|
|
|
|
Понятия об измерениях физической величины
Системы единиц физических величин
Международная система единиц (SI или СИ)
Физика - наука экспериментальная: ее законы базируются на фактах, установленных или подтвержденных опытным путем. Поэтому работа в физических лабораториях является необходимой и важной частью изучения законов физики. Одной из целей эксперимента является поиск таких параметров физических явлений, которые можно измерить. Свойства физических объектов, которые можно измерить, называют физическими величинами.
Под измерением понимают нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. При этом значение физической величины G сравнивают с единицей измерения [G]. Число, которое получается при измерениях, называют численным значением {G} физической величины:
G = {G}· [G] . (1.1)
Таким образом, значение любой физической величины равно произведению численного значения на единицу измерения.
Различают прямые и косвенные измерения. Прямым измерением называют измерение, при котором искомое значение физической величины находят непосредственно из опытных данных. Например: измерение массы на циферблатных или равноплечных весах, температуры термометром, длины с помощью линейки. Косвенным измерением называют измерение, при котором искомое значение физической величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям. Например: нахождение плотности однородного тела по его массе и геометрическим размерам ( r = m/V), нахождение удельного электрического сопротивления проводника по его сопротивлению, длине и площади поперечного сечения ( r = RS/l).
Измерения, при которых число опытов равно числу измеряемых величин, называют однократными. Если число опытов превышает число измеряемых величин, то такие измерения называют многократными.
При измерении физических величин используют различные меры. Мерой называют средства измерений, предназначенные для воспроизведений физической величины заданного размера. Например: гиря - мера массы; измерительный резистор - мера электрического сопротивления; температурная лампа - мера яркостной температуры; кварцевый генератор - мера частоты электрических колебаний. Номинальным значением меры называют значение физической величины, указанное на мере или приписанное ей.
В принципе, единицы измерения всех физических величин можно установить произвольно и независимо друг от друга. Но это очень неудобно для практики. Поэтому , независимо устанавливается несколько единиц физических величин. Эти величины и их единицы называют основными. Остальные единицы устанавливают через основные посредством физических законов и определений. Эти единицы - производные.
Совокупность основных и производных единиц относящихся к некоторой системе физических величин и построенной в соответствии с принятыми принципами образуют систему единиц.
При построении системы единиц физических величин подбирается такая последовательность определяющих уравнений в которых каждое последующее уравнение содержит только одну новую производную величину.
Выбор и число основных единиц может быть произвольным. Целесообразно иметь 5-7 единиц для всех областей физики. В том числе для механики 3 единицы (длина, масса, время). И добавить для других разделов физики единицы температуры, силы тока, количества вещества.
Для основных единиц приняты следующие обозначения:
Длина - L,
Время - T,
Масса - M,
Сила тока - I,
Температура - Q
Сила света - J,
Количество вещества - N.
Международная система единиц принята на Х1 Генеральной конференции по мерам и весам в 1960г. В СССР в качестве обязательной СИ введена в 1982г. (ГОСТ 8.417-81)
Основные величины и их единицы в СИ:
L - 1 метр,
T - 1 секунда,
M - 1 килограмм,
I - 1 ампер,
Q - 1 кельвин,
N - 1 моль,
J - 1 кандела.
Стандарт распространяется на все области науки и техники, но в научных исследованиях временно допускаются другие системы единиц (СГС, Гауссова, естественные системы).