Fizička količina je ... Mjerenje fizičkih veličina. Sustav fizičkih veličina

Fizika kao znanost koja proučava prirodne fenomene koristi se standardnom metodologijom istraživanja. Glavne etape mogu se nazvati: promatranje, promicanje hipoteze, provođenje eksperimenta, opravdavanje teorije. Tijekom promatranja utvrđuju se prepoznatljiva obilježja tog pojma, tijek njegovog tijeka, mogući uzroci i posljedice. Hipoteza omogućuje objasniti tijek fenomena, utvrditi njezine pravilnosti. Eksperiment potvrđuje (ili ne potvrđuje) valjanost hipoteze. Omogućuje vam 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 fizičkih veličina koje karakteriziraju proces. Fizikalna količina - to je temelj mjerenja.

Što je to?

Mjerenje se odnosi na one količine koje potvrđuju valjanost hipoteze zakonitosti. Fizikalna količina je znanstvena karakteristika fizičkog tijela čiji je kvalitativni odnos zajednički mnoštvu sličnih tijela. Za svako tijelo ovo je kvantitativno obilježje čisto pojedinačno.

. Ako se okrenemo literaturi, referentna M. Yudin i sur (1989 izdanje) čitamo da je fizikalna veličina je „karakteristika jednog od svojstava fizičkog objekta (fizičkog sustava, pojave ili procesa), ukupne kvalitete za mnoge fizičke objekata, ali kvantitativno pojedinačno 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 jedinice mjerenja. Metar, stopalo i 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 utvrdilo duljinu boa konstriktora, junaci su izmjerili njegovu dužinu 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 fizičkog veličina - mjera njezina mjerenja u određenom sustavu jedinica. Zbunjenost u tim mjerama proizlazi ne samo zbog nedostataka, heterogenosti mjera, nego ponekad i zbog relativnosti jedinica.

Ruska mjera dužine - arshin - udaljenost između kažiprsta i palca ruku. Međutim, neka je digne sav narod su različiti, i dvorišta, mjereno čovjekovu ruku, razlikuje se od dvorišta na ruci djeteta ili žene. Isti raskorak između duljine mjera odnosi hv (udaljenost između vrhova prstiju razmaknute ruke) i lakat (udaljenost od srednjeg prsta do lakta ruku).

Zanimljivo je da su ljudi služili kao upravitelji u štandovima. Slijedeći trgovci spasili su krpu s nekoliko manjih mjera: arshin, lakat, sazhen.

Mjerenja 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. poznat iskustvo Torricelli, u kojem je upotrijebljena cijev napunjena žive, omogućila je uvođenje takve neobične vrijednosti.

Snaga motora uspoređena je s konjska snaga (što se prakticira u naše vrijeme).

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

Jedinstveni sustav mjera

Jedinstven sustav fizičkih veličina, pogodan i optimiziran u svakoj industrijaliziranoj zemlji, postao je hitna potreba. Kao temelj, usvojena je ideja o odabiru što je moguće manje jedinica, uz pomoć kojih bi se druge veličine mogle izraziti u matematičkim odnosima. Takve osnovne vrijednosti ne bi trebale biti međusobno povezane, njihovo je značenje nedvosmisleno i razumljivo u bilo kojem gospodarskom sustavu.

Taj je problem riješen u različitim zemljama. Stvaranje ujedinjene sustav mjera (metrička, GHS, ISS i dr.) Poduzete su nekoliko puta, ali ti sustavi su bili neprikladni, bilo znanstveno ili u domaćim, industrijskim aplikacijama.

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

Jedinstveni sustav mjera

1960. obilježen je povijesnim susretom Opće konferencije o utezi i mjerama. 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

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).

Jedinica fizičke veličine dobiva se uz uporabu umnožavanja, eksponenciranje i podjelu 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 se formiraju iz sedam osnovnih, nazivaju se derivatima. Pored osnovnih i izvedenih jedinica, bilo je potrebno uvesti dodatne (radijane i steradance). Njihova se dimenzija smatra nultom. Nedostatak mjernog uređaja za njihovu određenost onemogućuje ih 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 snaga - mjera uzajamnog djelovanja tijela na drugoga, je razlog za mijenjanje brzine određene tjelesne mase, onda možete ga definirati kao proizvod jedinične mase po jedinici stopa, podijeljena po jedinici vremena:

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

SI daje sljedeću formulu dimenzija: H = kg0m / s², gdje se koriste tri jedinice. A kilogram, i metar, a drugi se upućuju na glavnu. Koeficijent proporcionalnosti je 1.

Moguće je uvesti dimenzionirane količine, koje su definirane kao omjer homogenih količina. To uključuje koeficijent trenja, kao što je poznato, jednako omjeru sile trenja na silu normalnog tlaka.

Tablica fizičkih veličina izvedenih iz glavne

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 centen-, 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, onda se nazivaju dimenzije. Bilo bi ispravnije zvati ih veličinama s dimenzijom koja je jednaka 1. U stvari, koncept dimenzionirane veličine je nelogičan. Glavna nekretnina - dimenzija - nitko nije otkazan!

3. Ako je moguće dodavanje. Dodatak Količina koja vrijednost se može dodati, oduzeti, pomnožen s faktorom itd (npr težinski) - .. fizičke količine koja je integrabilne.

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