Fyzikálna veličina - je to ... Meranie fyzikálnych veličín. Systém fyzikálnych veličín

Fyzika ako veda, ktorá študuje prírodné javy, využíva štandardnú metodológiu výskumu. Hlavné etapy možno nazvať: pozorovanie, podpora hypotézy, uskutočnenie experimentu, ospravedlnenie teórie. Počas pozorovania sa stanovujú charakteristické črty tohto javu, priebeh jeho priebehu, možné príčiny a dôsledky. Táto hypotéza umožňuje vysvetliť priebeh tohto javu a stanoviť jeho zákonitosti. Experiment potvrdzuje (alebo nepotvrdzuje) platnosť hypotézy. Umožňuje stanoviť kvantitatívny vzťah medzi hodnotami v priebehu experimentu, čo vedie k presnému stanoveniu závislosti. Hypotéza, potvrdená v priebehu experimentu, je základom vedeckej teórie.

Žiadna teória nemôže tvrdiť platnosť, pokiaľ nebola v priebehu experimentu úplne a bezpodmienečne potvrdená. Druhá je spojená s meraniami fyzikálnych veličín charakterizujúcich proces. Fyzické množstvo je základom meraní.

Čo je to?

Meranie sa týka tých množstiev, ktoré potvrdzujú platnosť hypotézy o zákonnosti. Fyzické množstvo je vedecká charakteristika fyzického tela, ktorého kvalitatívny vzťah je spoločný mnohým podobným telám. Pre každý subjekt je táto kvantitatívna charakteristika veľmi individuálna.

Ak sa pozrieme na špeciálnu literatúru, potom v M. Yudinovi a ďalší (1989 vydanie) čítame, že fyzikálne množstvo je: "charakteristika jednej z vlastností fyzického objektu (fyzický systém, jav alebo proces), kvalitatívne spoločná pre mnohé fyzické Objekty, ale kvantitatívne individuálne pre každý objekt. "

Slovník Ozhegova (vydanie z roku 1990) tvrdí, že fyzická veľkosť je - "veľkosť, objem, dĺžka predmetu".

Napríklad dĺžka je fyzické množstvo. Dĺžka mechaniky sa interpretuje ako prejdená vzdialenosť, elektrodynamika využíva dĺžku drôtu, v termodynamike a analogická hodnota určuje hrúbku stien nádob. Podstata konceptu sa nemení: jednotky hodnôt môžu byť rovnaké a hodnota - odlišná.

Charakteristickým rysom fyzického množstva, napríklad z matematického, je prítomnosť mernej jednotky. Meter, foot, arshin sú príklady jednotiek dĺžky.

Jednotky merania

Na zmeranie fyzikálneho množstva by sa mal porovnať s hodnotou, ktorá sa považuje za jednotku. Pamätajte na nádherný karikatúra "štyridsaťosem papagájov". Na stanovenie dĺžky boa constrictor hrdinovia merali svoju dĺžku v papagáloch, potom v slonoch, potom v opiciach. V tomto prípade sa dĺžka boa constrictor porovnávala s rastom iných kreslených znakov. Výsledok bol kvantitatívne závislý od normy.

Jednotka fyzickej veličiny je mierou jej merania v určitom systéme jednotiek. Zmätok v týchto opatreniach vyvstáva nielen z dôvodu nedostatkov, heterogénnosti opatrení, ale niekedy aj z dôvodu relativity jednotiek.

Ruská miera dĺžky - arshin - vzdialenosť medzi ukazovákom a palcom. Avšak ruky všetkých ľudí sú iné a arshin, meraný rukou dospelého človeka, sa líši od arshin na ruku dieťaťa alebo ženy. Rovnaká nekonzistencia merania dĺžky sa týka čašníka (vzdialenosť medzi špičkami prstov umiestnených v rukách) a lakťom (vzdialenosť od stredného prsta k lakeť ruky).

Je zaujímavé, že muži boli zamestnaní ako strážcovia v stánkoch. Ľudí obchodníci zachránili látku niekoľkými menšimi opatreniami: arshin, lak, sazhen.

Systémy merania

Takéto množstvo opatrení existovalo nielen v Rusku, ale aj v iných krajinách. Zavedenie meracích jednotiek bolo často ľubovoľné, niekedy boli tieto jednotky zavedené len kvôli pohodliu merania. Napríklad na meranie atmosférického tlaku sa injektovalo mm ortuti. Slávny zážitok z Torricelli, v ktorom bola použitá trubica naplnená ortuťou, umožnila zaviesť takú nezvyčajnú hodnotu.

Sila motorov bola porovnaná s výkonom koňských síl (čo sa praktizuje v našej dobe).

Rôzne fyzikálne množstvá namerané fyzikálne množstvá nielen zložité a nespoľahlivé, ale komplikujú aj vývoj vedy.

Jednotný systém opatrení

Jednotný systém fyzických veličín, vhodný a optimalizovaný v každej priemyselnej krajine, sa stal naliehavou potrebou. Na základe toho bola prijatá myšlienka výberu čo najmenších jednotiek, s pomocou ktorých by bolo možné vyjadriť aj iné množstvá v matematických vzťahoch. Takéto základné hodnoty by nemali byť navzájom prepojené, ich význam je jednoznačne a pochopiteľne určený v každom ekonomickom systéme.

Tento problém bol vyriešený v rôznych krajinách. Vytvorenie zjednoteného systému opatrení (Metric, GHS, ISS a iné) sa uskutočňuje mnohokrát, ale tieto systémy sú nepríjemné buď z vedeckého hľadiska, alebo v domácich, priemyselných aplikáciách.

Úlohu, ktorá sa konala na konci 19. storočia, sa rozhodla až v roku 1958. Na stretnutí Medzinárodného výboru pre legálnu metrológiu bol predstavený jednotný systém.

Jednotný systém opatrení

Roku 1960 bolo poznačené historické stretnutie Generálnej konferencie o opatreniach a váhach. Na základe tohto honorárneho zasadnutia bol prijatý jedinečný systém s názvom "Systeme internationale d'unites" (skrátená SI). V ruskej verzii sa tento systém nazýva medzinárodný systém (skratka SI).

Na základe 7 základných jednotiek a 2 ďalších. Ich numerická hodnota sa určuje vo forme štandardu

Tabuľka fyzikálnych veličín SI

Názov hlavnej jednotky	Nameraná hodnota	označenie
		internacionalista	ruský
Základné jednotky
kilogram	závažia	kilogram	kilogram
meter	dĺžka	m	m
druhý	čas	s	S
ampér	Súčasná sila
kelvin	teplota	K	K
krtek	Množstvo látky	mol	krtek
Candela	Intenzita svetla	CD	CD
Ďalšie jednotky
radián	Plochý uhol	rád	potešený
steradián	Rohový roh	sr	porov

Samotný systém nemôže pozostávať iba zo siedmich jednotiek, pretože rozmanitosť fyzických procesov v prírode si vyžaduje zavedenie stále väčšieho množstva nových množstiev. V samotnej štruktúre sa predpokladá nielen zavedenie nových jednotiek, ale aj ich vzájomná súvislosť vo forme matematických vzťahov (často sa nazývajú rozmerové vzorce).

Jednotka fyzickej veličiny sa získa pomocou násobenia, exponencie a rozdelenia základných jednotiek do dimenzie. Absencia číselných koeficientov v takýchto rovniciach robí systém nielen pohodlným vo všetkých ohľadoch, ale aj koherentným.

Odvodené jednotky

Jednotky merania, ktoré sú tvorené zo siedmich základných, sa nazývajú deriváty. Okrem základných a odvodených jednotiek bolo potrebné zaviesť ďalšie (radiány a steradiány). Ich rozmer sa považuje za nulový. Neprítomnosť meracích prístrojov na ich určenie znemožňuje ich meranie. Ich zavedenie je spôsobené použitím v teoretických štúdiách. Napríklad fyzické množstvo "sily" v tomto systéme sa meria v newtonoch. Keďže sila je mierou vzájomného pôsobenia telies na seba navzájom, čo je dôvodom na zmenu rýchlosti telesa určitej hmotnosti, môže sa určiť ako produkt jednotkovej hmotnosti na jednotku rýchlosti vydelený jednotkou času:

F = k0M0v / T, kde k - koeficient proporcionality, M - jednotka hmotnosti, v - jednotka rýchlosti, T - jednotka času.

SI udáva tento vzorec s rozmermi: H = kg0m / s ² , kde sa používajú tri jednotky. A jeden kilogram, jeden meter a druhý sa vzťahujú na hlavné. Koeficient proporcionality je 1.

Je možné zaviesť bezrozmerné množstvá, ktoré sú definované ako pomer homogénnych veličín. Koeficient trenia, ako je známe, sa rovná pomeru treciej sily k sile normálneho tlaku.

Tabuľka fyzikálnych veličín odvodených z hlavných

Názov jednotky	Nameraná hodnota	Vzorec dimenzií
joule	energie	Kg0m 2 0s -2
pascal	tlak	Kg0 m -1 0s -2
tesla	Magnetická indukcia	Kg 0A -1 0s -2
volt	Elektrické napätie	Kg 0m2 0s -3 0A -1
ohm	Elektrický odpor	Kg 0m 2 0s -3 0A -2
prívesok	Elektrické nabíjanie	A0 s
watt	energie	Kg 0m 2 0s -3
elektromagnetická jednotka	Elektrická kapacita	M -2 0kg -1 0c 4 0A 2
Joule na Calvina	Teplo	Kg 0m 2 0s -2 0K -1
Becquerel	Činnosť rádioaktívnej látky	C- 1
weber	Magnetický tok	M 2 0kg 0s -2 0A -1
Henry	indukčnosť	M 2 0kg 0s -2 0A -2
hertz	kmitočet	S-1
šedá	Absorbovaná dávka	M 2 0s -1
Sievert	Rovnocenná dávka žiarenia	M 2 0s -2
luxus	svetlý	M -2 0кдсс -2
lumen	Svetelný tok	Cd 0sp
newton	Pevnosť, hmotnosť	M 0kg 0s -2
siemens	Elektrická vodivosť	M -2 0kg -1 0c 3 0A 2
elektromagnetická jednotka	Elektrická kapacita	M -2 0kg -1 0c 4 0A 2

Extrasystémové jednotky

Použitie historicky rozvinutých množstiev, ktoré nie sú zahrnuté v systéme SI alebo ktoré sa líšia iba číselným koeficientom, je povolené pri meraní množstiev. Jedná sa o extrasystémové jednotky. Napríklad mm ortuti, röntgenové a iné.

Na predstavenie lalokov a násobkov sa používajú číselné koeficienty. Prílohy zodpovedajú určitému číslu. Príklady zahŕňajú centi-, kilo-, deca-, mega- a mnoho ďalších.

1 kilometer = 1000 metrov,

1 centimetr = 0,01 metra.

Typológia množstiev

Skúsme zadať niekoľko základných funkcií, ktoré umožňujú nastaviť typ hodnoty.

1. Smer. Ak pôsobenie fyzickej veličiny priamo súvisí so smerom, nazýva sa vektorom a niektoré sú skalárne.

2. Prítomnosť dimenzie. Existencia vzorca fyzických veličín im umožňuje nazvať ich rozmermi. Ak vo vzore všetky jednotky majú nulový stupeň, potom sa nazývajú bezrozmerné. Bolo by správnejšie nazvať ich množstvami s rozmerom rovným 1. V skutočnosti je koncept bezrozmerného množstva nelogický. Hlavnou vlastnosťou je dimenzia - nikto ju nezrušil!

3. Ak je to možné, doplnenie. Prídavná hodnota, ktorej hodnota sa môže pridať, odčítať, vynásobiť koeficientom atď. (Napríklad hmotnosť), je fyzická veličina, ktorá je sumatívna.

4. Vo vzťahu k fyzickému systému. Rozsiahla - ak je jeho hodnota možná z hodnôt subsystému. Príkladom je plocha meraná v metroch štvorcových. Intenzívna - hodnota, ktorej hodnota nezávisí od systému. K nim patrí teplota.