Физическото количество е ... Измерване на физичните величини. Система от физически величини

Физиката като наука, изучаваща природни феномени, използва стандартната методология на изследванията. Основните етапи могат да бъдат наречени: наблюдение, популяризиране на хипотезата, провеждане на експеримент, оправдаване на теорията. По време на наблюдението се определят особеностите на явлението, хода на неговия курс, възможните причини и последици. Хипотезата дава възможност да се обясни хода на феномена, да се установят неговите закономерности. Експериментът потвърждава (или не потвърждава) валидността на хипотезата. Позволява ви да установите количествена връзка между стойностите в хода на експеримента, което води до точно определяне на зависимостите. Хипотезата, потвърдена в хода на експеримента, е в основата на научната теория.

Никаква теория не може да претендира за валидност, освен ако не е била напълно и безусловно потвърдена в хода на експеримента. Последното се свързва с измервания на физичните количества, характеризиращи процеса. Физическо количество - това е основата на измерванията.

Какво е това?

Измерването се отнася за количествата, които потвърждават валидността на хипотезата за закономерностите. Физическото количество е научна характеристика на физическо тяло, чиято качествена връзка е обща за много подобни органи. За всеки орган тази количествена характеристика е чисто индивидуална.

Ако се обърнем към специалната литература, тогава в М. Юдин и други (1989 г.) четем, че физическото количество е: "Характеристика на едно от свойствата на физически обект (физическа система, феномен или процес), който е качествено общ за много физически обекти, но количествено индивидуални за всеки обект. "

Речник Ozhegova (издание 1990) твърди, че физическата величина е - "размер, обем, дължина на обекта".

Например, дължината е физическо количество. Дължината на механиката се тълкува като изминатото разстояние, електродинамиката използва дължината на телта, в термодинамиката аналогичната стойност определя дебелината на стените на съдовете. Същността на концепцията не се променя: единиците на стойностите могат да бъдат еднакви и стойността - различна.

Отличителна характеристика на физическото количество, да речем, от математическа, е наличието на единица за измерване. Метър, стъпало, аршин са примери за дължини.

Мерни единици

За да се измери физичното количество, то трябва да се сравнява със стойността, взета като единица. Помнете прекрасната карикатура "Четиридесет и осем папагала". За да се определи дължината на боа констриктора, героите измерваха дължината му в папагалите, след това в слоновете, после при маймуните. В този случай, дължината на боа constrictor се сравнява с растежа на други анимационни герои. Резултатът е количествено зависим от стандарта.

Единицата на физическото мащаб - измерването на нейното измерване в определена система от единици. Промяната в тези мерки възниква не само поради несъвършенствата, хетерогенността на мерките, но и понякога и поради относителността на единиците.

Руска мярка за дължина - аршин - разстоянието между показалеца и палеца на ръката. Въпреки това, от ръцете на всички хора са различни, и дворове, измерена човешка ръка, е различна от двор на ръката на дете или жена. Същата несъответствието между продължителността на мерките се отнася разтега (разстоянието между върховете на пръстите си раздалечени ръце) и лакътя (разстоянието от средния пръст на ръката на лакътя).

Интересно е, че мъжете са били използвани като стюарди в сергии. Срамните търговци запазиха кърпа с няколко по-малки мерки: аршин, лакът, сажди.

Системи за измерване

Такива разнообразни мерки съществуват не само в Русия, но и в други страни. Въвеждането на мерните единици често е произволно, понякога тези единици са въведени само заради удобството за измерването им. Например, за да се измери атмосферното налягане, се инжектира mm живак. известен опит Torricelli, в който е използвана тръба, пълна с живак, направи възможно въвеждането на такава необичайна стойност.

Мощността на двигателя беше сравнена с конска сила (което се практикува в нашето време).

Различните физически величини са измерени физически количества, които са не само сложни и ненадеждни, но и усложняват развитието на науката.

Единна система от мерки

Единната система от физически величини, удобна и оптимизирана във всяка индустриализирана държава, се превърна в неотложна необходимост. Като основа се възприема идеята да се избират възможно най-малко единици, с помощта на които други величини могат да бъдат изразени в математически отношения. Такива основни ценности не трябва да се свързват помежду си, тяхната значимост се определя недвусмислено и разбираемо във всяка икономическа система.

Този проблем е разрешен в различни страни. Създаване на единна система от мерки (метрични, GHS, ISS и др.) Е извършено няколко пъти, но тези системи са неудобни, било научно, или в битови, промишлени приложения.

Задачата, поставена в края на 19-ти век, беше решена едва през 1958 г. На срещата на Международния комитет по правна метрология беше представена единна система.

Единна система от мерки

1960 г. бе белязана от историческата среща на Генералната конференция по теглилки и мерки. Уникалната система, наречена "Systeme internationale d`unites" (съкратено SI), беше приета с решението на тази почетна среща. В руската версия тази система се нарича Международна система (съкращение SI).

Въз основа на 7 основни единици и 2 допълнителни. Тяхната цифрова стойност се определя под формата на стандарт

Таблица на физичните величини на SI

Самата система не може да се състои само от седем единици, тъй като разнообразието от физически процеси в природата изисква въвеждането на все повече и повече нови количества. В самата структура се предвижда не само въвеждането на нови единици, но и тяхната взаимовръзка под формата на математически връзки (те често се наричат ​​формули за измерения).

Единица на физическото количество се получава с помощта на умножение, степенуване и разделянето на основните единици във формулата на величините. Липсата на числови коефициенти в тези уравнения прави системата не само удобна във всяко отношение, но и съгласувана.

Получени единици

Измервателните единици, които са формирани от седем основни, се наричат ​​деривати. В допълнение към основните и производните единици, имаше нужда да се въведат допълнителни (радиани и стеради). Размерът им се счита за нулев. Липсата на измервателни уреди за тяхното определяне прави невъзможно измерването им. Въвеждането им се дължи на използването им в теоретичните изследвания. Например, физическото количество "сила" в тази система се измерва в нови тонове. Тъй като силата - мярка за взаимното действие на органа, по една на друга, е причината за промяна на скоростта на определена телесна маса, а след това можете да го определите като продукт на единица маса на единица скорост, разделена на единица време:

F = k0M0v / T, където k - коефициент на пропорционалност, M - единица маса, v - единица скорост, T - единица време.

SI дава следната формула с размери: H = kg0m / s², където се използват три единици. А един килограм, един метър и една секунда се отнасят към главната. Коефициентът на пропорционалност е 1.

Възможно е да се въведат безразмерни количества, които се определят като съотношение на хомогенни количества. Те включват коефициент на триене, както е известно, равно на съотношението на триещата сила към силата на нормалното налягане.

Таблица на физическите количества, получени от основния

Екстрасистемни единици

Използването на исторически разработени количества, които не са включени в СИ или се различават само по числов коефициент, е разрешено при измерването на количествата. Това са екстрасистемни единици. Например, mm живак, рентгенови лъчи и други.

Числени коефициенти се използват за въвеждане на лобовете и кратните. Приложенията отговарят на определен брой. Примерите включват centi-, kilo-, deca-, mega- и много други.

1 километър = 1000 метра,

1 сантиметър = 0,01 метра.

Типология на количествата

Нека се опитаме да посочим няколко основни функции, които ви позволяват да зададете типа стойност.

1. Посока. Ако действието на физическото количество е пряко свързано с посоката, то се нарича вектор, а някои са скаларни.

2. Наличие на измерение. Наличието на формула на физичните величини прави възможно да ги наречем измерени. Ако във формулата всички единици имат нулева степен, тогава те се наричат ​​безразмерни. Би било по-правилно да ги наричаме количества с размер, равен на 1. Всъщност концепцията за безразмерно количество е нелогична. Основната собственост - измерение - никой не е отменен!

3. Ако е възможно добавянето. Добавена стойност, чиято стойност може да бъде добавена, извадена, умножена по коефициент и т.н. (например, маса) е физическо количество, което е сумируемо.

4. По отношение на физическата система. Разширен - ако неговата стойност може да бъде съставена от стойностите на подсистемата. Пример е площта, измерена в квадратни метри. Интензивно - стойност, чиято стойност не зависи от системата. Те включват температура.