Fysisk kvantitet - en egenskap hos fysiska objekt som är kvalitativt gemensam för många objekt, men kvantitativt individuell för vart och ett av dem. Den kvalitativa sidan av begreppet "fysisk kvantitet" bestämmer dess typ (till exempel elektriskt motstånd som en allmän egenskap hos elektriska ledare), och den kvantitativa sidan bestämmer dess "storlek" (värdet av det elektriska motståndet för en specifik ledare, till exempel R = 100 Ohm). Det numeriska värdet på mätresultatet beror på valet av fysisk kvantitetsenhet.
Fysiska storheter tilldelas alfabetiska symboler som används i fysiska ekvationer som uttrycker relationer mellan fysiska kvantiteter som finns i fysiska objekt.
Storlek på fysisk kvantitet - kvantitativ bestämning av det inneboende värdet specifikt ämne, system, fenomen eller process.
Fysiskt kvantitetsvärde- bedömning av storleken på en fysisk storhet i form av ett visst antal måttenheter som accepteras för den. Numeriskt värde för en fysisk storhet- ett abstrakt tal som uttrycker förhållandet mellan värdet av en fysisk storhet och motsvarande enhet av en given fysisk storhet (till exempel är 220 V värdet på spänningsamplituden och talet 220 i sig är ett numeriskt värde). Det är termen "värde" som ska användas för att uttrycka den kvantitativa sidan av fastigheten i fråga. Det är felaktigt att säga och skriva "strömvärde", "spänningsvärde", etc., eftersom ström och spänning i sig är storheter (korrekt användning av termerna "strömvärde", "spänningsvärde").
Med en utvald bedömning av en fysisk storhet kännetecknas den av sanna, faktiska och uppmätta värden.
Det verkliga värdet av en fysisk kvantitet De kallar värdet av en fysisk kvantitet som helst skulle återspegla motsvarande egenskap hos ett objekt i kvalitativa och kvantitativa termer. Det är omöjligt att bestämma det experimentellt på grund av oundvikliga mätfel.
Detta koncept är baserat på två huvudpostulat inom metrologi:
§ det verkliga värdet av den kvantitet som bestäms existerar och är konstant;
§ det verkliga värdet av den uppmätta kvantiteten kan inte hittas.
I praktiken arbetar de med begreppet ett verkligt värde, vars approximation till det sanna värdet beror på mätinstrumentets noggrannhet och felet i själva mätningarna.
Det faktiska värdet av en fysisk kvantitet de kallar det ett värde som finns experimentellt och så nära det verkliga värdet att det för ett visst syfte kan användas istället.
Under uppmätt värde förstå värdet av den mängd som mäts av mätinstrumentets indikatoranordning.
Enhet för fysisk kvantitet - magnitud fixad storlek, som villkorligt tilldelas ett numeriskt standardvärde lika med ett.
Enheter av fysiska storheter delas in i grundläggande och derivata och kombineras till system av enheter av fysiska storheter. Måttenheten fastställs för var och en av de fysiska storheterna, med hänsyn till det faktum att många storheter är sammankopplade av vissa beroenden. Därför bestäms bara några av de fysiska storheterna och deras enheter oberoende av de andra. Sådana mängder kallas huvud. Andra fysiska mängder - derivat och de finns med hjälp av fysiska lagar och beroenden genom de grundläggande. En uppsättning grundläggande och härledda enheter av fysiska storheter, bildade i enlighet med accepterade principer, kallas system av enheter av fysiska storheter. Enheten för en grundläggande fysisk kvantitet är basenhet system.
Internationellt system enheter (SI-system; SI - franska. Systeme International) antogs av XI generalkonferensen om vikter och mått 1960.
SI-systemet är baserat på sju grundläggande och två ytterligare fysiska enheter. Grundenheter: meter, kilogram, sekund, ampere, kelvin, mol och candela (tabell 1).
Tabell 1. Internationella SI-enheter
|
namn |
Dimensionera |
namn |
Beteckning |
|
|
internationell |
||||
|
Grundläggande |
||||
|
kilogram |
||||
|
Elektrisk strömstyrka |
||||
|
Temperatur |
||||
|
Mängd ämne |
||||
|
Ljusets kraft |
||||
|
Ytterligare |
||||
|
Platt vinkel |
||||
|
Gedigen vinkel |
steradian |
Meter lika med avståndet som ljuset tillryggalagt i vakuum på 1/299792458 sekund.
Kilogram- En massenhet definierad som massan av den internationella prototypen kilogram, som representerar en cylinder gjord av en legering av platina och iridium.
Andraär lika med 9192631770 strålningsperioder som motsvarar energiövergången mellan två nivåer av den hyperfina strukturen i grundtillståndet för cesium-133-atomen.
Ampere- styrkan hos en konstant ström, som, som passerar genom två parallella raka ledare med oändlig längd och försumbar liten cirkulär tvärsnittsarea, belägna på ett avstånd av 1 m från varandra i ett vakuum, skulle orsaka en växelverkanskraft lika med 210 -7 N (newton) på varje sektion av ledaren 1 m lång.
Kelvin- en enhet för termodynamisk temperatur lika med 1/273,16 av den termodynamiska temperaturen för vattnets trippelpunkt, dvs den temperatur vid vilken de tre faserna av vatten - ånga, vätska och fast - är i dynamisk jämvikt.
Mol- mängden ämne som innehåller så mycket strukturella element, hur mycket finns i kol-12 som väger 0,012 kg.
Candela- ljusintensiteten i en given riktning för en källa som avger monokromatisk strålning med en frekvens på 54010 12 Hz (våglängd ca 0,555 mikron), vars energistrålningsintensitet i denna riktning är 1/683 W/sr (sr - steradian).
Ytterligare enheter SI-system är endast avsedda att bilda enheter för vinkelhastighet och vinkelacceleration. Ytterligare fysiska storheter i SI-systemet inkluderar plana och rymliga vinklar.
Radian (glad) - vinkeln mellan två radier i en cirkel vars båglängd är lika med denna radie. I praktiska fall används ofta följande måttenheter för vinkelstorheter:
grad - 1 _ = 2p/360 rad = 1,745310 -2 rad;
minut - 1" = 1 _ /60 = 2,9088 10 -4 rad;
andra - 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 (ons) - en hel vinkel med en vertex i mitten av sfären som skär ut ett område på dess yta, lika med arean kvadrat med en sida lika med sfärens radie.
Mät rymdvinklar med hjälp av plana vinklar och beräkning
Var b- solid vinkel; ts- en plan vinkel vid spetsen av en kon som bildas inuti en sfär av en given rymdvinkel.
Härledda enheter av SI-systemet bildas av grundläggande och kompletterande enheter.
Inom området för mätningar av elektriska och magnetiska storheter finns det en grundläggande enhet - ampere (A). Genom amperen och effektenheten - watt (W), gemensam för elektriska, magnetiska, mekaniska och termiska storheter, kan alla andra elektriska och magnetiska enheter bestämmas. Men idag finns det inga tillräckligt exakta sätt att återge watt med absoluta metoder. Därför är elektriska och magnetiska enheter baserade på enheter av ström och den ampere-härledda enheten för kapacitans, farad.
Fysiska storheter som härrör från ampere inkluderar också:
§ enhet för elektromotorisk kraft (EMF) och elektrisk spänning - volt (V);
§ frekvensenhet - hertz (Hz);
§ enhet för elektriskt motstånd - ohm (Ohm);
§ induktansenhet och ömsesidig induktans för två spolar - henry (H).
I tabell Figurerna 2 och 3 visar de härledda enheterna som används mest inom telekommunikationssystem och radioteknik.
Tabell 2. Härledda SI-enheter
|
Magnitud |
||||
|
namn |
Dimensionera |
namn |
Beteckning |
|
|
internationell |
||||
|
Energi, arbete, mängd värme |
||||
|
Styrka, vikt |
||||
|
Kraft, energiflöde |
||||
|
Mängd el |
||||
|
Elektrisk spänning, elektromotorisk kraft (EMF), potential |
||||
|
Elektrisk kapacitet |
L -2 M -1 T 4 I 2 |
|||
|
Elektrisk konduktivitet |
L -2 M -1 T 3 I 2 |
|||
|
Magnetisk induktion |
||||
|
Magnetisk induktionsflöde |
||||
|
Induktans, ömsesidig induktans |
Tabell 3. SI-enheter som används vid mätning
|
Magnitud |
||||
|
namn |
Dimensionera |
Enhet |
Beteckning |
|
|
internationell |
||||
|
Elektrisk strömtäthet |
ampere per kvadratmeter |
|||
|
Elektrisk fältstyrka |
volt per meter |
|||
|
Absolut dielektrisk konstant |
L 3 M -1 T 4 I 2 |
farad per meter |
||
|
Elektrisk resistans |
ohm per meter |
|||
|
Den totala effekten av den elektriska kretsen |
volt-ampere |
|||
|
Reaktiv effekt hos en elektrisk krets |
||||
|
Spänning magnetiskt fält |
ampere per meter |
Förkortningar för enheter, både internationella och ryska, uppkallade efter stora vetenskapsmän, skrivs med versaler, till exempel ampere - A; om - Om; volt - V; farad - F. Som jämförelse: meter - m, sekund - s, kilogram - kg.
I praktiken är det inte alltid bekvämt att använda hela enheter, eftersom mycket stora eller mycket små värden erhålls som ett resultat av mätningar. Därför har SI-systemet sina decimalmultiplar och submultiplar, som bildas med hjälp av multiplikatorer. Flera och submultipelenheter av kvantiteter skrivs tillsammans med namnet på huvudenheten eller den härledda enheten: kilometer (km), millivolt (mV); megaohm (MΩ).
Multipel enhet av fysisk kvantitet- en enhet större än ett heltal antal gånger systemet ett, till exempel kilohertz (10 3 Hz). Submultipel enhet av fysisk kvantitet- en enhet som är ett heltal gånger mindre än system ett, till exempel en mikrohenry (10 -6 H).
Namnen på multipla och submultiple enheter i SI-systemet innehåller ett antal prefix som motsvarar faktorerna (tabell 4).
Tabell 4. Faktorer och prefix för bildandet av decimalmultiplar och submultiplar av SI-enheter
|
Faktor |
Trösta |
Prefixbeteckning |
|
|
internationell |
|||
Begreppet en fysisk storhet är vanligt inom fysik och metrologi och används för att beskriva materiella system av objekt.
Fysisk kvantitet, som nämnts ovan är detta en egenskap som är vanlig i kvalitativ mening för många objekt, processer, fenomen, och i kvantitativ mening - individuellt för vart och ett av dem. Till exempel har alla kroppar sin egen massa och temperatur, men de numeriska värdena för dessa parametrar är olika för olika kroppar. Det kvantitativa innehållet av denna egenskap i ett objekt är storleken på den fysiska kvantiteten, numerisk uppskattning av dess storlek kallad värdet av en fysisk storhet.
En fysisk storhet som uttrycker samma kvalitet i kvalitativ mening kallas homogen (med samma namn ).
Huvuduppgift för mätningar - få information om värdena för en fysisk kvantitet i form av ett visst antal enheter som accepteras för den.
Värdena för fysiska storheter är uppdelade i sanna och verkliga.
Sann mening - detta är ett värde som idealiskt återspeglar de kvalitativt och kvantitativt motsvarande egenskaperna hos ett objekt.
Riktigt värde - detta är ett värde som hittats experimentellt och så nära det sanna att det kan tas istället.
Fysiska storheter klassificeras enligt ett antal egenskaper. Följande särskiljs: klassificeringar:
1) i förhållande till mätinformationssignaler är fysiska storheter: aktiva - Storheter som kan omvandlas till en mätinformationssignal utan användning av hjälpenergikällor; passiv ny - kvantiteter som kräver användning av hjälpenergikällor, genom vilka en mätinformationssignal skapas;
2) på basis av additivitet delas fysiska kvantiteter in i: tillsats , eller omfattande, som kan mätas i delar, och även noggrant återskapas med hjälp av ett mångfaldigt mått baserat på summeringen av storlekarna på enskilda mått; Inte tillsats, eller intensiva, som inte mäts direkt, utan omvandlas till ett mått av magnitud eller mätning genom indirekta mätningar. (Additivitet (latin additivus - adderad) är en egenskap hos kvantiteter, som består i det faktum att värdet av en kvantitet som motsvarar hela objektet är lika med summan av värdena av kvantiteter som motsvarar dess delar).
Utvecklingens utveckling system av fysiska enheter.
Metriska systemet- det första systemet av enheter av fysiska storheter
antogs 1791 av den franska nationalförsamlingen. Det inkluderade enheter för längd, area, volym, kapacitet och vikt , som var baserade på två enheter - meter och kilogram . Det skilde sig från det enhetssystem som används nu och var ännu inte ett enhetssystem i modern mening.
Absolut systemenheter av fysiska storheter.
Metoden för att konstruera ett system av enheter som en uppsättning av grundläggande och härledda enheter utvecklades och föreslogs 1832 av den tyske matematikern K. Gauss och kallade det ett absolut system. Han tog som grund tre kvantiteter oberoende av varandra - massa, längd, tid .
För huvuddelen enheter han accepterade dessa kvantiteter milligram, millimeter, sekund , förutsatt att de återstående enheterna kan definieras med hjälp av dem.
Senare uppträdde ett antal system av enheter av fysiska kvantiteter, byggda på den princip som Gauss föreslagit, och baserade på metriska systemet mått, men skiljer sig i grundenheter.
I enlighet med den föreslagna Gauss-principen är huvudsystemen för enheter av fysiska kvantiteter:
GHS system, där de grundläggande enheterna är centimetern som längdenhet, grammet som massenhet och den andra som tidsenhet; installerades 1881;
MKGSS-system. Användningen av kilogram som viktenhet, och senare som kraftenhet i allmänhet, ledde i slutet av 1800-talet. till bildandet av ett system av enheter av fysiska kvantiteter med tre grundläggande enheter: meter - en längdenhet, kilogram - kraft - en kraftenhet, andra - en tidsenhet;
5. MKSA-system– Grundenheterna är meter, kilogram, sekund och ampere. Grunderna för detta system föreslogs 1901 av den italienske vetenskapsmannen G. Giorgi.
Internationella relationer inom området vetenskap och ekonomi krävde enande av måttenheter, skapandet av ett enhetligt system av enheter av fysiska storheter, täckande olika grenar av mätområdet och bevarande av principen om koherens, d.v.s. likheten mellan proportionalitetskoefficienten och enhet i ekvationerna av samband mellan fysiska storheter.
SystemetSI. 1954 kom uppdraget att utveckla en enad International
enhetssystem föreslog ett utkast till enhetssystem, som godkändes i 1960. XI generalkonferens om vikter och mått. International System of Units (förkortat SI) har fått sitt namn från initialbokstäverna i det franska namnet System International.
Det internationella enhetssystemet (SI) inkluderar sju huvudenheter (tabell 1), ytterligare två och ett antal icke-systemiska måttenheter.
Tabell 1 - Internationellt enhetssystem
|
Fysiska mängder som har en officiellt godkänd standard |
Enhet |
Förkortad enhetsbeteckning fysisk kvantitet |
|
|
internationell |
|||
|
kilogram | |||
|
Elektrisk strömstyrka | |||
|
Temperatur | |||
|
Belysningsstyrka enhet | |||
|
Mängd ämne | |||
Källa: Tyurin N.I. Introduktion till metrologi. M.: Standards Publishing House, 1985.
Grundenheter mätningar fysiska storheter i enlighet med besluten från generalkonferensen om vikter och mått definieras enligt följande:
meter - längden på den väg som ljuset färdas i ett vakuum på 1/299,792,458 av en sekund;
ett kilogram är lika med vikten av den internationella prototypen av kilogram;
en andra är lika med 9 192 631 770 strålningsperioder motsvarande övergången mellan två hyperfina nivåer av Cs 133-atomens grundtillstånd;
En ampere är lika med styrkan av en konstant ström, som, när den passerar genom två parallella raka ledare med oändlig längd och försumbar liten cirkulär tvärsnittsarea, belägna på ett avstånd av 1 m från varandra i ett vakuum, orsakar en interaktion kraft på varje sektion av ledaren 1 m lång;
candela är lika med ljusstyrkan i en given riktning för en källa som avger jonskyddande strålning, vars energiska ljusstyrka i denna riktning är 1/683 W/sr;
en kelvin är lika med 1/273,16 av den termodynamiska temperaturen för vattnets trippelpunkt;
en mol är lika med mängden ämne i ett system som innehåller samma antal strukturella element som det finns atomer i C 12 som väger 0,012 kg 2.
Ytterligare enheter Internationellt system av enheter för mätning av plan och rymdvinklar:
radian (rad) - en platt vinkel mellan två radier i en cirkel, vars båge är lika lång som radien. I grader är en radian lika med 57°17"48"3;
steradian (sr) - en hel vinkel vars spets är belägen i sfärens centrum och som skär ut på sfärens yta en yta lika med arean av en kvadrat med en sidolängd lika med sfärens radie .
Ytterligare SI-enheter används för att bilda enheterna för vinkelhastighet, vinkelacceleration och vissa andra kvantiteter. Radianen och steradianen används för teoretiska konstruktioner och beräkningar, eftersom de flesta praktiska värden på vinklar i radianer som är viktiga för praktiken uttrycks som transcendentala tal.
Icke-systemenheter:
En tiondel av en vit tas som en logaritmisk enhet - decibel (dB);
Dioptri - ljusstyrka för optiska instrument;
Reaktiv effekt-var (VA);
Astronomisk enhet (AU) - 149,6 miljoner km;
Ett ljusår är den sträcka en ljusstråle färdas på 1 år;
Kapacitet - liter (l);
Areal - hektar (ha).
Logaritmiska enheter är indelade i absolut, som representerar decimallogaritmen för förhållandet mellan en fysisk storhet och ett normaliserat värde, och relativ, bildad som en decimallogaritm av förhållandet mellan två homogena (samma) storheter.
Icke-SI-enheter inkluderar grader och minuter. De återstående enheterna härleds.
Härledda enheter SI bildas med hjälp av de enklaste ekvationerna som relaterar kvantiteter och där de numeriska koefficienterna är lika med enhet. I detta fall anropas den härledda enheten sammanhängande.
Dimensionera är en kvalitativ visning av uppmätta kvantiteter. Värdet av en storhet erhålls som ett resultat av dess mätning eller beräkning i enlighet med grundläggande ekvation frånmått:F = q * [ F]
där Q - kvantitetsvärde; q- numeriskt värde för den uppmätta kvantiteten i konventionella enheter; [Q] - den enhet som valts för mätning.
Om den definierande ekvationen inkluderar en numerisk koefficient, för att bilda en härledd enhet, bör sådana numeriska värden av de initiala kvantiteterna ersättas på höger sida av ekvationen så att det numeriska värdet för den härledda enheten som bestäms är lika med ett .
(Till exempel tas 1 ml som en måttenhet för massan av en vätska, så på förpackningen anges det: 250 ml, 750, etc., men om 1 liter tas som en måttenhet, då samma mängd vätska anges 0,25 liter respektive 075l.
Som ett av sätten att bilda multipler och submultiplar används decimalmultiplicitet mellan större och mindre enheter, som används i det metriska måttsystemet. I tabell 1.2 tillhandahåller faktorer och prefix för bildandet av decimalmultiplar och submultiplar och deras namn.
Tabell 2 - Faktorer och prefix för bildandet av decimalmultiplar och submultiplar och deras namn
|
Faktor |
Trösta |
Prefixbeteckning |
|
|
internationell |
|||
(Exabyte är en måttenhet för mängden information, lika med 1018 eller 260 byte. 1 EeV (exaelektronvolt) = 1018 elektronvolt = 0,1602 joule)
Det bör beaktas att när man bildar flera och submultipla enheter av area och volym med hjälp av prefix, kan dubbel läsning uppstå beroende på var prefixet har lagts till. Till exempel kan 1 m2 användas som 1 kvadratmeter och som 100 kvadratcentimeter, vilket är långt ifrån samma sak, eftersom 1 kvadratmeter det är 10 000 kvadratcentimeter.
Enligt internationella regler ska multiplar och submultiplar av area och volym bildas genom att prefix läggs till de ursprungliga enheterna. Grader hänvisar till de enheter som erhålls genom att sätta prefix. Till exempel, 1 km 2 = 1 (km) 2 = (10 3 m) 2 == 10 6 m 2.
För att säkerställa enhetligheten i mätningarna är det nödvändigt att ha identiska enheter där alla mätinstrument av samma fysiska kvantitet är kalibrerade. Enhet av mätningar uppnås genom att lagra, noggrant reproducera etablerade enheter av fysiska storheter och överföra deras storlekar till alla fungerande mätinstrument med hjälp av standarder och referensmätinstrument.
Referens - ett mätinstrument som säkerställer lagring och reproduktion av en laglig enhet av fysisk kvantitet, samt överföring av dess storlek till andra mätinstrument.
Skapandet, lagringen och användningen av standarder, övervakning av deras tillstånd är föremål för enhetliga regler som fastställts av GOST "GSI. Standarder för enheter av fysiska kvantiteter. Procedur för utveckling, godkännande, registrering, lagring och tillämpning.”
Genom underordning standarder är uppdelade till primär och sekundär och har följande klassificering.
Primär standard säkerställer lagring, reproduktion av enheter och överföring av dimensioner med högsta noggrannhet i landet som kan uppnås inom detta mätområde:
- särskilda primära standarder- är avsedda att reproducera enheten under förhållanden där direkt överföring av enhetsstorleken från primärstandarden med erforderlig noggrannhet är tekniskt omöjlig, till exempel för låg- och högspänning, mikrovågsugn och HF. De är godkända som statliga standarder. Med tanke på den speciella betydelsen av statliga standarder och för att ge dem lagkraft är GOST godkänd för varje statlig standard. State Committee for Standards skapar, godkänner, lagrar och tillämpar statliga standarder.
Sekundär standard återger enheten i speciella villkor och ersätter den primära standarden under dessa förhållanden. Den är skapad och godkänd för att säkerställa minsta möjliga slitage på den statliga standarden. Sekundära standarder i sin tur uppdelad efter syfte:
Kopieringsstandarder - utformade för att överföra enhetsstorlekar till arbetsstandarder;
Jämförelsestandarder - utformade för att kontrollera säkerheten för den statliga standarden och för att ersätta den i händelse av skada eller förlust;
Vittnesnormer - används för jämförelse av standarder som av en eller annan anledning inte direkt kan jämföras med varandra;
Arbetsstandarder - reproducera en enhet från sekundära standarder och tjänar till att överföra storleken till en standard av lägre rang. Sekundära standarder skapas, godkänns, lagras och används av ministerier och departement.
Enhet standard - ett medel eller en uppsättning mätinstrument som tillhandahåller lagring och återgivning av en enhet i syfte att överföra dess storlek till underordnade mätinstrument i verifikationsschemat, tillverkade enligt en särskild specifikation och officiellt godkända på föreskrivet sätt som standard.
Reproduktion av enheter, beroende på de tekniska och ekonomiska kraven, utförs av två sätt:
- centraliserad- att använda en enda statlig standard för hela landet eller gruppen av länder. Alla basenheter och de flesta av derivaten återges centralt;
- decentraliserat- tillämplig på härledda enheter, vars storlek inte kan förmedlas genom direkt jämförelse med standarden och ger den nödvändiga noggrannheten.
Standarden fastställer ett flerstegsprocedur för att överföra dimensionerna för en enhet av en fysisk kvantitet från den statliga standarden till alla arbetssätt för att mäta en given fysisk kvantitet med hjälp av sekundära standarder och exemplariska metoder för att mäta olika kategorier från den högsta först till den lägsta och från exemplariska medel till fungerande.
Storleksöverföring utförs med olika verifieringsmetoder, främst med välkända mätmetoder. Att överföra en storlek på ett stegvis sätt åtföljs av en förlust av noggrannhet, men multi-stepping gör att du kan spara standarder och överföra enhetsstorleken till alla fungerande mätinstrument.
Vad innebär det att mäta en fysisk storhet? Vad kallas en enhet av fysisk kvantitet? Här hittar du svar på dessa mycket viktiga frågor.
1. Låt oss ta reda på vad som kallas en fysisk storhet
Under lång tid har människor använt sina egenskaper för att mer exakt beskriva vissa händelser, fenomen, egenskaper hos kroppar och ämnen. Till exempel, när vi jämför de kroppar som omger oss säger vi att en bok är mindre än en bokhylla och en häst är större än en katt. Det betyder att hästens volym är större än kattens volym, och bokens volym är mindre än skåpets volym.
Volym är ett exempel på en fysisk storhet som kännetecknar kropparnas allmänna egenskap att uppta en eller annan del av rymden (fig. 1.15, a). I det här fallet är det numeriska värdet av volymen för var och en av kropparna individuellt.
Ris. 1.15 För att karakterisera kropparnas egenskap att uppta en eller annan del av rymden använder vi den fysiska kvantiteten volym (o, b), för att karakterisera rörelse - hastighet (b, c)
En allmän egenskap hos många materiella föremål eller fenomen, som kan få individuell betydelse för var och en av dem, kallas fysisk kvantitet.
Ett annat exempel på en fysisk storhet är det välbekanta begreppet "hastighet". Alla rörliga kroppar ändrar sin position i rymden över tiden, men hastigheten på denna förändring är olika för varje kropp (fig. 1.15, b, c). På en flygning lyckas alltså ett flygplan ändra sin position i rymden med 250 m, en bil med 25 m, en person med I m och en sköldpadda med bara några centimeter. Det är därför fysiker säger att hastighet är en fysisk storhet som kännetecknar rörelsehastigheten.
Det är inte svårt att gissa att volym och hastighet inte är alla fysiska storheter som fysiken arbetar med. Massa, densitet, kraft, temperatur, tryck, spänning, belysning - detta är bara en liten del av de fysiska storheter som du kommer att bli bekant med när du studerar fysik.
2. Ta reda på vad det innebär att mäta en fysisk storhet
För att kvantitativt beskriva egenskaperna hos något materialobjekt eller fysiskt fenomen är det nödvändigt att fastställa värdet av den fysiska kvantitet som kännetecknar detta föremål eller fenomen.
Värdet av fysiska storheter erhålls genom mätningar (fig. 1.16-1.19) eller beräkningar.
Ris. 1.16. "Det är 5 minuter kvar innan tåget avgår", du mäter tiden med spänning.
Ris. 1.17 "Jag köpte ett kilo äpplen", säger mamma om sina massmått
Ris. 1.18. "Klä dig varmt, det är svalare ute idag", säger din mormor efter att ha mätt lufttemperaturen ute.
Ris. 1.19. "Mitt blodtryck har stigit igen", klagar en kvinna efter att ha mätt sitt blodtryck.
Att mäta en fysisk storhet innebär att jämföra den med en homogen kvantitet taget som en enhet. 
Ris. 1.20 Om en mormor och barnbarn mäter avstånd i steg får de alltid olika resultat
Låt oss ge ett exempel från fiktion: "Efter att ha gått trehundra steg längs flodstranden gick den lilla avdelningen in i valven av en tät skog, längs de slingrande stigarna som de var tvungna att vandra i tio dagar." (J. Verne "Den femtonårige kaptenen")
Ris. 1.21.
Hjältarna i romanen av J. Verne mätte det tillryggalagda avståndet och jämförde det med steget, det vill säga måttenheten var steget. Det fanns trehundra sådana steg. Som ett resultat av mätningen erhölls ett numeriskt värde (trehundra) av en fysisk storhet (väg) i utvalda enheter (steg).
Uppenbarligen tillåter valet av en sådan enhet inte att jämföra mätresultaten som erhållits av olika personer, eftersom steglängden är olika för alla (fig. 1.20). Därför, för bekvämlighetens och noggrannhetens skull, började människor för länge sedan komma överens om att mäta samma fysiska kvantitet med samma enheter. Numera, i de flesta länder i världen, är det internationella systemet för mätenheter, som antogs 1960, i kraft, vilket kallas "System International" (SI) (Fig. 1.21).
I detta system är längdenheten meter (m), tid - sekunden (s); Volymen mäts i kubikmeter (m3), och hastigheten mäts i meter per sekund (m/s). Du kommer att lära dig om andra SI-enheter senare.
3. Kom ihåg multiplar och submultiplar
Från din matematikkurs vet du att för att förkorta notationen av stora och små värden av olika kvantiteter, används flera och submultipelenheter.
Multipler är enheter som är 10, 100, 1000 eller fler gånger större än basenheterna. Sub-multiple enheter är enheter som är 10, 100, 1000 eller fler gånger mindre än de viktigaste.
Prefix används för att skriva multiplar och submultiplar. Till exempel är längdenheter som är multiplar av en meter en kilometer (1000 m), en dekameter (10 m).
Längdenheter underordnade en meter är decimeter (0,1 m), centimeter (0,01 m), mikrometer (0,000001 m) och så vidare.
Tabellen visar de vanligaste prefixen.
4. Lär känna mätinstrumenten
Forskare mäter fysiska storheter med hjälp av mätinstrument. De enklaste av dem - en linjal, ett måttband - används för att mäta kroppens avstånd och linjära dimensioner. Du är också väl medveten om dessa mätinstrument, som en klocka - en anordning för att mäta tid, en gradskiva - en anordning för att mäta vinklar på ett plan, en termometer - en anordning för att mäta temperatur och några andra (Fig. 1.22, s. 20). Du måste fortfarande bekanta dig med många mätinstrument.
De flesta mätinstrument har en skala som möjliggör mätning. Förutom skalan anger enheten i vilka enheter värdet som mäts av denna enhet uttrycks*.
Med hjälp av vågen kan du ställa in enhetens två viktigaste egenskaper: mätgränser och delningsvärde.
Mätgränser- det här är den största och minsta värde fysiska storheter som kan mätas av denna enhet.
Numera används elektroniska mätinstrument i stor utsträckning, där värdet av de uppmätta storheterna visas på skärmen i form av siffror. Mätgränser och enheter bestäms från enhetens pass eller ställs in med en speciell strömbrytare på enhetens panel.
Ris. 1.22. Mätinstrument
Värdet av divisionen- det här är värdet på den minsta skalindelningen av mätanordningen.
Till exempel är den övre mätgränsen för en medicinsk termometer (Fig. 1.23) 42 °C, den nedre är 34 °C, och skalindelningen för denna termometer är 0,1 °C.
Vi påminner dig: för att bestämma priset för en skaldelning av vilken enhet som helst, är det nödvändigt att dela skillnaden mellan två värden som anges på skalan med antalet divisioner mellan dem.
Ris. 1.23. Medicinsk termometer
- Låt oss sammanfatta det
En allmän egenskap hos materiella föremål eller fenomen, som kan få individuell betydelse för var och en av dem, kallas en fysisk storhet.
Att mäta en fysisk storhet innebär att jämföra den med en homogen kvantitet taget som en enhet.
Som ett resultat av mätningar får vi värdet av fysiska storheter.
När du talar om värdet av en fysisk storhet bör du ange dess numeriska värde och enhet.
Mätinstrument används för att mäta fysiska storheter.
För att minska registreringen av numeriska värden av stora och små fysiska kvantiteter används flera och submultipelenheter. De bildas med hjälp av prefix.
- Kontrollfrågor
1. Definiera en fysisk storhet. Hur förstår du det?
2. Vad innebär det att mäta en fysisk storhet?
3. Vad menas med värdet av en fysisk storhet?
4. Nämn alla fysiska storheter som nämns i utdraget ur J. Vernes roman som ges i texten till stycket. Vad är deras numeriska värde? enheter?
5. Vilka prefix används för att bilda submultipelenheter? flera enheter?
6. Vilka egenskaper hos enheten kan ställas in med hjälp av vågen?
7. Vad kallas divisionspriset?
- Övningar
1. Nämn de fysiska storheter som du känner till. Ange enheterna för dessa kvantiteter. Vilka instrument används för att mäta dem?
2. I fig. Figur 1.22 visar några mätinstrument. Är det möjligt att, med enbart en ritning, bestämma priset för divisionen av vågen för dessa instrument? Motivera ditt svar.
3. Uttryck följande fysiska storheter i meter: 145 mm; 1,5 km; 2 km 32 m.
4. Skriv ner följande värden på fysiska kvantiteter med hjälp av multiplar eller submultiplar: 0,0000075 m - diameter av röda blodkroppar; 5 900 000 000 000 m - radien för planeten Plutos omloppsbana; 6 400 000 m är planetens radie.
5 Bestäm mätgränserna och priset för uppdelning av vågen för de instrument som du har hemma.
6. Kom ihåg definitionen av en fysisk storhet och bevisa att längd är en fysisk storhet.
- Fysik och teknik i Ukraina
En av vår tids framstående fysiker - Lev Davidovich Landau (1908-1968) - visade sina förmågor medan han fortfarande studerade vid gymnasium. Efter att ha tagit examen från universitetet internerade han hos en av skaparna av kvantfysik, Niels Bohr. Redan vid 25 års ålder ledde han den teoretiska avdelningen vid det ukrainska institutet för fysik och teknik och avdelningen för teoretisk fysik vid Kharkov universitet. Liksom de flesta framstående teoretiska fysiker hade Landau en utomordentlig bredd av vetenskapliga intressen. Kärnfysik, plasmafysik, teorin om superfluiditet av flytande helium, teorin om supraledning - Landau gav betydande bidrag till alla dessa fysikområden. För arbete inom fysik låga temperaturer han tilldelades Nobelpriset.
Fysik. 7:e klass: Lärobok / F. Ya Bozhinova, N. M. Kiryukhin, E. A. Kiryukhina. - X.: Förlaget "Ranok", 2007. - 192 s.: ill.
Lektionens innehåll lektionsanteckningar och stödram lektionspresentation interaktiv teknik accelerator undervisningsmetoder Öva tester, testar onlineuppgifter och övningar läxworkshops och träningsfrågor för klassdiskussioner Illustrationer video- och ljudmaterial fotografier, bilder, grafer, tabeller, diagram, serier, liknelser, talesätt, korsord, anekdoter, skämt, citat Tillägg abstracts cheat sheets tips för de nyfikna artiklarna (MAN) litteratur grundläggande och ytterligare ordbok över termer Förbättra läroböcker och lektioner rätta fel i läroboken, ersätta föråldrade kunskaper med nya Endast för lärare kalender planerar utbildningsprogram metodologiska rekommendationerMätningar baseras på jämförelse av identiska egenskaper hos materialobjekt. För egenskaper för vilka fysikaliska metoder används för kvantitativ jämförelse, har metrologi etablerat ett enda generaliserat koncept - en fysikalisk kvantitet. Fysisk kvantitet- en egenskap som är kvalitativt gemensam för många fysiska objekt, men kvantitativt individuell för varje objekt, till exempel längd, massa, elektrisk ledningsförmåga och värmekapacitet hos kroppar, gastryck i ett kärl etc. Men lukt är inte en fysisk storhet, eftersom det etableras med hjälp av subjektiva förnimmelser.
Ett mått för kvantitativ jämförelse av identiska egenskaper hos objekt är enhet av fysisk kvantitet - en fysisk storhet som enligt överenskommelse tilldelas ett numeriskt värde lika med 1. Enheter av fysiska storheter tilldelas en fullständig och förkortad symbolisk beteckning - dimension. Till exempel massa - kilogram (kg), tid - sekund (s), längd - meter (m), kraft - Newton (N).
Värdet av en fysisk kvantitet är bedömning av en fysisk kvantitet i form av ett visst antal enheter som accepteras för den kännetecknar objektens kvantitativa individualitet. Till exempel är hålets diameter 0,5 mm, klotets radie är 6378 km, löparens hastighet är 8 m/s, ljusets hastighet är 3 10 5 m/s.
Genom att mäta kallas att hitta värdet av en fysisk storhet med hjälp av speciell tekniska medel. Till exempel mätning av axeldiametern med en bromsok eller mikrometer, vätsketemperatur med en termometer, gastryck med en tryckmätare eller vakuummätare. Fysiskt kvantitetsvärde x^, erhållen under mätning bestäms av formeln x^ = ai, Var A- numeriskt värde (storlek) för en fysisk storhet; och är en enhet av fysisk kvantitet.
Eftersom värdena för fysiska storheter hittas experimentellt innehåller de mätfel. I detta avseende görs en skillnad mellan sanna och faktiska värden av fysiska kvantiteter. Sann mening - värdet av en fysisk storhet som idealiskt återspeglar motsvarande egenskap hos ett objekt i kvalitativa och kvantitativa termer. Det är den gräns till vilken värdet av en fysisk storhet närmar sig med ökande mätnoggrannhet.
Riktigt värde - ett värde på en fysisk storhet som hittats experimentellt och som är så nära det verkliga värdet att den istället kan användas för ett visst syfte. Detta värde varierar beroende på vilken mätnoggrannhet som krävs. I tekniska mätningar accepteras värdet av en fysisk storhet som hittats med ett acceptabelt fel som det faktiska värdet.
Mätfelär mätresultatets avvikelse från det verkliga värdet på det uppmätta värdet. Absolut fel kallas mätfelet uttryckt i enheter av det uppmätta värdet: Åh = x^- x, Var X- det verkliga värdet av den uppmätta kvantiteten. Relativt fel - förhållandet mellan det absoluta mätfelet och det verkliga värdet av en fysisk storhet: 6=Ax/x. Det relativa felet kan också uttryckas i procent.
Eftersom det sanna värdet av mätningen förblir okänt kan i praktiken endast en ungefärlig uppskattning av mätfelet hittas. I detta fall, istället för det sanna värdet, tas det faktiska värdet av en fysisk storhet, erhållet genom att mäta samma kvantitet med en högre noggrannhet. Till exempel är felet vid mätning av linjära dimensioner med en tjocklek ±0,1 mm, och med en mikrometer - ± 0,004 mm.
Mätnoggrannheten kan uttryckas kvantitativt som den reciproka av den relativa felmodulen. Till exempel, om mätfelet är ±0,01, är mätnoggrannheten 100.
Inom vetenskap och teknik används måttenheter för fysiska kvantiteter, som bildar vissa system. Uppsättningen enheter som fastställts av standarden för obligatorisk användning är baserad på enheterna i det internationella systemet (SI). I teoretiska sektioner av fysiken används enheter av SGS-systemen i stor utsträckning: SGSE, SGSM och det symmetriska Gaussiska systemet SGS. Enheter används också i viss utsträckning tekniskt system MKGSS och vissa icke-systemiska enheter.
Det internationella systemet (SI) är byggt på 6 basenheter (meter, kilogram, sekund, kelvin, ampere, candela) och 2 ytterligare (radian, steradian). Den slutliga versionen av utkastet till standarden "Units of Physical Quantities" innehåller: SI-enheter; enheter tillåtna för användning tillsammans med SI-enheter, till exempel: ton, minut, timme, grad Celsius, grad, minut, sekund, liter, kilowattimme, varv per sekund, varv per minut; enheter av GHS-systemet och andra enheter som används i teoretiska avsnitt av fysik och astronomi: ljusår, parsec, barn, elektronvolt; enheter tillfälligt tillåtna för användning såsom: ångström, kilogram-kraft, kilogram-kraft-meter, kilogram-kraft per kvadratcentimeter, millimeter kvicksilver, hästkrafter, kalori, kilokalori, röntgen, curie. De viktigaste av dessa enheter och sambanden mellan dem anges i tabell A1.
Förkortade beteckningar på enheter som anges i tabellerna används endast efter det numeriska värdet av kvantiteten eller i rubrikerna i tabellkolumnerna. Förkortningar kan inte användas istället för de fullständiga namnen på enheter i texten utan det numeriska värdet av kvantiteterna. När du använder både ryska och internationella beteckningar enheter det romerska teckensnittet används; beteckningar (förkortade) på enheter vars namn ges av vetenskapsmäns namn (newton, pascal, watt, etc.) ska skrivas med stor bokstav(N, Pa, W); I enhetsbeteckningar används inte en punkt som förkortningstecken. Beteckningarna för enheterna som ingår i produkten är åtskilda av punkter som multiplikationstecken; Ett snedstreck används vanligtvis som deltecken; Om nämnaren inkluderar en produkt av enheter, är den omgiven inom parentes.
För att bilda multipler och submultiplar används decimalprefix (se tabell A2). Det rekommenderas särskilt att använda prefix som representerar en potens av 10 med en exponent som är en multipel av tre. Det är tillrådligt att använda submultiplar och multiplar av enheter härledda från SI-enheter och resulterar i numeriska värden som ligger mellan 0,1 och 1000 (till exempel: 17 000 Pa ska skrivas som 17 kPa).
Det är inte tillåtet att fästa två eller flera bilagor till en enhet (exempelvis: 10 –9 m ska skrivas som 1 nm). För att bilda massaenheter läggs prefixet till huvudnamnet "gram" (till exempel: 10 –6 kg = 10 –3 g = 1 mg). Om det komplexa namnet på den ursprungliga enheten är en produkt eller fraktion, är prefixet kopplat till namnet på den första enheten (till exempel kN∙m). I nödvändiga fall är det tillåtet att använda submultipla enheter av längd, area och volym i nämnaren (till exempel V/cm).
Tabell A3 visar de huvudsakliga fysiska och astronomiska konstanterna.
Tabell P1
MÅTENHETER FÖR FYSISKA KVANTITETER I SI-SYSTEMET
OCH DERAS RELATION TILL ANDRA ENHETER
| Namn på kvantiteter | Enheter | Förkortning | Storlek | Koefficient för konvertering till SI-enheter | ||
| GHS | MKGSS och icke-systemiska enheter | |||||
| Grundenheter | ||||||
| Längd | meter | m | 1 cm=10 –2 m | 1 Å=10 –10 m 1 ljusår=9,46×10 15 m | ||
| Vikt | kilogram | kg | 1g=10 –3 kg | |||
| Tid | andra | Med | 1 timme=3600 s 1 min=60 s | |||
| Temperatur | kelvin | TILL | 10 C=1 K | |||
| Aktuell styrka | ampere | A | 1 SGSE I = =1/3×10 –9 A 1 SGSM I =10 A | |||
| Ljusets kraft | candela | CD | ||||
| Ytterligare enheter | ||||||
| Platt vinkel | radian | glad | 1 0 =p/180 rad 1¢=p/108×10 –2 rad 1²=p/648×10 –3 rad | |||
| Gedigen vinkel | steradian | ons | Full helvinkel=4p sr | |||
| Härledda enheter | ||||||
| Frekvens | hertz | Hz | s –1 | |||
Fortsättning av tabell P1
| Vinkelhastighet | radianer per sekund | rad/s | s –1 | 1 r/s=2p rad/s 1 rpm= =0,105 rad/s | |
| Volym | kubikmeter | m 3 | m 3 | 1 cm 2 =10 –6 m 3 | 1 l=10 –3 m 3 |
| Fart | meter per sekund | Fröken | m×s –1 | 1 cm/s=10 –2 m/s | 1 km/h=0,278 m/s |
| Densitet | kilogram per kubikmeter | kg/m 3 | kg×m –3 | 1 g/cm 3 = = 10 3 kg/m 3 | |
| Tvinga | newton | N | kg×m×s –2 | 1 din=10 –5 N | 1 kg=9,81N |
| Arbete, energi, mängd värme | joule | 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 cal=4,19 J 1 kcal=4,19×10 3 J |
| Kraft | watt | W (J/s) | kg×m 2 ×s –3 | 1erg/s=10 –7 W | 1hk=735W |
| Tryck | pascal | Pa (N/m2) | kg∙m –1 ∙s –2 | 1 dyn/cm^ = 0,1 Pa | 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 |
| Maktens ögonblick | newtonmeter | N∙m | kgm 2 ×s –2 | 1 dyn×cm= =10 –7 N×m | 1 kgf×m=9,81 N×m |
| Tröghetsmoment | kilogram-meter i kvadrat | kg×m 2 | kg×m 2 | 1 g×cm 2 = =10 –7 kg×m 2 | |
| Dynamisk viskositet | pascal-sekund | Pa×s | kg×m –1 ×s –1 | 1P/poise/==0,1Pa×s |
Fortsättning av tabell P1
| Kinematisk viskositet | kvadratmeter per sekund | m 2 /s | m 2 ×s –1 | 1St/Stokes/= =10 –4 m 2 /s | |
| Systemets värmekapacitet | joule per kelvin | J/C | kg×m 2 x x s –2 ×K –1 | 1 kal/0 C = 4,19 J/K | |
| Specifik värme | joule per kilogram-kelvin | J/ (kg×K) | m 2 ×s –2 ×K –1 | 1 kcal/(kg × 0 C) = =4,19 × 10 3 J/(kg × K) | |
| Elektrisk laddning | hängsmycke | Cl | А×с | 1SGSE q = =1/3×10 –9 C 1SGSM q = =10 C | |
| Potential, elektrisk spänning | volt | V (W/A) | kg×m 2 x x s –3 ×A –1 | 1SGSE u = =300 V 1SGSM u = =10 –8 V | |
| Elektrisk fältstyrka | volt per meter | V/m | kg×m x x s –3 ×A –1 | 1 SGSE E = =3×104 V/m | |
| Elektrisk förskjutning (elektrisk induktion) | hänge per kvadratmeter | C/m 2 | m –2 ×s×A | 1SGSE D = =1/12p x x 10 –5 C/m 2 | |
| Elektrisk resistans | ohm | Ohm (V/A) | kg×m 2 ×s –3 x x A –2 | 1SGSE R = 9×10 11 Ohm 1SGSM R = 10 –9 Ohm | |
| Elektrisk kapacitet | farad | F (Cl/V) | kg –1 ×m –2 x s 4 ×A 2 | 1SGSE S = 1 cm = =1/9×10 –11 F |
Slutet av tabell P1
| Magnetiskt flöde | weber | Wb (W×s) | kg×m 2 ×s –2 x x A –1 | 1SGSM f = =1 Mks (maxvel) = =10 –8 Wb | |
| Magnetisk induktion | tesla | Tl (Wb/m2) | kg×s –2 ×A –1 | 1SGSM V = =1 G (gauss) = =10 –4 T | |
| Magnetisk fältstyrka | ampere per meter | Fordon | m –1 ×A | 1SGSM N = =1E(oersted) = =1/4p×103 A/m | |
| Magnetomotorisk kraft | ampere | A | A | 1SGSM Fm | |
| Induktans | Henry | Gn (Wb/A) | kg×m 2 x x s –2 ×A –2 | 1SGSM L = 1 cm = =10 –9 Hn | |
| Ljusflöde | lumen | lm | CD | ||
| Ljusstyrka | candela per kvadratmeter | cd/m2 | m –2 × cd | ||
| Belysning | lyx | OK | m –2 × cd |