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grandezza fisica – è … di misura delle grandezze fisiche. Sistema di grandezze fisiche

La fisica come scienza che studia i fenomeni naturali utilizza la metodologia di ricerca standard. Le fasi principali possono essere chiamate: osservazione, promozione dell'ipotesi, conduzione di un esperimento, giustificazione della teoria. Durante l'osservazione si stabiliscono le caratteristiche distintive del fenomeno, il corso del suo corso, le possibili cause e le conseguenze. L'ipotesi consente di spiegare il corso del fenomeno, stabilire le proprie regolarità. L'esperimento conferma (o non conferma) la validità dell'ipotesi. Consente di stabilire una relazione quantitativa tra i valori nel corso dell'esperimento, che porta ad una determinazione accurata delle dipendenze. L'ipotesi, confermata nel corso dell'esperimento, sta alla base della teoria scientifica.

Nessuna teoria può reclamare la validità a meno che non sia stata confermata in modo completo e incondizionato nel corso dell'esperimento. Quest'ultima è associata a misure di quantità fisiche che caratterizzano il processo. La quantità fisica è la base delle misurazioni.

Che cos'è?

La misura riguarda quei quantitativi che confermano la validità dell'ipotesi di regolarità. Una quantità fisica è una caratteristica scientifica di un corpo fisico la cui relazione qualitativa è comune a una moltitudine di corpi simili. Per ogni corpo, questa caratteristica quantitativa è altamente individuale.

Se ci rivolgiamo alla letteratura speciale, allora in M. Yudin ed altri (edizione 1989) leggiamo che la quantità fisica è: "la caratteristica di una delle proprietà di un oggetto fisico (sistema fisico, fenomeno o processo), qualitativamente comune per molti fisici Oggetti, ma quantitativamente individuali per ogni oggetto ".

Dizionario Ozhegova (edizione 1990) sostiene che la grandezza fisica è – "dimensione, volume, lunghezza del soggetto".

Ad esempio, la lunghezza è una quantità fisica. La lunghezza della meccanica è interpretata come la distanza percorsa, l'elettrodinamica utilizza la lunghezza del filo, in termodinamica un valore analogo determina lo spessore delle pareti delle navi. L'essenza del concetto non cambia: le unità di valori possono essere uguali e il valore – diverso.

Una caratteristica distintiva di una quantità fisica, ad esempio, da una matematica, è la presenza di un'unità di misura. Metri, piede, arshin sono esempi di unità di lunghezza.

Unità di misura

Per misurare una quantità fisica, deve essere confrontato con il valore considerato come unità. Ricorda il meraviglioso cartone animato "Quarantaotto pappagalli". Per stabilire la durata del constrictor boa, gli eroi misurarono la sua lunghezza in pappagalli, poi in elefanti, poi in scimmie. In questo caso, la lunghezza del constrictor boa è stata confrontata con la crescita di altri personaggi dei cartoni animati. Il risultato è stato quantitativamente dipendente dallo standard.

L'unità di quantità fisica è la misura della sua misurazione in un determinato sistema di unità. La confusione in queste misure non sorge non solo per le imperfezioni, per l'eterogeneità delle misure, ma anche per la relatività delle unità.

Misura russa della lunghezza – arshin – la distanza tra l'indice e il pollice della mano. Tuttavia, le mani di tutte le persone sono diverse, e l'arshin, misurato dalla mano di un uomo adulto, si differenzia dall'arshin a mano di un bambino o di una donna. La stessa incoerenza delle misure di lunghezza riguarda la sazhen (la distanza tra le punte delle dita poste ai lati delle mani) e il gomito (la distanza dal dito medio al gomito della mano).

È interessante che gli uomini siano stati impiegati come steward in bancarelle. I commercianti Sly salvavano il panno con alcune misure più piccole: arshin, gomito, sazhen.

Misurare i sistemi

Tali misure esistevano non solo in Russia, ma anche in altri paesi. L'introduzione di unità di misura è stata spesso arbitraria, a volte queste unità sono state introdotte solo per la comodità di misurarle. Per esempio, per misurare la pressione atmosferica, mm di mercurio è stato iniettato. La famosa esperienza di Torricelli, in cui è stato utilizzato un tubo pieno di mercurio, ha permesso di introdurre un valore così insolito.

La potenza dei motori è stata confrontata con la potenza (che è praticata nel nostro tempo).

Diverse quantità fisiche misurate le grandezze fisiche rese non solo complesse e inaffidabili, ma anche complicano lo sviluppo della scienza.

Sistema di misure unificato

Un unico sistema di quantità fisiche, conveniente e ottimizzato in ogni paese industrializzato, è diventato una necessità urgente. Come base, è stata adottata l'idea di scegliere le più piccole unità, con l'aiuto di cui altre quantità potrebbero essere espresse in rapporti matematici. Tali valori di base non dovrebbero essere collegati tra di loro, il loro significato è determinato in modo inequivocabile e comprensibile in qualsiasi sistema economico.

Questo problema è stato risolto in diversi paesi. La creazione di un sistema di misure unificato (Metric, GHS, ISS e altri) è stato eseguito molte volte, ma questi sistemi sono stati scoraggiati sia dal punto di vista scientifico sia nelle applicazioni industriali e domestiche.

Il compito, posto alla fine del XIX secolo, fu deciso solo nel 1958. Nella riunione del Comitato Internazionale della Metrologia Legale è stato presentato un sistema unificato.

Sistema di misure unificato

Il 1960 fu caratterizzato dalla storica riunione della Conferenza Generale sulle Misure e Pesi. Un sistema unico denominato "Systeme internationale d'unites" (abbreviato SI) è stato adottato con la decisione di questa riunione onoraria. Nella versione russa, questo sistema è chiamato il sistema internazionale (abbreviazione SI).

Basato su 7 unità base e 2 ulteriori. Il loro valore numerico è determinato sotto forma di uno standard

Tabella delle grandezze fisiche SI

Nome dell'unità principale

Valore misurato

designazione

internazionalista

russo

Unità di base

chilogrammo

peso

kg

kg

metro

lunghezza

m

m

secondo

tempo

s

Con il

ampere

Forza attuale

la

la

kelvin

temperatura

K

K

talpa

Quantità di sostanza

mol

talpa

Candela

Intensità luminosa

CD

CD

Unità aggiuntive

radiante

Angolo piatto

RAD

contento

steradian

Corner Corner

sr

cf.

Il sistema stesso non può contenere solo sette unità, in quanto la varietà dei processi fisici in natura richiede l'introduzione di sempre nuove quantità. Nella struttura stessa si prevede non solo l'introduzione di nuove unità, ma anche la loro interrelazione sotto forma di relazioni matematiche (spesso chiamate formule dimensionali).

Si ottiene un'unità di quantità fisica con l'utilizzo della moltiplicazione, dell'esponenza e della divisione delle unità base nella formula di dimensione. L'assenza di coefficienti numerici in tali equazioni rende il sistema non solo conveniente in tutti gli aspetti, ma anche coerente.

Unità derivate

Unità di misura, formate da sette base, sono chiamate derivati. Oltre alle unità di base e derivate, vi era la necessità di introdurre ulteriori (radianti e steradiani). La loro dimensione è considerata come zero. L'assenza di dispositivi di misura per la loro determinazione rende impossibile misurarli. La loro introduzione è dovuta all'utilizzo negli studi teorici. Ad esempio, la quantità fisica "forza" in questo sistema viene misurata in newton. Poiché la forza è una misura dell'azione reciproca dei corpi l'uno sull'altro, che è il motivo della variazione della velocità di un corpo di una certa massa, può essere determinato come prodotto di una unità di massa per unità di velocità divisa per l'unità di tempo:

F = k0M0v / T, dove k – coefficiente di proporzionalità, M – unità di massa, v – unità di velocità, T – unità di tempo.

SI dà la seguente formula di dimensioni: H = kg0m / s 2 , dove vengono utilizzate tre unità. E un chilogrammo, un metro e un secondo sono riferiti ai principali. Il coefficiente di proporzionalità è 1.

È possibile introdurre quantità non dimensionate, definite come un rapporto di quantità omogenee. Il coefficiente di attrito, come è noto, è uguale al rapporto tra la forza di attrito e la forza della pressione normale.

Tabella delle grandezze fisiche derivate dal principale

Nome dell'unità

Valore misurato

Dimensione formula

joule

energia

Kg0m 2 0s -2

pascal

la pressione

Kg0 m -1 0s -2

tesla

Induzione magnetica

Kg 0A -1 0s -2

volt

Sforzo elettrico

Kg 0m 2 0s -3 0A -1

ohm

Resistenza elettrica

Kg 0m 2 0s -3 0A -2

ciondolo

Carica elettrica

A0 s

watt

potere

Kg 0m 2 0s -3

farad

Capacità elettrica

M -2 0kg -1 0c 4 0A 2

Joule a Calvin

Capacità di calore

Kg 0m 2 0s -2 0K -1

becquerel

Attività di sostanza radioattiva

C -1

Weber

Flusso magnetico

M 2 0kg 0s -2 0A -1

Henry

induttanza

M 2 0kg 0s -2 0A -2

Hertz

frequenza

S -1

grigio

La dose assorbita

M 2 0s -1

Sievert

Dose di radiazioni equivalenti

M 2 0s -2

lusso

luce

M -2 0kd 0sr -2

lumen

Flux luminoso

Cd 0sp

Newton

Forza, peso

M 0kg 0s -2

Siemens

Conduttività elettrica

M -2 0kg -1 0s 3 0A 2

farad

Capacità elettrica

M -2 0kg -1 0c 4 0A 2

Unità Extrasystem

L'uso di quantità storicamente sviluppate che non sono incluse nella SI o differiscono solo in un coefficiente numerico è consentito nella misura delle quantità. Queste sono unità extrasystem. Ad esempio, mm di mercurio, raggi X e altri.

I coefficienti numerici sono usati per introdurre i lobi e le multipli. Gli allegati corrispondono ad un determinato numero. Gli esempi includono centi-, kilo-, deca-, mega- e molti altri.

1 chilometro = 1000 metri,

1 centimetro = 0,01 metri.

Tipologia di quantità

Cerchiamo di specificare alcune funzionalità di base che consentono di impostare il tipo di valore.

1. Direzione. Se l'azione di una quantità fisica è direttamente correlata a una direzione, viene chiamata vettore, e alcuni sono scalari.

2. Presenza di dimensione. L'esistenza di una formula di grandezze fisiche rende possibile chiamarli dimensionali. Se nella formula tutte le unità hanno zero gradi, allora sono chiamati senza dimensione. Sarebbe più corretto chiamarli quantità con una dimensione pari a 1. In effetti, il concetto di una quantità senza dimensione è illogico. La proprietà principale è la dimensione – nessuno ha annullato!

3. Se possibile, aggiunte. Un valore aggiunto il cui valore può essere aggiunto, sottratto, moltiplicato per un coefficiente, ecc. (Ad esempio massa) è una quantità fisica che è sommabile.

4. In relazione al sistema fisico. Ampia – se il suo valore può essere costituito dai valori del sottosistema. Un esempio è l'area misurata in metri quadrati. Intensivo – un valore il cui valore non dipende dal sistema. Queste includono la temperatura.