Kakšna je definicija fizikalnih količin. Fizikalne količine in njihove meritve

Fizična količina

Fizična količina- fizikalna lastnost materialnega predmeta, fizikalni pojav, proces, ki jo je mogoče kvantitativno označiti.

Vrednost fizikalne količine- eno ali več (v primeru tenzorske fizikalne količine) številk, ki označujejo to fizično količino in označujejo mersko enoto, na podlagi katere so bile pridobljene.

Velikost fizične količine- vrednosti številk, prikazanih v vrednost fizikalne količine.

Na primer, avto lahko označimo s takšnim fizikalna količina kot maso. Pri tem, vrednost ta fizična količina bo na primer 1 tono in velikost- številka 1, oz vrednost bo 1000 kilogramov in velikost- številka 1000. Isti avtomobil lahko označimo z drugim fizikalna količina- hitrost. Pri tem, vrednost ta fizična količina bo na primer vektor določene smeri 100 km / h in velikost- številka 100.

Dimenzija fizikalne količine je merska enota, ki se pojavi v vrednost fizikalne količine... Praviloma ima fizikalna količina veliko različnih dimenzij: na primer dolžina - nanometer, milimeter, centimeter, meter, kilometer, milja, palec, parsek, svetlobno leto itd. Nekatere od teh merskih enot (brez upoštevanja njihove decimalni faktorji) lahko vstopijo v različne sisteme fizičnih enot - SI, CGS itd.

Pogosto lahko fizično količino izrazimo z drugimi, bolj temeljnimi fizikalnimi količinami. (Na primer, silo lahko izrazimo v smislu telesne mase in pospeška). Torej, oziroma dimenzija takšno fizično količino lahko izrazimo z dimenzijami teh splošnejših količin. (Dimenzijo sile lahko izrazimo z dimenzijami mase in pospeška). (Pogosto je takšna predstavitev dimenzije neke fizikalne količine skozi dimenzije drugih fizikalnih količin neodvisen problem, ki ima v nekaterih primerih svoj pomen in namen.) Velikosti takšnih splošnejših količin so pogosto že osnovne enote en ali drug sistem fizičnih enot, to je tistih, ki se same po sebi ne izražajo več, še bolj splošno velikosti.

Primer.
Če je moč fizične količine zapisana kot

P= 42,3 × 10³ Š = 42,3 kW, R je splošno sprejeta dobesedna oznaka te fizikalne količine, 42,3 × 10³ Š- vrednost te fizikalne količine, 42,3 × 10³- velikost te fizikalne količine.

W je okrajšava eden od merske enote te fizikalne količine (vati). Pismo Za je oznaka decimalnega množitelja Mednarodnega sistema enot (SI) "kilogram".

Dimenzijske in brezdimenzijske fizikalne količine

• Dimenzijska fizikalna količina- fizikalna količina, za določitev katere vrednosti je treba uporabiti neko mersko enoto te fizikalne količine. Velika večina fizikalnih količin je dimenzijskih.
• Fizična količina brez dimenzij- fizikalna količina, za določitev katere vrednosti zadostuje le navedba njene velikosti. Na primer, relativna prepustnost je brezdimenzijska fizikalna količina.

Aditivne in neaditivne fizikalne količine

• Aditivna fizikalna količina- fizična količina, katere različne vrednosti je mogoče sešteti, pomnožiti s številskim koeficientom, deljenim med seboj. Na primer, masa fizikalne količine je aditivna fizikalna količina.
• Neaditivna fizikalna količina- fizična količina, pri kateri seštevanje, množenje s številskim koeficientom ali medsebojno deljenje njegovih vrednosti nima fizičnega pomena. Temperatura fizikalne količine je na primer fizična količina, ki ni aditivna.

Obsežne in intenzivne fizične količine

Fizična količina se imenuje

• obsežna, če je vrednost njene vrednosti vsota vrednosti te fizikalne količine za podsisteme, ki sestavljajo sistem (na primer prostornina, teža);
• intenzivno, če njegova vrednost ni odvisna od velikosti sistema (na primer temperature, tlaka).

Nekatere fizikalne količine, kot so kotni moment, površina, sila, dolžina, čas, niso niti obsežne niti intenzivne.

Izpeljane količine nastanejo iz nekaterih obsežnih količin:

• specifično količina je količina, deljena z maso (na primer specifična prostornina);
• molarno količina je količina, deljena s količino snovi (na primer molarni volumen).

Skalarne, vektorske, tenzorske količine

V najbolj splošnem primeru lahko rečemo, da lahko fizično količino predstavimo s tenzorjem določenega ranga (valenca).

Sistem enot fizikalnih količin

Sistem merskih enot fizičnih veličin je skupek merskih enot fizikalnih veličin, v katerih obstaja določeno število tako imenovanih osnovnih merskih enot, preostale merske enote pa je mogoče izraziti s temi osnovnimi enotami. Primeri sistemov fizičnih enot - Mednarodni sistem enot (SI), CGS.

Simboli fizikalnih količin

Literatura

• RMG 29-99 Meroslovje. Osnovni izrazi in definicije.
• Burdun G.D., Bazakutsa V.A. Fizične enote... - Kharkov: šola Vishcha ,.

V znanosti in tehnologiji se uporabljajo merske enote fizikalnih veličin, ki tvorijo določene sisteme. Niz enot, določen s standardom za obvezno uporabo, temelji na enotah Mednarodnega sistema (SI). V teoretičnih odsekih fizike se pogosto uporabljajo enote sistemov CGS: CGSE, CGSM in simetrični Gaussov sistem CGS. Določeno uporabo najdejo tudi enote tehničnega sistema ICGSS in nekatere nesistemske enote.

Mednarodni sistem (SI) temelji na 6 osnovnih enotah (meter, kilogram, sekunda, kelvin, amper, kandela) in 2 dodatnih enotah (radian, steradian). Končna različica osnutka standarda „Enote fizičnih količin“ vsebuje: enote SI; enote, ki jih je dovoljeno uporabljati enako kot enote SI, na primer: tona, minuta, ura, stopinja Celzija, stopinja, minuta, sekunda, liter, kilovatna ura, vrtljaji na sekundo, vrtljaji na minuto; enote sistema CGS in druge enote, ki se uporabljajo v teoretičnih oddelkih fizike in astronomije: svetlobno leto, parsek, hlev, elektron volt; enote, ki so začasno dovoljene za uporabo, kot so: angstrom, kilogram-sila, kilogram-force-meter, kilogram-force na kvadratni centimeter, milimeter živega srebra, konjske moči, kalorije, kilocalorie, roentgen, curie. Najpomembnejše od teh enot in razmerje med njimi so prikazane v tabeli A1.

Skrajšane oznake enot, navedene v tabelah, se uporabljajo le po številčni vrednosti količine ali v naslovih stolpcev tabel. Okrajšav ni mogoče uporabiti namesto polnih imen enot v besedilu brez številske vrednosti. Pri uporabi ruskih in mednarodnih oznak enot se uporablja neposredna pisava; poimenovanja (skrajšane) enote, katerih imena so podana z imeni znanstvenikov (Newton, Pascal, Watt itd.), naj bodo zapisana z veliko začetnico (H, Pa, W); pri zapisu enot se pika ne uporablja kot kratica. Oznake enot, vključenih v izdelek, so ločene s pikami kot znaki množenja; poševnica se običajno uporablja kot znak delitve; če imenovalec vključuje produkt enot, je podan v oklepaju.

Decimalne predpone se uporabljajo za oblikovanje večkratnikov in podmnožic (glej tabelo A2). Še posebej je priporočljivo uporabljati predpone, ki predstavljajo moč 10 z eksponentom, ki je večkratnik treh. Priporočljivo je, da uporabite podmnožnike in večkratnike, ki izhajajo iz enot SI in vodijo do številskih vrednosti med 0,1 in 1000 (na primer: 17.000 Pa je treba zapisati kot 17 kPa).

Dve ali več predpon ni dovoljeno pritrditi na enoto (na primer: 10–9 m je treba zapisati kot 1 nm). Za oblikovanje masnih enot je predpona pritrjena na glavno ime "gram" (na primer: 10–6 kg = = 10–3 g = 1 mg). Če je kompleksno ime prvotne enote produkt ali ulomek, se predponi doda ime prve enote (na primer kN ∙ m). Če je potrebno, je v imenovalniku dovoljeno uporabljati delne enote dolžine, površine in prostornine (na primer V / cm).

V tabeli A3 so navedene glavne fizikalne in astronomske konstante.

Tabela P1

ENOTE MERJENJA FIZIČNIH KOLIČIN V SI SISTEMU

IN NJIHOV ODNOS Z DRUGIMI ENOTAMI

Ime količin	Enote	Skrajšana oznaka	Velikost	Faktor za pretvorbo v enote SI
GHS	MKGSS in nesistemske enote
Osnovne enote
Dolžina	meter	m		1 cm = 10–2 m	1 Å = 10 -10 m 1 svetlobno leto = 9,46 × 10 15 m
Utež	kilogam	Kg		1g = 10-3 kg
Čas	drugič	z			1 h = 3600 s 1 min = 60 s
Temperatura	kelvin	TO			1 0 С = 1 К
Trenutna moč	amper	A		1 СГСЭ I = = 1/3 × 10 –9 А 1 СГСМ I = 10 А
Moč svetlobe	kandela	cd
Dodatne enote
Ravni kot	radian	vesel			1 0 = p / 180 rad 1 ¢ = p / 108 × 10 –2 rad 1² = p / 648 × 10 –3 rad
Trdni kot	steradian	Sre			Polni polni kot = 4p sr
Izpeljane enote
Pogostost	herc	Hz	od –1

Nadaljevanje tabele P1

Kotna hitrost	radianov na sekundo	vesel / a	od –1		1 vrt / min = 2p rad / s 1 vrt / min = = 0,105 rad / s
Glasnost	kubični meter	m 3	m 3	1 cm 2 = 10 -6 m 3	1 l = 10 -3 m 3
Hitrost	meter na sekundo	gospa	m × s –1	1 cm / s = 10 -2 m / s	1 km / h = 0,278 m / s
Gostota	kilogram na kubični meter	kg / m 3	kg × m –3	1 g / cm 3 = = 10 3 kg / m 3
Sila	newton	H	kg × m × s –2	1 dine = 10 -5 N	1 kg = 9,81 N
Delo, energija, količina toplote	džul	J (N × m)	kg × m 2 × s –2	1 erg = 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
Moč	vat	W (J / s)	kg × m 2 × s –3	1erg / s = 10 -7 W	1 KM = 735 W
Pritisk	pascal	Pa (N / m 2)	kg ∙ m –1 ∙ s –2	1din / cm 2 = 0,1Pa	1 atm = 1 kgf / cm 2 = = 0,981 ∙ 10 5 Pa 1 mm Hg = 133 Pa 1 atm = = 760 mm Hg = = 1,013 ∙ 10 5 Pa
Trenutek moči	newton meter	N ∙ m	kgm 2 × s –2	1 dine × cm = = 10–7 N × m	1 kgf × m = 9,81 N × m
Trenutek vztrajnosti	kilogram meter na kvadrat	kg × m 2	kg × m 2	1 g × cm 2 = = 10–7 kg × m 2
Dinamična viskoznost	pascal - drugi	Pa × s	kg × m –1 × s –1	1P / ravnotežje / = = 0,1Pa × s

Nadaljevanje tabele P1

Kinematična viskoznost	kvadratni meter na sekundo	m 2 / s	m 2 × s –1	1St / Stokes / = = 10 -4 m 2 / s
Toplotna zmogljivost sistema	džul na kelvin	J / C	kg × m 2 x х s –2 × К –1		1 kal / 0 C = 4,19 J / K
Specifična toplota	džul na kilogram-kelvin	J / (kg × K)	m 2 × s –2 × К –1		1 kcal / (kg × 0 С) = = 4,19 × 10 3 J / (kg × K)
Električni naboj	obesek	CL	A × s	1СГСЭ q = = 1/3 × 10 –9 C 1СГСМ q = = 10 C
Potencialna električna napetost	volt	V (W / A)	kg × m 2 x x s –3 × А –1	1СГСЭ u = = 300 В 1СГСМ u = = 10 -8 V
Jakost električnega polja	voltov na meter	V / m	kg × m x x s –3 × A –1	1 SGSE E = = 3 × 10 4 V / m
Električni premik (električna indukcija)	obesek na kvadratni meter	Cl / m 2	m –2 × s × A	1СГСЭ D = = 1 / 12p х х 10 –5 C / m 2
Električni upor	ohm	Ohm (V / A)	kg × m 2 × s –3 x x A –2	1СГСЭ R = 9 × 10 11 Ом 1СГСМ R = 10 -9 Ohm
Električna zmogljivost	farad	F (Cl / V)	kg –1 × m –2 x s 4 × А 2	1СГСЭ С = 1 cm = = 1/9 × 10-11 F

Konec tabele P1

Magnetni tok	weber	Wb (B × s)	kg × m 2 × s –2 x x A –1	1СГСМ f = = 1 Ms (maxwell) = = 10–8 Wb
Magnetna indukcija	tesla	T (Wb / m 2)	kg × s –2 × A –1	1СГСМ В = = 1 G (gauss) = = 10 –4 T
Jakost magnetnega polja	ampera na meter	A / m	m –1 × A	1СГСМ N = = 1E (oersted) = = 1 / 4p × 10 3 A / m
Magnetomotorna sila	amper	A	A	1СГСМ Fm
Induktivnost	Henry	Gn (Wb / A)	kg × m 2 x х s –2 × А –2	1СГСМ L = 1 cm = = 10–9 H
Svetlobni tok	lumen	lm	cd
Svetlost	kandela na kvadratni meter	cd / m2	m –2 × cd
Osvetlitev	razkošje	v redu	m –2 × cd

Fizična količina - lastnost fizikalnih predmetov, kvalitativno skupna mnogim predmetom, vendar količinsko individualna za vsakega od njih. Kvalitativna stran pojma "fizična količina" določa njeno vrsto (na primer električni upor kot skupno lastnost prevodnikov električne energije), kvantitativna stran pa "njeno velikost" (vrednost električnega upora določenega vodnika, npr. na primer R = 100 ohmov). Številčna vrednost merilnega rezultata je odvisna od izbire enote fizikalne količine.

Fizične količine so dodeljeni abecedni simboli, ki se uporabljajo v fizikalnih enačbah in izražajo razmerja med fizičnimi količinami, ki obstajajo v fizičnih objektih.

Velikost fizične količine - količinsko določeno vrednost, ki je značilna za določen predmet, sistem, pojav ali proces.

Vrednost fizikalne količine- oceno velikosti fizikalne količine v obliki določenega števila merskih enot, sprejetih zanjo. Številčna vrednost fizikalne količine- abstraktno število, ki izraža razmerje med vrednostjo fizikalne količine in ustrezno enoto dane fizikalne količine (na primer 220 V je vrednost amplitude napetosti, sama številka 220 pa je numerična vrednost). Za izražanje količinskega vidika zadevne nepremičnine je treba uporabiti izraz "vrednost". Napačno je reči in zapisati "trenutno vrednost", "vrednost napetosti" itd., Saj sta tok in napetost sama po sebi količine (pravilno bi bilo uporabiti izraze "trenutna vrednost", "vrednost napetosti").

Z izbrano oceno fizikalne količine je označena z resničnimi, realnimi in izmerjenimi vrednostmi.

Resnična vrednost fizikalne količine se imenuje vrednost fizikalne količine, ki bi v idealnem primeru v kakovostnem in količinskem smislu odražala ustrezno lastnost predmeta. Zaradi neizogibnih napak pri merjenju ga ni mogoče poskusno določiti.

Ta koncept temelji na dveh osnovnih postulatah meroslovja:

§ resnična vrednost določene količine obstaja in je konstantna;

§ Resnične vrednosti izmerjene količine ni mogoče najti.

V praksi delujejo s konceptom realne vrednosti, katere stopnja približevanja pravi vrednosti je odvisna od natančnosti merilnega instrumenta in napake samih meritev.

Dejanska vrednost fizikalne količine pokličemo njegovo vrednost, ki smo jo našli eksperimentalno in je tako blizu prave vrednosti, da jo je za določen namen mogoče uporabiti namesto nje.

Spodaj izmerjena vrednost razumeti vrednost količine, merjeno z indikatorsko napravo merilnega instrumenta.

Fizična enota - vrednost fiksne velikosti, ki ji je običajno dodeljena standardna numerična vrednost enaka ena.

Enote fizičnih količin delimo na osnovne in izpeljane ter združene v sistemi enot fizikalnih količin... Merska enota je nastavljena za vsako fizikalno količino, pri čemer se upošteva dejstvo, da so številne količine medsebojno povezane z določenimi odvisnostmi. Zato se le del fizikalnih količin in njihovih enot določi neodvisno od drugih. Takšne količine imenujemo glavni... Druge fizikalne količine - odvod in jih najdemo z uporabo fizikalnih zakonov in odvisnosti skozi glavne. Množica osnovnih in izpeljanih enot fizikalnih veličin, oblikovana v skladu s sprejetimi načeli, se imenuje sistem enot fizikalnih količin... Enota osnovne fizikalne količine je osnovna enota sistemov.

Mednarodni sistem enot (Sistem SI; SI - francoščina. Mednarodni sistem) je bila sprejeta na XI generalni konferenci o težah in merah leta 1960.

Sistem SI temelji na sedmih osnovnih in dveh dodatnih fizikalnih enotah. Osnovne enote: meter, kilogram, sekunda, amper, kelvin, mol in kandela (tabela 1).

Tabela 1. Enote mednarodnega sistema SI

Ime	Dimenzija	Ime	Označba
mednarodno
Glavni
		kilogram
Moč električnega toka
Temperatura
Količina snovi
Moč svetlobe
Dodatno
Ravni kot
Trdni kot		steradian

Merilnik je enaka razdalji, ki jo svetloba prevozi v vakuumu v 1/299792458 sekunde.

Kilogram- enota mase, opredeljena kot masa mednarodnega prototipa kilograma, ki predstavlja valj iz zlitine platine in iridija.

Drugič je enako 9192631770 obdobjem sevanja, ki ustrezajo energetskemu prehodu med dvema nivojema prefine strukture osnovnega stanja atoma cezija-133.

Amper- sila konstantnega toka, ki bi skozi dva vzporedna pravokotna vodila neskončne dolžine in zanemarljivega krožnega prereza, ki sta v vakuumu oddaljena 1 m drug od drugega, povzročila interakcijsko silo, ki je enaka 210 - 7 N (newton) v vsakem odseku prevodnika dolžine 1 m.

Kelvin- enota termodinamične temperature, enaka 1/273,16 termodinamične temperature trojne točke vode, to je temperature, pri kateri so tri faze vode - para, tekočina in trdna snov v dinamičnem ravnovesju.

Mesec- količina snovi, ki vsebuje toliko strukturnih elementov, kot jih vsebuje ogljik-12, ki tehta 0,012 kg.

Candela- svetlobna jakost v dani smeri vira, ki oddaja monokromatsko sevanje s frekvenco 54010 12 Hz (valovna dolžina približno 0,555 mikronov), katerega energijska intenzivnost sevanja v tej smeri je 1/683 W / sr (sr - steradian).

Dodatne enote SI sistemi so namenjeni le oblikovanju enot kotne hitrosti in kotnega pospeška. Dodatne fizikalne količine v sistemu SI vključujejo ravne in trdne kote.

Radian (vesel) je kot med dvema polmeroma kroga, katerega dolžina loka je enaka temu polmeru. V praktičnih primerih se pogosto uporabljajo naslednje enote kotnih vrednosti:

stopinja - 1 _ = 2p / 360 rad = 1,745310 -2 rad;

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

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

radian - 1 rad = 57 _ 17 "45" = 57.2961 _ = (3.4378 10 3) "= (2.062710 5)".

Steradian (Sre) je trden kot z ogliščem v središču krogle, ki na svoji površini izreže površino, ki je enaka površini kvadrata s stranico, ki je enaka polmeru krogle.

Izmerite trdne kote z ravninskimi koti in izračunajte

kje b- trden kot; c je ravninski kot na vrhu stožca, ki ga znotraj krogle tvori dani trden kot.

Izpeljane enote sistema SI so sestavljene iz osnovnih in dodatnih enot.

Na področju merjenja električnih in magnetnih količin obstaja ena osnovna enota - amper (A). Skozi amper in enoto moči - vat (W), enako za električne, magnetne, mehanske in toplotne količine, je mogoče določiti vse druge električne in magnetne enote. Vendar danes ni dovolj natančnih načinov za reprodukcijo vata po absolutnih metodah. Zato električne in magnetne enote temeljijo na enotah jakosti toka in izpeljanki ampera enote zmogljivosti - farada.

Fizične količine, pridobljene iz amperov, vključujejo tudi:

§ enota elektromotorne sile (EMF) in električne napetosti - volt (V);

§ frekvenčna enota je herc (Hz);

§ enota električnega upora - ohm (ohm);

§ enota induktivnosti in medsebojne induktivnosti dveh tuljav je henry (H).

Tabela 2 in 3 prikazujeta izvedene enote, ki se najpogosteje uporabljajo v telekomunikacijskih sistemih in radiotehniki.

Tabela 2. Izpeljane enote SI

Količina
Ime	Dimenzija	Ime	Označba
mednarodno
Energija, delo, količina toplote
Moč, teža
Moč, pretok energije
Količina električne energije
Električna napetost, elektromotorna sila (EMF), potencial
Električna zmogljivost	L -2 M -1 T 4 I 2
Električni upor
Električna prevodnost	L -2 M -1 T 3 I 2
Magnetna indukcija
Tok magnetne indukcije
Induktivnost, medsebojna induktivnost

Tabela 3. Enote SI, ki se uporabljajo v merilni praksi

Količina
Ime	Dimenzija	merska enota	Označba
mednarodno
Gostota električnega toka		amper na kvadratni meter
Jakost električnega polja		voltov na meter
Absolutna dielektrična konstanta	L 3 M -1 T 4 I 2	farad na meter
Specifični električni upor		ohm na meter
Skupna moč električnega tokokroga		volt-amper
Reaktivna moč električnega tokokroga
Jakost magnetnega polja		ampera na meter

Skrajšane oznake enot, tako mednarodnih kot ruskih, poimenovanih po velikih znanstvenikih, so napisane z velikimi črkami, na primer amper - A; ohm - ohm; volti - V; farad - F. Za primerjavo: meter - m, sekunda - s, kilogram - kg.

V praksi uporaba celotnih enot ni vedno priročna, saj so zaradi meritev dosežene zelo velike ali zelo majhne vrednosti. Zato se v sistemu SI ugotavljajo njegovi decimalni in podmnožniki, ki se oblikujejo z uporabo množiteljev. Več in delne enote količin so zapisane skupaj z imenom glavne ali izpeljane enote: kilometer (km), milivolt (mV); megaohm (MOhm).

Več enot fizikalne količine- enota, ki je za celo število večja od sistema, na primer kiloherc (10 3 Hz). Delna enota fizikalne količine- enota, ki je manjša od celoštevilčnega števila sistemske enote, na primer mikrohenri (10 -6 Hn).

Imena večkratnikov in podmnožic sistema SI vsebujejo številne predpone, ki ustrezajo faktorjem (tabela 4).

Tabela 4. Dejavniki in predpone za tvorbo decimalnih večkratnikov in podmnožkov enot SI

Faktor	Predpona	Oznaka predpone
mednarodno

Fizična količina je lastnost, ki je kakovostno skupna mnogim predmetom (sistemi, njihova stanja in procesi, ki se v njih pojavljajo), vendar je količinsko individualna za vsak predmet.

Individualnost v količinskem smislu je treba razumeti v smislu, da je lahko lastnost za en predmet v določenem številu krat večja ali manjša kot za drugega.

Praviloma se izraz "količina" uporablja glede na lastnosti ali njihove lastnosti, ki jih je mogoče količinsko opredeliti, torej izmeriti. Obstajajo take lastnosti in lastnosti, ki se jih še niso naučile količinsko ovrednotiti, vendar si prizadevajo najti način, kako jih količinsko opredeliti, na primer vonj, okus itd. Dokler se jih ne naučimo meriti, jih ne bi smeli imenovati količine, ampak lastnosti.

Standard vsebuje le izraz "fizična količina", beseda "količina" pa je podana kot kratka oblika glavnega izraza, ki se lahko uporablja v primerih, ki izključujejo možnost drugačne razlage. Z drugimi besedami, fizično količino lahko na kratko imenujemo količina, če je očitno tudi brez pridevnika, da govorimo o fizični količini. V preostalem delu te knjige je kratka oblika izraza "količina" uporabljena le v navedenem pomenu.

V meroslovju ima beseda "količina" terminološki pomen z uvedbo omejitve v obliki pridevnika "fizično". Beseda "količina" se pogosto uporablja za izražanje velikosti določene fizikalne količine. Pravijo: velikost tlaka, velikost hitrosti, velikost napetosti. To je napačno, saj so tlak, hitrost, napetost v pravilnem razumevanju teh besed količine in ni mogoče govoriti o velikosti količine. V zgornjih primerih je uporaba besede "magnituda" odveč. Dejansko, zakaj bi govorili o velikem ali majhnem "obsegu" pritiska, ko lahko rečete: visok ali nizek tlak itd.

Fizična količina prikazuje lastnosti predmetov, ki jih lahko količinsko izrazimo v sprejetih enotah. Vsaka meritev izvaja operacijo primerjave homogenih lastnosti fizikalnih količin na podlagi "več ali manj". Kot rezultat primerjave se vsaki velikosti izmerjene vrednosti dodeli pozitivno realno število:

x = q [x], (1.1)

kjer q - številsko vrednost količine ali rezultat primerjave; [NS] - enota velikosti.

Fizična enota- fizikalna količina, ki je po definiciji enaka vrednosti ena. Lahko rečemo tudi, da je enota fizikalne količine takšna vrednost, ki je vzeta kot osnova za primerjavo fizikalnih količin iste vrste z njo pri njihovem količinskem določanju.

Enačba (1.1) je osnovna merilna enačba. Številčno vrednost q najdemo na naslednji način

zato je odvisno od sprejete merske enote.

1. Sistemi enot fizikalnih količin

Pri izvajanju kakršnih koli meritev se izmerjena vrednost primerja z drugo homogeno vrednostjo, vzeto kot enoto. Za izgradnjo sistema enot je poljubno izbranih več fizikalnih količin. Imenujejo se osnovni. Količine, določene z glavnimi, se imenujejo derivati. Niz osnovnih in izpeljanih količin se imenuje sistem fizikalnih količin.

Na splošno velja razmerje med izpeljano količino Z in osnovno lahko predstavimo z naslednjo enačbo:

Z = L  M  T  jaz    J  ,

kje L, M, T,jaz, ,J- osnovne količine; , , , , ,  - kazalniki dimenzij. Ta formula se imenuje formula dimenzije. Sistem količin je lahko sestavljen iz dimenzijskih in brezdimenzionalnih količin. Dimenzionalna je količina, pri kateri je vsaj ena od osnovnih količin dvignjena na stopnjo, ki ni enaka nič. Brez dimenzij je količina, v dimenziji katere so osnovne stopnje vključene v stopnjo, ki je enaka nič. Brezdimenzionalna količina enega sistema količin je lahko dimenzijska količina v drugem sistemu. Sistem fizikalnih količin se uporablja za izgradnjo sistema enot fizikalnih količin.

Enota fizične količine je vrednost te količine, vzeta kot osnova za primerjavo vrednosti iste vrste z njo pri njihovem količinskem določanju. Po definiciji mu je dodeljena številska vrednost, enaka 1.

Enote osnovnih in izpeljanih količin se imenujejo osnovne in izpeljane enote, njihova celota pa se imenuje sistem enot. Izbira enot v sistemu je nekoliko poljubna. Kot osnovne enote pa so izbrane tiste, ki jih je, prvič, mogoče reproducirati z največjo natančnostjo, in drugič, so primerne pri meritvah ali njihovi reprodukciji. Enote vrednosti, vključenih v sistem, se imenujejo sistemske enote. Poleg sistemskih enot se uporabljajo tudi nesistemske enote. Nesistemske enote so enote, ki niso del sistema. Primerni so za določena področja znanosti in tehnologije ali regije in se zato pogosto uporabljajo. Med nesistemske enote spadajo: pogonska enota - konjske moči, energijska enota - kilovat -ura, časovne enote - ura, dan, temperaturna enota - stopinja Celzija in številne druge. Nastale so v procesu razvoja merilne tehnologije za zadovoljevanje praktičnih potreb ali pa so bile uvedene zaradi lažje uporabe pri meritvah. Za iste namene se uporabljajo večkratniki in podmnožniki.

Večkratna enota je tista, ki je celo število večkrat večja od sistemske ali nesistemske enote: kilohertz, megavat. Delna enota je tista, ki je celo število število krat manjša od sistemske ali nesistemske enote: miliamper, mikrovolt. Strogo gledano, lahko številne nesistemske enote obravnavamo kot večkratnike ali podmnožice.

V znanosti in tehnologiji so razširjene tudi relativne in logaritmične količine ter njihove enote, ki označujejo ojačanje in slabljenje električnih signalov, modulacijske koeficiente, harmonike itd. Relativne vrednosti so lahko izražene v brezdimenzijskih relativnih enotah, v odstotkih, v ppm. Logaritmična količina je logaritem (običajno decimalni v elektroniki) brezdimenzionalnega razmerja dveh istoimenskih količin. Enota logaritemske vrednosti je bel (B), določena z razmerjem:

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

kje P 1 ,P 2 - istoimenske količine energije (vrednosti moči, energije, pretoka gostote moči itd.); F. 1 , F. 2 - istoimenske količine moči (napetost, jakost toka, jakost elektromagnetnega polja itd.).

Praviloma se uporablja delna enota bel, imenovana decibel, enaka 0,1 B. V tem primeru se v formuli (1.2) za enakimi znaki doda dodatni faktor 10. Na primer razmerje napetosti U 1 / U 2 = 10 ustreza logaritemski enoti 20 dB ...

Obstaja težnja po uporabi naravnih sistemov enot, ki temeljijo na univerzalnih fizikalnih konstantah (konstantah), ki bi jih lahko vzeli kot osnovne enote: hitrost svetlobe, Boltzmannova konstanta, Planckova konstanta, elektronski naboj itd. ... Prednost takega sistema je konstantnost osnove sistema in visoka stabilnost konstant. V nekaterih standardih se takšne konstante že uporabljajo: standard za enoto frekvence in dolžine, standard za enoto konstantne napetosti. Toda velikosti enot količin, ki temeljijo na konstantah, so na trenutni stopnji razvoja tehnologije neprimerne za praktične meritve in ne zagotavljajo potrebne natančnosti pri pridobivanju vseh izpeljanih enot. Vendar pa prednosti naravnega sistema enot, kot so neuničljivost, časovno nespremenljivost in neodvisnost od lokacije, spodbujajo delo k preučevanju možnosti njihove praktične uporabe.

Prvič je niz osnovnih in izpeljanih enot, ki tvorijo sistem, leta 1832 predlagal C. F. Gauss. Kot osnovne enote v tem sistemu se vzamejo tri poljubne enote - dolžina, masa in čas, enaki milimetru, miligramu in sekundi. Kasneje so bili predlagani drugi sistemi enot fizikalnih veličin, ki temeljijo na metričnem sistemu mer in se razlikujejo po osnovnih enotah. Toda vsi, ki so zadovoljili nekatere strokovnjake, so vzbudili ugovore drugih. To je zahtevalo vzpostavitev novega sistema enot. Do neke mere je bilo mogoče obstoječa protislovja razrešiti po sprejetju leta 1960 na XI generalni konferenci o težah in merah mednarodnega sistema enot, skrajšano kot SI (SI). V Rusiji je bil sprva sprejet kot boljši (1961), nato pa po uvedbi GOST 8.417-81 „GSI. Enote fizikalnih količin «- in kot obvezno na vseh področjih znanosti, tehnologije, nacionalnega gospodarstva, pa tudi v vseh izobraževalnih ustanovah.

Naslednjih sedem enot je izbranih za glavne v Mednarodnem sistemu enot (SI): meter, kilogram, sekunda, amper, Kelvin, kandela, mol.

Mednarodni sistem enot vključuje dve dodatni enoti - za merjenje ravnih in trdnih kotov. Teh enot ni mogoče vključiti v kategorijo osnovnih, saj so določene z razmerjem dveh količin. Hkrati niso izpeljane enote, saj niso odvisne od izbire osnovnih enot.

Radian (rad) - kot med dvema polmeroma kroga, lok med katerima je po dolžini enak polmeru.

Steradian (prim.) - trden kot, katerega vrh se nahaja v središču krogle in je izklesan na površini. krogla je površina, enaka površini kvadrata s stranico, ki je enaka polmeru krogle.

V skladu z Zakonom o zagotavljanju enotnosti meritev v Ruski federaciji so po ustaljenem postopku enote Mednarodnega sistema enot, ki jih je sprejela Generalna konferenca o uteži in merah, priporočena s strani Mednarodne organizacije za zakonsko meroslovje, dovoljeno uporabljati.

Imena, oznake in pravila za zapisovanje količinskih enot, pa tudi pravila za njihovo uporabo na ozemlju Ruske federacije, določa vlada Ruske federacije, razen v primerih, ki jih določajo zakoni Ruska federacija.

Vlada Ruske federacije lahko dovoli uporabo nesistemskih enot vrednosti enako kot enote Mednarodnega sistema enot.

Fizika kot veda, ki proučuje naravne pojave, uporablja standardno raziskovalno metodologijo. Glavne faze lahko imenujemo: opazovanje, hipoteza, eksperiment, utemeljitev teorije. Med opazovanjem se ugotavljajo značilnosti pojava, potek njegovega poteka, možni vzroki in posledice. Hipoteza omogoča razlago poteka pojava, ugotavljanje njegovih zakonitosti. Poskus potrjuje (ali ne potrjuje) veljavnost hipoteze. Omogoča vam, da med poskusom določite količinsko razmerje vrednosti, kar vodi do natančne določitve odvisnosti. Hipoteza, potrjena med poskusom, je osnova znanstvene teorije.

Nobena teorija ne more trditi, da je zanesljiva, če med poskusom ni prejela popolne in brezpogojne potrditve. Izvajanje slednjega je povezano z meritvami fizikalnih veličin, ki so značilne za proces. je osnova meritev.

Kaj je

Merjenje zadeva tiste količine, ki potrjujejo veljavnost hipoteze o vzorcih. Fizična količina je znanstvena značilnost fizičnega telesa, katere kakovostna povezava je skupna mnogim podobnim telesom. Za vsako telo je takšna količinska značilnost povsem individualna.

Če se obrnemo na posebno literaturo, potem v referenčni knjigi M. Yudina in sod. (Izdaja 1989) beremo, da je fizikalna količina: »značilnost ene od lastnosti fizičnega predmeta (fizični sistem, pojav oz. proces), ki je kakovostno skupna številnim fizičnim objektom, vendar je količinsko individualna za vsak predmet «.

Ozhegov slovar (izdaja 1990) navaja, da je fizična količina "velikost, prostornina, razširitev predmeta".

Dolžina je na primer fizična količina. Mehanika obravnava dolžino kot prevoženo razdaljo, elektrodinamika uporablja dolžino žice, v termodinamiki podobna vrednost določa debelino sten žil. Bistvo pojma se ne spreminja: enote količin so lahko enake, pomen pa je lahko drugačen.

Posebnost fizikalne količine, recimo matematične, je prisotnost merske enote. Meter, noga, aršin so primeri dolžinskih enot.

Enote

Za merjenje fizikalne količine jo je treba primerjati s količino, vzeto kot enoto. Spomnite se čudovite risanke "Štirideset in osem papigov". Za določitev dolžine udavca so junaki merili njegovo dolžino pri papigah, pri slonih, pri opicah. V tem primeru so dolžino udavca primerjali z rastjo drugih likov risank. Rezultat je bil količinsko odvisen od referenčne vrednosti.

Količine so merilo njegove meritve v določenem sistemu enot. Zmeda pri teh ukrepih ne nastaja le zaradi nepopolnosti, heterogenosti ukrepov, ampak včasih tudi zaradi relativnosti enot.

Ruska mera dolžine - aršin - razdalja med kazalcem in palcem. Roke vseh ljudi so različne in merilo, merjeno z roko odraslega moškega, se razlikuje od merila na roki otroka ali ženske. Enako neskladje med merili dolžine velja za debelino (razdalja med konicami prstov, razmaknjenimi ob straneh rok) in komolcem (razdalja od srednjega prsta do komolca roke).

Zanimivo je, da so moške majhne postave odpeljali v trgovine kot uradnike. Zvijačni trgovci so tkanino rešili z več manjšimi ukrepi: aršin, komolec, debelina.

Sistemi ukrepov

Tako različni ukrepi niso obstajali samo v Rusiji, ampak tudi v drugih državah. Uvedba merskih enot je bila pogosto poljubna, včasih so bile te merske enote uvedene le zaradi priročnosti njihove meritve. Na primer, za merjenje atmosferskega tlaka smo vnesli mmHg. Slavni, ki je uporabil cev, napolnjeno z živim srebrom, je omogočil vnos tako nenavadne vrednosti.

Moč motorjev so primerjali s (kar se še danes izvaja).

Različne fizikalne količine niso le otežile in nezanesljive meritve fizičnih količin, ampak so otežile tudi razvoj znanosti.

Enotni sistem ukrepov

Enotni sistem fizikalnih količin, primeren in optimiziran v vsaki industrializirani državi, je postal nujna potreba. Kot osnova je bila vzeta ideja, da bi izbrali čim manj enot, s pomočjo katerih bi lahko druge količine izrazili v matematičnih razmerjih. Takšne osnovne vrednote ne bi smele biti med seboj povezane, njihov pomen je določen nedvoumno in jasno v katerem koli gospodarskem sistemu.

Te težave so poskušale rešiti različne države. Ustvarjanje enotnega SGS, ISS in drugih) se je večkrat lotilo, vendar so bili ti sistemi neprijetni bodisi z znanstvenega vidika bodisi za domačo, industrijsko uporabo.

Problem, ki se je pojavil konec 19. stoletja, je bil rešen šele leta 1958. Enotni sistem je bil predstavljen na zasedanju Mednarodnega odbora za zakonsko meroslovje.

Enotni sistem ukrepov

Leta 1960 je potekala zgodovinska generalna konferenca o tehtah in merah. S sklepom tega častnega srečanja je bil sprejet edinstven sistem, imenovan "Systeme internationale d" unites "(skrajšano SI), ki se v ruski različici imenuje mednarodni sistem (kratica SI).

Za osnovo je vzetih 7 osnovnih enot in 2 dodatni. Njihova številčna vrednost je določena kot standard

SI tabela fizikalnih količin

Ime glavne enote	Izmerjena vrednost	Označba
		Mednarodno	Ruski
Osnovne enote
kilogram
	Trenutna moč
	Temperatura
	Količina snovi
	Moč svetlobe
Dodatne enote
	Ravni kot
Steradian	Trdni kot

Sam sistem ne more biti sestavljen iz samo sedmih enot, saj raznolikost fizikalnih procesov v naravi zahteva uvedbo vedno več novih količin. Sama struktura ne zagotavlja le uvedbe novih enot, temveč tudi njihov odnos v obliki matematičnih razmerij (pogosteje jih imenujemo dimenzijske formule).

Enota fizične količine je pridobljena z množenjem in deljenjem osnovnih enot v dimenzijski formuli. Odsotnost numeričnih koeficientov v takšnih enačbah naredi sistem ne le priročen v vseh pogledih, ampak tudi skladen (dosleden).

Izpeljane enote

Merske enote, ki nastanejo iz sedmih osnovnih, se imenujejo izpeljanke. Poleg osnovnih in izpeljanih enot je bilo treba uvesti še dodatne (radiane in steradiane). Njihova dimenzija se šteje za nič. Pomanjkanje merilnih instrumentov za njihovo določanje onemogoča njihovo merjenje. Njihov uvod je posledica njihove uporabe v teoretskih raziskavah. Na primer, fizična količina "sile" v tem sistemu se meri v newtonih. Ker je sila merilo medsebojnega delovanja teles med seboj, kar je razlog za spreminjanje hitrosti telesa določene mase, jo lahko opredelimo kot zmnožek enote mase na enoto hitrosti, deljeno s enota časa:

F = k٠M٠v / T, kjer je k koeficient sorazmernosti, M enota mase, v enota hitrosti, T enota časa.

SI daje naslednjo formulo dimenzije: H = kg٠m / s 2, kjer se uporabljajo tri enote. Kilogram, meter in drugi so razvrščeni kot osnovni. Razmerje stranic je 1.

Možno je uvesti brezdimenzionalne količine, ki so določene kot razmerje med homogenimi količinami. Ti vključujejo, kot je znano, enako razmerju med silo trenja in silo normalnega tlaka.

Tabela fizikalnih količin, ki izhajajo iz osnovnih

Ime enote	Izmerjena vrednost	Formula dimenzije
		kg٠m 2 ٠s -2
	pritisk	kg٠m -1 ٠s -2
	magnetna indukcija	kg ٠A -1 ٠s -2
	električna napetost	kg ٠m 2 ٠s -3 ٠А -1
	Električni upor	kg ٠m 2 ٠s -3 ٠А -2
	Električni naboj
	moč	kg ٠m 2 ٠s -3
	Električna zmogljivost	m -2 ٠kg -1 ٠s 4 ٠A 2
Joule do Kelvina	Toplotna zmogljivost	kg ٠m 2 ٠s -2 ٠K -1
Becquerel	Aktivnost radioaktivne snovi
	Magnetni tok	m 2 ٠kg ٠s -2 ٠A -1
	Induktivnost	m 2 ٠kg ٠s -2 ٠A -2
	Absorbiran odmerek
	Ekvivalentna doza sevanja
	Osvetlitev	m -2 ٠cd ٠sr -2
	Svetlobni tok
	Moč, teža	m ٠ kg ٠s -2
	Električna prevodnost	m -2 ٠kg -1 ٠s 3 ٠A 2
	Električna zmogljivost	m -2 ٠kg -1 ٠s 4 ٠A 2

Nesistemske enote

Pri merjenju količin je dovoljena uporaba zgodovinsko uveljavljenih količin, ki niso vključene v SI ali se razlikujejo le po številčnem koeficientu. To so nesistemske enote. Na primer, mm Hg, rentgenski žarki in drugi.

Številčni koeficienti se uporabljajo za vnos podmnožkov in večkratnikov. Predpone ustrezajo določeni številki. Primeri vključujejo centi, kilo, deca, mega in mnoge druge.

1 kilometer = 1000 metrov,

1 centimeter = 0,01 metra.

Tipologija količin

Poskusimo navesti nekaj osnovnih značilnosti, ki nam omogočajo določitev vrste vrednosti.

1. Smer. Če je delovanje fizikalne količine neposredno povezano s smerjo, se imenuje vektor, druge so skalarne.

2. Razpoložljivost dimenzije. Obstoj formule za fizikalne količine jih lahko imenuje dimenzijske. Če imajo v formuli vse enote stopnjo nič, jih imenujemo brez dimenzij. Bolj pravilno bi bilo, če bi jih imenovali količine z dimenzijo 1. Konec koncev je koncept brezdimenzionalne količine nelogičen. Glavna lastnost - dimenzija - ni bila preklicana!

3. Če je mogoče, dodatek. Količina dodatka, katere vrednost lahko seštejemo, odštejemo, pomnožimo s koeficientom itd. (Na primer masa) je fizična količina, ki jo je mogoče sešteti.

4. V zvezi s fizičnim sistemom. Obsežno - če je njegovo vrednost mogoče sestaviti iz vrednosti podsistema. Primer je površina, merjena v kvadratnih metrih. Intenzivna - vrednost, katere vrednost ni odvisna od sistema. Ti vključujejo temperaturo.