Fysik som en videnskab, der studerer naturfænomener,bruger standard forskningsmetoder. De vigtigste stadier kan kaldes: observation, fremsættelse af en hypotese, udførelse af et eksperiment, underbyggelse af en teori. I løbet af observationen fastlægges fænomenets karakteristiske træk, forløbet, mulige årsager og konsekvenser. Hypotesen giver dig mulighed for at forklare fænomenets forløb, at etablere dets mønstre. Forsøget bekræfter (eller bekræfter ikke) hypotesens gyldighed. Giver dig mulighed for at etablere et kvantitativt forhold mellem værdier i løbet af eksperimentet, hvilket fører til en nøjagtig etablering af afhængigheder. Den hypotese, der blev bekræftet i løbet af eksperimentet, danner grundlag for en videnskabelig teori.
Ingen teori kan gøre krav påpålidelighed, hvis ikke modtaget fuld og ubetinget bekræftelse under forsøget. Udførelse af sidstnævnte er forbundet med målinger af fysiske mængder, der karakteriserer processen. En fysisk størrelse er grundlaget for målinger.
Hvad er det?
Måling refererer til de mængder, derbekræfte gyldigheden af hypotesen om regelmæssigheder. En fysisk størrelse er en videnskabelig karakteristik af en fysisk krop, hvis kvalitative forhold er fælles for mange lignende kroppe. For hver krop er en sådan kvantitativ egenskab rent individuel.
Med henvisning til den specialiserede litteratur,opslagsbog M. Yudin et al. (1989-udgaven) læser vi, at en fysisk størrelse er: “en karakteristik af en af egenskaberne ved et fysisk objekt (fysisk system, fænomen eller proces), som er kvalitativt almindeligt for mange fysiske objekter, men hver genstand er kvantitativt individuel."
Ozhegov's Dictionary (1990-udgaven) hævder, at en fysisk størrelse er "størrelsen, volumen, længden af et objekt."
For eksempel er længde en fysisk størrelse.Mekanik fortolker længden som den tilbagelagte afstand, elektrodynamik bruger længden af ledningen, i termodynamik bestemmer en lignende værdi tykkelsen af karrenes vægge. Essensen af konceptet ændres ikke: mængdeenhederne kan være de samme, men værdien kan være forskellig.
Et karakteristisk træk ved en fysisk størrelse, f.eks. fra en matematisk, er tilstedeværelsen af en måleenhed. Meter, fod, arshin er eksempler på længdeenheder.
Enheder
For at måle en fysisk størrelse skal densammenligne med værdien taget som en enhed. Husk den vidunderlige tegneserie "Forty-Eight Papegøjer". For at bestemme længden af boa constrictor målte heltene dens længde enten i papegøjer eller i elefanter eller i aber. I dette tilfælde blev længden af boa constrictor sammenlignet med højden af andre tegneseriefigurer. Resultatet afhang kvantitativt af standarden.
Enheden for en fysisk størrelse er et mål for dens måling ibestemt system af enheder. Forvirringen i disse mål opstår ikke kun på grund af målenes ufuldkommenhed og heterogenitet, men nogle gange også på grund af enhedernes relativitet.
Russisk længdemål - arshin - afstanden mellempege- og tommelfingre. Men alle menneskers hænder er forskellige, og arshinen målt med en voksen mands hånd adskiller sig fra arshinen på et barns eller en kvindes hånd. Den samme uoverensstemmelse mellem længdemål gælder favnen (afstanden mellem spidserne af armefingrene spredt fra hinanden) og albuen (afstanden fra langfingeren til håndens albue).
Det er interessant, at mænd af lille statur blev taget ind i butikkerne som ekspedienter. Udspekulerede købmænd reddede stof ved hjælp af flere mindre mål: arshin, alen, favn.
Foranstaltningssystemer
Sådan en række foranstaltninger fandtes ikke kun iRusland, men også i andre lande. Indførelsen af måleenheder var ofte vilkårlig, nogle gange blev disse enheder kun introduceret på grund af bekvemmeligheden ved deres måling. For eksempel for at måle atmosfærisk tryk blev mm Hg indtastet. Det velkendte eksperiment af Torricelli, hvor et rør fyldt med kviksølv blev brugt, gjorde det muligt at indføre en så usædvanlig mængde.
Forskellige fysiske størrelser gjorde måling af fysiske mængder ikke kun vanskelig og upålidelig, men komplicerede også udviklingen af videnskab.
Ensartet system af foranstaltninger
Forenet system af fysiske mængder, praktisk ogoptimeret i ethvert industrialiseret land, er blevet et presserende behov. Ideen om at vælge så få enheder som muligt blev vedtaget som grundlag, ved hjælp af hvilke andre mængder kunne udtrykkes i matematiske relationer. Sådanne grundmængder bør ikke relateres til hinanden, deres betydning bestemmes utvetydigt og klart i ethvert økonomisk system.
Forskellige lande har forsøgt at løse dette problem.Oprettelsen af et samlet system af foranstaltninger (Metric, GHS, ISS og andre) blev foretaget gentagne gange, men disse systemer var ubelejlige enten fra et videnskabeligt synspunkt eller til husholdningsbrug, industriel brug.
Opgaven, der blev stillet i slutningen af det 19. århundrede, blev først løst i 1958. Et samlet system blev præsenteret på mødet i International Committee of Legal Metrology.
Ensartet system af foranstaltninger
1960 var præget af et historisk mødeGeneralkonference om vægte og mål. Et unikt system kaldet "Systeme internationale d "unites" (forkortet som SI) blev vedtaget ved beslutningen på dette æresmøde, i den russiske version kaldes dette system System International (forkortelse SI).
Der tages udgangspunkt i 7 grundenheder og 2 ekstra enheder. Deres numeriske værdi bestemmes i form af en standard
Tabel over fysiske størrelser SI
Navn på hovedenheden | Målt værdi | udpegning | |
international | Russisk | ||
Grundlæggende enheder | |||
kilogram | Vægt | kg | kg |
måler | længde | m | m |
anden | tid | med | med |
ampere | Nuværende styrke | En | En |
kelvin | temperatur | K | K |
muldvarp | Mængde af stof | mol | muldvarp |
candela | Lysets kraft | cd | cd |
Yderligere enheder | |||
Radian | fladt hjørne | rad | glad |
Steradian | Solid vinkel | sr | Ons |
Selve systemet kan ikke kun bestå af syvenheder, da mangfoldigheden af fysiske processer i naturen kræver introduktion af flere og flere nye mængder. Selve strukturen sørger ikke kun for introduktionen af nye enheder, men også deres forhold i form af matematiske sammenhænge (de kaldes ofte dimensionsformler).
Enheden for fysisk mængde er hentet fraanvendelse af multiplikation, eksponentiering og division af grundenheder i dimensionsformlen. Fraværet af numeriske koefficienter i sådanne ligninger gør systemet ikke kun praktisk i alle henseender, men også kohærent (konsistent).
Afledte enheder
Måleenheder, som er dannet af syvgrundlæggende, kaldes derivater. Ud over de grundlæggende og afledte enheder blev det nødvendigt at indføre yderligere (radianer og steradianer). Deres dimension anses for at være nul. Manglen på måleinstrumenter til deres bestemmelse gør det umuligt at måle dem. Deres introduktion skyldes brugen i teoretiske studier. For eksempel måles den fysiske mængde "kraft" i dette system i newton. Da kraft er et mål for den gensidige påvirkning af legemer på hinanden, som er årsagen til at variere hastigheden af et legeme med en vis masse, kan det defineres som produktet af en masseenhed pr. hastighedsenhed divideret med en tidsenhed:
F = k٠M٠v/T, hvor k er proportionalitetsfaktoren, M er masseenheden, v er hastighedsenheden, T er tidsenheden.
SI giver følgende formel for dimensioner: N = kg * m / s2hvor der anvendes tre enheder. Og kilogrammet, og måleren og den anden er klassificeret som grundlæggende. Proportionalitetsfaktoren er 1.
Det er muligt at indføre dimensionsløse mængder, somdefineres som et forhold mellem homogene mængder. Disse omfatter friktionskoefficienten, som vides at være lig med forholdet mellem friktionskraften og kraften af normalt tryk.
Tabel over fysiske mængder afledt af de vigtigste
Enhedens navn | Målt værdi | Formel for dimensioner |
Joule | energi | kg٠m2٠s-2 |
Pascal | tryk | kg٠ m-1 ٠s-2 |
Tesla | magnetisk induktion | kg ٠A-1 ٠s-2 |
Volt | elektrisk spænding | kg ٠m2 ٠s-3٠A-1 |
Ohm | Elektrisk modstand | kg ٠m2 ٠s-3٠A-2 |
vedhæng | Elektrisk opladning | Som |
Watt | strøm | kg ٠m2 ٠s-3 |
Farad | Elektrisk kapacitans | m-2٠kg-1 ٠c4٠A2 |
Joule per Kelvin | Varmekapacitet | kg ٠m2٠s-2 ٠K-1 |
becquerel | Aktiviteten af et radioaktivt stof | C-1 |
Weber | Magnetisk strømning | m2 ٠kg ٠s-2٠A-1 |
Henry | Induktans | m2 ٠kg ٠s-2 ٠A-2 |
Hertz | frekvens | med-1 |
Grå | Absorberet dosis | m2 ٠s-1 |
Sievert | Tilsvarende stråledosis | m2 ٠s-2 |
luksus | Belysning | m-2 ٠cd ٠sr-2 |
Lumen | Lysstrøm | cd ٠av |
Newton | Styrke, vægt | m ٠kg ٠s-2 |
Siemens | elektrisk ledningsevne | m-2 ٠kg-1 ٠s3 ٠A2 |
Farad | Elektrisk kapacitans | m-2 ٠kg-1 ٠c4 ٠A2 |
Off-system enheder
Brugen af historiske værdier, ikkeinkluderet i SI eller kun afvige med en numerisk koefficient, er tilladt ved måling af mængder. Disse er ikke-systemiske enheder. For eksempel mmHg, røntgen og andre.
Numeriske koefficienter bruges til at indføre submultipler og multipla. Præfikser svarer til et bestemt tal. Et eksempel er centi-, kilo-, deca-, mega- og mange andre.
1 kilometer = 1000 meter,
1 centimeter = 0,01 meter.
Typologi af værdier
Lad os prøve at påpege nogle få grundlæggende funktioner, der giver dig mulighed for at indstille værditypen.
1. Retning. Hvis handlingen af en fysisk størrelse er direkte relateret til retningen, kaldes den vektor, andre - skalar.
2. Tilgængelighed af dimension.Eksistensen af en formel for fysiske størrelser gør det muligt at kalde dem dimensionelle. Hvis alle enheder i en formel har en nulgrad, så kaldes de dimensionsløse. Det ville være mere korrekt at kalde dem mængder med en dimension lig med 1. Begrebet en dimensionsløs størrelse er trods alt ulogisk. Hovedejendommen - dimension - er ikke opsagt!
3. Hvis det er muligt, tilføjelse. En additiv størrelse, hvis værdi kan adderes, trækkes fra, ganges med en koefficient osv. (f.eks. masse) er en fysisk størrelse, der kan summeres.
4. I forhold til det fysiske system.Omfattende - hvis dens værdi kan kompileres ud fra delsystemets værdier. Et eksempel ville være areal målt i kvadratmeter. Intensiv - en mængde, hvis værdi ikke afhænger af systemet. Disse omfatter temperatur.
