Глава 1. Основы метрологии.

1.1. Физические свойства, величины и шкалы

Все объекты окружающего мира характеризуются своими свойствами, для количественного описания которых вводят понятия физических величин. Физическая величина (ФВ) – это свойство чего-либо, что может быть выделено среди других свойств и оценено тем или иным способом, в том

числе и количественно. ФВ можно разделить на два вида – реальные и идеальные.

Величины можно разделить на два вида реальные и идеальные. Идеальные величины главным образом относятся к математике и являются обобщением ( моделью ) конкретных реальных понятий.

Реальные величины делятся на физические и нефизические. Физическая величина (ФВ) может быть определена как величина, свойственная материальным объектам. К нефизическим следует отнести величины присущие общественным (нефизическим) наукам (философия, социология, экономика и тд.).

Физические величины целесообразно разделить на измеряемые и оцениваемые.

Измеряемые ФВ могут быть выражены количественно в виде определенного числа установленных единиц измерения. ФВ, для которых по тем или иным причинам не может быть введена единица измерения, могут быть только оценены.

Единица физической величины – это ФВ фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, применяемые для количественного выражения однородных ФВ.

Физические величины, на которых не может быть введена единица измерения могут быть только оценены.

Нефизические величины могут быть только оценены.

Все виды шкал оценок физических величин можно разделить на следующие:

1. Шкалы наименований, которые характеризуются оценкой эквивалентности различных качественных ( не количественных ) проявлений свойств. Примером таких шкал являются широко распространенные атласы цветов, предназначенные для идентификации цвета.

2. Шкалы порядка (шкалы рангов) описывают свойства величин , упорядоченные по возрастанию или убыванию оцениваемого свойства. В этих шкалах возможно наличие нулевого отсчета, но отсутствуют единицы измерения. Примером таких шкал являются шкала баллов силы землетрясений, шкала баллов силы ветра.

3. Шкалы интервалов (разностей). К таким относятся шкалы интервалов времени, температурные шкалы Цельсия, Фаренгейта, шкалы длин.

4. Шкалы отношений. Для них существует естественный нуль и установлена единица измерений. Примером таких шкал являются шкалы массы и термодинамической температуры.

1.2. Международная система единиц и физических величин.

В 1954 X генеральная конференция по мерам и весам установила шесть основных единиц для международных взаимоотношений: метр, килограмм, секунда, Ампер, Кельвин, Кандела. В 1960 XI генеральная конференция по мерам и весам утвердила Международную систему единиц, обозначаемая сокращенно SI – в русской транскрипции СИ.

В результате некоторых видоизменений, принятых генеральными конференциями по мерам и весам в последующие годы, система СИ включает семь основных единиц.

№	Величина	Единица измерений	Сокращ. обозначение
1	Длина	Метр	М
2	Масса	Килограмм	Кг
3	Время	Секунда	С
4	Сила электрического тока	Ампер	А
5	Термодинамическая температура	Кельвин	К
6	Количество вещества	Моль	Моль
7	Сила света	Кандела	Кд

Кроме основных единиц Системы СИ приведем несколько примеров производных единиц, широко применяемых на практике.

Сила ( F ) – единицей силы является Ньютон ( Н ) – сила сообщающая телом массой 1 кг ускорения 1 м/с² в направлении действия силы, что определяется уравнением силы в виде:

F = ma , dim F = [m] · [a] , где m – масса тела

а – ускорение

Работа ( А ) – единицей работы является Джоуль (Дж) – работа силы равной 1 Н при перемещении его точки приложения на расстояние 1 м в направлении действия силы, что определяется уравнением работы в виде:

A = F · l , где l – длина перемещения тела.

Мощность ( Р ) – единицей мощности является Ватт ( Вт, W ) – мощность, при которой за время 1с выполняется работа 1 Дж., что определяется уравнением мощности :

Р = A/t , где t – время выполнения работы

Количество электричества – единицей количества электричества является Кулон ( Кл,С ) – количество, протекающее через поперечное сечение проводника в течении 1 с. при силе тока 1 А, что определяется уравнением :

Q = I · t , где I – сила тока.

Электрическое напряжение – единицей измерения является вольт ( B, V ). Напряжение, вызывающее в электрической цепи постоянный ток силой 1 А при мощности 1 Вт:

U =

Англия и США не согласовали метрическую систему мер. В Таблице 2 приведены некоторые не метрические единицы Англии и США и перевод их в метрическую систему мер.

Таблица 2

Англо – Американские единицы	Метрические единицы
Морская миля	1852 м.
Сухопутная миля	1609 м.
Ярд = 3 футам = 36 дюймам	0,9144 м.
Фут = 12 дюймам	30,48 мм.
Баррель (США)	159 л.
Галлон (Англия)	4,546 л.
Галлон (США)	3,785 л.
Морская миля в час	1852
Сухопутная миля в час	1609
Тройная унция	31,1 гр.

Соотношение между градусом Фаренгейта и градусом Цельсия имеет вид:

1° F = ° C

Перевод температуры Фаренгейта в температуру Цельсия осуществляется по уравнению

= ( – 32 ° )

Перевод в температуру по Кельвину ( ) из температуры по Цельсию ( ) осуществляется по уравнению:

= + 273,15