Физической величиной называется физическое свойство материального объекта, процесса, физического явления, охарактеризованное количественно.
Значение физической величины выражается одним или несколькими числами, характеризующими эту физическую величину, с указанием единицы измерения.
Размером физической величины являются значения чисел, фигурирующих в значении физической величины.
Единицы измерения физических величин.
Единицей измерения физической величины является величина фиксированного размера, которой присвоено числовое значение, равное единице. Применяется для количественного выражения однородных с ней физических величин. Системой единиц физических величин называют совокупность основных и производных единиц, основанную на некоторой системе величин.
Широкое распространение получило всего лишь некоторое количество систем единиц. В большинстве случаев во многих странах пользуются метрической системой.
Основные единицы.
Измерить физическую величину – значит сравнить ее с другой такой же физической величиной, принятой за единицу.
Длину предмета сравнивают с единицей длины, массу тела – с единицей веса и т.д. Но если один исследователь измерит длину в саженях, а другой в футах, им будет трудно сравнить эти две величины. Поэтому все физические величины во всем мире принято измерять в одних и тех же единицах. В 1963 году была принята Международная система единиц СИ (System international - SI).
Для каждой физической величины в системе единиц должна быть предусмотрена соответствующая единица измерения. Эталоном единицы измерения является ее физическая реализация.
Эталоном длины является метр – расстояние между двумя штрихами, нанесенными на стержне особой формы, изготовленном из сплава платины и иридия.
Эталоном времени служит продолжительность какого-либо правильно повторяющегося процесса, в качестве которого выбрано движение Земли вокруг Солнца: один оборот Земля совершает за год. Но за единицу времени принимают не год, а секунду.
За единицу скорости принимают скорость такого равномерного прямолинейного движения, при котором тело за 1 с совершает перемещение в 1 м.
Отдельная единица измерения используется для площади, объема, длины и т. д. Каждая единица определяется при выборе того или иного эталона. Но система единиц значительно удобнее, если в ней в качестве основных выбрано всего несколько единиц, а остальные определяются через основные. Например, если единицей длины является метр, то единицей площади будет квадратный метр, объема – кубический метр, скорости – метр в секунду и т. д.
Основными единицами физических величин в Международной системе единиц (СИ) являются: метр (м), килограмм (кг), секунда (с), ампер (А), кельвин (К), кандела (кд) и моль (моль).
Основные единицы СИ |
|||
Величина |
Единица |
Обозначение |
|
Наименование |
русское |
международное |
|
Длина |
м |
m |
|
Вес |
кг |
kg |
|
Время |
с |
s |
|
Сила электрического тока |
А |
A |
|
Термодинамическая температура |
К |
K |
|
Сила света |
кандела |
кд |
cd |
Количество вещества |
моль |
моль |
mol |
Дополнительные единицы СИ |
|||
Величина |
Единица |
Обозначение |
|
Наименование |
русское |
международное |
|
Плоский угол |
рад |
rad |
|
Телесный угол |
стерадиан |
ср |
sr |
Существуют также производные единицы СИ, у которых есть собственные наименования:
Производные единицы СИ, имеющие собственные наименования |
||||
|
Единица |
Выражение производной единицы |
||
Величина |
Наименование |
Обозначение |
Через другие единицы СИ |
Через основные и дополнительные единицы СИ |
Частота |
Гц |
– |
с–1 |
|
Сила |
Н |
– |
мЧкгЧс–2 |
|
Давление |
Па |
Н/м2 |
м–1ЧкгЧс–2 |
|
Энергия, работа, количество теплоты |
Дж |
НЧм |
м2ЧкгЧс–2 |
|
Мощность, поток энергии |
Вт |
Дж/с |
м2ЧкгЧс–3 |
|
Количество электричества, электрическийзаряд |
Кл |
АЧс |
сЧА |
|
Электрическое напряжение, электрическийпотенциал |
вольт |
В |
Вт/А |
м2ЧкгЧс–3ЧА–1 |
Электрическая емкость |
фарада |
Ф |
Кл/В |
м–2Чкг–1Чс4ЧА2 |
Электрическое сопротивление |
Ом |
В/А |
м2ЧкгЧс–3ЧА–2 |
|
Электрическая проводимость |
сименс |
См |
А/В |
м–2Чкг–1Чс3ЧА2 |
Поток магнитной индукции |
вебер |
Вб |
ВЧс |
м2ЧкгЧс–2ЧА–1 |
Магнитная индукция |
тесла |
Т, Тл |
Вб/м2 |
кгЧс–2ЧА–1 |
Индуктивность |
генри |
Г, Гн |
Вб/А |
м2ЧкгЧс–2ЧА–2 |
Световой поток |
люмен |
лм |
|
кдЧср |
Освещенность |
люкс |
лк |
|
м2ЧкдЧср |
Активность радиоактивного источника |
беккерель |
Бк |
с–1 |
с–1 |
Поглощенная доза излучения |
грэй |
Гр |
Дж/кг |
м2Чс–2 |
Измерения. Для получения точного, объективного и легко воспроизводимого описания физической величины используют измерения. Без измерений физическую величину нельзя охарактеризовать количественно. Такие определения, как «низкое» или «высокое» давление, «низкая» или «высокая» температура отражают лищь субъективные мнения и не содержат сравнения с эталонными величинами. При измерении физической величины ей приписывают некоторое численное значение.
Измерения осуществляются с помощью измерительных приборов. Существует довольно большое количество измерительных приборов и приспособлений, от самых простых до сложных. Например, длину измеряют линейкой или рулеткой, температуру – термометром, ширину – кронциркулем.
Измерительные приборы классифицируются: по способу представления информации (показывающие или регистрирующие), по методу измерений (прямого действия и сравнения), по форме представлений показаний (аналоговый и цифровой), и др.
Для измерительных приборов характерны следующие параметры:
Диапазон измерений – область значений измеряемой величины, на которой рассчитан прибор при его нормальном функционировании (с заданной точностью измерения).
Порог чувствительности – минимальное (пороговое) значение измеряемой величины, различаемое прибором.
Чувствительность – связывает значение измеряемого параметра и соответствующее ему изменение показаний прибора.
Точность – способность прибора указывать истинное значение измеряемого показателя.
Стабильность – способность прибора поддерживать заданную точность измерений в течение определенного времени после калибровки.