Fizička količina - to je ... Mjerenje fizikalnih veličina. fizičke količine sustav

Fizika kao znanost koja proučava prirodne fenomene koristi se standardnom metodologijom istraživanja. Glavne se faze mogu nazvati: promatranje, promicanje hipoteze, provođenje eksperimenta, opravdavanje teorije. Tijekom promatranja utvrđuju se prepoznatljiva obilježja fenomena, tijek njegovog tijeka, mogući uzroci i posljedice. Hipoteza omogućuje objašnjenje tijeka pojave, utvrditi njezine pravilnosti. Eksperiment potvrđuje (ili ne potvrđuje) valjanost hipoteze. Omogućuje uspostavljanje kvantitativnog odnosa između vrijednosti tijekom eksperimenta, što dovodi do točnog određivanja ovisnosti. Hipoteza, potvrđena tijekom eksperimenta, leži na osnovi znanstvene teorije.

Nijedna teorija ne može tvrditi valjanost, osim ako nije bila potpuno i bezuvjetno potvrđena tijekom eksperimenta. Potonji je povezan s mjerenjima fizikalnih veličina koje karakteriziraju proces. Fizička veličina temelj je mjerenja.

Što je to?

Mjerenje se odnosi na one količine koje potvrđuju valjanost hipoteze zakonitosti. Fizička količina je znanstvena karakteristika fizičkog tijela čiji je kvalitativni odnos zajednički mnoštvu sličnih tijela. Za svako tijelo, ova kvantitativna karakteristika je vrlo individualna.

Ako se okrenemo posebnoj literaturi, u M. Yudin i sur. (1989 izdanje) čitamo da je fizička veličina: "svojstvo jedne od svojstava fizičkog objekta (fizički sustav, fenomen ili proces), kvalitativno zajednički za mnoge fizičke Objekti, ali kvantitativno pojedinačni za svaki objekt. "

Rječnik Ozhegova (1990 izdanje) tvrdi da je fizička veličina - "veličina, volumen, dužina predmeta".

Na primjer, duljina je fizička veličina. Duljina mehanike tumači se kao udaljenost koja putuje, elektrodinamika koristi duljinu žice, u termodinamici, analogna vrijednost određuje debljinu stijenki posuda. Bit koncepta ne mijenja: jedinice vrijednosti mogu biti jednake, a vrijednost - drugačija.

Značajna osobina fizičke veličine, recimo, iz matematičke, jest prisutnost mjerne jedinice. Metar, stopalo, arshin su primjeri jedinica dužine.

Jedinice mjerenja

Za mjerenje fizičke veličine trebao bi se usporediti s vrijednošću uzeti kao jedinica. Sjetite se prekrasnog crtića "Četrdeset osam papiga". Da bi se utvrdio duljina boa konstriktora, heroji su mjerili duljinu u papagajima, zatim u slonovima, a zatim u majmuna. U ovom slučaju, duljina boa konstriktora uspoređena je s rastom ostalih crtanih likova. Rezultat je kvantitativno ovisan o standardu.

Jedinica fizičke veličine je mjera njezina mjerenja u određenom sustavu jedinica. Zbunjenost u tim mjerama proizlazi ne samo zbog nesavršenosti, heterogenosti mjera, već ponekad i zbog relativnosti jedinica.

Ruska mjera dužine - arshin - udaljenost između kažiprsta i palca. Međutim, ruke svih ljudi su različite, a arshin, mjeren rukom odraslog čovjeka, razlikuje se od arshina na rukama djeteta ili žene. Ista neusklađenost mjera duljine odnosi se na sazhen (udaljenost između vrhova prstiju postavljenih na ruke) i lakat (udaljenost od srednjeg prsta do lakta ruku).

Zanimljivo je da su muškarci zaposleni kao upravitelji u štandovima. Slijeni trgovci spasili su krpu s nekoliko manjih mjera: arshin, lakat, sazhen.

Mjerenje sustava

Takve različite mjere postojale su ne samo u Rusiji, nego iu drugim zemljama. Uvođenje mjernih jedinica često je proizvoljno, a ponekad ih je uvedeno samo zbog praktičnosti mjerenja. Na primjer, za mjerenje atmosferskog tlaka injektirano je mm žive. Poznato iskustvo Torricellija, u kojoj je upotrijebljena cijev punjena živa, omogućila je uvođenje takve neobične vrijednosti.

Snaga motora uspoređena je s konjskom snagom (koja se trenutačno prakticira).

Različite fizikalne veličine izmjerile su fizičke veličine koje nisu samo složene i nepouzdane, već također kompliciraju razvoj znanosti.

Jedinstveni sustav mjera

Jedan sustav fizičkih veličina, pogodan i optimiziran u svakoj industrijaliziranoj zemlji, postao je hitna potreba. Kao temelj, usvojena je ideja o odabiru najmanjih mogućih jedinica, uz pomoć kojih bi se druge veličine mogle izraziti u matematičkim odnosima. Takve osnovne vrijednosti ne bi trebale biti međusobno povezane, njihov značaj je jednoznačno i razumljivo određen u bilo kojem gospodarskom sustavu.

Taj je problem riješen u različitim zemljama. Stvaranje jedinstvenog sustava mjera (Metric, GHS, ISS i dr.) Poduzeto je mnogo puta, ali ti su sustavi bili neprikladni bilo sa znanstvenog stajališta ili u domaćim, industrijskim aplikacijama.

Zadatak, postavljen krajem 19. stoljeća, odlučen je tek 1958. godine. Na sastanku Međunarodnog odbora za zakonsko mjeriteljstvo predstavljen je jedinstveni sustav.

Jedinstveni sustav mjera

1960. obilježen je povijesnim susretom Opće konferencije o mjerama i težinama. Odlukom ovog počasnog sastanka usvojen je jedinstveni sustav nazvan "Systeme internationale d'unites" (skraćeno SI). U ruskoj verziji ovaj se sustav naziva Međunarodni sustav (kratica SI).

Temeljeno na 7 osnovnih jedinica i 2 dodatna. Njihova brojčana vrijednost određena je u obliku standarda

Tablica fizičkih veličina SI

Naziv glavne jedinice	Mjerena vrijednost	oznaka
		internacionalista	ruski
Osnovne jedinice
kilogram	težina	kg	kg
metar	dužina	m	m
drugo	vrijeme	a	Uz
amper	Trenutačna snaga
kelvin	temperatura	K	K
krtica	Količina tvari	mol	krtica
Candela	Intenzitet svjetlosti	CD	CD
Dodatne jedinice
radijan	Ravni kut	Rad	zadovoljan
steradijan	Corner Corner	sr	usp

Sustav se ne može sastojati samo od sedam jedinica, budući da raznolikost fizikalnih procesa u prirodi zahtijeva uvođenje sve više i više novih količina. U samoj strukturi predviđa se ne samo uvođenje novih jedinica, već njihova međusobna povezanost u obliku matematičkih odnosa (često se nazivaju dimenzionalne formule).

Dobiva se jedinica fizikalne veličine uz korištenje umnožavanja, eksponencijanja i podjele osnovnih jedinica u formuli dimenzije. Odsutnost numeričkih koeficijenata u takvim jednadžbama čini sustav ne samo prikladnim u svim pogledima, već i koherentnim.

Izvedene jedinice

Mjerne jedinice, koje su formirane od sedam osnovnih, nazivaju se derivatima. Pored osnovnih i izvedenih jedinica, bilo je potrebno uvesti dodatne (radijane i steradance). Njihova se dimenzija smatra nultom. Nedostatak mjernih uređaja za njihovo određivanje čini ih nemogućim za mjerenje. Njihovo uvođenje je zbog uporabe u teorijskim studijama. Na primjer, fizička veličina "sila" u ovom sustavu mjeri se u novim tonovima. Budući da je sila mjera međusobnog djelovanja tijela jednih o drugima, što je razlog za promjenu brzine tijela određene mase, može se odrediti kao produkt jedinice mase po jedinici brzine podijeljenoj s jedinicom vremena:

F = k0M0v / T, gdje k - koeficijent proporcionalnosti, M - jedinica mase, v - jedinica brzine, T - jedinica vremena.

SI daje sljedeću formulu dimenzija: H = kg0m / s ² , gdje se koriste tri jedinice. A kilogram, i metar, a drugi se upućuju na glavne. Koeficijent proporcionalnosti je 1.

Moguće je uvesti dimenzionirane količine, koje su definirane kao omjer homogenih količina. Koeficijent trenja, kao što je poznat, jednak je omjeru sile trenja na silu normalnog tlaka.

Tablica fizičkih veličina izvedenih iz glavne

Naziv jedinice	Mjerena vrijednost	Dimenzija formula
džul	energija	Kg0m2 0s -2
paskal	tlak	Kg0 m -1 0s -2
tesla	Magnetna indukcija	Kg 0A -1 0s -2
volt	Električni stres	Kg 0m 2 0s -3 0A -1
om	Električni otpor	Kg 0m 2 0s -3 0A -2
privjesak	Električno punjenje	A0 s
vat	snaga	Kg 0m 2 0s -3
farad	Električni kapacitet	M -2 0kg-l0c4OA2
Joule do Calvina	Kapacitet topline	Kg 0m 2 0s -2 0K -1
Becquerel	Aktivnost radioaktivne tvari	C- l
Weber	Magnetski protok	M2Okg 0s -2OA -1
Henri	induktanca	M2Okg 0s -2OA -2
herc	frekvencija	S-1
siva	Apsorbirana doza	M2Os- 1
sivert	Ekvivalentna doza zračenja	M2Os -2
luksuz	svjetlo	M -2 0d 0 0 -2
lumen	Svjetlosni tok	Cd 0sp
njutn	Snaga, težina	M 0kg 0s -2
Siemens	Električna provodljivost	M -2 0g -1 0s 3 0 2
farad	Električni kapacitet	M -2 0kg-l0c4OA2

Extrasystem jedinice

Upotreba povijesno razvijenih količina koje nisu uključene u SI ili se razlikuju samo u numeričkom koeficijentu dopuštene su za mjerenje količina. To su eksterni sustavi. Na primjer, mm žive, rendgenske zrake i druge.

Numerički koeficijenti se koriste za uvođenje režnjeva i višekratnika. Prilozi odgovaraju određenom broju. Primjeri uključuju centi-, kilo-, deka-, mega- i mnoge druge.

1 kilometar = 1000 metara,

1 centimetar = 0,01 m.

Tipologija količina

Pokušajmo navesti nekoliko osnovnih značajki koje omogućuju postavljanje vrste vrijednosti.

1. Smjer. Ako je djelovanje fizičke količine izravno povezano s smjerom, naziva se vektor, a neki su skalarni.

2. Prisutnost dimenzije. Postojanje formule fizikalnih veličina omogućuje im da ih zovu dimenzionalnim. Ako u formuli sve jedinice imaju nula stupnja, tada se nazivaju dimenzije. Bilo bi ispravnije zvati ih veličinama s dimenzijom jednakom 1. U stvari, koncept dimenzionirane veličine je nelogičan. Glavna je imovina dimenzija - nitko ga nije otkazao!

3. Ako je moguće dopune. Vrijednost aditiva čija vrijednost može biti dodana, oduzeta, pomnožena s koeficijentom itd. (Na primjer, masa) je fizička veličina koja je summable.

4. U odnosu na fizički sustav. Opsežna - ako se njegova vrijednost može izraditi iz vrijednosti podsustava. Primjer je područje mjereno u četvornom metru. Intenzivna - vrijednost čija vrijednost ne ovisi o sustavu. To uključuje temperaturu.