Физические величины в школе

Физические величины. 7 класс
Название величины	Обозначение	Единица измерения	Расчетная формула	Прибор для измерения
Длина	a, l	м, метр	—	линейка, рулетка, штангенциркуль, микрометр
Ширина	b	м, метр	—	линейка, рулетка, штангенциркуль, микрометр
Высота	с, h	м, метр	—	линейка, рулетка, штангенциркуль, микрометр
Площадь	S	м2, метр в квадрате	S=a·b	расчетная величина
Объем тв. тел	V	м3 , метр в кубе	V=a·b·c	расчетная величина
жидкостей	V	л, литр	1 л=1 дм3=0,001 м3	мерный стакан (мензурка)
Температура	t°	°С, градус Цельсия	—	термометр
Время	t	с, секунда	—	часы, секундомер
Путь	s	м, метр	—	линейка, рулетка, штангенциркуль, микрометр
Скорость	v	м/с, метр на секунду	v=s/t	спидометр
Масса	m	кг, килограмм	—	весы
Плотность	ρ	кг/м3, килограмм на метр в кубе	ρ=m/V	расчетная величина
Сила	F	H, Ньютон	—	динамометр
тяжести	Fтяж	Н, Ньютон	F=m·g	динамометр
упругости	Fупр	Н, Ньютон	F=k·Δl	динамометр
трения	Fтр	Н, Ньютон	F=μ·N	динамометр
нормального давления	N	Н, Ньютон	N=m·g	динамометр
равнодействующая	R	Н, Ньютон	R=F1+F2 R=F2-F1	динамометр
Архимеда	FА	Н, Ньютон	FА=g·ρж·Vт	динамометр
Ускорение свободного падения	g	Н/кг, Ньютон на килограмм	g=9,8 Н/кг	постоянная величина
Жесткость	k	Н/кг, Ньютон на килограмм	—	табличные значения
Удлинение	Δl	м, метр	—	линейка, рулетка, штангенциркуль, микрометр
Коэффициент трения	μ	безразмерная	—	табличные значения
Вес тела	Р	Н, Ньютон	P=m·g	динамометр
Давление	p	Па, Паскаль	p=F/S	манометр
атмосферное	p	мм рт. ст., миллиметр ртутного столба	1 мм рт. ст.=133,3 Па	барометр, барометр-анероид
Механическая работа	А	Дж, Джоуль	А=F·s	расчетная величина
Мощность	N	Вт, Ватт	N=A/t	расчетная величина
Момент силы	М	Н·м, Ньютон-метр	М=F·l	расчетная величина
КПД (коэффициент полезного действия)	η	%, процент	η=(Ап/Аз)100%	расчетная величина
Энергия	Е	Дж, Джоуль		расчетная величина
кинетическая	Ек	Дж, Джоуль	Ек=m·v2/2	расчетная величина
потенциальная	Еп	Дж, Джоуль	Eп=m·g·h	расчетная величина
Физические величины. 8 класс
Количество теплоты	Q	Дж, Джоуль	—	расчетная величина
Удельная теплоемкость	с	Дж/(кг·0С), Джоуль на килограмм-градус Цельсия	—	табличные значения
Удельная теплота сгорания	q	Дж/кг, Джоуль на килограмм		табличные значения
Удельная теплота плавления	λ	Дж/кг, Джоуль на килограмм		табличные значения
Влажность	φ	%, проценты	φ=(ρ/ρ0)·100%	гигрометр, психрометр
Удельная теплота парообразования и конденсации	L	Дж/кг, Джоуль на килограмм		табличные значения
Электрический заряд	q	Кл, Кулон		электромер
Сила тока	I	А, Ампер	I=q/t	амперметр
Электрическое напряжение	U	В, Вольт	u=A/q	вольтметр
Электрическое сопротивление	R	Ом, Ом	R=ρl/S	расчетная величина, омметр
Удельное сопротивление	ρ	Ом·мм2/м, Ом-миллиметр в квадрате на метр		табличные значения
Работа электрического тока	А	Дж, Джоуль; кВт·ч, киловатт в час	A=IUt	электросчетчик
Мощность электрического тока	Р	Вт, Ватт	P=IU	ваттметр
Показатель преломления	n	безразмерная	n=sin α/sin β	расчетная величина
Фокусное расстояние	F	м, метр		линейка, рулетка, штангенциркуль, микрометр
Оптическая сила линзы	D	дптр, диоптрия	D=1/F	расчетная величина
Физические величины. 9 класс
Перемещение	s	м, метр		линейка, рулетка, штангенциркуль, микрометр
Координаты	x, y	м, метр
Ускорение	а	м/с2, метр на секунду в квадрате	a=(v-v0)/t	расчетная величина
Ускорение свободного падения	g	м/с2, метр на секунду в квадрате	g=9,806 м/с2	постоянная величина
Гравитационная постоянная	G	Н·м2/кг2, Ньютон-метр квадратный на килограмм в квадрате	G=6.67·10-11 Н·м2/кг2	постоянная величина
Расстояние, радиус	r, R	м, метр		линейка, рулетка, штангенциркуль, микрометр
Импульс тела	p	кг·м/с, килограмм-метр на секунду	p=mv	расчетная величина
Период колебания	Т	с, секунда		секундомер
Частота колебания	ν	Гц, Герц	ν=1/Т	частотомер
Амплитуда колебаний	А	м , метр		линейка, рулетка, штангенциркуль, микрометр
Фаза колебаний	φ	рад, радиан
Длина волны	λ	м, метр	λ=vT	линейка, рулетка, штангенциркуль, микрометр
Громкость		сон, Б, сон, бел (дБ, децибел)		субъективное ощущение
Магнитная индукция	В	Тл, Тесла	B=F/I·l
Магнитный поток	Φ	Вб, Вебер
Электрическая ёмкость	С	Ф, Фарада	C=U/q
Индуктивность	L	Гн, Генри
Постоянна Планка	h
Скорость света	с	м/с, метр в сеунду	3·108 м/с	постоянная величина
Поглощенная доза излучения	D	Гр, Грэй, Р рентген	D=E/m	1 Гр≈100 Р
Эквивалентная доза	Н	Зв, зиверт	H=D·K

www.fizika.degtjarka8.ru

Физические величины и их измерения

Измерения основаны на сравнении одинаковых свойств материаль­ных объектов. Для свойств, при количественном сравнении которых при­меняются физические методы, в метрологии установлено единое обоб­щенное понятие — физическая величина. Физическая величина— свойство, общее в качественном отношении многим физическим объектам, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта, напри­мер, длина, масса, электропроводность и теплоемкость тел, давление газа в сосуде и т. п. Но запах не является физической величиной, так как он устанавливается с помощью субъективных ощущений.

Мерой для количественного сравнения одинаковых свойств объек­тов служит единица физической величины — физическая величина, которой по соглашению присвоено числовое значение, равное 1. Единицам физи­ческих величин присваивается полное и сокращенное символьное обозна­чение — размерность. Например, масса — килограмм (кг), время — се­кунда (с), длина — метр (м), сила — Ньютон (Н).

Значение физической величины — оценка физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц — характеризует количествен­ную индивидуальность объектов. Например, диаметр отверстия — 0,5 мм, радиус земного шара — 6378 км, скорость бегуна — 8 м/с, скорость све­та — 3 • 10⁵ м/с.

Измерением называется нахождение значения физической величины с помощью специальных технических средств. Например, измерение ди­аметра вала штангенциркулем или микрометром, температуры жидкости — термометром, давления газа — манометром или вакуумметром. Значение физической величины х^, полученное при измерении, определяют по формуле х^ = аи, где а— числовое значение (размер) физической величины; и — единица физической величины.

Так как значения физических величин находят опытным путем, они содержат погрешность измерений. В связи с этим различают истинное и действительное значения физических величин. Истинное значение — зна­чение физической величины, которое идеальным образом отражает в качественном и количественном отношениях соответствующее свойство объекта. Оно является пределом, к которому приближается значение физической величины с повышением точности измерений.

Действительное значение — значение физической величины, найден­ное экспериментальным путем и настолько приближающееся к истинно­му значению, что для определенной цели может быть использовано вме­сто него. Это значение изменяется в зависимости от требуемой точнос­ти измерений. При технических измерениях значение физической вели­чины, найденное с допустимой погрешностью, принимается за действи­тельное значение.

Погрешность измерения есть отклонение результата измерений от истинного значения измеряемой величины. Абсолютной погрешностью называют погрешность измерения, выраженную в единицах измеряемой величины: Ах = х^— х, где х— истинное значение измеряемой величи­ны. Относительная погрешность — отношение абсолютной погрешности измерения к истинному значению физической величины: 6=Ах/х. Отно­сительная погрешность может быть выражена также в процентах.

Поскольку истинное значение измерения остается неизвестным, на практике можно найти лишь приближенную оценку погрешности изме­рения. При этом вместо истинного значения принимают действительное значение физической величины, полученное при измерениях той же ве­личины с более высокой точностью. Например, погрешность измерения линейных размеров штангенциркулем составляет ±0,1 мм, а микромет­ром — ± 0,004 мм.

Точность измерений может быть выражена количественно как обрат­ная величина модуля относительной погрешности. Например, если по­грешность измерения ±0,01, то точность измерения равна 100.

studfiles.net

Обозначения физических величин

Величины
Наименование	Обозначение
Механические величины
Вес	G, P, W
Время	t
Высота	h
Давление	p
Диаметр	d
Длина	l
Длина пути	s
Импульс (количество движения)	p
Количество вещества	ν, n
Коэффицент жесткости (жесткость)	Ʀ
Коэффицент запаса прочности	Ʀ, n
Коэффицент полезного действия	η
Коэффицент трения качения	Ʀ
Коэффицент трения скольжения	μ, f
Масса	m
Масса атома	ma
Масса электрона	me
Механическое напряжение	σ
Модуль упругости (модуль Юнга)	E
Момент силы	M
Мощность	P, N
Объем, вместимость	V, ϑ
Период колебания	T
Плотность	ϱ
Площадь	A, S
Поверхностное натяжение	σ, γ
Постоянная гравитационная	G
Предел прочности	σпч
Работа	W, A, L
Радиус	r, R
Сила, сила тяжести	F, Q, R
Скорость линейная	ϑ
Скорость угловая	ώ
Толщина	d, δ
Ускорение линейное	a
Ускорение свободного падения	g
Частота	ν, f
Частота вращения	n
Ширина	b
Энергия	E, W
Энергия кинетитеская	EƦ
Энергия потенциальная	Ep
Акустические величины
Длина волны	λ
Звуковая мощность	P
Звуковая энергия	W
Интенсивность звука	I
Скорость звука	c
Частота	ν, f
Тепловые величины и величины молекулярной физики
Абсолютная влажность	a
Газовая постоянная (молярная)	R
Количество теплоты	Q
Коэффицент полезного действия	η
Относительная влажность	ϕ
Относительная молекулярная масса	Mr
Постоянная (число) Авогадро	NA
Постоянная Больцмана	Ʀ
Постоянная (число) Лошмидта	NL
Температура Кюри	TC
Температура па шкале Цельсия	t, ϴ
Температура термодинамическая (абсолютная температура)	T
Температурный коэффицент линейного расширения	a, ai
Температурный коффицент объемного расширения	β, av
Удельная теплоемкость	c
Удельная теплота парообразования	r
Удельная теплота плавления	λ
Удельная теплота сгорания топлива (сокращенно: теплота сгорания топлива)	q
Число молекул	N
Энергия внутренняя	U
Электрические и магнитные величины
Диэлектрическая проницаемость вакуума (электрическая постоянная)	Ԑo
Индуктивность	L
Коэффицент самоиндукции	L
Коэффицент трансформации	K
Магнитная индукция	B
Магнитная проницаемость вакуума (магнитная постоянная)	μo
Магнитный поток	Ф
Мощность электрической цепи	P
Напряженность магнитного поля	H
Напряженность электрического поля	E
Объемная плотность электрического заряда	ϱ
Относительная диэлектрическая проницаемость	Ԑr
Относительная магнитная проницаемость	μr
Плотность эенгии магнитного поля удельная	ωm
Плотность энергии электрического поля удельная	ωэ
Плотность заряда поверхностная	σ
Плотность электрического тока	J
Постоянная (число) Фарадея	F
Проницаемость диэлектрическая	ԑ
Работа выхода электрона	ϕ
Разность потенциалов	U
Сила тока	I
Температурный коэффицент электрического сопротивления	a
Удельная электрическая проводимость	γ
Удельное электрическое сопротивление	ϱ
Частота электрического тока	f, ν
Число виток обмотки	N, ω
Электрическая емкость	C
Электрическая индукция	D
Электрическая проводимость	G
Электрический момент диполя молекулы	p
Электрический заряд (количество электричества)	Q, q
Электрический потенциал	V, ω
Электрическое напряжение	U
Электрическое сопротивление	R, r
Электродвижущая сила	E, Ԑ
Электрохимический эквивалент	Ʀ
Энергия магнитного поля	Wm
Энергия электрического поля	Wэ
Энергия Электромагнитная	W
Оптические величины
Длина волны	λ
Освещенность	E
Период колебания	T
Плотность потока излучения	Ф
Показатель (коэффицент) преломления	n
Световой поток	Ф
Светасила объектива	f
Сила света	I
Скорость света	c
Увеличение линейное	β
Увеличение окуляра, микроскопа, лупы	Ѓ
Угол отражения луча	έ
Угол падения луча	ԑ
Фокусное расстояние	F
Частота колебаний	ν, f
Энергия излучения	Q, W
Энергия световая	Q
Величины атомной физики
Атомная масса относительная	Ar
Время полураспада	T1/2
Дефект массы	Δ
Заряд электрона	e
Масса атома	ma
Масса нейтрона	mn
Масса протона	mp
Масса электрона	me
Постоянная Планка	h, ħ
Радиус электрона	re
Величины ионизирующих излучений
Поглощеная доза излучения (доза излучения)	D
Мощность поглощенной дозы излучения	Ď
Активность нуклида в радиоактивном источнике	A

www.kilomol.ru

1. Физические величины в химии, их обозначение и единицы измерения. Постоянные

В химии используются международные обозначения физических величин и единицы их измерения.

 

Для использования в химических расчётах некоторые международные единицы оказываются не совсем удобными (слишком большими или слишком маленькими), поэтому чаще применяют кратные единицы — г, мг, дм³, см³.

 

Иногда в задачах встречаются также несистемные единицы — л, мл.

  

Физические величины, их обозначения и единицы измерения

Величина	Обозначение	Единицы измерения
Число частиц	\(\)N\(\)	частиц
Количество вещества	\(\)n\(\)
Масса	\(\)m\(\)	г, кг, мг, а. е. м., u
Относительная атомная масса	Ar	—
Относительная молекулярная масса	Mr	—
Молярная масса	\(\)M\(\)
Объём	\(\)V\(\)	дм³, м³, см³, л, мл
Молярный объём	Vm	дм³/моль, л/моль
Плотность	ρ
Массовая доля	\(\)w\(\)	—

 

В химических расчётах часто используются постоянные величины, значения которых надо запомнить.

 

Некоторые постоянные, применяемые в химических расчётах

Постоянная Авогадро	6,02⋅1023 моль-1,   6,02⋅1023 1/моль
Молярный объём газов при н. у.	\(22,4\) дм³/моль
Атомная единица массы	1,66⋅10−24 г,   1,66⋅10−27 кг
Плотность воды при \(4\) °С	\(1\) г/см³,   \(1\) г/мл,   \(1000\) г/дм³

 

www.yaklass.ru

1. Физические величины, методы и средства измерений

1. Физические величины и шкалы измерений

Все объекты окружающего мира характеризуются своими свойствами. Свойство – это философская категория, выражающая такую сторону объекта (явления, процесса), которая обуславливает его различие или общность с другими объектами (явлениями, процессами) и обнаруживается в его отношениях к ним. Свойство – категория качественная. Для количественного описания различных свойств процессов и физических тел вводится понятие величины. Величина – это свойство чего-либо, что может быть выделено среди других свойств и оценено тем или иным способом, в том числе и количественно. Величина не существует сама по себе, она имеет место лишь постольку, поскольку существует объект со свойствами, выраженными данной величиной (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Классификация величин

Идеальные величины главным образом относятся к математике и являются обобщением (моделью) конкретных реальных понятий.

Реальные величины делятся на физические и нефизические. Физическая величина (ФВ) в общем случае может быть определена как величина, свойственная материальным объектам (явлениям, процессам), изучаемым в естественных и технических науках. К нефизическим можно отнести величины, присущие общественным (нефизическим) наукам – философии, социологии, экономике и т. д.

Физическая величина (ФВ) – характеристика одного из свойств физического объекта (физической системы, явления, процесса), общая в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальна для каждого объекта.

Физические величины целесообразно разделить на измеряемые и оцениваемые. Измеряемые ФВ могут быть выражены количественно в виде определенного числа установленных единиц измерения. Физические величины, для которых по тем или иным причинам не может быть введена единица измерения, могут быть только оценены. Величины оценивают при помощи шкал.

Шкала измерений – это принятая по согласию последовательность значений одноименных величин различного размера.

Различают несколько типов шкал.

1. Шкала наименований (классификации) – это самая простая шкала, которая основана на приписывании объекту знаков или цифр для их идентификации или нумерации. Например, атлас цветов (шкала цветов) или шкала (классификация) растений Карла Линнея. Данные шкалы характеризуются только отношением эквивалентности (равенства) и в них отсутствуют понятия больше, меньше, отсутствуют единицы измерения и нулевое значение. Этот вид шкал приписывает свойствам объектов определенные числа, которые выполняют функцию имен. Процесс оценивания в таких шкалах состоит в достижении эквивалентности путем сравнения испытуемого образца с одним из эталонных образцов. Её числа нельзя складывать и вычитать, но можно подсчитать сколько раз встречается, то или иное число. Таким образом, шкала наименований отражает качественные свойства.

2. Шкала порядка (ранжирования) упорядочивает объекты относительно какого-либо их свойства в порядке убывания или возрастания, например, землетрясений, силы ветра. Эти шкалы описывают уже количественные свойства. В данной шкале невозможно ввести единицу измерения, так как эти шкалы в принципе нелинейны. В ней можно говорить лишь о том, что больше или меньше, хуже или лучше, но невозможно дать количественную оценку во сколько раз больше или меньше. В некоторых случаях в шкалах порядка может быть нулевая отметка. Например, в шкале Бофорта оценки силы ветра (отсутствие ветра). Примером шкалы порядка является также пятибалльная шкала оценки знаний учащихся. Ясно, что «пятерка» характеризует лучшее знание предмета, чем «тройка», но во сколько раз лучше, сказать невозможно. Другими примерами шкалы порядка являются шкала силы землетрясений (например, шкала Рихтера), шкалы твердости, шкалы силы ветра. Некоторые из этих шкал имеют эталоны, например, шкалы твердости материалов. Другие шкалы не могут их иметь, например, шкала волнения моря.

Шкалы порядка и наименований называют неметрическими шкалами.

3. Шкала интервалов (разностей) содержит разность значений физической величины. Для этих шкал имеют смысл соотношения эквивалентности, порядка, суммирования интервалов (разностей) между количественными проявлениями свойств. Шкала состоит из одинаковых интервалов, имеет условную (принятую по соглашению) единицу измерения и произвольно выбранное начало отсчета – нуль. Примером такой шкалы являются различные шкалы времени, начало которых выбрано по соглашению (от Рождества Христова, от переселения пророка Мухаммеда из Мекки в Медину). Другими примерами шкалы интервалов являются шкала расстояний и температурная шкала Цельсия. Результаты измерений по этой шкале (разности) можно складывать и вычитать.

4. Шкала отношений – это шкала интервалов с естественным (не условным) нулевым значением и принятые по соглашению единицы измерений. В ней нуль характеризует естественное нулевое количество данного свойства. Например, абсолютный нуль температурной шкалы. Это наиболее совершенная и информативная шкала. Результаты измерений в ней можно вычитать, умножать и делить. В некоторых случаях возможна и операция суммирования для аддитивных величин. Аддитивной называется величина, значения которой могут быть суммированы, умножены на числовой коэффициент и разделены друг на друга (например, длина, масса, сила и др.). Неаддитивной величиной называется величина, для которой эти операции не имеют физического смысла, например, термодинамическая температура. Примером шкалы отношений является шкала масс – массы тел можно суммировать, даже если они не находятся в одном месте.

5. Абсолютные шкалы – это шкалы отношений, в которых однозначно (а не по соглашению) присутствует определение единицы измерения. Абсолютные шкалы присущи относительным единицам (коэффициенты усиления, полезного действия и др.), единицы таких шкал являются безразмерными. Результаты измерений имеют наибольшую достоверность, информативность и чувствительность к неточности измерений.

6. Условные шкалы – шкалы, исходные значения которых выражены в условных единицах. К таким шкалам относятся шкалы наименований и порядка.

Шкалы разностей, отношений и абсолютные называются метрическими (физическими) шкалами.

Для более детального изучения ФВ необходимо классифицировать и выявить общие метрологические особенности их отдельных групп.

По видам явлений ФВ делятся на следующие группы:

• вещественные, т. е. описывающие физические и физико-химические свойства веществ, материалов и изделий из них. К этой группе относятся масса, плотность, электрическое сопротивление, емкость, индуктивность и др.;

• энергетические, т. е. величины, описывающие энергетические характеристики процессов преобразования, передачи и использования энергии. К ним относятся ток, напряжение, мощность, энергия;

• характеризующие протекание процессов во времени. К этой группе относят различного рода спектральные характеристики, корреляционные функции и т. д.

По принадлежности к различным группам физических процессов ФВ делятся на:

• пространственно-временные;

• механические;

• тепловые;

• электрические и магнитные;

• акустические;

• световые;

• физико-химические;

• ионизирующих излучений;

• атомной и ядерной физики.

По степени условной независимости от других величин ФВ делятся на:

По наличию размерности ФВ делятся на:

Когда интересуются количественным содержанием свойства в объекте, говорят о размере физической величины. Это ее количественная характеристика. Чтобы иметь представление о физической величине с количественной точки зрения, необходимо выразить ее числом, т. е. измерить. Измерить физическую величину – значит найти отношение ее размера к размеру той же величины, условно, обычно по международному соглашению, принятому за единицу измерения. Такое сравнение измеряемой величины с однородной ей величиной, размер которой известен, является главной частью любого процесса измерения. Метрология имеет дело с измеримыми физическими величинами. Физическую величину можно измерить, если выделить ее среди других, выбрать единицу для измерений и воплотить ее в средстве измерений.

Единицей физической величины называется такая физическая величина, которой приписывается числовое значение, равное 1.

Оценка физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц называется значением физической величины. Значения физической величины получают в результате ее измерения или вычисления. В соответствии с основным уравнением измерения:

Q = n [Q]; (1.1)

где Q – значение физической величины; n – числовое значение измеряемой величины в принятых единицах; [Q] – выбранная для измерений единица.

Числовое значение конкретной физической величины изменяется в зависимости от размера выбранной единицы, в то время как размер этой величины остается одним и тем же.

Размер нужно отличать от значения физической величины – конкретного выражения размера в виде определенного числа выбранных единиц измерения (например, 2 метра, 200 люкс).

Отвлеченное число, входящее в значение физической величины, называется ее числовым значением (в последнем примере – это 2 и 200).

Размер величины существует реально, независимо от того, известен он или нет, и не зависит от выбора единицы измерения. Числовое же значение зависит. Например, 0,001 км; 1 м; 100 см; 1000 мм (четыре варианта представления одного размера) – это значения измеряемой величины.

2. Международная система единиц SI

Развитие науки и техники все настойчивее требовало унификации единиц измерений. Требовалась единая система единиц, удобная для практического применения и охватывающая различные области измерений. Кроме того, она должна была быть когерентной. Так как метрическая система мер широко использовалась в Европе с начала 19 века, то она была взята за основу при переходе к единой международной системе единиц.

В 1960 г. ХI Генеральная конференция по мерам и весам утвердила Международную систему единиц физических величин (русское обозначение СИ, международное SI) на основе шести основных единиц. Были приняты решения:

• присвоить системе, основанной на шести основных единицах, наименование «Международная система единиц»;

• установить международное сокращение для наименования системы – SI;

• ввести таблицу приставок для образования кратных и дольных единиц;

• образовать 27 производных единиц, указав, что могут быть добавлены и другие производные единицы.

В 1971 году к системе СИ была добавлена седьмая основная единица – количество вещества (моль).

При построении СИ исходили из следующих основных принципов:

• система базируется на основных единицах, которые являются независимыми друг от друга;

• производные единицы образуются по простейшим уравнениям связи и для величины каждого вида устанавливается только одна единица СИ;

• система является когерентной;

• допускаются наряду с единицами СИ широко используемые на практике внесистемные единицы;

• в систему входят десятичные кратные и дольные единицы.

Преимущества системы СИ:

• универсальность, так как она охватывает все области измерений;

• унификация единиц для всех видов измерений – применение одной единицы для данной физической величины, например, для давления, работы, энергии;

• единицы СИ по своему размеру удобны для практического применения;

• переход на нее повышает уровень точности измерений, так как основные единицы этой системы могут быть воспроизведены более точно, чем единицы других систем;

• это единая международная система и ее единицы распространены.

В СССР Международная система (СИ) была введена в действие в 1981 году (ГОСТ 8.417-81). По мере дальнейшего развития СИ из нее был исключен класс дополнительных единиц, введено новое определение метра и введен ряд других изменений. В настоящее время в РФ действует межгосударственный стандарт ГОСТ 8.417-2002, который устанавливает единицы физических величин, применяемых в стране. В стандарте указано, что подлежат обязательному применению единицы СИ, а также десятичные кратные и дольные этих единиц.

Кроме того, допускается применять некоторые единицы, не входящие в СИ, и их дольные и кратные единицы. В стандарте указаны также внесистемные единицы и единицы относительных величин.

Основная физическая величина – физическая величина, входящая в систему величин и условно принятая в качестве не­зависимой от других величин этой системы.

В настоящее время выбрано семь основных величин для описания процессов, явлений, происходящих в природе (табл. 1.1). Выбор этих величин в известном смысле произволен. Однако наиболее рационально в качестве основных физических величин выбрать такие, которые характеризуют фундаментальные свойства материального мира.

Таблица 1.1

studfiles.net

1.Что такое измерение физических величин?

Физическая величина – свойство физического объекта (явления, процесса), которое является общим в качественном отношении для многих физических объектов, отличаясь при этом количественным значением.

Измерение – совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу величины, обеспечивающих нахождение отношения измеряемой величины с ее единицей с явном или неявном виде и получение значения этой величины. Например, прикладывая линейку с делениями к какой-либо детали, сравнивают ее в единицей, хранимой линейкой, и, произведя отсчет, получают значение величины (длины, высоты и других параметров детали).

Измерение является процессом нахождения физической величины опытным путем с помощью средств измерительной техники.

2.Метрология как наука. М и информация. М и стандартизация?

Метрология (от греч. «метро» — мера, «логос» — учение) – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства, и способах достижения требуемой точности.

Цель метрологии – обеспечение единства и точности измерений реальных тел.

Объекты метрологии – единицы величин, средства измерений, эталоны, методики выполнения измерений.

Задачи метрологии:

• создание общей теории измерений;

• установление единиц физических величин;

• разработка методов и средств измерений, основ обеспечения единства измерений и единообразие средств измерений;

• создание эталонов и образцовых средств измерений, поверка мер и средств измерений.

Метрологию подразделяют на теоретическую, прикладную и законодательную.

Теоретическая метрология занимается вопросами фундаментальных исследований, созданием системы единиц измерений, физических постоянных, разработкой новых методов измерений.

Прикладная (практическая) метрология занимается вопросами практического применения в различных сферах деятельности результатов теоретических исследований в рамках метрологии.

Законодательная метрология включает совокупность взаимообусловленных правил и норм, направленных на обеспечение единства измерений, которые возводятся в ранг правовых положений (уполномоченными на то органами государственной власти), имеют обязательную силу и находятся под контролем государства.

Метрология как наука и область практической деятельности возникла в древние времена. Основой системы мер в древнерусской практике послужили древнеегипетские единицы измерения, заимствованные в Древней Греции. На Руси основными единицами длины были пядь и локоть, причем пядь служила основной древнерусской мерой длины и означала расстояние между концами большого и указательного пальца взрослого человека. Позднее, когда появилась другая единица – аршин, пядь (1/4 аршина) постепенно вышла из употребления.

Метрическая система мер была введена во Франции в 1840 г.

Стандартизация – это деятельность, направленная на разработку и установление требований, норм, правил и характеристик, обязательных для выполнения и (или) рекомендуемых, обеспечивающая право потребителя на приобретение товаров надлежащего качества за приемлемую цену, а также право на безопасность и комфортность труда.

Различают стандартизацию:

1. Международную (участие в стандартизации открыто для соответствующих органов любой страны).

2. Региональную (участие в стандартизации открыто для соответствующих органов стран одного географического, политического и экономического региона мира).

3. Национальную (стандартизация в одном конкретном государстве).

4. Административно-территориальную (стандартизация в провинции, области, крае).

Целью стандартизации является обеспечение:

• безопасности продукции, процессов и услуг для окружающей среды, жизни, здоровья человека и его имущества;

• технической и информационной совместимости, а также взаимозаменяемости продукции, процессов и услуг;

• качество продукции, работ и услуг в соответствии с уровнем научно-технического развития;

• единства измерений;

Основные объекты стандартизации – продукция, услуги, производственные процессы. Область стандартизации – совокупность взаимосвязанных объектов стандартизации. Например, пищевая отрасль является областью стандартизации, а объектами стандартизации в данном случае могут быть технологические процессы производства пищевой продукции, оборудование, безопасность и экологичность выпускаемой продукции и т.п.

studfiles.net

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ИХ ИЗМЕРЕНИЯ. ЕДИНИЦЫ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН — МЕТОДЫ НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ ФИЗИКА КАК ЕСТЕСТВЕННАЯ НАУКА — Учебник Физика 7 класс — Бойко Н.П.

Раздел 1 ФИЗИКА КАК ЕСТЕСТВЕННАЯ НАУКА

МЕТОДЫ НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ

§ 8. ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ИХ ИЗМЕРЕНИЯ. ЕДИНИЦЫ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Физические величины. Тела и явления различаются своими свойствами. Одни тела большие, другие маленькие. Они разные по цвету, имеют разный вкус, запах, форму. Явления могут длиться определенное время, сопровождаться изменениями температуры, расположением тел. В повседневной жизни, в технике, во время научных исследований возникает потребность сравнивать свойства различных тел и явлений, выяснять, как эти свойства меняются со временем. Размеры мебели должны соответствовать размерам помещения и размерам дверей, сквозь которые их будут заносить. Чтобы из деталей можно было сложить устройство или машину, они должны иметь определенные размеры и форму.

Сравнивая те или иные свойства тел и явлений, мы всегда сравниваем только одинаковые (однородные) их свойства. Сравнив продолжительность зимнего и летнего дня, можно сказать, что они различаются на несколько часов. Можно сравнить дневную и ночную температуры воздуха в Киеве и Симферополе. Однако бессмыслицей было бы сообщение: “Продолжительность дня уменьшилась на 5 °С”. Время и температура — разные свойства, их нельзя сравнивать. А вот длину школьного коридора можно сравнить с длиной шага любого ученика и сказать, что она равна двадцати пяти шагам Петра или тридцати шагам Олеси. Длина, время, температура, объем характеризуют свойства, присущие многим телам и явлениям, их числовые значения могут быть разными.

Количественную характеристику свойства, присущей многим телам или явления называют физической величиной.

Например, ширина стола, расстояние между зрачками наших глаз, высота телевизионной башни — отдельные случаи физической величины длины. Площадь страницы тетради и площадь квартиры, масса вашего тетради и масса самой большой планеты Солнечной системы — Юпитера, характеризуют присущие разным телам свойства, которые различаются количественно.

Не все свойства можно выразить и сравнить с помощью чисел. Можно ли определить, во сколько раз ландыш духмяніша за фиалку или на сколько мед слаще сахара?

Свойства, которые невозможно охарактеризовать количественно, не являются физическими величинами.

Измерения физических величин. Изучение физических тел и явлений связано с измерением физических величин. Рассмотрим простой бытовой случай. В комнату нужно занести стол. Для этого необходимо знать, соответствует ли ширина стола проема дверей. Если есть линейка, то сначала определим скольким сантиметрам равна ширина стола, а затем дверей. Далее сравним полученные результаты. Однако представьте себе, что линейки нет. Эта проблема тоже просто решается. Можно воспользоваться спичкой и определить, сколько раз его длина уложится вдоль меньшего стороны столешницы. Потом это же выяснить относительно дверей. Если дверной проем хотя бы на одну длину спички больший, стол можно заносить в комнату.

На этом простом примере попробуем выяснить, что включает в себя процесс измерения физической величины.

Измерения всегда проводят с определенной практической или научной целью. В нашем случае это сравнение размеров стола и дверей. Учитывая конкретные условия, мы выбрали средство измерения — спичка, а его длину — за единицу длины. Выполнив опыт, определили, сколько раз длина спички укладывается вдоль ширины стола и в дверному проему. То есть получили числовые значения ширины стола и дверей в длинах спички. Например, оказалось, что ширина стола равна 10 длинам спички, а ширина дверей — 11. Итак, стол можно занести в комнату, не разбирая его.

В физике и технике измерением называют нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.

Измерить физическую величину означает получить ее числовое значение в принятых единицах.

В повседневной жизни мы часто выполняем различные измерения и даже не задумываемся над своими действиями. Однако любой процесс измерения (измерение расстояния от Земли до Солнца или длины комнаты, собственной температуры тела или температуры стали плавится) предусматривает:

• цель измерения;

• выбор определенных средств измерения;

• сравнение измеряемой физической величины с однородной величиной, условно принятой за единицу.

Единицы физических величин. Международная система единиц физических величин. Чтобы найти числовое значение физической величины, необходимо предварительно выбрать ее единицу. Проводить измерения люди научились очень давно. В разные времена в разных странах с этой целью использовали различные единицы измерения. В нашем примере мы за единицу длины выбрали длину спички. Выбор единицы физической величины не имеет принципиального значения, но она должна быть удобной для воспроизведения и сохранения.

Выбранная нами единица для измерения размеров стола длина спички — не уступает по своим характеристикам единицам, которыми пользовались в разных странах в древности.

Рис. 1.25

Рис. 1.26

Рис. 1.27

Рис. 1.28

Рис. 1.29

За единицу длины в странах Западной Европы принимали, например, длину сустава большого пальца человека, длину трех зерен ячменя, что соответствует 2,54 см — дюйм (рис. 1.25), или среднюю длину ступни человека — фут (рис. 1.26). Эти единицы длины и поныне используют в США. В Древнем Египте определяли расстояние локтями (рис. 1.27), шагами, милями (тысяча двойных шагов). Славянские народы использовали такие единицы длины, как вершок (4,4 см), пядь (ее еще называли четверть) (рис. 1.28), аршин (около 71 см), сажень — расстояние между кончиками пальцев разведенных рук, косая сажень (рис. 1.29). Эти единицы измерения были удобны тем, что всегда были “под рукой”.

Температуру в Украине измеряют в градусах Цельсия (обозначается °С), а в США — в градусах Фаренгейта (обозначается °F). Если температура воздуха в Нью-Йорке составляет 18 °F, жители этого города знают, что нужно тепло одеться, а термометры, которыми пользуются в Украине (на них стоит отметка °С), показывали бы температуру на улице -8 °С. Единицей объема в многих странах мира есть баррель (1 баррель соответствует 159 л или 0,159 м³).

Нельзя, чтобы каждый проводил измерения “на свой лад”. Та или иная единица определенной физической величины должна быть известна всем и где воспроизводиться одинаково. Закупленные на Ближнем Востоке и перевозимые танкером 1000 баррелей нефти должны в Украине соответствовать такому же количеству нефти в кубических метрах, поступивших по нефтепроводу. 1 метр длины в Украине должна точно соответствовать 1 метру длины во Франции или в любой другой стране мира. Поэтому важнейшим требованием к измерений является их единство (единообразие).

В 1960 году была принята единая Международная система единиц (сокращенно СИ). Эта система единиц используется в большинстве стран мира. В СИ установлено семь основных единиц физических величин. В частности, единица длины — метр, единица массы — килограмм, единица времени — секунда, единица температуры — Кельвин.

Обозначения физических величин. Для обозначения физических величин и их единиц используют сокращенные записи. Физическую величину чаще всего обозначают одной латинской буквой. Вместо того, чтобы писать: длина коридора составляет 10 метров, пишут: l = 10 м. Запись t = 5 с означает, что явление длилось 5 секунд. Сокращенная запись m = 2 кг означает, что масса этого тела составляет 2 килограмма. Названия и условные обозначения основных физических величин и их единиц приведены в табл. 1.

Таблица 1. Физические величины, их единицы и условные обозначения в системе СИ

Физическая величина	Основные обозначения	Название единицы	Сокращенное	обозначение
			украинское	международное
Расстояние	l, s	Метр	м	m
Длина	L, l, a
Ширина	l, b
Высота	H, h
Площадь	S = ab	Квадратный метр	м2	m2
Объем	V = abh	Кубический метр	м3	m3
Время	t	Секунда	c	s
Масса	m	Килограмм	кг	kg

Вы знаете, что для определения такой физической величины, как площадь прямоугольника, нужно его длину умножить на ширину. Площадь прямоугольного участка длиной 5 м и шириной 2 м составит 10 квадратных метров. Единицей площади в СИ является квадратный метр, сокращенно — 1 м². Соответственно единицей объема является кубический метр — 1 м³.

Кратные и частичные единицы измерения. Из курса математики вам известно, что кроме метра, килограмма и секунды используются также другие единицы измерения. Сторона клеточки в вашей тетради, ширина его страницы или любой отрезок прямой, прочерченной в нем, значительно короче 1 метр. Расстояние между столицей Украины — н. Киев — и любым другим городом измерять в метрах неудобно, поскольку она во много раз превышает метр. Это касается также измерение массы, времени и других величин.

Поэтому, кроме основных единиц измерения используют единицы, меньшие или большие в определенное количество раз. Такие единицы называют частичными, если они в 10, 100, 1000 или другое число раз меньше за основную единицу величины, или кратными, если они в соответствующее количество раз больше за основную единицу. Для обозначения таких единиц используют приставки.

Например, приставка мили означает в 1000 раз меньше, кило — в 1000 раз больше. Миллиметр — это единица длины, в 1000 раз меньше 1 метр. Километр — единица расстояния в 1000 раз больше за 1 метр. Отметим, что в названии любой единицы можно использовать только один префикс. Основные среди них, их сокращение в названиях единиц и множители, соответствующие им, приведены в табл. 2, а примеры наиболее используемых кратных и частичных единиц — в табл. 3.

Таблица 2. Основные префиксы в названиях кратных и частных единиц физических величин

Префикс	Обозначение	Множитель
Образования кратных единиц
Гига	Г	1 000 000 000 = 109
Мега	М	1 000 000 = 106
Кило	к	1000 = 103
Гекто	г	100 = 102
Дека	да	10 = 101
Образование частичных единиц
Децы	д	0,1 = 101
Санты	с	0,01 = 10-2
Миле	м	0,001 = 10-3
Микро	мк	0,000001 = 10-6
Нано	н	0,000000001 = 10-9

Таблица 3. Основные, кратные и частичные единицы

Полная название	Сокращенное название и ее соотношение с другими единицами	Полное название	Сокращенное название и ее соотношение с другими единицами
Километр Килограмм Декалитр Дециметр Сантиметр	1 км = 1000 м 1 кг = 1000 г 1 дал = 10 л 1 дм = 0,1 м 1 см = 0,01 м	Миллиметр Мг Миллисекунда Миллилитр Микрометр	1 мм = 0,001 м 1 мг = 0,001 г 1 мс = 0,001 с 1 мл = 0,001 л 1 мкм = 0,000001 м

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1. Что называют физической величиной?

2. Назовите несколько характеристик дерева, что растет под вашими окнами, автомобиля и дома. Какие из этих характеристик являются физическими величинами, а какие нет? Какие характеристики являются однородными?

3. Назовите физические величины, которые вы знаете.

4. Что значит измерить физическую величину?

5. Какие единицы физических величин вы знаете?

6. Зачем используют кратные и частичные единицы величин?

7. На чертежах деталей машин и их размеры указывают в миллиметрах. На одном из чертежей указаны такие размеры: длина — 110 мм, ширина 55 мм, толщина — 6 мм. Подайте эти значения в сантиметрах, дециметрах,метрах.

8. Запишите в секундах, минутах и часах время, что составляет 108 сек.

9. На рис. 1.30 художник в юмористической форме изобразил процесс установления принятой в Англии единицы длины — фут. Его определяли как среднюю длину ступни, отобрав шестнадцать людей, что вышли из церкви. Выразите в метрах и сантиметрах эту единицу, если известно, что общая длина шеренги участников этого процесса составляла 5,1 м.

Рис. 1.30

schooled.ru