Čo sú definície fyzikálnych veličín. Fyzikálne veličiny a ich meranie

Fyzikálne množstvo

Fyzikálne množstvo - fyzické vlastníctvo hmotný predmet, fyzikálny jav, proces, ktorý možno kvantitatívne charakterizovať.

Hodnota fyzikálnej veličiny- jedno alebo viac (v prípade tenzorovej fyzikálnej veličiny) čísel charakterizujúcich túto fyzikálnu veličinu s uvedením mernej jednotky, na základe ktorej boli získané.

Veľkosť fyzikálnej veličiny- hodnoty čísel vyskytujúcich sa v hodnota fyzikálnej veličiny.

Napríklad auto možno charakterizovať ako fyzikálne množstvo ako omša. pričom význam toto fyzikálne množstvo bude napríklad 1 tona a veľkosť- číslo 1, príp význam bude 1000 kilogramov a veľkosť- číslo 1000. To isté auto možno charakterizovať pomocou iného fyzikálne množstvo- rýchlosť. pričom význam touto fyzikálnou veličinou bude napríklad vektor určitého smeru 100 km/h, a veľkosť- číslo 100.

Rozmer fyzikálnej veličiny- merná jednotka, vyskytujúca sa v hodnota fyzikálnej veličiny. Fyzikálna veličina má spravidla mnoho rôznych rozmerov: napríklad dĺžka má nanometer, milimeter, centimeter, meter, kilometer, míľu, palec, parsek, svetelný rok atď. Niektoré z týchto jednotiek merania (bez zohľadnenia ich desatinné faktory). rôzne systémy fyzikálne jednotky - SI, CGS a pod.

Fyzikálna veličina môže byť často vyjadrená v termínoch iných, zásadnejších fyzikálnych veličín. (Sila môže byť napríklad vyjadrená hmotnosťou telesa a jeho zrýchlením). Čo znamená respektíve rozmer takúto fyzikálnu veličinu možno vyjadriť rozmermi týchto všeobecnejších veličín. (Rozmer sily možno vyjadriť rozmermi hmotnosti a zrýchlenia). (Často je takéto znázornenie rozmeru určitej fyzikálnej veličiny z hľadiska rozmerov iných fyzikálnych veličín samostatnou úlohou, ktorá má v niektorých prípadoch svoj význam a účel.) Rozmery takýchto všeobecnejších veličín sú často už základné jednotky ten či onen systém fyzikálnych jednotiek, to znamená tých, ktoré samy osebe už nie sú vyjadrené prostredníctvom iných, ešte všeobecnejšie množstvá.

Príklad.
Ak sa fyzikálna veličina moc zapíše ako

P= 42,3 × 10³ W = 42,3 kW, R je všeobecne akceptované písmenové označenie tejto fyzikálnej veličiny, 42,3 × 10³W- hodnota tejto fyzikálnej veličiny, 42,3 × 10³ je veľkosť tejto fyzikálnej veličiny.

Ut je skratka jeden z jednotky merania tejto fyzikálnej veličiny (watty). Litera do je symbol pre desatinný faktor "kilo" Medzinárodnej sústavy jednotiek (SI).

Rozmerové a bezrozmerné fyzikálne veličiny

• Rozmerná fyzikálna veličina- fyzikálna veličina, na určenie hodnoty ktorej je potrebné použiť nejakú mernú jednotku tejto fyzikálnej veličiny. Prevažná väčšina fyzikálnych veličín je rozmerová.
• Bezrozmerná fyzikálna veličina- fyzikálna veličina, na určenie hodnoty ktorej stačí len uviesť jej veľkosť. Napríklad relatívna permitivita je bezrozmerná fyzikálna veličina.

Aditívne a neaditívne fyzikálne veličiny

• Aditívna fyzikálna veličina- fyzikálne množstvo, rôzne významy ktoré možno sčítať, vynásobiť číselným koeficientom, navzájom vydeliť. Napríklad fyzikálna veličina hmotnosť je aditívna fyzikálna veličina.
• Neaditívna fyzikálna veličina- fyzikálna veličina, pre ktorú súčet, násobenie číselným koeficientom alebo vzájomné delenie jej hodnôt nemá fyzikálny význam. Napríklad fyzikálna veličina teplota je neaditívna fyzikálna veličina.

Extenzívne a intenzívne fyzikálne veličiny

Fyzikálna veličina je tzv

• rozsiahly, ak je veľkosť jeho hodnoty súčtom veľkostí hodnôt tejto fyzickej veličiny pre podsystémy, ktoré tvoria systém (napríklad objem, hmotnosť);
• intenzívny, ak hodnota jeho hodnoty nezávisí od veľkosti systému (napríklad teplota, tlak).

Niektoré fyzikálne veličiny, ako je moment hybnosti, plocha, sila, dĺžka, čas, nie sú ani rozsiahle, ani intenzívne.

Odvodené množstvá sa tvoria z niektorých rozsiahlych množstiev:

• špecifické množstvo je množstvo delené hmotnosťou (napríklad špecifický objem);
• molár množstvo je množstvo delené množstvom látky (napríklad molárny objem).

Skalárne, vektorové, tenzorové veličiny

V najvšeobecnejšom prípade môžeme povedať, že fyzikálna veličina môže byť reprezentovaná tenzorom určitej úrovne (valencie).

Sústava jednotiek fyzikálnych veličín

Sústava jednotiek fyzikálnych veličín je súbor meracích jednotiek fyzikálnych veličín, v ktorých existuje určitý počet takzvaných základných meracích jednotiek a zvyšné merné jednotky je možné vyjadriť prostredníctvom týchto základných jednotiek. Príklady sústav fyzikálnych jednotiek - Medzinárodná sústava jednotiek (SI), ČGS.

Symboly fyzikálnych veličín

Literatúra

• RMG 29-99 Metrológia. Základné pojmy a definície.
• Burdun G. D., Bazakutsa V. A. Jednotky fyzikálnych veličín. - Charkov: škola Vishcha,.

Vo vede a technike sa používajú jednotky merania fyzikálnych veličín, ktoré tvoria určité systémy. Súbor jednotiek ustanovených normou na povinné používanie je založený na jednotkách medzinárodného systému (SI). V teoretických odboroch fyziky sú široko používané jednotky systémov CGS: CGSE, CGSM a symetrický Gaussov systém CGS. Určité využitie nachádzajú aj jednotky technického systému ICSC a niektoré mimosystémové jednotky.

Medzinárodný systém (SI) je postavený na 6 základných jednotkách (meter, kilogram, sekunda, kelvin, ampér, kandela) a 2 doplnkových (radián, steradián). V konečnej verzii návrhu normy "Jednotky fyzikálnych veličín" sú uvedené: jednotky sústavy SI; jednotky povolené na použitie na rovnakej úrovni ako jednotky SI, napríklad: tona, minúta, hodina, stupeň Celzia, stupeň, minúta, sekunda, liter, kilowatthodina, otáčky za sekundu, otáčky za minútu; jednotky systému CGS a ďalšie jednotky používané v teoretických častiach fyziky a astronómie: svetelný rok, parsek, stodola, elektrónvolt; jednotky dočasne povolené na použitie, ako sú: angstrom, kilogram-sila, kilogram-sila-meter, kilogram-sila na štvorcový centimeter, milimeter ortuti, konská sila, kalória, kilokalória, roentgen, curie. Najdôležitejšie z týchto jednotiek a pomery medzi nimi sú uvedené v tabuľke P1.

Skratky jednotiek uvedené v tabuľkách sa používajú len za číselnou hodnotou množstva alebo v nadpisoch stĺpcov tabuliek. V texte nemôžete použiť skratky namiesto celých názvov jednotiek bez číselnej hodnoty veličín. Pri použití ruských aj medzinárodných označení jednotiek sa používa rímske písmo; označenia (skrátené) jednotiek, ktorých názvy sú dané menami vedcov (newton, pascal, watt atď.), treba písať s veľkým začiatočným písmenom (N, Pa, W); v zápise jednotiek sa bodka ako znak zmenšenia nepoužíva. Označenia jednotiek obsiahnutých v produkte sú oddelené bodkami ako znaky násobenia; ako znak delenia sa zvyčajne používa lomka; ak menovateľ zahŕňa súčin jednotiek, potom je uvedený v zátvorkách.

Na tvorbu násobkov a podnásobkov sa používajú desatinné predpony (pozri tabuľku P2). Zvlášť sa odporúča používať predpony, ktoré sú mocninou 10 s indikátorom, ktorý je násobkom troch. Odporúča sa používať čiastkové násobky a násobky jednotiek odvodené od jednotiek SI, ktorých výsledkom sú číselné hodnoty medzi 0,1 a 1000 (napríklad: 17 000 Pa by sa malo písať ako 17 kPa).

Nie je dovolené pripájať dve alebo viac prefixov k jednej jednotke (napríklad: 10 -9 m by sa malo písať ako 1 nm). Na vytvorenie hmotnostných jednotiek je k hlavnému názvu „gram“ pripojená predpona (napríklad: 10 -6 kg = = 10 -3 g = 1 mg). Ak je komplexný názov pôvodnej jednotky produktom alebo zlomkom, potom sa predpona pripojí k názvu prvej jednotky (napríklad kN∙m). AT nevyhnutné prípady v menovateli je povolené používať viac jednotiek dĺžky, plochy a objemu (napríklad V / cm).

V tabuľke P3 sú uvedené hlavné fyzikálne a astronomické konštanty.

Tabuľka P1

JEDNOTKY FYZIKÁLNYCH MIER V SÚSTAVE SI

A ICH VZŤAH S OSTATNÝMI JEDNOTKAMI

Názvy veličín	Jednotky	Skratka	Veľkosť	Koeficient pre prevod na jednotky SI
GHS	ICSU a nesystémové jednotky
Základné jednotky
Dĺžka	meter	m		1 cm = 10-2 m	1 Å \u003d 10 -10 m 1 svetelný rok \u003d 9,46 × 10 15 m
Hmotnosť	kg	kg		1 g = 10-3 kg
čas	druhý	s			1 h = 3600 s 1 min = 60 s
Teplota	kelvin	Komu			10 C = 1 K
Súčasná sila	ampér	ALE		1 SGSE I \u003d \u003d 1 / 3 × 10 -9 A 1 SGSM I \u003d 10 A
Sila svetla	kandela	cd
Ďalšie jednotky
plochý roh	radián	rád			1 0 \u003d p / 180 rad 1¢ \u003d p / 108 × 10 -2 rad 1² \u003d p / 648 × 10 -3 rad
Pevný uhol	steradián	St			Plný priestorový uhol=4p sr
Odvodené jednotky
Frekvencia	hertz	Hz	s -1

Pokračovanie tabuľky P1

Uhlová rýchlosť	radiánov za sekundu	rad/s	s -1		1 ot./min = 2 p rad/s 1 ot./min. == 0,105 rad/s
Objem	meter kubický	m 3	m 3	1 cm 2 \u003d 10 -6 m 3	1 l \u003d 10 -3 m 3
Rýchlosť	metrov za sekundu	pani	m×s –1	1 cm/s = 10-2 m/s	1 km/h = 0,278 m/s
Hustota	kilogram na meter kubický	kg/m3	kg × m -3	1 g / cm 3 \u003d \u003d 10 3 kg / m 3
sila	newton	H	kg×m×s –2	1 dyn = 10-5 N	1 kg = 9,81 N
Práca, energia, množstvo tepla	joule	J (N × m)	kg × m 2 × s -2	1 erg \u003d 10-7 J	1 kgf×m=9,81 J 1 eV=1,6×10 –19 J 1 kW×h=3,6×10 6 J 1 kal=4,19 J 1 kcal=4,19×10 3 J
Moc	watt	W (J/s)	kg × m 2 × s -3	1 erg/s = 10-7 W	1 hp = 735 W
Tlak	pascal	Pa (N / m 2)	kg∙m –1 ∙s –2	1 din / cm 2 \u003d 0,1 Pa	1 atm \u003d 1 kgf / cm 2 \u003d \u003d \u003d 0,981 ∙ 10 5 Pa 1 mm Hg \u003d 133 Pa 1 atm \u003d \u003d 760 mm Hg \u0013d
Moment sily	newton meter	N∙m	kgm 2 × s -2	1 dyn cm = = 10 –7 N × m	1 kgf x m = 9,81 N x m
Moment zotrvačnosti	kilogram štvorcový meter	kg × m2	kg × m2	1 g × cm 2 \u003d \u003d 10 -7 kg × m 2
Dynamická viskozita	pascal druhý	Paxs	kg×m –1 ×s –1	1P / poloha / \u003d \u003d 0,1 Pa × s

Pokračovanie tabuľky P1

Kinematická viskozita	meter štvorcový na sekundu	m2/s	m 2 × s -1	1St / stokes / \u003d \u003d 10 -4 m 2 / s
Tepelná kapacita systému	joule na kelvin	J/K	kg×m 2 x x s –2 ×K –1		1 cal/0 C = 4,19 J/K
Špecifické teplo	joule na kilogram kelvinov	J/(kg × K)	m 2 × s -2 × K -1		1 kcal / (kg × 0 C) \u003d \u003d 4,19 × 10 3 J / (kg × K)
Nabíjačka	prívesok	Cl	A×s	1SGSE q = =1/3×10 –9 C 1SGSM q = =10 C
Potenciál, elektrické napätie	volt	V (W/A)	kg×m 2 x x s –3 ×A –1	1SGSE u = =300 V 1SGSM u = =10 –8 V
Intenzita elektrického poľa	volt na meter	V/m	kg×m x x s –3 ×A –1	1 SGSE E \u003d \u003d 3 × 10 4 V / m
Elektrický zdvih (elektrická indukcia)	prívesok na meter štvorcový	C/m2	m –2 ×s × A	1SGSE D \u003d \u003d 1 / 12p x x 10 -5 C / m 2
Elektrický odpor	ohm	Ohm (V/A)	kg × m 2 × s -3 x x A -2	1SGSE R = 9×10 11 Ohm 1SGSM R = 10 – 9 Ohm
Elektrická kapacita	farad	F (C/V)	kg -1 ×m -2 x s 4 ×A 2	1SGSE C \u003d 1 cm \u003d \u003d 1 / 9 × 10 -11 F

Koniec tabuľky P1

magnetický tok	weber	Wb (W×s)	kg × m 2 × s -2 x x A -1	1SGSM f = =1 μs (maxwell) = =10 –8 Wb
Magnetická indukcia	tesla	T (Wb/m 2)	kg×s –2 ×A –1	1SGSM B = =1 Gs (gauss) = =10 –4 T
napätie magnetické pole	ampér na meter	A/m	m –1 ×A	1SGSM H \u003d \u003d 1E (oersted) \u003d \u003d 1 / 4p × 10 3 A / m
Magnetomotorická sila	ampér	ALE	ALE	1SGSM FM
Indukčnosť	Henry	Hn (Wb/A)	kg×m 2 x x s –2 ×A –2	1SGSM L \u003d 1 cm \u003d \u003d 10 -9 H
Svetelný tok	lumen	lm	cd
Jas	kandela na meter štvorcový	cd/m2	m–2 × cd
osvetlenie	luxus	OK	m–2 × cd

Fyzikálne množstvo - vlastnosť fyzických predmetov, ktorá je kvalitatívne spoločná mnohým predmetom, ale v kvantitatívne individuálne pre každého z nich. Kvalitatívna stránka pojmu „fyzikálne množstvo“ určuje jeho druh (napríklad elektrický odpor ako spoločný majetok vodiče elektriny) a kvantitatívne - jeho „veľkosť“ (hodnota elektrického odporu konkrétneho vodiča, napríklad R \u003d 100 Ohm). Číselná hodnota výsledku merania závisí od voľby jednotky fyzikálnej veličiny.

Fyzikálnym veličinám sú priradené písmenové symboly používané vo fyzikálnych rovniciach vyjadrujúcich vzťahy medzi fyzikálnymi veličinami, ktoré existujú vo fyzikálnych objektoch.

Veľkosť fyzikálnej veličiny - kvantitatívna istota hodnoty vlastnej konkrétnemu predmetu, systému, javu alebo procesu.

Hodnota fyzikálnej veličiny- odhad veľkosti fyzikálnej veličiny v podobe určitého počtu pre ňu akceptovaných meracích jednotiek. Číselná hodnota fyzikálnej veličiny- abstraktné číslo vyjadrujúce pomer hodnoty fyzikálnej veličiny k zodpovedajúcej jednotke danej fyzikálnej veličiny (napr. 220 V je hodnota amplitúdy napätia a samotné číslo 220 je číselná hodnota). Práve pojem „hodnota“ by sa mal používať na vyjadrenie kvantitatívnej stránky predmetnej vlastnosti. Je nesprávne hovoriť a písať „aktuálna hodnota“, „hodnota napätia“ atď., pretože prúd a napätie sú samy osebe veličiny (správne budú výrazy „hodnota prúdu“, „hodnota napätia“).

Pri zvolenom hodnotení fyzikálnej veličiny sa vyznačuje pravdivými, reálnymi a nameranými hodnotami.

Skutočná hodnota fyzikálnej veličiny pomenujte hodnotu fyzikálnej veličiny, ktorá by v ideálnom prípade odrážala zodpovedajúcu vlastnosť objektu z kvalitatívneho a kvantitatívneho hľadiska. Experimentálne to nie je možné určiť kvôli nevyhnutným chybám merania.

Tento koncept je založený na dvoch hlavných postulátoch metrológie:

§ skutočná hodnota zistenej veličiny existuje a je konštantná;

§ nemožno zistiť skutočnú hodnotu meranej veličiny.

V praxi sa pracuje s pojmom reálna hodnota, ktorej miera priblíženia sa skutočnej hodnote závisí od presnosti meracieho prístroja a chyby samotných meraní.

Skutočná hodnota fyzikálnej veličiny pomenujte jeho hodnotu, zistenú experimentálne a natoľko blízku skutočnej hodnote, že ju možno na určitý účel použiť namiesto nej.

Pod meraná hodnota rozumieť hodnote veličiny, počítanej indikačným zariadením meracieho prístroja.

Jednotka fyzikálnej veličiny - hodnota pevnej veľkosti, ktorej sa konvenčne priraďuje štandardná číselná hodnota rovnajúca sa jednej.

Jednotky fyzikálnych veličín sa delia na základné a odvodené a spájajú sa do sústavy jednotiek fyzikálnych veličín. Jednotka merania je nastavená pre každú z fyzikálnych veličín s prihliadnutím na skutočnosť, že mnohé veličiny sú navzájom prepojené určitými závislosťami. Preto sa nezávisle od ostatných určuje len časť fyzikálnych veličín a ich jednotiek. Takéto množstvá sa nazývajú Hlavná. Iné fyzikálne veličiny - deriváty a nachádzajú sa pomocou fyzikálnych zákonov a závislostí cez hlavné. Súbor základných a odvodených jednotiek fyzikálnych veličín, vytvorených v súlade s prijatými princípmi, sa nazýva tzv sústava jednotiek fyzikálnych veličín. Jednotkou základnej fyzikálnej veličiny je základná jednotka systémov.

Medzinárodná sústava jednotiek (systém SI; SI - francúzština. Systeme International) bola prijatá XI generálnou konferenciou pre miery a váhy v roku 1960.

Systém SI je založený na siedmich základných a dvoch dodatočných fyzikálnych jednotkách. Základné jednotky: meter, kilogram, sekunda, ampér, kelvin, mol a kandela (tabuľka 1).

Tabuľka 1. Jednotky medzinárodnej sústavy SI

názov	Rozmer	názov	Označenie
medzinárodné
Hlavná
		kilogram
Sila elektrického prúdu
Teplota
Množstvo hmoty
Sila svetla
Dodatočné
plochý roh
Pevný uhol		steradián

Meter sa rovná vzdialenosti, ktorú prejde svetlo vo vákuu za 1/299792458 sekundy.

Kilogram- jednotka hmotnosti, definovaná ako hmotnosť medzinárodného prototypu kilogramu, predstavujúca valec vyrobený zo zliatiny platiny a irídia.

Po druhé sa rovná 9192631770 periódam žiarenia zodpovedajúcim energetickému prechodu medzi dvoma úrovňami hyperjemnej štruktúry základného stavu atómu cézia-133.

Ampere- sila nemenného prúdu, ktorý by pri prechode cez dva rovnobežné priamočiare vodiče nekonečnej dĺžky a zanedbateľného kruhového prierezu, umiestnené vo vzájomnej vzdialenosti 1 m vo vákuu, spôsobil interakčnú silu rovnajúcu sa 210 - 7 N (newton) na každom úseku vodiča s dĺžkou 1 m.

Kelvin- jednotka termodynamickej teploty rovnajúca sa 1/273,16 termodynamickej teploty trojného bodu vody, teda teploty, pri ktorej sú tri fázy vody – para, kvapalina a tuhá látka – v dynamickej rovnováhe.

Krtko- množstvo látky obsahujúce toľko konštrukčné prvky, koľko obsahuje uhlík-12 s hmotnosťou 0,012 kg.

Candela- svietivosť v danom smere zdroja vyžarujúceho monochromatické žiarenie s frekvenciou 54010 12 Hz (vlnová dĺžka cca 0,555 mikrónu), ktorého sila energetického žiarenia v tomto smere je 1/683 W/sr (sr - steradián).

Ďalšie jednotky Sústavy SI sú určené len na vytváranie jednotiek uhlovej rýchlosti a uhlového zrýchlenia. Ďalšie fyzikálne veličiny sústavy SI zahŕňajú ploché a priestorové uhly.

Radian (rád) je uhol medzi dvoma polomermi kružnice, ktorej dĺžka oblúka sa rovná tomuto polomeru. V praktických prípadoch sa často používajú tieto jednotky merania uhlových hodnôt:

stupeň - 1 _ \u003d 2p / 360 rad \u003d 1,745310 -2 rad;

minúta - 1 "= 1 _ / 60 = 2,9088 10 -4 rad;

sekunda - 1 "= 1" / 60 = 1 _ / 3600 = 4,848110 -6 rad;

radián - 1 rad \u003d 57 _ 17 "45" \u003d 57,2961 _ \u003d (3,4378 10 3) "= (2,062710 5)".

Steradián (St) - priestorový uhol s vrcholom v strede gule, ktorý vyrezáva oblasť na jej povrchu, rovná plocheštvorec so stranou rovnou polomeru gule.

Zmerajte priestorové uhly pomocou rovinných uhlov a výpočtu

kde b- pevný uhol; c- plochý uhol na vrchole kužeľa vytvorený vo vnútri gule daným priestorovým uhlom.

Odvodené jednotky sústavy SI sa tvoria zo základných a doplnkových jednotiek.

V oblasti meraní elektrických a magnetických veličín existuje jedna základná jednotka - ampér (A). Cez ampér a výkonovú jednotku - watt (W), spoločnú pre elektrické, magnetické, mechanické a tepelné veličiny, možno určiť všetky ostatné elektrické a magnetické jednotky. Dnes však neexistujú dostatočne presné prostriedky na reprodukciu wattu absolútnymi metódami. Preto sú elektrické a magnetické jednotky založené na jednotkách prúdu a jednotke kapacity, farade, odvodenej od ampérov.

Fyzikálne veličiny odvodené od ampéra tiež zahŕňajú:

§ jednotka elektromotorickej sily (EMF) a elektrického napätia - volt (V);

§ jednotka frekvencie - hertz (Hz);

§ jednotka elektrického odporu - ohm (Ohm);

§ jednotka indukčnosti a vzájomnej indukčnosti dvoch cievok - henry (H).

V tabuľke. V tabuľkách 2 a 3 sú uvedené odvodené jednotky najčastejšie používané v telekomunikačných systémoch a rádiotechnike.

Tabuľka 2. Odvodené jednotky SI

Hodnota
názov	Rozmer	názov	Označenie
medzinárodné
Energia, práca, množstvo tepla
Sila, hmotnosť
Sila, tok energie
Množstvo elektriny
Elektrické napätie, elektromotorická sila (EMF), potenciál
Elektrická kapacita	L -2 M -1 T 4 I 2
Elektrický odpor
elektrická vodivosť	L -2 M -1 T 3 I 2
Magnetická indukcia
Tok magnetickej indukcie
Indukčnosť, vzájomná indukčnosť

Tabuľka 3. Jednotky SI používané v praxi merania

Hodnota
názov	Rozmer	jednotka merania	Označenie
medzinárodné
Hustota elektrického prúdu		ampér na meter štvorcový
Intenzita elektrického poľa		volt na meter
Absolútna permitivita	L 3 M -1 T 4 I 2	farad na meter
Špecifický elektrický odpor		ohm na meter
Celkový výkon elektrického obvodu		voltampér
Jalový výkon elektrického obvodu
Sila magnetického poľa		ampér na meter

Skrátené označenia jednotiek, medzinárodných aj ruských, pomenované po veľkých vedcoch, sú napísané veľkými písmenami, napríklad ampér - A; om - om; volt - V; farad - F. Pre porovnanie: meter - m, sekunda - s, kilogram - kg.

V praxi nie je použitie celých jednotiek vždy vhodné, pretože výsledkom meraní sú veľmi veľké alebo veľmi malé hodnoty. Preto sa v sústave SI ustanovujú jej desatinné násobky a podnásobky, ktoré sa tvoria pomocou násobiteľov. Násobné a podnásobné jednotky veličín sa píšu spolu s názvom hlavnej alebo odvodenej jednotky: kilometer (km), milivolt (mV); megaohm (MOhm).

Viacnásobná jednotka fyzikálneho množstva- jednotka, ktorá je celé číslo viackrát väčšia ako systémová jednotka, napríklad kilohertz (10 3 Hz). Sub-násobok jednotky fyzikálnej veličiny- jednotka, ktorá je o celé číslo menšia ako systémová jednotka, napríklad microhenry (10 -6 Gn).

Názvy násobných a podnásobných jednotiek sústavy SI obsahujú množstvo predpôn zodpovedajúcich násobiteľom (tabuľka 4).

Tabuľka 4. Násobky a predpony na tvorbu desatinných násobkov a podnásobkov jednotiek SI

Faktor	Predpona	Predponové označenie
medzinárodné

Fyzikálne množstvo- ide o vlastnosť, ktorá je kvalitatívne spoločná pre mnohé objekty (systémy, ich stavy a procesy v nich prebiehajúce), ale kvantitatívne individuálna pre každý objekt.

Individualita z kvantitatívneho hľadiska by sa mala chápať v tom zmysle, že vlastnosť môže byť pre jeden objekt určitý počet krát viac alebo menej ako pre iný.

Pojem „množstvo“ sa spravidla používa vo vzťahu k vlastnostiam alebo ich charakteristikám, ktoré možno kvantifikovať, teda merať. Existujú vlastnosti a charakteristiky, ktoré sa ešte nenaučili kvantifikovať, ale snažia sa nájsť spôsob, ako ich kvantifikovať, ako je vôňa, chuť atď. Kým sa ich nenaučíme merať, nemali by sme ich nazývať veličinami, ale vlastnosťami.

Norma obsahuje iba pojem „fyzikálne množstvo“ a slovo „množstvo“ je uvedené ako skrátená forma hlavného pojmu, ktorá sa môže používať v prípadoch, ktoré vylučujú možnosť rôznych výkladov. Inými slovami, fyzikálnu veličinu možno stručne nazvať veličinou, ak je bez prídavného mena zrejmé, že hovoríme o fyzikálnej veličine. V nasledujúcom texte tejto knihy krátka forma pojem "množstvo" sa používa len v uvedenom zmysle.

V metrológii dostáva slovo „hodnota“ terminologický význam uložením obmedzenia v podobe prídavného mena „fyzický“. Slovo „hodnota“ sa často používa na vyjadrenie veľkosti danej fyzikálnej veličiny. Hovorí sa: hodnota tlaku, hodnota rýchlosti, hodnota napätia. To je nesprávne, pretože tlak, rýchlosť, napätie v správnom zmysle týchto slov sú veličiny a nie je možné hovoriť o veľkosti veličiny. Vo vyššie uvedených prípadoch je použitie slova „hodnota“ nadbytočné. Naozaj, prečo hovoriť o veľkej alebo malej "hodnote" tlaku, keď môžete povedať: veľký alebo malý tlak atď.

Fyzikálna veličina zobrazuje vlastnosti objektov, ktoré možno kvantitatívne vyjadriť v akceptovaných jednotkách. Akékoľvek meranie implementuje operáciu porovnávania homogénnych vlastností fyzikálnych veličín na základe "väčšie-menej". V dôsledku porovnania je každej veľkosti meranej veličiny priradené kladné reálne číslo:

x = q [x] , (1,1)

kde q - číselná hodnota veličiny alebo výsledok porovnania; [X] - jednotka magnitúdy.

Jednotka fyzikálnej veličiny- fyzikálna veličina, ktorej sa podľa definície pripisuje hodnota rovná jednej. Dá sa tiež povedať, že jednotkou fyzikálnej veličiny je jej hodnota, z ktorej sa vychádza pri porovnávaní fyzikálnych veličín rovnakého druhu s ňou pri ich kvantitatívnom hodnotení.

Rovnica (1.1) je základná rovnica merania. Číselná hodnota q sa zistí nasledovne

preto závisí od akceptovanej mernej jednotky.

1. Sústavy jednotiek fyzikálnych veličín

Pri vykonávaní akýchkoľvek meraní sa nameraná hodnota porovnáva s inou hodnotou, ktorá je s ňou homogénna a berie sa ako jednotka. Na zostavenie sústavy jednotiek je ľubovoľne zvolených niekoľko fyzikálnych veličín. Nazývajú sa základné. Hodnoty určené prostredníctvom hlavných sa nazývajú deriváty. Množina základných a odvodených veličín sa nazýva sústava fyzikálnych veličín.

AT všeobecný pohľad vzťah medzi odvodenou veličinou Z a základné môže byť reprezentované nasledujúcou rovnicou:

Z = L  M  T  ja    J  ,

kde L, M, T,ja, ,J- základné veličiny;, , , , ,  - ukazovatele rozmerov. Tento vzorec sa nazýva dimenzionálny vzorec. Sústava veličín môže pozostávať z rozmerových aj bezrozmerných veličín. Rozmerná je veličina, v ktorej dimenzii je aspoň jedna zo základných veličín umocnená na mocninu, ktorá sa nerovná nule. Bezrozmerná veličina je veličina, v ktorej dimenzii sú základné veličiny zahrnuté v nulovom stupni. Bezrozmerná veličina v jednej sústave veličín môže byť rozmerovou veličinou v inej sústave. Sústava fyzikálnych veličín slúži na zostavenie sústavy jednotiek fyzikálnych veličín.

Jednotkou fyzikálnej veličiny je hodnota tejto veličiny, ktorá sa berie ako základ pre porovnanie s hodnotami množstiev rovnakého druhu pri ich kvantitatívnom hodnotení. Podľa definície má priradenú číselnú hodnotu 1.

Jednotky základných a odvodených veličín sa nazývajú základné a odvodené jednotky, ich súhrn sa nazýva sústava jednotiek. Výber jednotiek v rámci systému je do istej miery svojvoľný. Ako základné jednotky si však vyberajú tie, ktoré sa po prvé dajú reprodukovať s najvyššou presnosťou a po druhé, sú vhodné pri vykonávaní meraní alebo ich reprodukcii. Jednotky veličín zahrnutých v systéme sa nazývajú systémové jednotky. Okrem systémových jednotiek sa používajú aj nesystémové jednotky. Nesystémové jednotky sú jednotky, ktoré nie sú súčasťou systému. Sú vhodné pre určité oblasti vedy a techniky alebo regióny, a preto sa rozšírili. Medzi nesystémové jednotky patria: výkonová jednotka - konská sila, energetická jednotka - kilowatthodina, časové jednotky - hodina, deň, jednotka teploty - stupeň Celzia a mnohé ďalšie. Vznikli počas vývoja meracej techniky, aby vyhovovali praktickým potrebám alebo boli zavedené pre pohodlie ich použitia pri meraniach. Na rovnaké účely sa používajú viacnásobné a viacnásobné jednotky veličín.

Viacnásobná jednotka je taká, ktorá je celé číslo viackrát väčšia ako systémová alebo mimosystémová jednotka: kilohertz, megawatt. Zlomková jednotka je jednotka, ktorá je celé číslo krát menšia ako systémová alebo mimosystémová jednotka: miliampér, mikrovolt. Presne povedané, mnohé mimosystémové jednotky možno považovať za násobky alebo podnásobky.

Vo vede a technike sú tiež široko používané relatívne a logaritmické veličiny a ich jednotky, ktoré charakterizujú zosilnenie a zoslabenie elektrických signálov, modulačné koeficienty, harmonické atď. Relatívne hodnoty môžu byť vyjadrené v bezrozmerných relatívnych jednotkách, v percentách, v ppm. Logaritmická hodnota je logaritmus (v rádiovej elektronike zvyčajne desatinný) bezrozmerného pomeru dvoch veličín s rovnakým názvom. Jednotkou logaritmickej hodnoty je bel (B), definovaný pomerom:

N = lg P 1/ / P 2 = 2 lg F 1 / F 2 , (1.2)

kde P 1 ,P 2 - energetické množstvá s rovnakým názvom (hodnoty výkonu, energie, toku hustoty výkonu atď.); F 1 , F 2 - rovnomenné výkonové veličiny (napätie, intenzita prúdu, intenzita elektromagnetického poľa atď.).

Spravidla sa používa viacnásobná jednotka z bel, nazývaná decibel, ktorá sa rovná 0,1 B. V tomto prípade sa vo vzorci (1.2) za znamienkami rovnosti pridáva ďalší faktor 10. Napríklad pomer napätia U 1 / U 2 \u003d 10 zodpovedá logaritmickej jednotke 20 dB.

Existuje trend k používaniu prírodných sústavy jednotiek, založené na univerzálnych fyzikálnych konštantách (konštantách), ktoré by sa dali brať ako základné jednotky: rýchlosť svetla, Boltzmannova konštanta, Planckova konštanta, náboj elektrónu atď. . Výhodou takéhoto systému je stálosť základu systému a vysoká stabilita konštánt. V niektorých normách sa už takéto konštanty používajú: norma jednotky frekvencie a dĺžky, norma jednotky konštantného napätia. Veľkosti jednotiek veličín na základe konštánt sú však na súčasnej úrovni vývoja technológie pre praktické merania nepohodlné a neposkytujú potrebnú presnosť pri získavaní všetkých odvodených jednotiek. Avšak také výhody prirodzeného systému jednotiek, ako je nezničiteľnosť, nemennosť v čase, nezávislosť od miesta, stimulujú prácu na štúdiu možnosti ich praktického použitia.

Prvýkrát súbor základných a odvodených jednotiek, ktoré tvoria systém, navrhol v roku 1832 K. F. Gauss. Ako základné jednotky v tomto systéme sú akceptované tri ľubovoľné jednotky - dĺžka, hmotnosť a čas, ktoré sa rovnajú milimetru, miligramu a sekunde. Neskôr boli navrhnuté ďalšie sústavy jednotiek fyzikálnych veličín, založené na metrickom systéme mier a líšiace sa v základných jednotkách. Všetky ale niektorým odborníkom vyhoveli, u iných vzbudili námietky. To si vyžadovalo stvorenie nový systém Jednotky. Do istej miery sa podarilo vyriešiť existujúce rozpory po prijatí v roku 1960 XI. generálnou konferenciou o váhach a mierach medzinárodnej sústavy jednotiek, skrátene SI (SI). V Rusku bol prvýkrát prijatý ako preferovaný (1961) a potom po nadobudnutí platnosti GOST 8.417-81 „GSI. Jednotky fyzikálnych veličín“ - a ako povinné vo všetkých oblastiach vedy, techniky, národného hospodárstva, ako aj vo všetkých vzdelávacích inštitúciách.

Ako hlavný medzinárodný systém jednotiek (SI) je zvolených sedem jednotiek: meter, kilogram, sekunda, ampér, Kelvin, kandela, mol.

Medzinárodná sústava jednotiek obsahuje dve prídavné jednotky - na meranie plochých a priestorových uhlov. Tieto jednotky nemožno zaradiť do kategórie základných, pretože sú určené pomerom dvoch veličín. Zároveň nejde o odvodené jednotky, keďže nezávisia od výberu základných jednotiek.

Radián (rad) - uhol medzi dvoma polomermi kružnice, pričom oblúk medzi nimi sa rovná dĺžke polomeru.

Steradián (sr) je priestorový uhol, ktorého vrchol sa nachádza v strede gule a ktorý sa vypína na povrchu. gule plocha rovnajúca sa ploche štvorca s dĺžkou strany rovnajúcou sa polomeru gule.

V súlade so zákonom o zabezpečení jednotnosti meraní v Ruskej federácii je povolené používať predpísaným spôsobom jednotky Medzinárodného systému jednotiek prijatého Generálnou konferenciou pre váhy a miery odporúčané Medzinárodnou organizáciou pre legálnu metrológiu.

Názvy, označenia a pravidlá zapisovania jednotiek veličín, ako aj pravidlá ich uplatňovania na území Ruskej federácie stanovuje vláda Ruskej federácie, s výnimkou prípadov ustanovených právnymi aktmi Ruskej federácie. Ruskej federácie.

Vláda Ruskej federácie môže povoliť, aby sa spolu s jednotkami veličín Medzinárodného systému jednotiek používali aj nesystémové jednotky veličín.

Fyzika ako veda, ktorá študuje prírodné javy, používa štandardnú metodológiu výskumu. Hlavné fázy možno nazvať: pozorovanie, predloženie hypotézy, uskutočnenie experimentu, zdôvodnenie teórie. Počas pozorovania, charakteristické rysy javy, priebeh ich priebehu, možné dôvody a dôsledky. Hypotéza vám umožňuje vysvetliť priebeh javu, stanoviť jeho vzorce. Experiment potvrdzuje (alebo nepotvrdzuje) platnosť hypotézy. Umožňuje vám stanoviť kvantitatívny pomer hodnôt v priebehu experimentu, čo vedie k presnému stanoveniu závislostí. Hypotéza potvrdená v priebehu experimentu tvorí základ vedeckej teórie.

Žiadna teória nemôže tvrdiť, že je spoľahlivá, ak počas experimentu nedostala úplné a bezpodmienečné potvrdenie. Vykonanie posledného je spojené s meraniami fyzikálnych veličín charakterizujúcich proces. je základom merania.

Čo to je

Meranie sa vzťahuje na tie veličiny, ktoré potvrdzujú platnosť hypotézy zákonitostí. Fyzikálna veličina je vedecká charakteristika fyzické telo, ktorého kvalitatívny pomer je bežný pre mnohé podobné telesá. Pre každé telo je takáto kvantitatívna charakteristika čisto individuálna.

Ak sa obrátime na odbornú literatúru, tak v referenčnej knihe M. Yudina a kol. proces), ktorý je kvalitatívne spoločný pre mnohé fyzické objekty, ale kvantitatívne individuálny pre každý objekt.

Ozhegov's Dictionary (vydanie z roku 1990) tvrdí, že fyzikálna veličina je „veľkosť, objem, dĺžka objektu“.

Napríklad dĺžka je fyzikálna veličina. Mechanika interpretuje dĺžku ako prejdenú vzdialenosť, elektrodynamika využíva dĺžku drôtu, v termodynamike podobná hodnota určuje hrúbku stien ciev. Podstata konceptu sa nemení: jednotky veličín môžu byť rovnaké, ale hodnota môže byť rôzna.

Charakteristickým znakom fyzikálnej veličiny, povedzme z matematickej, je prítomnosť mernej jednotky. Meter, stopa, arshin sú príklady jednotiek dĺžky.

Jednotky

Na meranie fyzickej veličiny by sa mala porovnať s veličinou branou ako jednotka. Pamätajte na nádhernú karikatúru "Štyridsaťosem papagájov". Na určenie dĺžky boa constrictor merali hrdinovia jeho dĺžku buď u papagájov, alebo u slonov, alebo u opíc. V tomto prípade bola dĺžka boa constrictor porovnaná s výškou iných kreslených postavičiek. Výsledok kvantitatívne závisel od normy.

Hodnoty - miera jeho merania v určitom systéme jednotiek. Zmätok v týchto mierach vzniká nielen z dôvodu nedokonalosti a heterogenity mier, ale niekedy aj z dôvodu relativity jednotiek.

Ruská miera dĺžky - arshin - vzdialenosť medzi ukazovákom a palcom. Ruky všetkých ľudí sú však iné a arshin meraný rukou dospelého muža sa líši od arshinu na ruke dieťaťa alebo ženy. Rovnaký rozdiel medzi dĺžkovými mierami platí pre siahu (vzdialenosť medzi končekmi prstov roztiahnutých od seba) a lakeť (vzdialenosť od prostredníka po lakeť na ruke).

Zaujímavosťou je, že mužov malého vzrastu brali do obchodov ako úradníkov. Prefíkaní obchodníci zachraňovali látku pomocou niekoľkých menších opatrení: arshin, cubit, fathom.

Systémy opatrení

Takáto rozmanitosť opatrení existovala nielen v Rusku, ale aj v iných krajinách. Zavedenie meracích jednotiek bolo často svojvoľné, niekedy boli tieto jednotky zavedené len kvôli pohodlnosti ich merania. Napríklad na meranie atmosférického tlaku bolo zadané mm Hg. Slávny, ktorý používal trubicu naplnenú ortuťou, umožnil zaviesť takúto nezvyčajnú hodnotu.

Výkon motora bol porovnaný s (ktorý sa praktizuje v našej dobe).

Rôzne fyzikálne veličiny robili meranie fyzikálnych veličín nielen sťaženým a nespoľahlivým, ale komplikovali aj rozvoj vedy.

Jednotný systém opatrení

Jednotný systém fyzikálnych veličín, vhodný a optimalizovaný v každej priemyselnej krajine, sa stal naliehavou potrebou. Myšlienka výberu čo najmenšieho počtu jednotiek bola prijatá ako základ, pomocou ktorého by sa dali vyjadriť ďalšie veličiny v matematických vzťahoch. Takéto základné veličiny by spolu nemali súvisieť, ich význam je v každom ekonomickom systéme určený jednoznačne a jasne.

Tento problém sa snažili vyriešiť rôzne krajiny. Vytvorenie jednotného GHS, ISS a ďalších) sa uskutočnilo opakovane, ale tieto systémy boli nevyhovujúce ani vedecký bod vízie, alebo v domácom, priemyselnom použití.

Úloha, vytýčená koncom 19. storočia, bola vyriešená až v roku 1958. Na zasadnutí Medzinárodného výboru pre legálnu metrológiu bol prezentovaný jednotný systém.

Jednotný systém opatrení

Rok 1960 sa niesol v znamení historického zasadnutia Generálnej konferencie pre miery a váhy. Rozhodnutím tohto čestného stretnutia bol prijatý unikátny systém s názvom „Systeme internationale d" units "(skrátene SI). V ruskej verzii sa tento systém nazýva System International (skratka SI).

Za základ sa považuje 7 základných jednotiek a 2 doplnkové jednotky. Ich číselná hodnota je stanovená vo forme normy

Tabuľka fyzikálnych veličín SI

Názov hlavnej jednotky	Meraná hodnota	Označenie
		medzinárodné	ruský
Základné jednotky
kilogram
	Súčasná sila
	Teplota
	Množstvo hmoty
	Sila svetla
Ďalšie jednotky
	plochý roh
Steradián	Pevný uhol

Samotný systém nemôže pozostávať iba zo siedmich jednotiek, pretože rozmanitosť fyzikálnych procesov v prírode si vyžaduje zavádzanie stále nových a nových veličín. Samotná štruktúra zabezpečuje nielen zavedenie nových jednotiek, ale aj ich vzťah vo forme matematických vzťahov (často sa im hovorí dimenzionálne vzorce).

Jednotku fyzikálnej veličiny získame vynásobením a delením základných jednotiek v rozmerovom vzorci. Absencia číselných koeficientov v takýchto rovniciach robí systém nielen pohodlným vo všetkých ohľadoch, ale aj koherentným (konzistentným).

Odvodené jednotky

Jednotky merania, ktoré sa tvoria zo siedmich základných, sa nazývajú derivácie. Okrem základných a odvodených jednotiek bolo potrebné zaviesť aj ďalšie (radiány a steradiány). Ich rozmer sa považuje za nulový. Nedostatok meracích prístrojov na ich určenie znemožňuje ich meranie. Ich zavedenie je spôsobené použitím v teoretické štúdie. Napríklad fyzikálna veličina „sila“ v tomto systéme sa meria v newtonoch. Keďže sila je mierou vzájomného pôsobenia telies na seba, čo je príčinou zmeny rýchlosti telesa určitej hmotnosti, možno ju definovať ako súčin jednotky hmotnosti na jednotku rýchlosti delený jednotka času:

F = k٠M٠v/T, kde k je súčiniteľ úmernosti, M je jednotka hmotnosti, v je jednotka rýchlosti, T je jednotka času.

SI dáva nasledujúci vzorec pre rozmery: H = kg * m / s 2, kde sa používajú tri jednotky. A kilogram, meter a druhý sú klasifikované ako základné. Faktor proporcionality je 1.

Je možné zaviesť bezrozmerné veličiny, ktoré sú definované ako pomer homogénnych veličín. Tieto zahŕňajú, ako je známe, pomer trecej sily k sile normálneho tlaku.

Tabuľka fyzikálnych veličín odvodených od hlavných

Názov jednotky	Meraná hodnota	Vzorec pre rozmery
		kg٠m 2 ٠s -2
	tlak	kg٠ m -1 ٠s -2
	magnetická indukcia	kg ٠А -1 ٠с -2
	elektrické napätie	kg ٠m 2 ٠s -3 ٠A -1
	Elektrický odpor	kg ٠m 2 ٠s -3 ٠A -2
	Nabíjačka
	moc	kg ٠m 2 ٠s -3
	Elektrická kapacita	m -2 ٠kg -1 ٠c 4 ٠A 2
Joule na Kelvina	Tepelná kapacita	kg ٠m 2 ٠s -2 ٠K -1
becquerel	Aktivita rádioaktívnej látky
	magnetický tok	m 2 ٠kg ٠s -2 ٠A -1
	Indukčnosť	m 2 ٠kg ٠s -2 ٠А -2
	Absorbovaná dávka
	Ekvivalentná dávka žiarenia
	osvetlenie	m -2 ٠cd ٠sr -2
	Svetelný tok
	Sila, hmotnosť	m ٠kg ٠s -2
	elektrická vodivosť	m -2 ٠kg -1 ٠s 3 ٠А 2
	Elektrická kapacita	m -2 ٠kg -1 ٠c 4 ٠A 2

Mimosystémové jednotky

Pri meraní hodnôt je povolené používanie historicky stanovených hodnôt, ktoré nie sú zahrnuté v SI alebo sa líšia iba číselným koeficientom. Ide o nesystémové jednotky. Napríklad mmHg, RTG a iné.

Číselné koeficienty sa používajú na zavedenie podnásobkov a násobkov. Predpony sa zhodujú určitý počet. Príkladom sú centi-, kilo-, deka-, mega- a mnohé ďalšie.

1 kilometer = 1000 metrov,

1 centimeter = 0,01 metra.

Typológia hodnôt

Skúsme poukázať na niekoľko základných funkcií, ktoré umožňujú nastaviť typ hodnoty.

1. Smer. Ak pôsobenie fyzikálnej veličiny priamo súvisí so smerom, nazýva sa vektor, ostatné sa nazývajú skalárne.

2. Prítomnosť dimenzie. Existencia vzorca pre fyzikálne veličiny umožňuje nazvať ich rozmerovými. Ak vo vzorci majú všetky jednotky nulový stupeň, potom sa nazývajú bezrozmerné. Správnejšie by bolo nazývať ich veličinami s rozmerom rovným 1. Veď pojem bezrozmerná veličina je nelogický. Hlavná vlastnosť - rozmer - nebola zrušená!

3. Ak je to možné, prídavok. Aditívna veličina, ktorej hodnotu možno pripočítať, odčítať, vynásobiť koeficientom atď. (napríklad hmotnosť), je fyzikálna veličina, ktorá je sčítateľná.

4. Vo vzťahu k fyzikálnemu systému. Rozsiahly - ak sa jeho hodnota môže skladať z hodnôt subsystému. Príkladom je plocha meraná v metroch štvorcových. Intenzívne - množstvo, ktorého hodnota nezávisí od systému. Medzi ne patrí teplota.