1. Международная система единиц измерений

Для описания свойств окружающих нас тел и явлений вводятся физи­ческие величины.

Физическая величина (ФВ) - одно из свойств физического объекта (физической системы, явления или процесса), общее в качественном от­ношении для многих физических объектов, но в количественном отноше­нии индивидуальное для каждого из них.

Качественная определенность ФВ называется родом ФВ. Соответст­венно, физические величины одного рода называются однородными, раз­ного рода - неоднородными. Так, длина и диаметр детали - однородные величины, длина и масса детали - неоднородные величины.

Количественно ФВ характеризуется размером, который выражается ее значением.

Размер ФВ - количественная определенность ФВ, присущая конкрет­ному материальному объекту, системе, явлению или процессу. Чтобы оценить значение размера ФВ, необходимо его выразить понятным и удобным образом. Поэтому размер данной ФВ сравнивают с некоторым размером однородной с ней ФВ, принятым за единицу, т.е. вводят едини­цу измерения данной ФВ.

Единица измерения ФВ - ФВ фиксированного размера, которой ус­ловно присвоено числовое значение, равное 1, и применяемая для количе­ственного выражения однородных с ней физических величин. Введение единицы измерения данной ФВ позволяет определить ее значение.

Значение ФВ - выражение размера физической величины в виде неко­торого числа принятых для нее единиц. Значение ФВ включает числовое значение ФВ и единицу измерения.

Числовое значение ФВ - отвлеченное число, которое равно отноше­нию размера данной ФВ к единице ее измерения. Поэтому при записи значения ФВ предполагается, что числовое значение умножается на соот­ветствующую единицу измерения. Чтобы найти значение ФВ, необходимо провести измерение данной ФВ.

При измерении ФВ находятся значения ФВ опытным путем с помо­щью специальных технические средств (средств измерений). Соответст­венно, ФВ, подлежащая измерению, измеряемая или измеренная в соот­ветствии с основной целью измерительной задачи, называется измеряемой ФВ. Независимо от применяемого способа всякое измерение любой ФВ сводится к экспериментальному определению отношения размера данной ФВ к единице ее измерения. Данное отношение является числовым значе­нием ФВ.

Пример 1.1. С помощью метровой и дюймовой линеек измерена длина бруска. Она оказалась равной: I = 2,54 м = 254 см = 100 дюймов. В данном случае измеряемая ФВ - длина. Размер длины - кратчайшее расстояние между концами бруска. Значение длины равно 2,54 м, 254 см и 100 дюймов, единицы измерения — метр, сантиметр и дюйм, соответственно. Числовое значение длины в метрах - 2,54, в сантиметрах - 254, в дюймах - 100.

При выполнении измерений возникает вопрос: как соотносится ре­зультат измерения ФВ с тем, каково на самом деле ее значение? Поэтому для оценки качества проведенных измерений вводятся понятия истинного и действительного значений ФВ.

Истинное значение ФВ - значение ФВ, которое идеальным образом характеризует в качественном и количественном отношении соответст­вующую ФВ. Истинное значение ФВ практически недостижимо. Оно мо­жет быть получено только в результате бесконечного процесса измерений с бесконечным совершенствованием методов и средств измерений. Иными словами истинное значение ФВ - это то недостижимое идеальное значе­ние, которое стремятся получить при проведении измерений.

Действительное значение ФВ - значение ФВ, полученное экспери­ментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в по­ставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него.

Пример 1.2. При многократных измерениях за действительное значение прини­мают среднеарифметическое результатов отдельных наблюдений.

Для измерения одной и той же ФВ могут применяться несколько раз­личных единиц измерения. Поэтому необходимо уметь переходить от од­них единиц к другим.

В Международной системе единиц измерения (СИ) применяются 7 основных величин: длина, время, масса, температура, сила тока, количество вещества, сила света.

С помощью основных величин можно получить другие величины либо, используя выражения для законов природы, либо путем целесообразного определения через умножение или деление основных величин. Например:

СКОРОСТЬ = РАССТОЯНИЕ / ВРЕМЯ

ПЛОТНОСТЬ = МАССА/ОБЪЕМ и т.д.

В системе СИ каждая основная величина имеет соответствующую единицу:

единица длины метр /м/

единица времени секунда /с/

единица массы килограмм /кг/

единица силы электрического

тока ампер /А/

единица температуры кельвин /К/

единица количества вещества моль /моль/

единица силы света кандела /кд/

Все остальные единицы Международной системы представляют собой произведения степеней основных единиц, не содержащие численных коэффициентов.

При практическом использовании единицы Международной системы нередко оказываются либо слишком большими, либо слишком малыми, поэтому с помощью особых приставок могут быть образованы десятичные кратные и дольные единицы. Перечень этих приставок приводится в таблице 1.

Таблица 1. Приставки к единицам СИ

Приставка	Краткое обознач.	Значение	Приставка	Краткое обознач.	Значение
дека	да	101	деци	д	10-1
гекто	г	102	санти	с	10-2
кило	к	103	милли	м	10-3
мега	М	106	микро	мк	10-6
гига	Г	109	нано	н	10-9
тера	Т	1012	пико	п	10-12
пета	П	1015	Фемто	Ф	10-15
экса	Э	1018	атто	а	10-18

Существуют некоторые правила использования приставок:

1. Единица измерения не должна содержать более одной приставки.

2. Желательно отдавать предпочтение приставкам, которые соответствуют целочисленным степеням 10³. Приставки гекто-, дека-, деци-, санти- следует применять в тех наименованиях единиц, которые стали традиционными.

Кроме основных единиц используются две дополнительные: радиан - рад - единица измерения плоского угла; стерадиан - ср - единица измерения телесного угла.