A fizika mint természeti jelenségeket vizsgáló tudományszabványos kutatási módszertant használ. A fő szakaszok nevezhetők: megfigyelés, hipotézis felállítása, kísérlet elvégzése, elmélet alátámasztása. A megfigyelés során megállapítják a jelenség megkülönböztető jegyeit, lefolyásának lefolyását, lehetséges okait és következményeit. A hipotézis lehetővé teszi, hogy megmagyarázzuk egy jelenség lefolyását és megállapítsuk mintázatait. A kísérlet megerősíti (vagy nem erősíti meg) a hipotézis érvényességét. Lehetővé teszi kvantitatív kapcsolat létrehozását a mennyiségek között egy kísérlet során, ami a függőségek pontos megállapításához vezet. Egy kísérlettel megerősített hipotézis képezi a tudományos elmélet alapját.
Egyetlen elmélet sem állíthatja, hogy azmegbízhatóság, ha a kísérlet során nem kapott teljes és feltétlen megerősítést. Ez utóbbi végrehajtása a folyamatot jellemző fizikai mennyiségek mérésével jár. A mérések alapja a fizikai mennyiség.
Mi ez?
A mérés azokra a mennyiségekre vonatkozik, amelyekerősítse meg a mintákra vonatkozó hipotézis érvényességét. A fizikai mennyiség a fizikai test tudományos jellemzője, amelynek minőségi viszonya sok hasonló testre jellemző. Minden egyes test esetében ez a mennyiségi jellemző tisztán egyéni.
Ha a szakirodalom felé fordulunk, akkor inM. Yudin és munkatársai referenciakönyvében (1989-es kiadás) azt olvassuk, hogy a fizikai mennyiség: „egy fizikai objektum (fizikai rendszer, jelenség vagy folyamat) egyik tulajdonságának jellemzője, minőségileg sok fizikai objektumra jellemző. , de mennyiségileg minden objektum esetében egyedi."
Ozhegov szótára (1990-es kiadás) kijelenti, hogy a fizikai mennyiség „egy tárgy mérete, térfogata, kiterjedése”.
Például a hosszúság egy fizikai mennyiség.A mechanika a hosszúságot a megtett távolságként értelmezi, az elektrodinamika a vezeték hosszát, a termodinamikában pedig hasonló érték határozza meg az erek falának vastagságát. A fogalom lényege nem változik: a mennyiségek mértékegységei lehetnek azonosak, de a jelentése eltérő.
Egy fizikai mennyiség megkülönböztető jellemzője, mondjuk a matematikai mennyiségtől, a mértékegység jelenléte. A méter, láb, arshin példák a hosszegységekre.
Egységek
Egy fizikai mennyiség méréséhez annak lennie kellösszehasonlítani az egységnek vett értékkel. Emlékezzen a „Negyvennyolc papagáj” csodálatos rajzfilmre. A boa hosszának meghatározásához a hősök megmérték a hosszát papagájokban, elefántbébiekben és majmokban. Ebben az esetben a boa hosszát összehasonlították más rajzfilmfigurák magasságával. Az eredmény mennyiségileg a szabványtól függött.
A fizikai mennyiség mértékegysége annak mértékeegy bizonyos mértékegységrendszer. A zavar ezekben a mértékekben nemcsak a mértékek tökéletlensége és heterogenitása miatt merül fel, hanem néha az egységek relativitása miatt is.
Orosz hosszmérték - arshin - a távolságindex és hüvelykujj. Azonban mindenkinek más a keze, és a felnőtt férfi kezével mért arshin más, mint a gyermek vagy nő kezével mért arshin. Ugyanez az eltérés a hosszmértékekben vonatkozik a ölekre (az oldalra kinyújtott kezek ujjbegyei közötti távolság) és a könyökökre (a középső ujj és a kéz könyökének távolsága).
Érdekesség, hogy a boltokba kisembereket vettek fel ügyintézőnek. A ravasz kereskedők valamivel kisebb méretekkel mentették meg a textíliát: arshin, könyök, fát.
Mértékrendszerek
Ilyen sokféle intézkedés nem csak az országban létezettOroszországban, de más országokban is. A mértékegységek bevezetése gyakran önkényes volt, néha csak a mérési kényelem miatt vezették be ezeket a mértékegységeket. Például a légköri nyomás mérésére Hgmm-t adtak meg. Torricelli híres kísérlete, amelyben higannyal töltött csövet használtak, lehetővé tette egy ilyen szokatlan érték bevezetését.
A különféle fizikai mennyiségek nemcsak bonyolulttá és megbízhatatlanná tették a fizikai mennyiségek mérését, hanem a tudomány fejlődését is megnehezítették.
Egységes mértékrendszer
A fizikai mennyiségek egységes rendszere, kényelmes ésminden iparosodott országban sürgőssé vált. A lehető legkevesebb mértékegység kiválasztásának gondolatát vették alapul, amelynek segítségével matematikai összefüggésekben más mennyiségek is kifejezhetők. Az ilyen alapmennyiségek nem kapcsolódhatnak egymáshoz, jelentésük egyértelműen és egyértelműen meghatározott minden gazdasági rendszerben.
Számos ország próbálta megoldani ezt a problémát.Egységes mértékrendszer (Metric, GHS, MKS és mások) létrehozását többször is megkísérelték, de ezek a rendszerek sem tudományos szempontból, sem a mindennapi és ipari felhasználásban kényelmetlenek voltak.
A 19. század végén feltett feladatot csak 1958-ban oldották meg. Egységes rendszert mutattak be a Nemzetközi Jogi Mérésügyi Bizottság ülésén.
Egységes mértékrendszer
Az 1960-as évet egy történelmi találkozó jellemezteÁltalános Súly- és Mértékkonferencia. E tiszteletreméltó ülés határozatával elfogadták a „Systeme internationale d"unites" (rövidítve SI) elnevezésű egyedülálló rendszert, amelyet az orosz változatban Nemzetközi Rendszernek (rövidítve SI) neveznek.
Az alap 7 fő egység és 2 további. Számértéküket szabvány formájában határozzák meg
Fizikai mennyiségek táblázata SI
A fő egység neve | Mért mennyiség | kijelölés | |
Nemzetközi | orosz | ||
Alapegységek | |||
kilogramm | Súly | kg | kg |
méter | hossz | m | m |
második | idő | a | a |
amper | Áramerősség | A | A |
kelvin | hőmérséklet | K | K |
anyajegy | Az anyag mennyisége | mol | anyajegy |
kandela | A fény ereje | CD | CD |
További egységek | |||
Radian | Lapos szög | rad | boldog |
Szteradián | Tömörszög | sr | Házasodik |
Maga a rendszer nem állhat csak hétbőlegységeket, hiszen a természetben zajló fizikai folyamatok változatossága egyre több új mennyiség bevezetését teszi szükségessé. Maga a struktúra nemcsak az új egységek bevezetését biztosítja, hanem matematikai összefüggések formájában (gyakrabban dimenziós képleteknek nevezik ezeket) egymás közötti összefüggéseiket is.
A fizikai mennyiség mértékegységét azzal kapjuk megaz alapegységek szorzása, hatványozása és osztása a méretképletben. A numerikus együtthatók hiánya az ilyen egyenletekben nemcsak kényelmessé teszi a rendszert minden szempontból, hanem koherenssé (konzisztenssé is).
Származtatott egységek
Hétből képzett mértékegységekaz alapvetőeket származékoknak nevezzük. Az alap- és származtatott egységek mellett további egységek (radiánok és szteradiánok) bevezetésére is szükség volt. Méretüket nullának tekintjük. Az ezek meghatározására szolgáló mérőeszközök hiánya lehetetlenné teszi a mérést. Bevezetésük az elméleti kutatásban való felhasználásuknak köszönhető. Például a fizikai mennyiségi „erőt” ebben a rendszerben newtonban mérik. Mivel az erő a testek egymásra gyakorolt kölcsönös hatásának mértéke, ami egy bizonyos tömegű test sebességének változását okozza, ezért úgy definiálható, mint egy tömegegység és egy sebességegység szorzata. osztva egy idő egységgel:
F = k٠M٠v/T, ahol k az arányossági együttható, M a tömeg mértékegysége, v a sebesség mértékegysége, T az idő mértékegysége.
SI a következő méretképletet adja: H = kg٠m/s2, ahol három egységet használnak. És a kilogramm, a mérő és a második az alap kategóriába tartozik. Az arányossági tényező 1.
Lehetőség van dimenzió nélküli mennyiségek bevezetésére, amelyekhomogén mennyiségek arányaként határozzák meg. Ezek közé tartozik a súrlódási együttható, mint ismeretes, egyenlő a súrlódási erő és a normál nyomási erő arányával.
Az alapértékekből származtatott fizikai mennyiségek táblázata
Az egység neve | Mért mennyiség | Dimenziós képlet |
Joule | energia | kg٠m2٠с-2 |
Pascal | nyomás | kg٠ m-1 ٠с-2 |
Tesla | mágneses indukció | kg ٠A-1 ٠с-2 |
Volt | elektromos feszültség | kg ٠m2 ٠с-3٠A-1 |
Ohm | Elektromos ellenállás | kg ٠m2 ٠с-3٠A-2 |
medál | Elektromos töltés | A٠ s |
Watt | erő | kg ٠m2 ٠с-3 |
Farad | Elektromos kapacitás | m-2٠kg-1 ٠c4٠A2 |
Joule Kelvinnek | Hőkapacitás | kg ٠m2٠с-2 ٠К-1 |
Becquerel | Radioaktív anyag aktivitása | C-1 |
Weber | Mágneses áramlás | m2 ٠kg ٠s-2٠A-1 |
Henrik | Induktivitás | m2 ٠kg ٠s-2 ٠A-2 |
Hertz | frekvencia | a-1 |
szürke | Elnyelt dózis | m2 ٠с-1 |
sievert | Egyenértékű sugárdózis | m2 ٠с-2 |
luxus | fény | m-2 ٠кд ٠ср-2 |
Lumen | Fényáramlás | kd ٠sr |
Newton | Erő, súly | m ٠kg ٠s-2 |
Siemens | Elektromos vezetőképesség | m-2 ٠kg-1 ٠с3 ٠A2 |
Farad | Elektromos kapacitás | m-2 ٠kg-1 ٠c4 ٠A2 |
Nem rendszer egységek
A történelmileg megalapozott értékek használata nemaz SI-ben szereplő vagy csak numerikus együtthatóval eltérő, mennyiségek mérése során megengedett. Ezek nem rendszerszintű egységek. Például mm higany, röntgen és mások.
A numerikus együtthatók rész- és többszörösek bevezetésére szolgálnak. Az előtagok egy adott számnak felelnek meg. Ilyen például a centi-, kilo-, deka-, mega- és sok más.
1 kilométer = 1000 méter,
1 centiméter = 0,01 méter.
A mennyiségek tipológiája
Megpróbálunk megjelölni több olyan alapvető jellemzőt, amelyek lehetővé teszik az érték típusának megállapítását.
1 irány. Ha egy fizikai mennyiség hatása közvetlenül kapcsolódik az irányhoz, akkor vektornak, mások skalárnak nevezik.
2. A méret elérhetősége.A fizikai mennyiségekre vonatkozó képlet megléte lehetővé teszi, hogy dimenziósnak nevezzük őket. Ha egy képletben minden egység nulla fokos, akkor dimenzió nélkülinek nevezzük. Helyesebb lenne 1-gyel egyenlő dimenziójú mennyiségeknek nevezni őket. Hiszen a dimenzió nélküli mennyiség fogalma logikátlan. A fő tulajdonság - dimenzió - nem lett törölve!
3. Ha lehetséges, kiegészítés. Az additív mennyiség, amelynek értéke összeadható, kivonható, együtthatóval szorozható stb. (például tömeg), olyan fizikai mennyiség, amely összegezhető.
4. A fizikai rendszerrel kapcsolatban.Kiterjedt - ha értéke összeállítható az alrendszer értékeiből. Példa erre a négyzetméterben mért terület. Intenzív - olyan mennyiség, amelynek értéke nem függ a rendszertől. Ezek közé tartozik a hőmérséklet.
