14). Näiteks teatud keha pikkuse väärtus, 5 kg on teatud keha massi väärtus jne. Füüsikalise suuruse väärtuses sisalduvat abstraktset arvu (meie näidetes 10 ja 5) nimetatakse arvväärtus. Üldiselt saab teatud suuruse väärtust X väljendada valemina
kus on koguse arvväärtus, selle ühik.
On vaja eristada füüsikalise suuruse tegelikke ja tegelikke väärtusi.
Füüsikalise suuruse tegelik väärtus on suuruse väärtus, mis ideaalis peegeldaks objekti vastavat omadust kvalitatiivses ja kvantitatiivses mõttes.
Füüsikalise suuruse tegelik väärtus on katseliselt leitud suuruse väärtus, mis on nii lähedal tõelisele väärtusele, et seda saab selle asemel kasutada antud eesmärgil.
Füüsikalise suuruse väärtuse leidmist katseliselt spetsiaalsete tehniliste vahenditega nimetatakse mõõtmiseks.
Füüsikaliste suuruste tegelikud väärtused on tavaliselt teadmata. Näiteks ei tea keegi valguse kiiruse tegelikke väärtusi, kaugust Maast Kuuni, elektroni, prootoni massi ja muud. elementaarosakesed. Me ei tea oma pikkuse ja kehakaalu tegelikku väärtust, me ei tea ega saa teada oma toa õhutemperatuuri tegelikku väärtust, töölaua pikkust jne.
Spetsiaalseid tehnilisi vahendeid kasutades on aga võimalik kindlaks teha tegelik
kõigi nende ja paljude muude koguste väärtused. Pealegi sõltub nende tegelike väärtuste lähendamise määr füüsiliste suuruste tegelikele väärtustele kasutatud tehniliste mõõtevahendite täiuslikkusest.
Mõõteriistad hõlmavad mõõte, mõõteriistu jne. Mõõtme all mõistetakse mõõtevahendit, mis on ette nähtud teatud suurusega füüsikalise suuruse reprodutseerimiseks. Näiteks kaal on massi mõõt, millimeetrijaotusega joonlaud on pikkuse mõõt, mõõtekolb on ruumala (mahutavus), normaalelement on elektromotoorjõu mõõt, kvartsostsillaator on mõõt. elektriliste võnkumiste sagedusest jne.
Mõõteseade on mõõtevahend, mis on ette nähtud mõõteinformatsiooni signaali genereerimiseks sellisel kujul, mis on vaatluse teel vahetult tajutav. Mõõtevahenditeks on dünamomeeter, ampermeeter, manomeeter jne.
On otseseid ja kaudseid mõõtmisi.
Otsene mõõtmine on mõõtmine, mille käigus leitakse soovitud suuruse väärtus otse katseandmetest. Otsesed mõõtmised hõlmavad näiteks massi mõõtmist võrdsel skaalal, temperatuuri - termomeetriga, pikkuse - skaala joonlauaga.
Kaudne mõõtmine on mõõtmine, mille käigus leitakse suuruse soovitud väärtus selle ja otsemõõdetavate suuruste vahelise teadaoleva seose alusel. Kaudsed mõõtmised on näiteks keha tiheduse leidmine selle massi ja geomeetriliste mõõtmete järgi, juhi elektrilise eritakistuse leidmine selle takistuse, pikkuse ja ristlõike pindala järgi.
Füüsikaliste suuruste mõõtmine põhineb erinevatel füüsikalistel nähtustel. Näiteks temperatuuri mõõtmiseks kasutatakse kehade soojuspaisumist ehk termoelektrilist efekti, kehade massi mõõtmiseks kaalumise teel, gravitatsiooninähtust jne. Füüsikaliste nähtuste kogumit, millel mõõtmised põhinevad, nimetatakse mõõtmisprintsiibiks. Selles juhendis ei käsitleta mõõtmispõhimõtteid. Metroloogia tegeleb mõõtmispõhimõtete ja -meetodite, mõõtevahendite tüüpide, mõõtmisvigade ja muude mõõtmistega seotud küsimuste uurimisega.
Füüsikaline suurus on üks füüsikalise objekti (nähtuse, protsessi) omadusi, mis on kvalitatiivselt ühine paljudele füüsilistele objektidele, kuid erineb kvantitatiivselt.
Mõõtmiste eesmärk on määrata füüsikalise suuruse väärtus - teatud arv selle jaoks aktsepteeritud ühikuid (näiteks toote massi mõõtmise tulemus on 2 kg, hoone kõrgus 12 m jne. ).
Sõltuvalt objektiivsuse lähendamise astmest eristatakse füüsikalise suuruse tõelisi, tegelikke ja mõõdetud väärtusi.
See on väärtus, mis ideaalis peegeldab objekti vastavat omadust kvalitatiivses ja kvantitatiivses mõttes. Mõõtmisvahendite ja -meetodite ebatäiuslikkuse tõttu on suuruste tegelikke väärtusi praktiliselt võimatu saada. Neid saab ette kujutada vaid teoreetiliselt. Ja mõõtmisel saadud väärtused lähenevad tõelisele väärtusele ainult suuremal või vähemal määral.
See on katseliselt leitud suuruse väärtus, mis on nii lähedane tegelikule väärtusele, et seda saab selle asemel kasutada antud eesmärgil.
See on väärtus, mis saadakse konkreetsete meetodite ja mõõtevahendite abil mõõtmisel.
9. Mõõtmiste klassifitseerimine mõõdetud väärtuse sõltuvuse ajast ja mõõdetud väärtuste kogumite järgi.
Vastavalt mõõdetud väärtuse muutumise olemusele - staatilised ja dünaamilised mõõtmised.
Dünaamiline mõõtmine - suuruse mõõtmine, mille suurus aja jooksul muutub. Mõõdetava suuruse kiire muutus nõuab selle mõõtmist kõige täpsem määratlus hetk ajas. Näiteks kauguse mõõtmine Maa pinna tasemeni alates kuumaõhupall või alalispinge mõõtmine elektrivool. Põhimõtteliselt on dünaamiline mõõtmine mõõdetud koguse funktsionaalse sõltuvuse mõõtmine ajast.
Staatiline mõõtmine - arvessevõetava suuruse mõõtmine vastavalt määratud mõõtmisülesandele ja ei muutu kogu mõõtmisperioodi jooksul. Näiteks valmistatud toote lineaarse suuruse mõõtmine, kui normaalne temperatuur võib pidada staatiliseks, kuna temperatuurikõikumised töökojas kraadi kümnendiku tasemel toovad kaasa mõõtmisvea mitte rohkem kui 10 μm/m, mis on detaili tootmisveaga võrreldes ebaoluline. Seetõttu võib antud mõõteülesande puhul lugeda mõõdetud suurust muutumatuks. Joonepikkuse mõõtmise kalibreerimisel riigi esmase standardi suhtes tagab termostaat stabiilsuse temperatuuri hoidmisel 0,005 °C tasemel. Sellised temperatuurikõikumised põhjustavad tuhat korda väiksema mõõtmisvea – mitte rohkem kui 0,01 μm/m. Kuid antud mõõteülesande puhul on see hädavajalik ning temperatuurimuutuste arvestamine mõõtmisprotsessi ajal saab vajaliku mõõtmistäpsuse tagamise tingimuseks. Seetõttu tuleks need mõõtmised läbi viia dünaamilise mõõtmise tehnikaga.
Põhineb olemasolevatel mõõdetud väärtuste kogumitel peal elektriline ( vool, pinge, võimsus) , mehaaniline ( mass, toodete arv, pingutus); , soojusvõimsus(temperatuur, rõhk); , füüsiline(tihedus, viskoossus, hägusus); keemiline(ühend, Keemilised omadused, keskendumine) , raadiotehnika jne.
Mõõtmiste liigitamine tulemuse saamise meetodi järgi (tüübi järgi).
Mõõtmistulemuste saamise meetodi järgi eristatakse: otsene, kaudne, kumulatiivne ja liitmõõtmine.
Otsesed mõõtmised on need, mille puhul leitakse mõõdetud suuruse soovitud väärtus otse katseandmetest.
Kaudsed mõõtmised on need, mille puhul leitakse mõõdetava suuruse soovitud väärtus mõõdetud suuruse ja otsemõõtmistel määratud suuruste vahelise teadaoleva seose alusel.
Kumulatiivsed mõõtmised on need, mille puhul mõõdetakse samaaegselt mitut samanimelist suurust ja leitud väärtus leitakse võrrandisüsteemi lahendamisel, mis saadakse samanimeliste suuruste otsemõõtmiste põhjal.
Ühismõõtmised on kahe või enama erineva nimega koguse mõõtmised, et leida nendevaheline seos.
Mõõtmiste klassifitseerimine vastavalt tingimustele, mis määravad tulemuse täpsuse ja mõõtmiste arvu tulemuse saamiseks.
Vastavalt tingimustele, mis määravad tulemuse täpsuse, jagatakse mõõtmised kolme klassi:
1. Olemasoleva tehnoloogiatasemega saavutatava suurima võimaliku täpsusega mõõtmised.
Nende hulka kuuluvad esiteks standardmõõtmised, mis on seotud kindlaksmääratud füüsikaliste suuruste ühikute reprodutseerimise suurima võimaliku täpsusega, ja lisaks füüsikaliste konstantide, peamiselt universaalsete (näiteks kiirenduse absoluutväärtuse) mõõtmised. vabalangus, prootonite güromagnetiline suhe jne).
Sellesse klassi kuuluvad ka mõned erimõõtmised, mis nõuavad suurt täpsust.
2. Kontroll- ja kontrollmõõtmised, mille viga ei tohiks teatud tõenäosusega ületada teatud kindlat väärtust.
Nende hulka kuuluvad mõõtmised, mida teostavad laborite riikliku järelevalve teostamine standardite rakendamise ja vastavuse üle ning mõõteseadmete seisukord ja tehasemõõtelaborid, mis garanteerivad tulemuse vea teatud tõenäosusega, mis ei ületa teatud etteantud väärtust.
3. Tehnilised mõõtmised, mille puhul tulemuse viga määratakse mõõtevahendite omadustega.
Tehniliste mõõtmiste näideteks on mõõtmised, mis tehakse tootmise käigus masinaehitustehastes, elektrikilpidel jaotusseadmed elektrijaamad jne.
Mõõtmiste arvu alusel jagatakse mõõtmised ühe- ja mitmekordseteks.
Üksikmõõtmine on ühe suuruse ühekordne mõõtmine. Praktikas on üksikutel mõõtmistel suur viga, seetõttu on vea vähendamiseks soovitatav seda tüüpi mõõtmisi teha vähemalt kolm korda ja võtta tulemuseks nende aritmeetiline keskmine.
Mitu mõõtmist on ühe või mitme suuruse mõõtmine, mida tehakse neli või enam korda. Mitmikmõõtmine on üksikute mõõtmiste jada. Minimaalne mõõtmiste arv, mille puhul mõõtmist saab lugeda mitmekordseks, on neli. Mitme mõõtmise tulemus on kõigi tehtud mõõtmiste tulemuste aritmeetiline keskmine. Korduvate mõõtmiste korral viga väheneb.
Juhuslike mõõtmisvigade klassifikatsioon.
Juhuslik viga on mõõtmisvea komponent, mis muutub juhuslikult sama suuruse korduval mõõtmisel.
1) Kare – ei ületa lubatud viga
2) Miss on jäme viga, oleneb inimesest
3) Eeldatav – saadud loomise käigus tehtud katse tulemusena. tingimused
Metroloogia mõiste
Metroloogia– teadus mõõtmistest, nende ühtsuse tagamise meetoditest ja vahenditest ning meetodid nõutava täpsuse saavutamiseks. See põhineb terminite ja mõistete kogumil, millest olulisemad on toodud allpool.
Füüsiline kogus- omadus, mis on kvalitatiivselt ühine paljudele füüsilistele objektidele, kuid kvantitatiivselt individuaalne iga objekti puhul. Füüsikalised suurused on pikkus, mass, tihedus, jõud, rõhk jne.
Füüsikalise suuruse ühik loetakse suurust, millele definitsiooni järgi omistatakse väärtus 1. Näiteks mass 1 kg, jõud 1 N, rõhk 1 Pa. IN erinevaid süsteemeühikud Sama suurusega ühikute suurus võib erineda. Näiteks jõu korral 1 kgf ≈ 10 N.
Füüsikalise koguse väärtus– konkreetse objekti füüsilise suuruse numbriline hindamine aktsepteeritud ühikutes. Näiteks tellise mass on 3,5 kg.
Tehniline mõõde- erinevate füüsikaliste suuruste väärtuste määramine spetsiaalse abil tehnilisi meetodeid ja tähendab. Laboratoorsete uuringute käigus määratakse väärtused geomeetrilised mõõtmed, mass, temperatuur, rõhk, jõud jne. Kõik tehnilised mõõtmised peavad vastama ühtsuse ja täpsuse nõuetele.
Otsene mõõtmine– antud väärtuse eksperimentaalne võrdlemine teise ühikuna võetud väärtusega mõõteseadme skaalal lugemise abil. Näiteks pikkuse, massi, temperatuuri mõõtmine.
Kaudsed mõõtmised– teadaolevate valemite abil tehtud arvutuste teel otsemõõtmiste tulemuste põhjal saadud tulemused. Näiteks materjali tiheduse ja tugevuse määramine.
Mõõtmiste ühtsus– mõõtmiste olek, milles nende tulemused on väljendatud juriidilistes ühikutes ja mõõtmisvead on etteantud tõenäosusega teada. Mõõtmiste ühtsus on vajalik selleks, et oleks võimalik võrrelda erinevates kohtades, erinevatel aegadel tehtud mõõtmiste tulemusi, kasutades erinevaid instrumente.
Mõõtmiste täpsus– mõõtmiste kvaliteet, mis peegeldab saadud tulemuste lähedust mõõdetud väärtuse tegelikule väärtusele. Eristage füüsikaliste suuruste tegelikke ja tegelikke väärtusi.
Tõeline tähendus füüsikaline suurus peegeldab ideaaljuhul objekti vastavaid omadusi kvalitatiivses ja kvantitatiivses mõttes. Tegelik väärtus ei sisalda mõõtmisvigu. Kuna kõik füüsikalise suuruse väärtused leitakse empiiriliselt ja need sisaldavad mõõtmisvigu, jääb tegelik väärtus teadmata.
Tegelik väärtus füüsikalised suurused leitakse katseliselt. See on nii lähedane tegelikule väärtusele, et seda saab teatud eesmärkidel selle asemel kasutada. Kell tehnilised mõõdud vastuvõetava väärtusega leitud füüsikalise suuruse väärtus tehnilised nõuded viga võetakse tegelikuks väärtuseks.
Mõõtmisviga– mõõtetulemuse kõrvalekalle mõõdetud väärtuse tegelikust väärtusest. Kuna mõõdetud suuruse tegelik väärtus jääb teadmata, siis praktikas hinnatakse mõõtmisviga vaid ligikaudselt, võrreldes mõõtmistulemusi mitu korda suurema täpsusega saadud sama suuruse väärtusega. Seega saab joonlauaga proovi mõõtmete mõõtmise viga, mis on ± 1 mm, hinnata, mõõtes proovi nihikuga, mille viga ei ületa ± 0,5 mm.
Absoluutne viga väljendatud mõõdetud koguse ühikutes.
Suhteline viga- absoluutvea ja mõõdetud väärtuse tegeliku väärtuse suhe.
Mõõteriistad - tehnilisi vahendeid, mida kasutatakse mõõtmisel ja millel on standardsed metroloogilised omadused. Mõõteriistad jagunevad mõõtudeks ja mõõteriistadeks.
Mõõtke– mõõtevahend, mis on ette nähtud teatud suurusega füüsikalise suuruse reprodutseerimiseks. Näiteks kaal on massi mõõt.
Mõõteseade– mõõtevahend, mille ülesandeks on mõõtmisteabe taasesitamine vaatlejale kättesaadaval kujul. Lihtsamaid mõõteriistu nimetatakse mõõteriist. Näiteks joonlaud, nihik.
Mõõtevahendite peamised metroloogilised näitajad on:
Skaalajaotise väärtus on mõõdetud suuruse väärtuste erinevus, mis vastab kahele külgnevale skaala märgile;
Skaala alg- ja lõppväärtused on väikseimad ja kõrgeim väärtus skaalal näidatud mõõdetud väärtus;
Mõõtevahemik on mõõdetud väärtuse väärtuste vahemik, mille puhul lubatud vead normaliseeritakse.
Mõõtmisviga– põhjustatud vigade vastastikuse superpositsiooni tulemus erinevatel põhjustel: mõõtevahendite endi viga, seadme kasutamisel ja mõõtmistulemuste lugemisel tekkivad vead ja vead mõõtmistingimustele mittevastavusest. Kui piisavalt suur number mõõtmisel läheneb mõõtmistulemuste aritmeetiline keskmine tegelikule väärtusele ja viga väheneb.
Süstemaatiline viga- viga, mis jääb konstantseks või muutub korduvatel mõõtmistel loomulikult ja tekib üldtuntud põhjustel. Näiteks instrumendi skaala nihe.
Juhuslik viga on viga, mille puhul puudub loomulik seos eelnevate või järgnevate vigadega. Selle välimus on põhjustatud paljudest juhuslikest põhjustest, mille mõju igale mõõtmisele ei saa eelnevalt arvesse võtta. Juhusliku vea ilmnemise põhjused on näiteks materjali heterogeensus, ebakorrapärasused proovivõtu ajal ja vead mõõteriistade näitudes.
Kui mõõtmiste käigus tekib nn jäme viga, mis suurendab oluliselt antud tingimustes eeldatavat viga, siis sellised mõõtmistulemused jäetakse ebausaldusväärseks.
Kõikide mõõtmiste ühtsuse tagab mõõtühikute kehtestamine ja nende etalonide väljatöötamine. Alates 1960. aastast kehtib rahvusvaheline mõõtühikute süsteem (SI), mis asendas meetermõõdustiku alusel välja töötatud komplekssete ühikusüsteemide ja üksikute süsteemiväliste ühikute kogumi. Venemaal on SI-süsteem vastu võetud standardina ja selle kasutamine ehitusvaldkonnas on reguleeritud alates 1980. aastast.
Loeng 2. FÜÜSIKALISED KOGUSED. MÕÕTÜHIKUD
2.1 Füüsikalised kogused ja kaalud
2.2 Füüsikaliste suuruste ühikud
2.3. Rahvusvaheline mõõtühikute süsteem (SI-süsteem)
2.4 Tehnoloogiliste protsesside füüsikalised kogused
toiduainete tootmine
2.1 Füüsikalised suurused ja kaalud
Füüsikaline suurus on omadus, mis on kvalitatiivselt ühine paljudele füüsilistele objektidele (füüsikalised süsteemid, nende olekud ja neis toimuvad protsessid), kuid kvantitatiivselt individuaalne igaühe jaoks.
Kvantitatiivses mõttes individuaalne tuleks mõista nii, et ühe objekti sama omadus võib olla teatud arv kordi suurem või väiksem kui teisel objektil.
Tavaliselt kasutatakse mõistet "füüsikaline suurus" omaduste või tunnuste tähistamiseks, mida saab kvantifitseerida. Füüsikaliste suuruste hulka kuuluvad mass, pikkus, aeg, rõhk, temperatuur jne. Kõik need määravad üldised kvalitatiivselt füüsikalised omadused, võivad nende kvantitatiivsed omadused olla erinevad.
Soovitav on eristada füüsikalisi suurusi mõõdetud ja hinnatud. Mõõdetud EF saab kvantitatiivselt väljendada teatud arvu kindlaksmääratud mõõtühikute kujul. Viimaste tutvustamise ja kasutamise võimalus on oluline tunnusmärk mõõdetud PV.
Siiski on selliseid omadusi nagu maitse, lõhn jne, mille puhul ühikuid sisestada ei saa. Selliseid koguseid saab hinnata. Väärtusi hinnatakse skaalade abil.
Kõrval tulemuse täpsus Füüsikaliste suuruste väärtusi on kolme tüüpi: tõene, tegelik, mõõdetud.
Füüsikalise suuruse tegelik väärtus(suuruse tegelik väärtus) - füüsikalise suuruse väärtus, mis kvalitatiivses ja kvantitatiivses mõttes peegeldaks ideaaljuhul objekti vastavat omadust.
Metroloogia postulaadid hõlmavad
Teatud suuruse tegelik väärtus on olemas ja see on konstantne
Mõõdetud suuruse tegelikku väärtust ei leita.
Füüsikalise suuruse tegelikku väärtust saab saada ainult lõputu mõõtmisprotsessi tulemusena koos meetodite ja mõõteriistade lõputu täiustamisega. Iga mõõtetehnoloogia arengutaseme kohta saame teada ainult füüsilise suuruse tegelikku väärtust, mida kasutatakse tegeliku suuruse asemel.
Füüsikalise suuruse tegelik väärtus– katseliselt leitud füüsikalise suuruse väärtus, mis on nii lähedane tegelikule väärtusele, et suudab seda antud mõõteülesande jaoks asendada. Mõõtetehnoloogia arengut illustreeriv tüüpiline näide on aja mõõtmine. Ühel ajal määrati ajaühik, teine, kui 1/86400 keskmisest päikesepäevast veaga 10 -7 . Praegu määratakse teine veaga 10 -14 , st oleme 7 suurusjärku lähemal aja määramise tegelikule väärtusele võrdlustasemel.
Füüsikalise suuruse tegelik väärtus on tavaliselt keskmine aritmeetiline seeria võrdse täpsusega mõõtmistel saadud väärtused või ebavõrdse täpsusega mõõtmiste kaalutud aritmeetiline keskmine.
Füüsikalise suuruse mõõdetud väärtus– konkreetse tehnika abil saadud füüsikalise suuruse väärtus.
PV nähtuste tüübi järgi jagatud järgmistesse rühmadesse :
- päris , need. kirjeldades füüsilist ja füüsikalis-keemilised omadused ained. Nendest valmistatud materjalid ja tooted. Nende hulka kuuluvad mass, tihedus jne. Need on passiivsed PV-d, sest nende mõõtmiseks on vaja kasutada abienergiaallikaid, mille abil genereeritakse mõõteinfo signaal.
- energiat – energia muundamise, ülekande ja kasutamise protsesside energeetikaomaduste kirjeldamine (energia, pinge, võimsus. Need suurused on aktiivsed. Neid saab muundada mõõteinfo signaalideks ilma abienergiaallikaid kasutamata);
- iseloomustavad ajaprotsesside kulgu . Sellesse rühma kuuluvad mitmesugused spektraalomadused, korrelatsioonifunktsioonid jne.
Vastavalt tingimusliku sõltuvuse astmele muudest PV väärtustest jagatud põhi- ja tuletisteks
Põhiline füüsikaline suurus– füüsikaline suurus, mis sisaldub suuruste süsteemis ja mida tavapäraselt peetakse sõltumatuks selle süsteemi teistest suurustest.
Põhilisteks aktsepteeritud füüsikaliste suuruste ja nende arvu valik tehakse meelevaldselt. Esiteks valiti põhiomadusi iseloomustavad väärtused põhilisteks. materiaalne maailm: pikkus, mass, aeg. Ülejäänud neli füüsikalist põhisuurust on valitud nii, et igaüks neist esindab üht füüsika haru: voolutugevus, termodünaamiline temperatuur, aine hulk, valguse intensiivsus.
Igale suurussüsteemi füüsikalisele põhisuurusele omistatakse sümbol väikese ladina tähe kujul või Kreeka tähestik: pikkus - L, mass - M, aeg - T, elektrivool - I, temperatuur - O, aine hulk - N, valgustugevus - J. Need sümbolid sisalduvad füüsikaliste suuruste süsteemi nimetuses. Seega nimetatakse mehaanika füüsikaliste suuruste süsteemi, mille peamisteks suurusteks on pikkus, mass ja aeg, “LMT süsteemiks”.
Tuletatud füüsikaline suurus– füüsikaline suurus, mis sisaldub suuruste süsteemis ja määratakse selle süsteemi põhisuuruste kaudu.
1.3 Füüsikalised suurused ja nende mõõtmised
Füüsiline kogus – üks füüsikalise objekti (füüsikalise süsteemi, nähtuse või protsessi) omadusi, mis on kvalitatiivselt ühine paljudele füüsilistele objektidele, kuid kvantitatiivselt individuaalne igaühe jaoks. Võime ka öelda, et füüsikaline suurus on suurus, mida saab kasutada füüsika võrrandites ja füüsika all peame siin silmas teadust ja tehnikat üldiselt.
sõna" suurusjärk" kasutatakse sageli kahes tähenduses: üldise omadusena, mille suhtes kehtib mõiste rohkem või vähem, ja selle omaduse kvantiteedina. Viimasel juhul peaksime rääkima "suuruse suurusest", nii et edaspidi räägime kvantiteedist täpselt kui füüsilise objekti omadusest ja teises mõttes kui füüsikalise suuruse tähendusest. .
Viimasel ajal koguste jagamine füüsiline ja mittefüüsiline , kuigi tuleb märkida, et veel mitte range kriteerium koguste selliseks jaotamiseks. Samal ajal all füüsiline mõista füüsikalise maailma omadusi iseloomustavaid suurusi, mida kasutatakse füüsikateadustes ja tehnoloogias. Nende jaoks on olemas mõõtühikud. Füüsikalised suurused jagunevad sõltuvalt nende mõõtmise reeglitest kolme rühma:
Esemete omadusi iseloomustavad kogused (pikkus, mass);
süsteemi olekut iseloomustavad suurused (rõhk,
temperatuur);
Protsesse iseloomustavad kogused (kiirus, võimsus).
TO mittefüüsiline viidata suurustele, mille jaoks mõõtühikud puuduvad. Need võivad iseloomustada nii materiaalse maailma omadusi kui ka sotsiaalteadustes, majanduses ja meditsiinis kasutatavaid mõisteid. Selle suuruste jaotuse kohaselt on tavaks eristada füüsikaliste suuruste mõõtmisi ja mittefüüsikalised mõõtmised . Selle lähenemisviisi teine väljendus on kaks erinevat arusaama mõõtmise kontseptsioonist:
mõõtmine sisse kitsamas mõttes eksperimentaalse võrdlusena
üks mõõdetav suurus teise teadaoleva suurusega
ühikuna vastu võetud sama kvaliteet;
mõõtmine sisse laiemas mõttes kuidas vasteid leida
arvude ja objektide vahel, nende olekud või protsessid vastavalt
tuntud reeglid.
Teine määratlus ilmnes seoses biomeditsiinilistes uuringutes, eriti psühholoogias, majanduses, sotsioloogias ja teistes sotsiaalteadustes esinevate mittefüüsikaliste suuruste mõõtmise hiljutise laialdase kasutamisega. Sel juhul oleks õigem rääkida mitte mõõtmisest, vaid sellest koguste hindamine mõistes hindamist kui millegi kvaliteedi, astme, taseme kindlaksmääramist vastavalt kehtestatud reeglitele. Teisisõnu, see on operatsioon, millega omistatakse arvu arvutamise, leidmise või määramise teel objekti kvaliteeti iseloomustav suurus, vastavalt kehtestatud reeglid. Näiteks tuule või maavärina tugevuse määramine, iluuisutajate hindamine või õpilaste teadmiste hindamine viiepallisel skaalal.
Kontseptsioon hindamine suurusi ei tohiks segi ajada suuruste hindamise mõistega, mis on seotud asjaoluga, et mõõtmiste tulemusel ei saa me tegelikult mõõdetud suuruse tegelikku väärtust, vaid ainult selle hinnangut, ühel või teisel määral sellele väärtusele lähedale.
Eespool käsitletud kontseptsioon mõõtmine", mis eeldab mõõtühiku (mõõtühiku) olemasolu, vastab kitsas tähenduses mõõtmise mõistele ning on traditsioonilisem ja klassikalisem. Selles mõttes mõistetakse seda allpool – füüsikaliste suuruste mõõtmisena.
Allpool on umbes põhimõisteid , mis on seotud füüsikalise suurusega (edaspidi on kõik metroloogia põhimõisted ja nende määratlused antud vastavalt ülalmainitud soovitusele riikidevahelise standardimise kohta RMG 29-99):
- füüsikalise suuruse suurus - konkreetsele materiaalsele objektile, süsteemile, nähtusele või protsessile omase füüsikalise suuruse kvantitatiivne kindlus;
- füüsikalise suuruse väärtus - füüsikalise suuruse suuruse väljendamine selle jaoks aktsepteeritud teatud arvu ühikute kujul;
- füüsikalise suuruse tegelik väärtus - füüsikalise suuruse väärtus, mis ideaaljuhul iseloomustab vastavat füüsikalist suurust kvalitatiivses ja kvantitatiivses mõttes (saab korreleerida absoluutse tõe mõistega ja saadakse ainult lõputu mõõtmisprotsessi tulemusena koos meetodite ja mõõteriistade lõputu täiustamisega );
füüsikalise suuruse tegelik väärtus katseliselt saadud füüsikalise suuruse väärtus ja nii lähedane tegelikule väärtusele, et seda saab antud mõõteülesandes selle asemel kasutada;
füüsikalise suuruse mõõtühik fikseeritud suurusega füüsikaline suurus, millele tinglikult omistatakse arvväärtus 1 ja mida kasutatakse sellega sarnaste füüsikaliste suuruste kvantitatiivseks väljendamiseks;
füüsikaliste suuruste süsteem füüsikaliste suuruste kogum, mis on moodustatud vastavalt aktsepteeritud põhimõtetele, kui mõnda suurust peetakse sõltumatuks, teised aga määratletakse nende funktsioonidena. sõltumatud kogused;
peamine füüsiline kogus – füüsikaline suurus, mis sisaldub suuruste süsteemis ja mida tavapäraselt peetakse sõltumatuks selle süsteemi teistest suurustest.
tuletatud füüsikaline suurus – füüsikaline suurus, mis sisaldub suuruste süsteemis ja määratakse selle süsteemi põhisuuruste kaudu;
füüsiliste ühikute süsteem füüsikaliste suuruste põhi- ja tuletatud ühikute kogum, mis on moodustatud antud füüsikaliste suuruste süsteemi põhimõtete kohaselt.
