8. Valoarea adevărată, reală și măsurată a unei mărimi fizice.
O mărime fizică este una dintre proprietățile unui obiect fizic (fenomen, proces), care este comună din punct de vedere calitativ pentru multe - obiecte fizice, deși diferă în valoare cantitativă.
Scopul măsurătorilor este de a determina valoarea unei mărimi fizice - un anumit număr de unități adoptate pentru aceasta (de exemplu, rezultatul măsurării masei unui produs este de 2 kg, înălțimea unei clădiri este de 12 m etc. ).
În funcție de gradul de aproximare a obiectivității, se distinge între valorile adevărate, reale și măsurate ale unei mărimi fizice.
Valoarea adevărată a unei mărimi fizice este o valoare care reflectă în mod ideal proprietatea corespunzătoare a unui obiect în termeni calitativi și cantitativi. Din cauza imperfecțiunii mijloacelor și metodelor de măsurare, adevăratele valori ale cantităților sunt practic imposibil de obținut. Ele pot fi reprezentate doar teoretic. Iar valorile cantității obținute în timpul măsurării se apropie doar într-o măsură mai mare sau mai mică de valoarea adevărată.
Valoarea reală a mărimii fizice este valoarea unei cantități găsite experimental și este atât de aproape de valoarea adevărată încât poate fi folosită în locul ei pentru un scop dat.
Valoarea măsurată a unei mărimi fizice este valoarea obtinuta la masurarea folosind metode si instrumente de masura specifice.
9. Clasificarea măsurătorilor în funcție de dependența mărimii măsurate de timp și în funcție de agregatele mărimilor măsurate.
După natura modificării valorii măsurate - măsurători statice și dinamice.
Măsurare dinamică - măsurarea unei cantităţi a cărei mărime se modifică în timp. Schimbarea rapidă a mărimii mărimii măsurate necesită măsurarea acesteia cu cea mai precisă determinare a momentului în timp. De exemplu, măsurarea distanței până la nivelul suprafeței Pământului cu balon cu aer cald sau măsurarea unei tensiuni constante a unui curent electric. În esență, o măsurare dinamică este o măsurare a dependenței funcționale a mărimii măsurate în timp.
Măsurare statică - măsurarea cantității care este preluată în conformitate cu sarcina de măsurare stabilită pentru neschimbată în timpul perioadei de măsurare. De exemplu, măsurarea dimensiunii liniare a unui produs fabricat la temperatură normală poate fi considerată statică, deoarece fluctuațiile de temperatură în atelier la nivelul zecimii de grad introduc o eroare de măsurare de cel mult 10 μm / m, ceea ce este nesemnificativ în comparație. la eroarea în fabricarea unei piese. Prin urmare, în această sarcină de măsurare, valoarea măsurată poate fi considerată neschimbată. La calibrarea unei linii de măsurare a lungimii pe standardul primar de stat, termostatarea asigură stabilitatea menținerii temperaturii la nivelul de 0,005 ° C. Astfel de fluctuații de temperatură provoacă o eroare de măsurare de o mie de ori mai mică - nu mai mult de 0,01 μm / m. Dar în această sarcină de măsurare este esențială, iar luarea în considerare a schimbărilor de temperatură în timpul procesului de măsurare devine o condiție pentru asigurarea preciziei de măsurare necesare. Prin urmare, aceste măsurători ar trebui efectuate folosind tehnica de măsurare dinamică.
După seturile stabilite de valori măsurate pe electric ( curent, tensiune, putere) , mecanic ( greutate, număr de produse, eforturi); , căldură și putere(temperatura, presiunea); , fizică(densitate, vâscozitate, turbiditate); chimic(compoziție, proprietăți chimice, concentrație) , inginerie radio etc.
Clasificarea măsurătorilor după metoda de obținere a rezultatului (după tip).
După metoda de obținere a rezultatelor măsurătorilor, acestea se disting: măsurători directe, indirecte, agregate și comune.
Măsurătorile directe sunt acelea în care valoarea dorită a mărimii măsurate se găsește direct din datele experimentale.
Măsurătorile indirecte se numesc măsurători în care valoarea dorită a mărimii măsurate este găsită pe baza relației cunoscute dintre mărimea măsurată și mărimile determinate cu ajutorul măsurătorilor directe.
Măsurătorile cumulate sunt măsurători în care se măsoară simultan mai multe mărimi cu același nume, iar valoarea determinată se află prin rezolvarea unui sistem de ecuații, care se obține pe baza măsurătorilor directe ale acelorași mărimi.
Măsurătorile comune se numesc măsurători a două sau mai multe mărimi neidentice pentru a găsi relația dintre ele.
Clasificarea măsurătorilor în funcție de condițiile care determină acuratețea rezultatului și în funcție de numărul de măsurători pentru obținerea rezultatului.
În funcție de condițiile care determină acuratețea rezultatului, măsurătorile sunt împărțite în trei clase:
1. Măsurătorile cu cea mai mare acuratețe posibilă posibilă cu stadiul actual al tehnicii.
Acestea includ, în primul rând, măsurători de referință asociate cu acuratețea maximă posibilă a reproducerii unităților stabilite de mărimi fizice și, în plus, măsurători ale constantelor fizice, în primul rând universale (de exemplu, valoarea absolută a accelerației gravitației, raportul giromagnetic al unui proton etc.).
Din această clasă aparțin și unele măsurători speciale care necesită o precizie ridicată.
2. Măsurători de control și verificare, a căror eroare, cu o anumită probabilitate, nu trebuie să depășească o anumită valoare specificată.
Acestea includ măsurători efectuate de laboratoarele de supraveghere de stat asupra implementării și respectării standardelor și a stării tehnologiei de măsurare și a laboratoarelor de măsurare din fabrică, care garantează eroarea rezultatului cu o anumită probabilitate care nu depășește o anumită valoare prestabilită.
3. Măsurători tehnice, în care eroarea rezultatului este determinată de caracteristicile instrumentelor de măsură.
Exemple de măsurători tehnice sunt măsurătorile efectuate în procesul de producție la întreprinderile de construcții de mașini, la tablourile de distribuție ale centralelor electrice etc.
În funcție de numărul de măsurători, măsurătorile sunt împărțite în măsurători unice și multiple.
O singură măsurătoare este o măsurătoare a unei cantități luate o dată. În practică, măsurătorile unice au o eroare mare, în acest sens, este recomandat să se efectueze cel puțin trei măsurători de acest tip pentru a reduce eroarea, și a lua ca rezultat media lor aritmetică.
Măsurătorile multiple este o măsurare a uneia sau mai multor cantități efectuate de patru sau mai multe ori. O măsurătoare multiplă este o serie de măsurători unice. Numărul minim de măsurători la care o măsurătoare poate fi considerată multiplă este de patru. Rezultatul măsurătorilor multiple este media aritmetică a rezultatelor tuturor măsurătorilor efectuate. Cu măsurători multiple, eroarea este redusă.
Clasificarea erorilor de măsurare aleatoare.
Eroarea aleatorie este o componentă a erorii de măsurare care se modifică aleatoriu în timpul măsurătorilor repetate ale aceleiași mărimi.
1) Aspru - nu depășește eroarea admisă
2) O alunecare este o eroare gravă, depinde de persoană
3) Așteptat - obținut ca urmare a experimentului la creare. conditii
Mărimi fizice
Cantitate fizica– este o caracteristică a obiectelor sau fenomenelor fizice Lumea materială, comun pentru multe obiecte sau fenomene în sens calitativ, dar individual în sens cantitativ pentru fiecare dintre ele... De exemplu, masa, lungimea, suprafața, temperatura etc.
Fiecare mărime fizică are propria sa caracteristici calitative și cantitative .
Caracteristica calitativă este determinată de ce proprietate a unui obiect material sau ce trăsătură a lumii materiale caracterizează această valoare. Deci, proprietatea „rezistență” caracterizează cantitativ materiale precum oțel, lemn, țesătură, sticlă și multe altele, în timp ce valoarea cantitativă a rezistenței pentru fiecare dintre ele este complet diferită.
Pentru a identifica diferența cantitativă în conținutul unei proprietăți în orice obiect, afișată de o cantitate fizică, se introduce conceptul mărimea mărimii fizice ... Această dimensiune este stabilită în proces măsurători- un set de operații efectuate pentru determinarea valorii cantitative a unei cantități (Legea federală „Cu privire la asigurarea uniformității măsurătorilor”
Scopul măsurătorilor este de a determina valoarea unei mărimi fizice - un anumit număr de unități adoptate pentru aceasta (de exemplu, rezultatul măsurării masei unui produs este de 2 kg, înălțimea unei clădiri este de 12 m etc. ). Între dimensiunile fiecărei mărimi fizice există relații sub formă de forme numerice (cum ar fi „mai mult”, „mai puțin”, „egalitate”, „suma” etc.), care pot servi drept model al acestei mărimi.
În funcție de gradul de apropiere de obiectivitate, distingeți valoarea reală, reală și măsurată a unei mărimi fizice .
Valoarea adevărată a unei mărimi fizice este este o valoare care reflectă în mod ideal, calitativ și cantitativ, proprietatea corespunzătoare a obiectului. Din cauza imperfecțiunii mijloacelor și metodelor de măsurare, adevăratele valori ale cantităților sunt practic imposibil de obținut. Ele pot fi reprezentate doar teoretic. Iar valorile cantității obținute în timpul măsurării se apropie doar într-o măsură mai mare sau mai mică de valoarea adevărată.
Valoarea reală a unei mărimi fizice este este valoarea unei cantități găsite experimental și este atât de aproape de valoarea adevărată încât poate fi folosită în locul acesteia într-un scop dat.
Valoarea măsurată a unei mărimi fizice - aceasta este valoarea obtinuta la masurarea folosind metode si instrumente de masura specifice.
Atunci când planificați măsurători, trebuie să vă asigurați că nomenclatura cantităților măsurate îndeplinește cerințele sarcinii de măsurare (de exemplu, în timpul controlului, cantitățile măsurate trebuie să reflecte indicatorii corespunzători ai calității produsului).
Pentru fiecare parametru de produs, trebuie îndeplinite următoarele cerințe:
Corectitudinea formulării valorii măsurate, excluzând posibilitatea interpretări diferite(de exemplu, este necesar să se definească clar în ce cazuri se determină „masa” sau „greutatea” articolului, „volumul” sau „capacitatea” vasului etc.);
Siguranța proprietăților obiectului de măsurat (de exemplu, „temperatura din cameră nu este mai mare de ... ° C” permite posibilitatea unor interpretări diferite. luate în considerare în continuare la efectuarea măsurătorilor);
Utilizarea termenilor standardizați.
Se numește o mărime fizică căreia, prin definiție, i se atribuie o valoare numerică egală cu unu unitate de mărime fizică.
Multe unități de mărimi fizice sunt reproduse de măsurile utilizate pentru măsurători (de exemplu, metru, kilogram). Pe primele etape dezvoltarea culturii materiale (în societățile sclavagiste și feudale), au existat unități pentru o gamă mică de mărimi fizice - lungime, masă, timp, suprafață, volum. Unitățile de mărime fizică au fost alese independent unele de altele și, în plus, diferite în tari diferiteși zonele geografice. Așa a apărut un număr mare de unități, adesea identice ca nume, dar diferite ca mărime - coți, picioare, lire.
Odată cu extinderea relațiilor comerciale dintre popoare și dezvoltarea științei și tehnologiei, numărul unităților de mărimi fizice a crescut și necesitatea unificării unităților și a creării de sisteme de unități s-a simțit din ce în ce mai mult. Au început să fie încheiate acorduri internaționale speciale privind unitățile de mărime fizice și sistemele acestora. În secolul al XVIII-lea. în Franța a fost propus un sistem metric de măsuri, care a primit ulterior recunoaștere internațională. Pe baza acestuia au fost construite un număr de sisteme metrice de unități. În prezent, există o ordonare suplimentară a unităților de mărimi fizice pe baza Sistemului Internațional de Unități (SI).
Unitățile fizice sunt împărțite la sistemic, adică incluse în orice sistem de unități și unități în afara sistemului (de exemplu, mm Hg, cai putere, electron-volt).
Unități de sistem mărimile fizice se împart în principalul selectat în mod arbitrar (metru, kilogram, secundă etc.) și derivate, format din ecuațiile relației dintre cantități (metru pe secundă, kilogram pe metru cub, newton, joule, watt etc.).
Pentru comoditatea exprimării cantităților care sunt de multe ori mai mari sau mai mici decât unitățile de mărime fizice, utilizați unități multiple (de exemplu, kilometru - 10 3 m, kilowatt - 10 3 W) și unități fracționale (de exemplu, milimetru - 10 -3 m, milisecundă - 10-3 s) ..
În sistemele metrice de unități, multiplii și unitățile separate de mărimi fizice (cu excepția unităților de timp și unghi) se formează prin înmulțirea unității de sistem cu 10 n, unde n este un întreg pozitiv sau negativ. Fiecare dintre aceste numere corespunde unuia dintre prefixele zecimale folosite pentru a forma multipli și unități divizibile.
În 1960, la a XI-a Conferință Generală privind Greutăți și Măsuri a Organizației Internaționale a Greutăților și Măsurilor (OIM), Sistemul Internațional unitati(SI).
Unități de bază în sistemul internațional de unități sunt: metru (m) - lungime, kilogram (kg) - masa, al doilea (s) - timp, amper (A) - puterea curent electric, kelvin (K) - temperatura termodinamică, candela (cd) - intensitatea luminoasă, cârtiță - cantitatea de substanță.
Alături de sistemele de mărimi fizice, în practica măsurătorilor sunt încă folosite așa-numitele unități off-system. Acestea includ, de exemplu: unități de presiune - atmosferă, milimetru de mercur, unitate de lungime - angstromi, unitate de căldură - calorie, unități de mărime acustică - decibel, fundal, octavă, unități de timp - minut și oră etc. , în prezent există tendința de a le reduce la minimum.
Sistemul internațional de unități are o serie de avantaje: universalitatea, unificarea unităților pentru toate tipurile de măsurători, coerența (coerența) sistemului (coeficienții de proporționalitate în ecuațiile fizice sunt adimensionali), o mai bună înțelegere între diverși specialiști în procesul științific, relaţiile tehnice şi economice dintre ţări.
În prezent, utilizarea unităților de cantități fizice în Rusia este legalizată de Constituția Federației Ruse (articolul 71) (standardele, standardele, sistemul metric și calcularea timpului sunt sub jurisdicția Federația Rusă) și legea federală „Cu privire la asigurarea uniformității măsurătorilor”. Articolul 6 din lege definește aplicarea în Federația Rusă a unităților Sistemului internațional de unități adoptate de Conferința Generală pentru Greutăți și Măsuri și recomandate pentru utilizare de către Organizația Internațională de Metrologie Legală. În același timp, în Federația Rusă, unitățile nesistemice de cantități, ale căror denumiri, denumiri, reguli de scriere și aplicare sunt stabilite de Guvernul Federației Ruse, pot fi admise pentru utilizare, împreună cu unitățile SI .
V activitati practice ar trebui să fie ghidat de unitățile de mărime fizice, reglementate de GOST 8.417-2002 " Sistemul de stat asigurând uniformitatea măsurătorilor. Unități de mărime”.
Standard împreună cu aplicarea obligatorie principal și derivat unități ale Sistemului internațional de unități, precum și multipli și submultipli zecimali ai acestor unități, este permisă folosirea unor unități non-SI, combinațiile acestora cu unități SI, precum și a unor multipli și submultipli zecimali ai unități enumerate care și-au găsit aplicare largă în practică.
Standardul definește regulile pentru formarea denumirilor și a denumirilor multiplilor și submultiplilor zecimali ai unităților SI folosind multiplicatori (de la 10 -24 la 10 24) și prefixe, reguli pentru scrierea denumirilor de unități, reguli pentru formarea SI derivate coerente. unitati
Multiplicatorii și prefixele utilizate pentru a forma denumirile și denumirile multiplilor zecimali și submultiplilor unităților SI sunt date în tabel.
Multiplicatori și prefixe utilizate pentru a forma denumirile și denumirile multiplilor și submultiplilor zecimali ai unităților SI
| Multiplicator zecimal | Prefix | Desemnarea prefixului | Multiplicator zecimal | Prefix | Desemnarea prefixului | ||
| int. | rus | int. | rus | ||||
| 10 24 | iotta | Y | ȘI | 10 –1 | deci | d | d |
| 10 21 | zetta | Z | Z | 10 –2 | centi | c | cu |
| 10 18 | exa | E | NS | 10 –3 | Milli | m | m |
| 10 15 | peta | P | NS | 10 –6 | micro | µ | mk |
| 10 12 | tera | T | T | 10 –9 | nano | n | n |
| 10 9 | giga | G | G | 10 –12 | picot | p | NS |
| 10 6 | mega | M | M | 10 –15 | femto | f | f |
| 10 3 | kilogram | k | La | 10 –18 | la | A | A |
| 10 2 | hecto | h | G | 10 –21 | zepto | z | s |
| 10 1 | placa de sunet | da | da | 10 –24 | iokto | y | și |
Unități derivate coerente Sistemul internațional de unități, de regulă, se formează folosind cele mai simple ecuații de conexiune între cantități (ecuații definitorii), în care coeficienții numerici sunt egali cu 1. Pentru a forma unități derivate, denumirile cantităților din ecuațiile de cuplare sunt înlocuite. prin denumirile unităţilor SI.
Dacă ecuația relației conține un coeficient numeric altul decât 1, atunci pentru a forma o derivată coerentă a unității SI, denumirile cantităților cu valori în unități SI sunt înlocuite în partea dreaptă, dând, după înmulțirea cu coeficient, un valoarea numerică totală egală cu 1.
Fizica, ca știință care studiază fenomenele naturale, folosește o metodologie standard de cercetare. Etapele principale pot fi numite: observație, ipoteză, experiment, fundamentare teorie. În timpul observării, trăsături distinctive fenomene, cursul cursului său, motive posibile si consecintele. Ipoteza face posibilă explicarea cursului fenomenului, stabilirea legilor acestuia. Experimentul confirmă (sau nu confirmă) validitatea ipotezei. Vă permite să stabiliți un raport cantitativ al valorilor în cursul experimentului, ceea ce duce la stabilirea precisă a dependențelor. Ipoteza, confirmată pe parcursul experimentului, stă la baza teoriei științifice.
Nicio teorie nu poate pretinde că este de încredere dacă nu a primit o confirmare completă și necondiționată în timpul experimentului. Efectuarea acestuia din urmă este asociată cu măsurători ale mărimilor fizice care caracterizează procesul. este baza măsurătorilor.
Ce este
Măsurarea se referă la acele mărimi care confirmă validitatea ipotezei tiparelor. O mărime fizică este o caracteristică științifică a unui corp fizic, a cărei relație calitativă este comună multor corpuri similare. Pentru fiecare corp, o astfel de caracteristică cantitativă este pur individuală.
Dacă ne întoarcem la literatura specială, atunci în cartea de referință a lui M. Yudin și colab.(ediția 1989) citim că o mărime fizică este: „o caracteristică a uneia dintre proprietățile unui obiect fizic (sistem fizic, fenomen sau proces), comun calitativ pentru multe obiecte fizice, dar individual cantitativ pentru fiecare obiect”.
Dicționarul lui Ozhegov (ediția din 1990) afirmă că o cantitate fizică este „mărimea, volumul, extensia unui obiect”.
De exemplu, lungimea este o mărime fizică. Mecanica tratează lungimea ca distanța parcursă, electrodinamica folosește lungimea firului, în termodinamică, o valoare similară determină grosimea pereților vaselor. Esența conceptului nu se schimbă: unitățile de mărime pot fi aceleași, dar sensul poate fi diferit.
O trăsătură distinctivă a unei mărimi fizice, să zicem, față de una matematică, este prezența unei unități de măsură. Meterul, piciorul, arshin sunt exemple de unități de lungime.
Unități
Pentru a măsura o mărime fizică, aceasta trebuie comparată cu o mărime luată ca unitate. Amintiți-vă de minunatul desen animat „Patruzeci și opt de papagali”. Pentru a stabili lungimea boa constrictor, eroii i-au măsurat lungimea la papagali, la elefanți, la maimuțe. În acest caz, lungimea boa constrictor a fost comparată cu creșterea altor personaje de desene animate. Rezultatul a fost dependent cantitativ de referință.
Mărimile sunt o măsură a măsurării sale într-un anumit sistem de unități. Confuzia în aceste măsuri apare nu numai din cauza imperfecțiunii, eterogenității măsurilor, ci uneori și din cauza relativității unităților.
Măsura rusă a lungimii - arshin - distanța dintre index și degetele mari mâinile. Cu toate acestea, mâinile tuturor oamenilor sunt diferite, iar criteriul măsurat de mâna unui bărbat adult diferă de criteriul de măsurare pe mâna unui copil sau a unei femei. Aceeași discrepanță în măsurarea lungimii este valabilă pentru braț (distanța dintre vârfurile degetelor distanțate de părțile laterale ale mâinilor) și cot (distanța de la degetul mijlociu la cotul mâinii).
Este interesant că bărbații de statură mică erau duși la magazine ca funcționari. Negustorii vicleni au salvat țesătura cu ajutorul mai multor măsuri mai mici: arshin, cot, fathom.
Sisteme de măsuri
O astfel de varietate de măsuri a existat nu numai în Rusia, ci și în alte țări. Introducerea unităților de măsură a fost adesea arbitrară, uneori aceste unități au fost introduse doar din cauza confortului măsurării lor. De exemplu, pentru a măsura presiune atmosferică intrat mm Hg. Celebrul care folosea un tub umplut cu mercur a permis introducerea unei valori atât de neobișnuite.
Puterea motoarelor a fost comparată cu (ceea ce se mai practică în vremea noastră).
Diverse mărimi fizice au făcut măsurarea mărimilor fizice nu numai dificilă și nesigură, dar și complicând dezvoltarea științei.
Sistem unificat de măsuri
Un sistem unificat de mărimi fizice, convenabil și optimizat în fiecare țară industrializată, a devenit o nevoie urgentă. S-a luat ca bază ideea alegerii cât mai puține unități, cu ajutorul cărora alte cantități ar putea fi exprimate în relații matematice. Astfel de valori de bază nu ar trebui să fie legate între ele, sensul lor este determinat fără ambiguitate și înțeles în orice sistem economic.
Au încercat să rezolve această problemă în tari diferite... Crearea unui singur SGS, ISS și altele) a fost întreprinsă în mod repetat, dar aceste sisteme erau incomode fie din punct de vedere științific, fie în uz casnic, industrial.
Problema pusă la sfârșitul secolului al XIX-lea a fost rezolvată abia în 1958. Un sistem unificat a fost prezentat la ședința Comitetului Internațional de Metrologie Legală.
Sistem unificat de măsuri
1960 a avut loc istorica Conferință Generală a Greutăților și Măsurilor. Sistem unic, denumit „Systeme internationale d” unites „(abreviat SI) a fost adoptat prin decizia acestei întâlniri onorifice. În versiunea rusă acest sistem se numește Sistemul Internațional (abrevierea SI).
Se iau ca bază 7 unități de bază și 2 suplimentare. Valoarea lor numerică este determinată ca standard
Tabelul SI al mărimilor fizice
Numele unității principale | Valoare măsurată | Desemnare |
|
Internaţional | Rusă |
||
Unități de bază |
|||
kilogram | |||
Puterea curentului | |||
Temperatura | |||
Cantitate de substanță | |||
Puterea luminii | |||
Unități suplimentare |
|||
Unghi plat | |||
Steradian | Unghi solid | ||
Sistemul în sine nu poate consta doar din șapte unități, deoarece varietatea proceselor fizice din natură necesită introducerea a tot mai multe cantități noi. Structura în sine oferă nu numai introducerea de noi unități, ci și relația lor sub formă de rapoarte matematice (mai des sunt numite formule de dimensiune).
Unitatea unei marimi fizice se obtine folosind inmultirea si impartirea unitatilor de baza din formula dimensiunii. Absența coeficienților numerici în astfel de ecuații face ca sistemul să fie nu numai convenabil din toate punctele de vedere, ci și coerent (consecvent).
Unități derivate
Unitățile de măsură care se formează din cele șapte de bază se numesc derivate. Pe lângă unitățile de bază și derivate, a devenit necesară introducerea altora suplimentare (radiani și steradiani). Dimensiunea lor este considerată a fi zero. Absența instrumente de masura căci determinarea lor face imposibilă măsurarea lor. Introducerea lor se datorează aplicării lor în cercetarea teoretică. De exemplu, mărimea fizică „forță” din acest sistem este măsurată în newtoni. Deoarece forța este o măsură a acțiunii reciproce a corpurilor unul asupra celuilalt, care este motivul pentru variația vitezei unui corp cu o anumită masă, ea poate fi definită ca produsul unei unități de masă pe unitatea de viteză, împărțit la o unitate de timp:
F = k٠M٠v / T, unde k este coeficientul de proporționalitate, M este unitatea de masă, v este unitatea de viteză, T este unitatea de timp.
SI oferă următoarea formulă de dimensiune: H = kg٠m / s 2, unde sunt utilizate trei unități. Și kilogramul, și metrul și al doilea sunt clasificați ca de bază. Raportul de aspect este 1.
Este posibil să se introducă mărimi adimensionale, care sunt determinate ca raport al mărimilor omogene. Acestea includ, după cum se știe, egal cu raportul dintre forța de frecare și forța presiunii normale.
Tabelul mărimilor fizice derivate din bazică
Numele unității | Valoare măsurată | Formula dimensiunii |
kg٠m 2 ٠s -2 |
||
presiune | kg٠ m -1 ٠s -2 |
|
inducție magnetică | kg ٠A -1 ٠s -2 |
|
tensiune electrică | kg ٠m 2 ٠s -3 ٠А -1 |
|
Rezistență electrică | kg ٠m 2 ٠s -3 ٠А -2 |
|
Incarcare electrica | ||
putere | kg ٠m 2 ٠s -3 |
|
Capacitate electrică | m -2 ٠kg -1 ٠s 4 ٠A 2 |
|
Joule la Kelvin | Capacitate termica | kg ٠m 2 ٠s -2 ٠K -1 |
Becquerel | Activitatea unei substanțe radioactive | |
Flux magnetic | m 2 ٠kg ٠s -2 ٠А -1 |
|
Inductanţă | m 2 ٠kg ٠s -2 ٠А -2 |
|
Doza absorbita | ||
Doza echivalentă de radiații | ||
Iluminare | m -2 ٠cd ٠sr -2 |
|
Flux de lumină | ||
Forță, greutate | m ٠kg ٠s -2 |
|
Conductivitate electrică | m -2 ٠kg -1 ٠s 3 ٠А 2 |
|
Capacitate electrică | m -2 ٠kg -1 ٠s 4 ٠A 2 |
Unități non-sistem
Utilizarea cantităților stabilite istoric care nu sunt incluse în SI sau diferă doar într-un coeficient numeric este permisă la măsurarea cantităților. Acestea sunt unități nesistemice. De exemplu, mm Hg, raze X și altele.
Coeficienții numerici sunt utilizați pentru a introduce submultipli și multipli. Prefixele corespund unui anumit număr. Exemplele includ centi, kilo, deca, mega și multe altele.
1 kilometru = 1000 de metri,
1 centimetru = 0,01 metru.
Tipologia cantităților
Să încercăm să indicăm câteva caracteristici de bază care ne permit să stabilim tipul de valoare.
1. Direcția. Dacă acțiunea unei mărimi fizice este direct legată de direcție, se numește vector, altele sunt scalare.
2. Disponibilitatea dimensiunii. Existența unei formule pentru mărimile fizice face posibilă numirea lor dimensională. Dacă în formulă toate unitățile au gradul zero, atunci ele se numesc adimensionale. Ar fi mai corect să le numim cantități cu dimensiunea egală cu 1. La urma urmei, conceptul de mărime adimensională este ilogic. Proprietatea principală - dimensiunea - nu a fost anulată!
3. Dacă este posibil, adaos. O mărime aditivă, a cărei valoare poate fi adăugată, scăzută, înmulțită cu un coeficient etc. (de exemplu, masa) este o mărime fizică care este însumabilă.
4. În raport cu sistemul fizic. Extensiv - dacă valoarea sa poate fi compusă din valorile subsistemului. Un exemplu este suprafața măsurată în metri pătrați. Intensiv - o valoare, a cărei valoare nu depinde de sistem. Acestea includ temperatura.
Fizica, așa cum am stabilit deja, studiază legile generale din lumea din jurul nostru. Pentru aceasta, oamenii de știință efectuează observații ale fenomenelor fizice. Cu toate acestea, atunci când descriem fenomene, se obișnuiește să se folosească nu limbajul de zi cu zi, ci cuvinte speciale care au un sens strict definit - termeni. Unii dintre termenii fizici v-au găsit deja în paragraful anterior. Mulți termeni pe care trebuie să îi înveți încă și să-ți amintești semnificația lor.
În plus, fizicienii trebuie să descrie diferite proprietăți (caracteristici) ale fenomenelor și proceselor fizice și să le caracterizeze nu numai calitativ, ci și cantitativ. Să dăm un exemplu.
Să investigăm dependența timpului în care o piatră cade de la înălțimea de la care cade. Experiența arată: cu cât înălțimea este mai mare, cu atât timpul de cădere este mai lung. Aceasta este o descriere calitativă, nu permite o descriere detaliată a rezultatului experimentului. Pentru a înțelege regularitatea unui astfel de fenomen ca o cădere, trebuie să știți, de exemplu, că, odată cu creșterea înălțimii de patru ori, timpul de cadere a unei pietre se dublează de obicei. Acesta este un exemplu de caracteristici cantitative ale proprietăților unui fenomen și relația dintre ele.
Pentru a descrie cantitativ proprietățile (caracteristicile) obiectelor fizice, proceselor sau fenomenelor, se folosesc mărimile fizice. Exemple de mărimi fizice cunoscute de tine sunt lungimea, timpul, masa, viteza.
Mărimile fizice descriu cantitativ proprietățile corpurilor fizice, proceselor, fenomenelor.
Ați mai întâlnit unele dintre cantități înainte. La lecțiile de matematică, rezolvând probleme, ai măsurat lungimile segmentelor, ai determinat drumul parcurs. În acest caz, ați folosit aceeași cantitate fizică - lungime. În alte cazuri, ați găsit durata mișcării diferitelor obiecte: un pieton, o mașină, o furnică - și, de asemenea, ați folosit pentru aceasta o singură cantitate fizică - timpul. După cum ați observat deja, pentru diferite obiecte ia aceeași cantitate fizică sensuri diferite... De exemplu, lungimile diferitelor segmente pot să nu fie aceleași. Prin urmare, poate lua una și aceeași cantitate sensuri diferiteși poate fi folosit pentru a caracteriza o mare varietate de obiecte și fenomene.
Necesitatea introducerii unor mărimi fizice constă și în faptul că acestea sunt folosite pentru a scrie legile fizicii.
În formule și în calcule, mărimile fizice sunt notate cu litere latine și alfabete grecești... Există denumiri general acceptate, de exemplu, lungimea - l sau L, timpul - t, masa - m sau M, aria - S, volumul - V etc.
Dacă notați valoarea unei mărimi fizice (aceeași lungime a unui segment, primind-o ca urmare a măsurării), atunci veți observa: această valoare nu este doar un număr. Având în vedere că lungimea segmentului este de 100, este imperativ să clarificăm în ce unități este exprimat: în metri, centimetri, kilometri sau altceva. Prin urmare, ei spun că valoarea unei mărimi fizice este un număr numit. Poate fi reprezentat ca un număr urmat de numele unității acestei cantități.
Valoarea cantității fizice = Număr * Unitate de măsură.
Unitățile de multe mărimi fizice (de exemplu, lungime, timp, masă) au apărut inițial din nevoi viata de zi cu zi... Pentru ei, în momente diferite, popoare diferite au inventat unități diferite. Interesant, numele multor unități de națiuni diferite coincid, deoarece la alegerea acestor unități s-au folosit dimensiunile corpului uman. De exemplu, o unitate de lungime numită „cot” a fost folosită în Egiptul Antic, Babilon, lumea arabă, Anglia, Rusia.
Dar lungimea a fost măsurată nu numai prin coate, ci și în inci, picioare, leghe etc. Trebuie spus că, chiar și cu aceleași nume, unitățile de aceeași dimensiune erau diferite pentru diferite popoare. În 1960, oamenii de știință au dezvoltat Sistemul Internațional de Unități (SI, sau SI). Acest sistem a fost adoptat de multe țări, inclusiv de Rusia. Prin urmare, utilizarea unităților acestui sistem este obligatorie.
Se obișnuiește să se facă distincția între unitățile de bază și derivate ale mărimilor fizice. În SI, unitățile mecanice de bază sunt lungimea, timpul și masa. Lungimea se măsoară în metri (m), timpul - în secunde (s), masa - în kilograme (kg). Unitățile derivate se formează din cele de bază, folosind relația dintre mărimile fizice. De exemplu, unitatea de suprafață este metru patrat(m 2) - egală cu aria unui pătrat cu lungimea laturii de un metru.
Măsurătorile și calculele trebuie adesea să se ocupe de mărimi fizice, valori numerice care diferă de multe ori de unitatea de mărime. În astfel de cazuri, la numele unității se adaugă un prefix, adică înmulțirea sau împărțirea unității cu un număr. Foarte des folosesc înmulțirea unității acceptate cu 10, 100, 1000 etc. (multipli), precum și împărțirea unității la 10, 100, 1000 etc. (valori fracționale, adică fracții). De exemplu, o mie de metri este un kilometru (1000 m = 1 km), prefixul este kilo-.
Prefixele care înseamnă înmulțirea și împărțirea unităților de mărimi fizice cu zece, o sută și o mie sunt prezentate în tabelul 1.
Rezultate
O mărime fizică este o caracteristică cantitativă a proprietăților obiectelor fizice, proceselor sau fenomenelor.
O mărime fizică caracterizează aceeași proprietate a unei largi varietati de obiecte și procese fizice.
Valoarea unei mărimi fizice este un număr numit.
Valoarea cantității fizice = Număr * Unitate de măsură.
Întrebări
- Pentru ce sunt mărimile fizice? Dați exemple de mărimi fizice.
- Care dintre următorii termeni sunt mărimi fizice și care nu? Riglă, mașină, frig, lungime, viteză, temperatură, apă, sunet, masă.
- Cum se înregistrează valorile mărimilor fizice?
- Ce este SI? Pentru ce este?
- Ce unități se numesc de bază și care sunt derivate? Dă exemple.
- Greutatea corporală este de 250 g. Exprimați greutatea acestui corp în kilograme (kg) și miligrame (mg).
- Exprimați distanța de 0,135 km în metri și în milimetri.
- În practică, este adesea folosită o unitate de volum non-sistemică - un litru: 1 l = 1 dm 3. În SI, unitatea de măsură a volumului se numește metru cub. Câți litri sunt într-un metru cub? Aflați câtă apă conține un cub cu marginea de 1 cm și exprimați acest volum în litri și metri cubi folosind prefixele necesare.
- Care sunt mărimile fizice care sunt necesare pentru a descrie proprietățile unui astfel de fenomen fizic precum vântul? Folosiți ceea ce ați învățat la lecțiile de știință și ceea ce ați observat. Planificați un experiment de fizică pentru a măsura aceste mărimi.
- Ce unități antice și moderne de lungime și timp cunoașteți?
