2. Системы единиц
Физические величины и их единицы подразделяются на основные и производные.
Основными являются физические величины и единицы выбираемые произвольно и независимо друг от друга. Каждой основной физической величине присваивается символ латинского или греческого алфавитов.
Производными являются физические величины и их единицы, которые определяются либо через основные единицы либо через другие производные единицы с помощью определяющих уравнений, представляющих физические законы или определения соответствующих физических величин.
Совокупность основных и производных физических величин и их единиц образуют соответственно систему величин и систему единиц.
Пример: основные единицы - метр, килограмм, секунда
производные единицы- м/с, Ньютон, джоуль
Пример: В качестве примера установим единицу скорости. Для этого воспользуемся определением скорости для случая равномерного движения
т.е. скорость есть отношение пути ко времени за которое этот путь пройден. Это выражение является определяющим уравнением для установления единицы скорости. Выберем в качестве основных единицы длины и времени. Определим размер выбранных основных единиц.
[]=1 м [t]=1 м
Тогда для единицы скорости имеем
Аналогично для ускорения используем определяющее уравнение
Тогда, при тех же единицах, единица ускорения
Пример:
Теперь определим единицу силы. Для этого, в качестве определяющего уравнения используем второй закон Ньютона, который может быть представлен в виде
Дополним выбранные основные единицы еще одной - единицей массы. Определим ее размер как
[m] =1 кг
Тогда для единицы силы имеем
Назовем единицу силы - Ньютон
Тогда
В настоящее время применяются следующие системы единиц:
1) СГС (CGS)- система единиц с тремя основными единицами (принята конгрессом электриков в 1881г. во Франции). Основные единицы: единица длины - сантиметр; единица массы - грамм; единица времени - секунда. Применение СГС допускается в теоретической физике и астрономии.
2) Международная система единиц (СИ, SI) - система единиц основанная на семи единицах
Физ. вел. |
Символ |
Единица |
||
Название |
Обозначение |
|||
Рус. |
Лат. |
|||
Длина |
L |
Метр |
м |
m |
Масса |
M |
Килограмм |
кг |
kg |
Время |
T |
Секунда |
с |
s |
Сила электрического тока |
I |
Ампер |
A |
A |
Температура |
|
Кельвин |
К |
K |
Количество вещества |
N |
Моль |
моль |
mol |
Сила света |
J |
Кандела |
кд |
cd |
Дополнительные единицы СИ
Плоский угол - геометрическая фигура, образованная двумя лучами (сторонами угла), выходящими из одной точки. Единица радиан (рад, rad) - угол между двумя радиусами окружности, длина дуги между которыми равна радиусу.
Телесный угол - часть пространства, заключенная внутри одной полости конической поверхности с замкнутой направляющей. Единица стерадиан (ср, sr) - телесный угол, вершина которого расположена в центре сферы и который вырезает на поверхности сферы площадь равную площади квадрата со стороной, равной радиусу сферы.
Внесистемные единицы
Единицы не входящие в систему единиц называются внесистемными. К ним относятся
Кратные и дольные единицы построенные из основных единиц системы по десятичному принципу.
Пример: сантиметр, дециметр, тонна
Единицы построенные из основных единиц системы не по десятичному принципу.
Пример: час, минута
Единицы, не связанные с какой либо системой. Сюда входят устаревшие национальные единицы, у также единицы, которые имеют узкоспециальное употребление:
в навигации -морская миля, узел,
в астрономии - световой год, парсек,
единицы давления: мм.рт.ст., бар, техническая атмосфера
единица количества теплоты - калория;
единица мощности - лошадиная сила.