8. Fiziksel bir büyüklüğün gerçek, gerçek ve ölçülen değeri.
Fiziksel miktar, niceliksel değerde farklılık gösterirken, birçok fiziksel nesne için niteliksel olarak ortak olan fiziksel bir nesnenin (olgu, süreç) özelliklerinden biridir.
Ölçümlerin amacı, fiziksel bir miktarın değerini belirlemektir - bunun için kabul edilen belirli sayıda birim (örneğin, bir ürünün kütlesini ölçmenin sonucu 2 kg, bir binanın yüksekliği 12 m, vb.). ).
Nesnelliğe yaklaşım derecesine bağlı olarak, fiziksel bir miktarın gerçek, gerçek ve ölçülen değerleri ayırt edilir.
Fiziksel bir miktarın gerçek değeri- bu, bir nesnenin karşılık gelen özelliğini niteliksel ve niceliksel açıdan ideal olarak yansıtan bir değerdir. Ölçme araçlarının ve yöntemlerinin kusurlu olması nedeniyle büyüklüklerin gerçek değerlerini elde etmek pratik olarak imkansızdır. Sadece teorik olarak hayal edilebilirler. Ve ölçüm sırasında elde edilen değerler yalnızca gerçek değere az ya da çok yaklaşır.
Fiziksel bir miktarın gerçek değeri- Bu, deneysel olarak bulunan bir miktarın değeridir ve gerçek değere o kadar yakındır ki belirli bir amaç için bunun yerine kullanılabilir.
Fiziksel bir büyüklüğün ölçülen değeri- Belirli yöntemler ve ölçü aletleri kullanılarak yapılan ölçüm sonucu elde edilen değerdir.
9. Ölçülen değerin zamana bağımlılığına ve ölçülen değer kümelerine göre ölçümlerin sınıflandırılması.
Ölçülen değerdeki değişimin niteliğine göre - statik ve dinamik ölçümler.
Dinamik ölçüm - büyüklüğü zamanla değişen bir niceliğin ölçümü.Ölçülen büyüklüğün boyutunda hızlı bir değişiklik, o anın en doğru şekilde belirlenmesiyle ölçülmesini gerektirir. Örneğin, Dünya'nın yüzey seviyesine olan mesafenin ölçülmesi sıcak hava balonu veya elektrik akımının sabit voltajının ölçülmesi. Temel olarak dinamik ölçüm, ölçülen miktarın zamana olan işlevsel bağımlılığının ölçümüdür.
Statik ölçüm - dikkate alınan bir miktarın ölçümü atanan ölçüm görevine uygun olarak yapılır ve ölçüm süresi boyunca değişmez.Örneğin, üretilen bir ürünün doğrusal boyutunun normal sıcaklıkta ölçülmesi statik olarak kabul edilebilir, çünkü atölyede derecenin onda biri seviyesindeki sıcaklık dalgalanmaları 10 μm/m'den fazla olmayan bir ölçüm hatasına neden olur ve bu, kıyaslandığında önemsizdir. Parçanın üretim hatasına. Bu nedenle bu ölçüm görevinde ölçülen miktarın değişmediği düşünülebilir. Bir hat uzunluğu ölçüsünü durum birincil standardına göre kalibre ederken, termostatlama, sıcaklığın 0,005 °C seviyesinde tutulması stabilitesini sağlar. Bu tür sıcaklık dalgalanmaları bin kat daha küçük ölçüm hatasına neden olur - 0,01 μm/m'den fazla değil. Ancak bu ölçüm görevinde bu çok önemlidir ve ölçüm işlemi sırasındaki sıcaklık değişikliklerinin dikkate alınması, gerekli ölçüm doğruluğunun sağlanması için bir koşul haline gelir. Bu nedenle bu ölçümlerin dinamik ölçüm tekniği kullanılarak yapılması gerekmektedir.
Mevcut ölçülen değer kümelerine göre Açık elektriksel ( akım, voltaj, güç) , mekanik ( kütle, ürün sayısı, çaba); , ısı gücü(sıcaklık, basınç); , fiziksel(yoğunluk, viskozite, bulanıklık); kimyasal(bileşim, kimyasal özellikler, konsantrasyon) , radyo mühendisliği vesaire.
Sonucu elde etme yöntemine göre ölçümlerin sınıflandırılması (türe göre).
Ölçüm sonuçlarının elde edilme yöntemine göre bunlar ayırt edilir: doğrudan, dolaylı, kümülatif ve ortak ölçümler.
Doğrudan ölçümler, ölçülen miktarın istenen değerinin doğrudan deneysel verilerden bulunduğu ölçümlerdir.
Dolaylı ölçümler, ölçülen büyüklüğün istenen değerinin, ölçülen büyüklük ile doğrudan ölçümler kullanılarak belirlenen büyüklükler arasındaki bilinen ilişkiye dayanarak bulunduğu ölçümlerdir.
Kümülatif ölçümler, aynı isimdeki birkaç niceliğin aynı anda ölçüldüğü ve belirlenen değerin, aynı isimdeki büyüklüklerin doğrudan ölçümlerine dayanarak elde edilen bir denklem sisteminin çözülmesiyle bulunduğu ölçümlerdir.
Ortak ölçümler, farklı adlara sahip iki veya daha fazla niceliğin aralarındaki ilişkiyi bulmak için yapılan ölçümlerdir.
Sonucun doğruluğunu belirleyen koşullara ve sonucu elde etmek için yapılan ölçüm sayısına göre ölçümlerin sınıflandırılması.
Sonucun doğruluğunu belirleyen koşullara göre ölçümler üç sınıfa ayrılır:
1. Mevcut teknoloji seviyesiyle mümkün olan en yüksek doğrulukta ölçümler.
Bunlar, her şeyden önce, belirlenmiş fiziksel nicelik birimlerini yeniden üretmenin mümkün olan en yüksek doğruluğu ile ilgili standart ölçümleri ve buna ek olarak, öncelikle evrensel olan fiziksel sabitlerin ölçümlerini (örneğin, yerçekimi ivmesinin mutlak değeri, yerçekimi ivmesinin mutlak değeri, bir protonun jiromanyetik oranı vb.).
Bu sınıf aynı zamanda yüksek doğruluk gerektiren bazı özel ölçümleri de içermektedir.
2. Hatası belirli bir olasılıkla belirli bir değeri aşmaması gereken kontrol ve doğrulama ölçümleri.
Bunlar, uygulamanın devlet denetimi ve standartlara uygunluk için laboratuvarlar tarafından gerçekleştirilen ölçümleri ve önceden belirlenmiş belirli bir değeri aşmayan belirli bir olasılıkla sonucun hatasını garanti eden ölçüm ekipmanının ve fabrika ölçüm laboratuvarlarının durumunu içerir.
3. Sonucun hatasının ölçüm cihazlarının özelliklerine göre belirlendiği teknik ölçümler.
Teknik ölçüm örnekleri, makine imalat işletmelerinde, enerji santrallerinin panolarında vb. üretim süreci sırasında gerçekleştirilen ölçümlerdir.
Ölçüm sayısına göre ölçümler tekli ve çoklu olarak ikiye ayrılır.
Tek ölçüm, bir miktarın bir kez yapılan ölçümüdür. Uygulamada tekil ölçümlerde büyük hata vardır; bu nedenle hatayı azaltmak için bu tür ölçümlerin en az üç kez yapılması ve bunların aritmetik ortalamasının sonuç olarak alınması önerilir.
Çoklu ölçümler, bir veya daha fazla miktarın dört veya daha fazla kez ölçülmesidir. Çoklu ölçüm, bir dizi tekli ölçümdür. Bir ölçümün çoklu kabul edilebileceği minimum ölçüm sayısı dörttür. Çoklu ölçümlerin sonucu, alınan tüm ölçümlerin sonuçlarının aritmetik ortalamasıdır. Tekrarlanan ölçümlerle hata azalır.
Rasgele ölçüm hatalarının sınıflandırılması.
Rastgele hata, aynı miktarın tekrarlanan ölçümleri sırasında rastgele değişen ölçüm hatasının bir bileşenidir.
1) Kaba - izin verilen hatayı aşmıyor
2) Iskalamak büyük bir hatadır, kişiye bağlıdır
3) Beklenen - Yaratılış sırasında yapılan deney sonucunda elde edildi. koşullar
Fiziksel özellikler
Fiziksel miktar– bu fiziksel nesnelerin veya olayların bir özelliğidir materyal Dünya niteliksel anlamda birçok nesne veya olgu için ortaktır, ancak niceliksel anlamda her biri için bireyseldir. Örneğin kütle, uzunluk, alan, sıcaklık vb.
Her fiziksel büyüklüğün kendine ait niteliksel ve niceliksel özellikler .
Niteliksel özellikler maddi bir nesnenin hangi özelliğine veya bu miktarın karakterize ettiği maddi dünyanın hangi özelliğine göre belirlenir. Bu nedenle, "mukavemet" özelliği çelik, ahşap, kumaş, cam ve diğerleri gibi malzemeleri niceliksel olarak karakterize ederken, bunların her biri için mukavemetin niceliksel değeri tamamen farklıdır.
Herhangi bir nesnedeki bir özelliğin içeriğindeki, fiziksel bir miktar tarafından yansıtılan niceliksel farklılığı tanımlamak için kavram tanıtılır. fiziksel miktar büyüklüğü . Bu boyut işlem sırasında ayarlanır ölçümler- bir miktarın niceliksel değerini belirlemek için gerçekleştirilen bir dizi işlem (“Ölçümlerin Tekdüzeliğinin Sağlanması Hakkında Federal Kanun”
Ölçümlerin amacı, fiziksel bir miktarın değerini belirlemektir - bunun için kabul edilen belirli sayıda birim (örneğin, bir ürünün kütlesini ölçmenin sonucu 2 kg, bir binanın yüksekliği 12 m, vb.). ). Her fiziksel niceliğin boyutları arasında, bu niceliğin modeli olarak hizmet edebilecek sayısal formlarda (“daha fazla”, “daha az”, “eşitlik”, “toplam” vb.) şeklinde ilişkiler vardır.
Objektifliğe yakınlaşma derecesine bağlı olarak, fiziksel bir miktarın gerçek, gerçek ve ölçülen değerleri .
Fiziksel bir miktarın gerçek değeri bu, bir nesnenin karşılık gelen özelliğini niteliksel ve niceliksel açıdan ideal olarak yansıtan bir değerdir. Ölçme araçlarının ve yöntemlerinin kusurlu olması nedeniyle büyüklüklerin gerçek değerlerini elde etmek pratik olarak imkansızdır. Sadece teorik olarak hayal edilebilirler. Ve ölçüm sırasında elde edilen değerler yalnızca gerçek değere az ya da çok yaklaşır.
Fiziksel bir miktarın gerçek değeri bu, deneysel olarak bulunan bir niceliğin değeridir ve belirli bir amaç için kullanılabilecek kadar gerçek değere çok yakındır.
Fiziksel bir büyüklüğün ölçülen değeri - belirli yöntemler ve ölçü aletleri kullanılarak ölçülerek elde edilen değerdir.
Ölçümleri planlarken, ölçülen büyüklük aralığının ölçüm görevinin gerekliliklerini karşıladığından emin olmak için çaba gösterilmelidir (örneğin, kontrol sırasında ölçülen miktarlar, ürün kalitesinin ilgili göstergelerini yansıtmalıdır).
Her ürün parametresi için aşağıdaki gereksinimler karşılanmalıdır:
Olasılık hariç, ölçülen değerin formülasyonunun doğruluğu farklı yorumlar(örneğin, ürünün “kütlesinin” veya “ağırlığının”, kabın “haciminin” veya “kapasitesinin” vb. hangi durumlarda belirlendiğini açıkça tanımlamak gerekir);
Ölçülecek nesnenin özelliklerinin kesinliği (örneğin, “odadaki sıcaklık ... °C'den fazla değil”, farklı yorumların yapılmasına olanak sağlar. Gereksinimin ifadesini bu şekilde değiştirmek gerekir. bu gereksinimin odanın maksimum veya ortalama sıcaklığı için belirlenip belirlenmediğinin açık olması ve ölçümler yapılırken bu sıcaklığın ayrıca dikkate alınması);
Standartlaştırılmış terimlerin kullanılması.
Tanım gereği sayısal değeri bire eşit olan fiziksel niceliğe ne ad verilir? fiziksel miktar birimi.
Birçok fiziksel büyüklük birimi, ölçümler için kullanılan ölçülerle (örneğin metre, kilogram) yeniden üretilir. Açık erken aşamalar Maddi kültürün gelişmesiyle birlikte (köleci ve feodal toplumlarda), küçük bir fiziksel nicelik aralığı için birimler vardı - uzunluk, kütle, zaman, alan, hacim. Fiziksel büyüklük birimleri birbirleriyle bağlantısız olarak seçilmiştir ve dahası, Farklı ülkeler ve coğrafi alanlar. Bu, adları genellikle aynı olan, ancak boyut olarak farklı olan çok sayıda birimin nasıl ortaya çıktığıdır - dirsekler, ayaklar, pound.
Halklar arasındaki ticari ilişkiler genişledikçe ve bilim ve teknoloji geliştikçe, fiziksel büyüklüklerin birimlerinin sayısı arttı ve birimlerin birleştirilmesi ve birim sistemlerinin oluşturulması ihtiyacı giderek daha fazla hissedildi. Fiziksel büyüklük birimleri ve sistemleri hakkında özel uluslararası anlaşmalar yapılmaya başlandı. 18. yüzyılda Fransa'da, daha sonra uluslararası tanınma kazanan metrik ölçü sistemi önerildi. Temelinde, bir dizi metrik birim sistemi inşa edildi. Şu anda, Uluslararası Birim Sistemi (SI) temelinde fiziksel büyüklük birimlerinin daha fazla sipariş edilmesi gerçekleşmektedir.
Fiziksel büyüklük birimleri ikiye ayrılır sistemik, yani herhangi bir birim sistemine dahil olanlar ve sistemik olmayan birimler (örneğin, mmHg, beygir gücü, elektron-volt).
Sistem birimleri Fiziksel büyüklükler ikiye ayrılır temel keyfi olarak seçilmiş (metre, kilogram, saniye vb.) ve türevler miktarlar arasındaki bağlantı denklemlerinden oluşur (saniyede metre, metreküp başına kilogram, newton, joule, watt vb.).
Fiziksel büyüklük birimlerinden birçok kez daha büyük veya daha küçük nicelikleri ifade etmenin kolaylığı için, şunu kullanırız: birimlerin katları (örneğin kilometre - 10 3 m, kilovat - 10 3 W) ve alt katlar (örneğin bir milimetre 10-3 m, bir milisaniye 10-3 saniyedir)..
Metrik birim sistemlerinde, fiziksel büyüklüklerin katları ve kesirli birimleri (zaman ve açı birimleri hariç), sistem biriminin 10 n ile çarpılmasıyla oluşturulur; burada n, pozitif veya negatif bir tam sayıdır. Bu sayıların her biri, katları ve birimleri oluşturmak için benimsenen ondalık öneklerden birine karşılık gelir.
1960 yılında, Uluslararası Ağırlık ve Ölçüler Örgütü'nün (IIOM) Ağırlıklar ve Ölçüler hakkındaki XI Genel Konferansında, Uluslararası Ağırlıklar ve Ölçüler Sistemi kabul edildi. birimler(Sİ).
Uluslararası birim sistemindeki temel birimlerşunlardır: metre (m) – uzunluk, kilogram (kg) – kütle, ikinci (s) – zaman, amper (Bir güç elektrik akımı, Kelvin (K) – termodinamik sıcaklık, şamdan (cd) – ışık şiddeti, köstebek - madde miktarı.
Ölçüm uygulamalarında, fiziksel büyüklük sistemlerinin yanı sıra sistemik olmayan birimler de kullanılmaktadır. Bunlar arasında örneğin: basınç birimleri - atmosfer, milimetre cıva, uzunluk birimi - angstrom, ısı birimi - kalori, akustik büyüklük birimleri - desibel, arka plan, oktav, zaman birimleri - dakika ve saat vb. yer alır. Ancak Şu anda bunları minimuma indirme eğilimi var.
Uluslararası birim sisteminin bir takım avantajları vardır: evrensellik, her türlü ölçüm için birimlerin birleştirilmesi, sistemin tutarlılığı (tutarlılığı) (fiziksel denklemlerdeki orantı katsayıları boyutsuzdur), süreçte çeşitli uzmanlar arasında daha iyi karşılıklı anlayış ülkeler arasındaki bilimsel, teknik ve ekonomik ilişkiler.
Şu anda, Rusya'da fiziksel büyüklük birimlerinin kullanımı Rusya Federasyonu Anayasası (Madde 71) ile yasallaştırılmaktadır (standartlar, standartlar, metrik sistem ve zaman hesaplaması Rusya Federasyonu'nun yetkisi altındadır). Rusya Federasyonu) Ve Federal yasa"Ölçümlerin tekdüzeliğinin sağlanması hakkında." Kanunun 6. Maddesi, Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı tarafından kabul edilen ve Uluslararası Yasal Metroloji Örgütü tarafından kullanılması tavsiye edilen Uluslararası Birimler Sisteminin büyüklük birimlerinin Rusya Federasyonu'nda kullanımını belirler. Aynı zamanda, Rusya Federasyonu'nda, adı, adı, yazımı ve uygulaması Rusya Federasyonu Hükümeti tarafından belirlenen sistem dışı büyüklük birimlerinin SI ile eşit temelde kullanılması kabul edilebilir. miktar birimleri.
İÇİNDE pratik aktiviteler GOST 8.417-2002 tarafından düzenlenen fiziksel büyüklük birimleri tarafından yönlendirilmelidir " Devlet sistemiÖlçümlerin tekdüzeliğini sağlamak. Büyüklük birimleri."
Zorunlu kullanımın yanı sıra standart temel ve türevler Uluslararası Birim Sisteminin birimlerinin yanı sıra bu birimlerin ondalık katları ve alt katları, SI'ya dahil olmayan bazı birimlerin, bunların SI birimleriyle kombinasyonlarının yanı sıra bazı ondalık katları ve alt katlarının kullanılmasına izin verilir. Uygulamada yaygın olarak kullanılan listelenmiş birimler.
Standart, çarpanlar (10 –24'ten 10 24'e kadar) ve önekler kullanılarak SI birimlerinin ondalık katları ve alt katlarının adlarının ve gösterimlerinin oluşturulmasına ilişkin kuralları, birim atamalarının yazılmasına ilişkin kuralları, tutarlı türetilmiş SI oluşumuna ilişkin kuralları tanımlar. birimler
SI birimlerinin ondalık katlarının ve alt katlarının adlarını ve gösterimlerini oluşturmak için kullanılan faktörler ve önekler Tabloda verilmiştir.
SI birimlerinin ondalık katlarının ve alt katlarının adlarını ve gösterimlerini oluşturmak için kullanılan faktörler ve önekler
| Ondalık çarpan | Konsol | Önek tanımı | Ondalık çarpan | Konsol | Önek tanımı | ||
| uluslararası | rus | uluslararası | Rus | ||||
| 10 24 | biraz | e | VE | 10 –1 | desi | D | D |
| 10 21 | zetta | Z | Z | 10 –2 | sent | C | İle |
| 10 18 | exa | e | e | 10 –3 | Milli | M | M |
| 10 15 | peta | P | P | 10 –6 | mikro | µ | mk |
| 10 12 | tera | T | T | 10 –9 | nano | N | N |
| 10 9 | giga | G | G | 10 –12 | piko | P | P |
| 10 6 | mega | M | M | 10 –15 | femto | F | F |
| 10 3 | kilo | k | İle | 10 –18 | üzerine | A | A |
| 10 2 | hekto | H | G | 10 –21 | zepto | z | H |
| 10 1 | ses tahtası | da | Evet | 10 –24 | sekiz | sen | Ve |
Tutarlı türetilmiş birimler Uluslararası Birimler Sistemi, kural olarak, sayısal katsayıların 1'e eşit olduğu miktarlar arasındaki en basit bağlantı denklemleri (tanımlayıcı denklemler) kullanılarak oluşturulur. Türetilmiş birimler oluşturmak için, bağlantı denklemlerindeki büyüklüklerin tanımları değiştirilir. SI birimlerinin tanımlarına göre.
Bağlanma denklemi 1'den farklı bir sayısal katsayı içeriyorsa, o zaman bir SI biriminin tutarlı bir türevini oluşturmak için, SI birimlerindeki değerlere sahip miktarların gösterimi, katsayı ile çarpıldıktan sonra sağ tarafa değiştirilir. toplam sayısal değer 1'e eşittir.
Fizik, doğal olayları inceleyen bir bilim olarak standart araştırma yöntemlerini kullanır. Ana aşamalar şu şekilde adlandırılabilir: gözlem, hipotez ileri sürme, deney yapma, teoriyi doğrulama. Gözlem sırasında belirlenir ayırt edici özellikleri fenomenler, gidişatları, Olası nedenler ve sonuçları. Bir hipotez, bir olgunun gidişatını açıklamamıza ve onun kalıplarını oluşturmamıza olanak tanır. Deney, hipotezin geçerliliğini doğrular (veya doğrulamaz). Bir deney sırasında miktarlar arasında niceliksel bir ilişki kurmanıza olanak tanır, bu da bağımlılıkların doğru bir şekilde kurulmasına yol açar. Deneyle doğrulanan bir hipotez, bilimsel bir teorinin temelini oluşturur.
Deney sırasında tam ve koşulsuz olarak onaylanmayan hiçbir teori güvenilirlik iddiasında bulunamaz. İkincisinin gerçekleştirilmesi, süreci karakterize eden fiziksel büyüklüklerin ölçülmesiyle ilişkilidir. - ölçümlerin temeli budur.
Ne olduğunu
Ölçüm, kalıplarla ilgili hipotezin geçerliliğini doğrulayan niceliklerle ilgilidir. Fiziksel miktar bilimsel özellikler Niteliksel ilişkisi birçok benzer bedende ortak olan fiziksel beden. Her vücut için bu niceliksel özellik tamamen bireyseldir.
Uzmanlaşmış literatüre dönersek, M. Yudin ve arkadaşlarının (1989 baskısı) referans kitabında fiziksel bir miktarın şöyle olduğunu okuruz: “fiziksel bir nesnenin özelliklerinden birinin (fiziksel sistem, fenomen veya niteliksel olarak birçok fiziksel nesne için ortak olan, ancak niceliksel olarak her nesne için ayrı olan bir süreçtir.”
Ozhegov'un sözlüğü (1990 baskısı), fiziksel miktarın "bir nesnenin boyutu, hacmi ve uzantısı" olduğunu belirtir.
Örneğin uzunluk fiziksel bir niceliktir. Mekanik uzunluğu kat edilen mesafe olarak yorumlar, elektrodinamik telin uzunluğunu kullanır ve termodinamikte benzer bir değer kan damarlarının duvarlarının kalınlığını belirler. Kavramın özü değişmez: Niceliklerin birimleri aynı olabilir ama anlamı farklı olabilir.
Fiziksel bir miktarın, örneğin matematiksel olandan ayırt edici bir özelliği, bir ölçü biriminin varlığıdır. Metre, ayak, arshin uzunluk birimlerine örnektir.
Birimler
Fiziksel bir büyüklüğün ölçülebilmesi için birim olarak alınan nicelikle karşılaştırılması gerekir. Harika karikatür “Kırk Sekiz Papağan” ı hatırlayın. Kahramanlar boa yılanının uzunluğunu belirlemek için papağanlarda, yavru fillerde ve maymunlarda uzunluğunu ölçtüler. Bu durumda boa yılanının uzunluğu diğer çizgi film karakterlerinin boyuyla karşılaştırıldı. Sonuç niceliksel olarak standarda bağlıydı.
Nicelikler, belirli bir birim sistemindeki ölçümünün bir ölçüsüdür. Bu ölçümlerdeki karışıklık, yalnızca ölçümlerin kusurluluğu ve heterojenliğinden değil, bazen de birimlerin göreliliğinden de kaynaklanmaktadır.
Rus uzunluk ölçüsü - arshin - indeks ile arasındaki mesafe baş parmak eller. Ancak herkesin elleri farklıdır ve yetişkin bir erkeğin eliyle ölçülen arshin, bir çocuğun veya kadının eliyle ölçülen arshinden farklıdır. Uzunluk ölçülerindeki aynı tutarsızlık kulaç (ellerin parmak uçları arasındaki mesafe yanlara doğru yayılmış) ve dirsekler (orta parmaktan elin dirseğine kadar olan mesafe) için de geçerlidir.
Dükkanlarda küçük adamların tezgahtar olarak çalıştırılması ilginçtir. Kurnaz tüccarlar biraz daha küçük ölçüler kullanarak kumaştan tasarruf ettiler: arshin, arşın, kulaç.
Ölçü sistemleri
Bu kadar çeşitli önlemler sadece Rusya'da değil, diğer ülkelerde de mevcuttu. Ölçü birimlerinin tanıtılması çoğu zaman keyfiydi; bazen bu birimler yalnızca ölçümlerinin kolaylığı nedeniyle tanıtıldı. Örneğin ölçmek için atmosferik basınç mmHg uygulandı. Cıva dolu bir tüpün kullanıldığı bilinen bu tür olağandışı bir değerin tanıtılması mümkündü.
Motor gücü (zamanımızda hala uygulanmaktadır) ile karşılaştırıldı.
Çeşitli fiziksel nicelikler, fiziksel niceliklerin ölçümünü yalnızca karmaşık ve güvenilmez hale getirmekle kalmadı, aynı zamanda bilimin gelişimini de karmaşık hale getirdi.
Birleşik ölçü sistemi
Her sanayileşmiş ülkede uygun ve optimize edilmiş birleşik bir fiziksel büyüklük sistemi acil bir ihtiyaç haline geldi. Diğer niceliklerin matematiksel ilişkilerle ifade edilebilmesi için mümkün olduğu kadar az birim seçme fikri temel olarak benimsendi. Bu tür temel büyüklükler birbiriyle ilişkili olmamalıdır; anlamları herhangi bir ekonomik sistemde açık ve net bir şekilde belirlenir.
Bu sorunu çözmeye çalıştılar çeşitli ülkeler. Birleşik bir GHS, ISS ve diğerlerinin oluşturulması defalarca üstlenildi, ancak bu sistemler hem bilimsel açıdan hem de evsel ve endüstriyel kullanım açısından sakıncalıydı.
19. yüzyılın sonunda ortaya çıkan görev ancak 1958'de çözüldü. Uluslararası Yasal Metroloji Komitesi toplantısında birleşik bir sistem sunuldu.
Birleşik ölçü sistemi
1960 yılı, Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı'nın tarihi toplantısıyla kutlandı. Benzersiz sistem Bu onurlu toplantının kararıyla “Systeme Internationale d"unites” (kısaltılmış SI) olarak adlandırılan , bu onurlu toplantının kararıyla kabul edildi. Rusça versiyonunda bu sisteme Uluslararası Sistem (SI kısaltması) adı verilir.
Temel 7 ana ünite ve 2 ek ünitedir. Sayısal değerleri bir standart şeklinde belirlenir.
Fiziksel büyüklükler tablosu SI
Ana ünitenin adı | Ölçülen miktar | Tanım |
|
Uluslararası | Rusça |
||
Temel birimler |
|||
kilogram | |||
Mevcut güç | |||
Sıcaklık | |||
Madde miktarı | |||
Işığın gücü | |||
Ek birimler |
|||
Düz açı | |||
Steradyan | Katı açı | ||
Doğadaki fiziksel süreçlerin çeşitliliği giderek daha fazla yeni niceliğin eklenmesini gerektirdiğinden, sistemin kendisi yalnızca yedi birimden oluşamaz. Yapının kendisi yalnızca yeni birimlerin eklenmesini değil, aynı zamanda bunların matematiksel ilişkiler biçimindeki ilişkilerini de sağlar (bunlara daha çok boyutsal formüller denir).
Boyut formülündeki temel birimlerin çarpılması ve bölünmesiyle bir fiziksel miktar birimi elde edilir. Bu tür denklemlerde sayısal katsayıların bulunmaması, sistemi yalnızca her bakımdan uygun kılmakla kalmaz, aynı zamanda tutarlı (tutarlı) hale getirir.
Türetilmiş birimler
Yedi temel ölçü biriminden oluşan ölçü birimlerine türev denir. Temel ve türetilmiş birimlere ek olarak, ek birimlerin (radyan ve steradyan) tanıtılmasına ihtiyaç vardı. Boyutları sıfır olarak kabul edilir. Yokluk ölçüm aletleri bunları belirlemek onları ölçmeyi imkansız hale getirir. Tanıtımları kullanımlarından kaynaklanmaktadır. teorik araştırma. Örneğin, bu sistemdeki fiziksel nicelik olan “kuvvet” Newton cinsinden ölçülür. Kuvvet, belirli bir kütleye sahip bir cismin hızındaki değişimin nedeni olan cisimlerin birbirleri üzerindeki karşılıklı etkisinin bir ölçüsü olduğundan, bir kütle biriminin bir hız birimi ile çarpımı olarak tanımlanabilir. bir zaman birimine bölünür:
F = k٠M٠v/T, burada k orantı katsayısı, M kütle birimi, v hız birimi, T zaman birimidir.
SI boyutlar için aşağıdaki formülü verir: H = kg·m/s 2, burada üç birim kullanılır. Ve kilogram, metre ve ikincisi temel olarak sınıflandırılır. Orantılılık faktörü 1'dir.
Homojen büyüklüklerin oranı olarak tanımlanan boyutsuz niceliklerin tanıtılması mümkündür. Bunlar, bilindiği gibi, sürtünme kuvvetinin normal basınç kuvvetine oranına eşit olanı içerir.
Temel olanlardan türetilen fiziksel büyüklükler tablosu
Birim adı | Ölçülen miktar | Boyutsal formül |
kg·m 2·s -2 |
||
basınç | kg٠ m -1 ٠s -2 |
|
manyetik indüksiyon | kg ٠А -1 ٠с -2 |
|
elektrik voltajı | kg ٠m 2 ٠s -3 ٠A -1 |
|
Elektrik direnci | kg ٠m 2 ٠s -3 ٠A -2 |
|
Elektrik şarjı | ||
güç | kg ٠m 2 ٠s -3 |
|
Elektrik kapasitesi | m -2 ٠kg -1 ٠c 4 ٠A 2 |
|
Joule için Kelvin | Isı kapasitesi | kg ٠m 2 ٠s -2 ٠K -1 |
Becquerel | Radyoaktif bir maddenin aktivitesi | |
Manyetik akı | m 2 ٠kg ٠s -2 ٠A -1 |
|
İndüktans | m 2 ٠kg ٠s -2 ٠A -2 |
|
Emilen doz | ||
Eşdeğer radyasyon dozu | ||
Aydınlatma | m -2 ٠kd ٠av -2 |
|
Işık akışı | ||
Güç, ağırlık | m ٠kg ٠s -2 |
|
Elektiriksel iletkenlik | m -2 ٠kg -1 ٠s 3 ٠A 2 |
|
Elektrik kapasitesi | m -2 ٠kg -1 ٠c 4 ٠A 2 |
Sistem dışı birimler
Büyüklükleri ölçerken, SI'ya dahil olmayan veya yalnızca sayısal bir katsayı ile farklılık gösteren, tarihsel olarak belirlenmiş niceliklerin kullanılmasına izin verilir. Bunlar sistemik olmayan birimlerdir. Örneğin mm cıva, röntgen ve diğerleri.
Sayısal katsayılar alt katları ve katları tanıtmak için kullanılır. Ön ekler belirli bir sayıya karşılık gelir. Örnekler arasında centi-, kilo-, deca-, mega- ve diğerleri yer alır.
1 kilometre = 1000 metre,
1 santimetre = 0,01 metre.
Miktarların tipolojisi
Değerin türünü belirlememize olanak tanıyan birkaç temel özelliği belirtmeye çalışacağız.
1 yön. Fiziksel bir miktarın etkisi doğrudan yön ile ilişkiliyse buna vektör, diğerleri - skaler denir.
2. Boyutun mevcudiyeti. Fiziksel büyüklükler için bir formülün varlığı, onlara boyutsal denilmesini mümkün kılar. Bir formüldeki tüm birimlerin derecesi sıfırsa bunlara boyutsuz denir. Bunlara boyutu 1 olan nicelikler demek daha doğru olur. Sonuçta boyutsuz nicelik kavramı mantıksızdır. Ana özellik - boyut - iptal edilmedi!
3. Mümkünse ekleme. Değeri eklenebilen, çıkarılabilen, bir katsayı ile çarpılabilen vb. (örneğin kütle) bir katkı miktarı, toplanabilen fiziksel bir miktardır.
4. Fiziksel sistemle ilgili olarak. Kapsamlı - değeri alt sistemin değerlerinden derlenebiliyorsa. Bir örnek, metrekare cinsinden ölçülen alan olabilir. Yoğun - değeri sisteme bağlı olmayan bir miktar. Bunlara sıcaklık da dahildir.
Fizik, daha önce de belirttiğimiz gibi, etrafımızdaki dünyadaki genel kalıpları inceler. Bunu yapmak için bilim adamları fiziksel olayları gözlemlerler. Bununla birlikte, fenomeni tanımlarken, günlük dili değil, kesin olarak tanımlanmış bir anlamı olan özel kelimeleri - terimleri kullanmak gelenekseldir. Önceki paragrafta bazı fiziksel terimlerle zaten karşılaştınız. Birçok terimi öğrenmeniz ve anlamlarını hatırlamanız yeterlidir.
Ek olarak fizikçilerin, fiziksel olguların ve süreçlerin çeşitli özelliklerini (karakteristiklerini) tanımlamaları ve bunları yalnızca niteliksel olarak değil aynı zamanda niceliksel olarak da karakterize etmeleri gerekir. Bir örnek verelim.
Bir taşın düşme zamanının düştüğü yükseklikten bağımlılığını inceleyelim. Deneyimler şunu gösteriyor: Yükseklik ne kadar büyük olursa düşme süresi de o kadar uzun olur. Bu niteliksel bir açıklamadır, deneyin sonucunu ayrıntılı olarak açıklamamıza izin vermez. Düşme gibi bir olgunun şeklini anlamak için, örneğin yükseklik dört kat arttığında, bir taşın düşme süresinin genellikle iki katına çıktığını bilmeniz gerekir. Bu, bir olgunun özelliklerinin niceliksel özelliklerine ve aralarındaki ilişkiye bir örnektir.
Fiziksel nesnelerin, süreçlerin veya olayların özelliklerini (karakteristiklerini) niceliksel olarak tanımlamak için fiziksel nicelikler kullanılır. Bildiğiniz fiziksel niceliklere örnek olarak uzunluk, zaman, kütle ve hız verilebilir.
Fiziksel nicelikler fiziksel cisimlerin, süreçlerin ve olayların özelliklerini niceliksel olarak tanımlar.
Daha önce bazı miktarlara rastlamıştınız. Matematik derslerinde problem çözerken parçaların uzunluklarını ölçtünüz ve kat edilen mesafeyi belirlediniz. Bu durumda aynı fiziksel miktarı (uzunluk) kullandınız. Diğer durumlarda, çeşitli nesnelerin hareket süresini buldunuz: bir yaya, bir araba, bir karınca - ve ayrıca bu süre için yalnızca tek bir fiziksel nicelik kullandınız. Daha önce fark ettiğiniz gibi, farklı nesneler için aynı fiziksel miktar gerekir. Farklı anlamlar. Örneğin farklı bölümlerin uzunlukları aynı olmayabilir. Bu nedenle aynı değeri alabilir Farklı anlamlar ve çok çeşitli nesneleri ve olayları karakterize etmek için kullanılabilir.
Fiziksel nicelikleri tanıtma ihtiyacı aynı zamanda fizik yasalarının onların yardımıyla yazılması gerçeğinde de yatmaktadır.
Formüllerde ve hesaplamalarda fiziksel büyüklükler Latin harfleriyle gösterilir ve yunan alfabeleri. Genel olarak kabul edilen tanımlar vardır, örneğin uzunluk - l veya L, zaman - t, kütle - m veya M, alan - S, hacim - V vb.
Fiziksel bir miktarın değerini (ölçüm sonucunda elde edilen bir segmentin aynı uzunluğu) değerini yazarsanız, şunu fark edeceksiniz: Bu değer sadece bir sayı değildir. Segmentin uzunluğunun 100 olduğunu söyledikten sonra hangi birimlerle ifade edildiğini açıklığa kavuşturmak gerekir: metre, santimetre, kilometre veya başka bir şey olarak. Bu nedenle fiziksel bir büyüklüğün değerinin adlandırılmış bir sayı olduğunu söylüyorlar. Bu miktarın biriminin adını takip eden bir sayı olarak temsil edilebilir.
Fiziksel bir miktarın değeri = Sayı * Miktar birimi.
Birçok fiziksel niceliğin birimleri (örneğin uzunluk, zaman, kütle) başlangıçta ihtiyaçlardan doğmuştur. gündelik Yaşam. Onlar için farklı birimler farklı zamanlarda farklı halklar tarafından icat edildi. Birçok büyüklük biriminin adlarının bulunması ilginçtir. farklı uluslarÇünkü bu birimler seçilirken insan vücudunun ölçüleri kullanıldı. Örneğin "kübit" adı verilen bir uzunluk birimi kullanıldı. Antik Mısır, Babil, Arap dünyası, İngiltere, Rusya.
Ancak uzunluk sadece arşın cinsinden değil aynı zamanda vershok, fit, lig vb. Cinslerle de ölçülüyordu. Aynı isimlerle bile aynı büyüklükteki birimlerin farklı halklar arasında farklı olduğu söylenmelidir. 1960 yılında bilim insanları geliştirdi Uluslararası sistem birimler (SI veya SI). Bu sistem Rusya dahil birçok ülke tarafından benimsenmiştir. Bu nedenle bu sistemin birimlerinin kullanılması zorunludur.
Temel ve türetilmiş fiziksel büyüklük birimleri arasında ayrım yapmak gelenekseldir. SI'da temel mekanik birimler uzunluk, zaman ve kütledir. Uzunluk metre (m), zaman saniye (s), kütle ise kilogram (kg) cinsinden ölçülür. Türetilmiş birimler, fiziksel büyüklükler arasındaki ilişkiler kullanılarak temel birimlerden oluşturulur. Örneğin alan birimi metrekare(m 2) - kenar uzunluğu bir metre olan bir karenin alanına eşittir.
Ölçerken ve hesaplarken çoğu zaman fiziksel büyüklüklerle uğraşmak zorunda kalırız. Sayısal değerler birim değerden birçok kez farklılık gösterir. Bu gibi durumlarda birimin adına, birimin belirli bir sayı ile çarpılması veya bölünmesi anlamına gelen bir önek eklenir. Çoğu zaman kabul edilen birimin 10, 100, 1000 vb. (çoklu değerler) ile çarpılmasının yanı sıra birimin 10, 100, 1000 vb. (çoklu değerler, yani kesirler) ile bölünmesini kullanırlar. Örneğin bin metre bir kilometredir (1000 m = 1 km), öneki kilo-'dur.
Fiziksel büyüklük birimlerinin on, yüz ve bin ile çarpılması ve bölünmesi anlamına gelen önekler Tablo 1'de verilmiştir.
Sonuçlar
Fiziksel nicelik, fiziksel nesnelerin, süreçlerin veya olayların özelliklerinin niceliksel bir özelliğidir.
Fiziksel bir miktar, çok çeşitli fiziksel nesnelerin ve süreçlerin aynı özelliğini karakterize eder.
Fiziksel bir miktarın değeri adlandırılmış bir sayıdır.
Fiziksel bir miktarın değeri = Sayı * Miktar birimi.
Sorular
- Fiziksel büyüklükler ne için kullanılır? Fiziksel büyüklüklere örnekler veriniz.
- Aşağıdaki terimlerden hangisi fiziksel büyüklüktür, hangisi değildir? Cetvel, araba, soğuk, uzunluk, hız, sıcaklık, su, ses, kütle.
- Fiziksel büyüklüklerin değerleri nasıl yazılır?
- SI nedir? Bu ne için?
- Hangi birimlere temel, hangilerine türev denir? Örnekler ver.
- Vücut kütlesi 250 gr.Bu cismin kütlesini kilogram (kg) ve miligram (mg) cinsinden ifade edin.
- 0,135 km'lik mesafeyi metre ve milimetre cinsinden ifade edin.
- Uygulamada, sistem dışı bir hacim birimi sıklıkla kullanılır - litre: 1 l = 1 dm3. SI'da hacim birimine metreküp denir. Bir metreküpte kaç litre var? Kenarı 1 cm olan bir küpün içindeki suyun hacmini bulun ve bu hacmi gerekli önekleri kullanarak litre ve metreküp cinsinden ifade edin.
- Rüzgar gibi fiziksel bir olgunun özelliklerini tanımlamak için gerekli olan fiziksel nicelikleri adlandırın. Fen dersinde öğrendiklerinizi ve gözlemlerinizi kullanın. Bu miktarları ölçmek için bir fizik deneyi planlayın.
- Hangi eski ve modern uzunluk ve zaman birimlerini biliyorsunuz?
