הכמות הפיזית היא ... מדידת כמויות פיזיות. מערכת של כמויות פיזיות

פיסיקה כמדע החוקר את תופעות הטבע,משתמשת במתודולוגיה של מחקר סטנדרטי. ניתן לקרוא לשלבים העיקריים: תצפית, קידום ההשערה, ניסוי, הצדקה לתיאוריה. במהלך התצפית, מאפיינים ייחודיים של התופעה, במהלך הקורס שלה, גורמים אפשריים ותוצאות נקבעים. ההיפותזה מאפשרת להסביר את מהלך התופעה, לקבוע את סדירותה. הניסוי מאשר (או לא מאשר) את תוקפה של ההשערה. מאפשר לך ליצור קשר כמותי בין הערכים במהלך הניסוי, מה שמוביל לקביעה מדויקת של התלות. ההשערה, שאושרה במהלך הניסוי, נמצאת בבסיס התיאוריה המדעית.

אין תיאוריה יכולה לטעוןאמינות, אם לא לגמרי או ללא תנאי אושר במהלך הניסוי. האחרונה קשורה למדידות הכמויות הפיזיות המאפיינות את התהליך. הכמות הפיזית היא הבסיס של המדידות.

מה זה?

המדידה מתייחסת לכמויות הללולאשר את תוקפה של ההשערה של סדירות. כמות פיזית היא מאפיין מדעי של גוף פיזי שהקשר האיכותי שלו משותף למספר רב של גופים דומים. עבור כל גוף, המאפיין הכמותי הזה הוא אינדיווידואלי לחלוטין.

אם נפנה לספרות המיוחדת, אם כן(מהדורה 1989), אנו קוראים כי הכמות הפיזית היא: "המאפיין של אחד המאפיינים של אובייקט פיזי (מערכת פיזית, תופעה או תהליך), כי הוא נפוץ מבחינה איכותית עבור אובייקטים פיזיים רבים, אבל אישי כמותי עבור כל אובייקט ".

מילון Ozhegova (מהדורה 1990) טוען כי הגודל הפיזי הוא - "גודל, נפח, אורך הנושא."

לדוגמה, אורך הוא כמות פיזית. אורך המנגנון מתפרש כמרחק המרחק, האלקטרודינמיקה משתמשת באורך החוט, בתרמודינמיקה ערך מקביל קובע את עובי קירות הכלי. המהות של המושג לא משתנה: יחידות של ערכים יכולות להיות זהות, והערך - שונה.

תכונה ייחודית של כמות פיזית, למשל, מתמטית אחת, היא נוכחות של יחידת מדידה. מטר, רגל, arshin הן דוגמאות של יחידות אורך.

יחידות מידה

כדי למדוד כמות פיזית, זה צריך להיותלהשוות עם הערך שנלקח עבור היחידה. זכור את הקריקטורה הנפלאה "ארבעים ושמונה תוכים". כדי לקבוע את אורך מחנק הבואה, הגיבורים מדדו את אורכו בתוכים, אחר כך בפילים, ואחר כך בקופים. במקרה זה, אורך של מחנק בואה הושווה עם צמיחה של דמויות מצוירות אחרות. התוצאה הייתה תלויה כמותית בתקן.

יחידת הכמות הפיזית היא מדד המדידה שלה- מערכת יחידות מוגדרת. הבלבול באמצעים אלה נובע לא רק בשל פגמים, ההטרוגניות של צעדים, אבל לפעמים גם בגלל היחסות של יחידות.

מדד רוסי של אורך - arshin - המרחק ביןהאצבע והאגודל. עם זאת, את הידיים של כל האנשים הם שונים, ו arshin, נמדד על ידי אדם של אדם מבוגר, שונה arshin על ידו של ילד או אישה. אותו חוסר עקביות של האמצעים של אורך נוגע sazhen (המרחק בין קצות האצבעות הניח את הידיים) ואת המרפק (המרחק מן האמה האמצעית עד המרפק של היד).

מעניין שאנשים שימשו כמפקחים בדוכנים. סוחרים ערמומיים שמרו בד עם כמה צעדים קטנים יותר: arshin, מרפק, sazhen.

מערכות מדידה

כזה מגוון של אמצעים קיים לא רק ברוסיה, אלא גם במדינות אחרות. המבוא של יחידות מידה היה לעתים קרובות שרירותי, לפעמים יחידות אלה היו הציג רק בגלל הנוחות של מדידת אותם. לדוגמה, כדי למדוד לחץ אטמוספרי, מ"מ של כספית הוזרק. הניסיון המפורסם של Torricelli, שבו צינור מלא כספית שימש, אפשרה להציג ערך יוצא דופן כזה.

הכוח של המנועים הושווה עם כוח סוס (אשר מתורגל גם היום).

כמויות פיזיות שונות שנמדדו בכמויות פיזיות לא רק מורכבות ולא מהימנות, אלא גם מסבכות את התפתחות המדע.

מערכת אחידה של אמצעים

מערכת אחידה של כמויות פיזיות, נוחממוטב בכל מדינה מתועשת, הפך צורך דחוף. כבסיס, אימצו את הרעיון של בחירה כמה יחידות ככל האפשר, בעזרת אשר כמויות אחרות יכול לבוא לידי ביטוי יחסים מתמטיים. ערכים בסיסיים אלה לא צריכים להיות קשורים זה לזה, משמעותם נקבעת באופן חד משמעי ומובן בכל מערכת כלכלית.

בעיה זו נפתרה במדינות שונות. יצירת מערכת אחידה של אמצעים (מטרי, GHS, ISS ואחרים) נעשה שוב ושוב, אבל מערכות אלה היו לא נוח או מנקודת מבט מדעית או ביישומים תעשייתיים מקומיים.

המשימה, שנקבעה בסוף המאה ה -19, נפתרה רק ב -1958. מערכת מאוחדת הוצגה בישיבת הוועדה הבינלאומית למטרולוגיה חוקית.

מערכת אחידה של אמצעים

1960 היה מסומן על ידי מפגש היסטוריועידה כללית על משקלות ומידות. מערכת ייחודית, הנקראת «סיסטם Internationale ד" המאחד»(מקוצר SI) אומצה על ידי החלטה של ​​האסיפה המכובד הזה. בגרסה הרוסית של המערכת נקרא המערכת הבינלאומית (קיצור SI).

מבוסס על 7 יחידות בסיסיות ו -2 יחידות נוספות. הערך המספרי שלהם נקבע בצורה של תקן

טבלה של כמויות פיזיות של SI

שם היחידה הראשית	ערך נקוב	סימון
		הבינלאומי	רוסית
יחידות בסיסיות
קילוגרם	משקל	kg	kg
מטר	אורך	מ	מ
השני	זמן	s	עם
amp	כוח נוכחי	א	א
קלווין	טמפרטורה	כדי	כדי
השומה	כמות החומר	מול	השומה
קנדלה	כוחו של האור	cd	cd
יחידות נוספות
רדיאן	זווית שטוחה	רא	שמח
סטראדי	פינת פינת	sr	יום רביעי

המערכת עצמה לא יכולה להכיל רק שבעהיחידות, שכן מגוון של תהליכים פיזיים בטבע דורש הכנסת כמויות חדשות יותר ויותר. במבנה עצמו, לא רק את ההקדמה של יחידות חדשות הוא בחזונו, אלא גם הקשר שלהם בצורה של יחסים מתמטיים (הם נקראים לעתים קרובות נוסחאות ממדי).

יחידת הכמות הפיזית מתקבלתיישום של כפל, exponentiation, וחלוקת יחידות בסיסיות בנוסחת מימד. היעדרם של מקדמים מספריים במשוואות כאלה הופך את המערכת לא רק נוחה בכל המובנים, אלא גם קוהרנטית.

יחידות נגזרות

יחידות המידה שנוצרו משבעהבסיסיים, נקראו נגזרים. מלבד היחידות הראשיות נגזרו, את צורך המבוא של תוספת (רדיאן ו סטרדיאן). מימד שלהם נחשב אפס. היעדר מכשירי מדידה לקביעתם אינו מאפשר למדוד אותם. ההקדמה שלהם נובעת מהשימוש במחקרים תיאורטיים. לדוגמה, "הכוח" גודל פיזיקלי במערכת נמדד ניוטונים. מאחר שהחיל - מדד של הפעולה ההדדית של גופים אלה באלה, הוא הסיבה משתנה המהירות של מסת גוף מסוימת, אז אתה יכול להגדיר את זה בתור התוצר של מונית יחידה לכל שיעור יחידה, מחולק יחידת זמן:

F = k0M0v / T, כאשר k הוא מקדם המידתיות, M היא יחידת מסה, V היא יחידת מהירות, T היא יחידת זמן.

SI נותן את הממדים הבאים הנוסחה: H = kg0m / s²שבו שלוש יחידות משמשות. שני ק"ג, מטר, והשני קשורים העיקריים. מקדם המידתיות הוא 1.

ניתן להציג כמויות חסרות-ממדיםמוגדרים כיחס בין כמויות הומוגניות. אלה כוללים את מקדם החיכוך, כידוע, השווה ליחס כוח החיכוך לכוח הלחץ הנורמלי.

טבלה של כמויות פיזיות נגזר הראשי

שם היחידה	ערך נקוב	נוסחה ממדית
ג'ול	את האנרגיה	ק"ג20c-2
פסקל	לחץ	kg0 m-1 0c-2
טסלה	אינדוקציה מגנטית	kg א-1 0c-2
וולט	מתח	ק"ג 0 מ '2 0c-30 א-1
אום	התנגדות חשמלית	ק"ג 0 מ '2 0c-30 א-2
תליון	מטען חשמלי	ועם
ואט	כוח	ק"ג 0 מ '2 0c-3
פאראד	כושר חשמלי	מ-20 ק"ג-1 0c40 א2
ג'ול על קלווין	קיבולת חום	ק"ג 0 מ '20c-2 0 K-1
בקרל	פעילות חומר רדיואקטיבי	ג-1
וובר	זרימה מגנטית	מ2 0kg 0s-20 א-1
הנרי	השראה	מ2 0kg 0s-2 0 א-2
הרץ	תדירות	עם-1
אפור	המינון הקלוט	מ2 0c-1
סיוורט	מינון קרינה שווה	מ2 0c-2
סוויטה	תאורה	מ-2 0kd 0sr-2
לומן	שטף אור	cd 0sr
ניוטון	משקל כוח	מ '0kg 0s-2
סימנס	מוליכות חשמלית	מ-2 0 ק"ג-1 0c3 0 א2
פאראד	כושר חשמלי	מ-2 0 ק"ג-1 0c4 0 א2

יחידות שאינן מערכת

שימוש בערכים שנקבעו מבחינה היסטורית לאהכלול ב- SI או שונה רק על ידי גורם מספרי, מותר בעת מדידת ערכים. אלה הן יחידות שאינן מערכת. לדוגמה, מ"מ HG, רנטגן ועוד.

גורמים נומריים משמשים להחדרת ערכים חלקיים ומרובים. קידומות מתאימות למספר מסוים. דוגמא תהיה סנטימטרית, קילו, דקא, מגה, ועוד רבים אחרים.

1 ק"מ = 1000 מטר,

1 סנטימטר = 0.01 מטר.

טיפולוגיה של ערכים

ננסה לציין כמה תכונות בסיסיות שמאפשרות לנו לקבוע את סוג הכמות.

1. כיוון. אם הפעולה של כמות פיזית קשורה ישירות לכיוון, היא נקראת וקטורית, אחרים - סקלרית.

2. נוכחות של מימד. קיומה של נוסחה בכמויות פיזיות מאפשר לכנות אותם ממדי. אם בנוסחה כל היחידות יש אפס מעלות, אז הם נקראים מימדים. זה יהיה נכון יותר לקרוא להם כמויות עם מימד שווה 1. אחרי הכל, את הרעיון של כמות מימד הוא לא הגיוני. הנכס העיקרי - הממד - לא בוטל!

3. אם תוספת אפשרית. כמות הוספה, שערכה ניתן להוסיף, לחסר, להכפיל גורם, וכו '(למשל, מסה) היא כמות פיזית כי הוא summable.

4. ביחס למערכת הפיזית. נרחב - אם הערך שלה יכול להרכיב מערכי המשנה. דוגמה לכך היא השטח שנמדד מטרים רבועים. אינטנסיבי - ערך שערכו אינו תלוי במערכת. אלה כוללים טמפרטורה.

</ p>>