7. Измерение физических величин. Понятия и определения

Согласно ГОСТУ, измерение – это нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.

В этом определении содержатся главные признаки понятия «измерение».

1. измерять можно только физические величины;

2. измерение требует проведения опытов;

3. для проведения данных опытов требуются специальные технические средства, приводимые во взаимодействия с объектом, которые называют средствами измерений;

4. результатом измерений является значение физической величины.

Значение физической величины должно быть не просто числом, а числом именованным, т.е. результат должен быть выражен в определенных единицах, принятых для данной величины. Только в этом случае результаты измерений, полученные разными средствами, можно сравнивать между собой.

Измерить некоторую физическую величину Q – значит сравнить её с другой величиной q, принятой за единицу измерений и выразить первую в долях последней. В математической форме Q = kq, где k – любое положительное целое или дробное число, показывающее во сколько раз Q больше или меньше q. По способу получения числового значения измеряемой величины все измерения делят на прямые, косвенные, совместные, совокупные и динамические.

Прямое измерение – это измерение, при котором искомое значение измеряемой величины находят непосредственно из опытных данных (измерение массы на весах, длины с помощью линейки, напряжения вольтметром, температуры термометром и т.д.).

Косвенное измерение – это измерения, при котором искомое значение величины находят из известной зависимости между этой величиной и величинами, полученными прямыми измерениями (плотность по массе и объему тела, определение крена сооружений по результатам угловых и линейных измерений и т.п.). Некоторые физические величины могут быть измерены как с помощью прямых, так и косвенных измерений. Так, величина сопротивления проводника R может быть определена непосредственно омметром, либо путем измерения напряжения на концах проводника U и силы тока в нем I и использования закона Ома (R = U/I).

Совместные измерения – это измерения нескольких разноименных величин с целью нахождения зависимости между ними. Так, например, известно, что сопротивление проводников в некотором интервале температуры Т описывается формулой

R = R₀(1+aT + bT²)

Выполнив измерения R при разных температурах, можно найти величины R₀, a, b путем решения системы уравнений.

Совокупные измерения – это одновременные измерения группы одноименных величин, одна часть которых известна, а другая – нет. Примером таких измерений может служить определение массы неизвестной гири на стрелочных весах с использованием набора гирь с известной массой.

Динамические измерения связаны с такими величинами, которые изменяют свой размер во времени. Например, измерение скорости падающего тела в произвольный момент времени.

Помимо этого измерения бывают однократными и многократными, абсолютными и относительными, равноточными и неравноточными.

Измерения традиционно разделяются по многим классификационным признакам, в связи с чем существуют разновидности их классификаций. Одна из наглядных классификаций, применяемых в строительстве, опирается на основные разделы физики. При этом говорят об измерениях величин: пространства и времени, механических, электрических и магнитных, теплофизических, акустических, оптических и световых, ядернофизических. Именно эти разделы используются в Перечне единиц физических величин, применяемых в строительстве.