3. Одиниці вимірювань

Одиниці вимірювань фізичних величин являють собою значення даних величин, які за визначенням вважаються рівними одиниці. Вони ставляться за числовим значенням якої-небудь величини у вигляді символу (5,56 м; 11,51 с і т. п.). Одиниці вимірювань пишуться з великої літери, якщо названі на честь відомих вчених (724 Н; 220 В і т. п.). Сукупність одиниць, що відносяться до деякої системи величин і побудованих відповідно до прийнятих принципів, утворює систему одиниць.

Система одиниць включає в себе основні і похідні одиниці. Основними називаються вибрані і незалежні один від одного одиниці. Величини, одиниці яких приймаються за основні, як правило, відображають найбільш загальні властивості матерії (протяжність, час і т. п.). Похідними називаються одиниці, виражені через основні.

Протягом історії склалося досить багато систем одиниць вимірювань. Введення в 1799 р у Франції одиниці довжини - метра, рівного однієї десятимільйонна частини чверті дуги Паризького меридіана, послужило основою метричної системи. У 1832 році німецьким вченим Гауссом була запропонована система, названа абсолютною, в якій в якості основних одиниць були введені міліметр, міліграм, секунда. У фізиці знайшла застосування система СГС (сантиметр, грам, секунда), в техніці - МКС (метр, кілограм-сила, секунда).Найбільш універсальною системою одиниць, що охоплює всі галузі науки і техніки, є Міжнародна система одиниць (Systeme International ďUnites - франц.) Зі скороченою назвою «SI», в російській транскрипції «СІ». Вона була прийнята в 1960 р XI Генеральною конференцією з мір та ваг. В даний час в систему СІ входять сім основних і дві додаткові одиниці (табл. 1).

За даними Ю. І. Смирнова, М. М. Полевщикова (2000), сучасна уніфікація одиниць вимірювання, технологій і технічних засобів дозволила в науці про спорт одержати інформацію більше ніж від 3000 окремих параметрів. Їх можна розподілити на чотири рівні:

• інтегральні – відображають сумарний ефект функціонального стану різних систем організму (наприклад, спортивну майстерність);

• комплексні – відносять до однієї із функціональних систем організму людини (наприклад, фізичної підготовленості);

• диференціальні – характеризують тільки одну властивість системи (наприклад, розвиток координаційних здібностей);

• одиничні – розкривають одну величину окремої властивості системи (наприклад, розвиток швидкісної сили як складової силових здібностей людини).

Основними вимірюваними і контрольованими параметрами в наукових дослідженнях із фізичного виховання і спорту є: фізіологічні, фізичні та психологічні параметри тренувального навантаження і відновлення; параметри розвитку координаційних, силових, швидкісних здібностей, здібностей до витривалості та гнучкості в суглобах людини; функціональні параметри серцево-судинної, дихальної, сенсорних систем; біомеханічні параметри спортивної техніки.

Таблиця 1.

Основні і додаткові одиниці системи СІ

Величина	Одиниці
	Найменування	Позначення
		українське	міжнародне
Основні
Довжина	Метр	м		m
Маса	Кілограм	кг		kg
Час	Секунда	с		s
Сила електричного струму	Ампер	А		A
Термодинамічна температура	Кельвін	К		K
Кількість речовини	Моль	моль		mol
Сила світла	Кандела	кд		cd
Додаткові
Плоский кут	Радіан	рад		rad
Тілесний кут	Стерадіан	ср		sr

Крім перерахованих у таблиці 1, в систему СІ введені одиниці кількості інформації біт (від binary digit - двійковий розряд) і байт (1 байт дорівнює 8-и бітам). Система СІ налічує 18 похідних одиниць, що мають спеціальні назви. Деякі з них, що знаходять застосування в спортивних вимірах, представлені в таблиці 2.

Таблиця 2.

Деякі похідні одиниці системи СІ

Величина	Одиниці
	Найменування	Позначення
Частота	Герц	Гц
Сила	Ньютон	Н
Тиск	Паскаль	Па
Енергія, робота	Джоуль	Дж
Потужність	Ватт	Вт
Електрична напруга	Вольт	В
Електричний опір	Ом	Ом
Освітлюваність	Люкс	лк
Швидкість споживання кисню		мл×хв–1
Метаболічний еквівалент (кількість кисню, що споживається в 1 хв на 1 кг маси тіла)	МЕТ	мл
Частота серцевих скорочень	ЧСС	уд×хв–1
Легенева вентиляція	ЛВ	л×хв–1
Аеробна потужність	АП	ккал×хв–1
Максимальне споживання кисню	МСК	л×хв–1; мл×кг–1×хв–1
Концентрація глюкози в крові	КГК	мг%
Максимальний кисневий борг	МКБ	мл×кг–1
Життєва ємність легенів	ЖЄЛ	л

Позасистемні одиниці вимірювань, що не відносяться ні до системі СІ, ні до якої-небудь іншій системі одиниць, використовуються у фізичній культурі і спорті чинності традиції і поширеності в довідковій літературі. Застосування деяких з них обмежена. Найбільш часто використовуються наступні позасистемні одиниці: одиниця часу - хвилина (1 хв = 60 с), плоского кута - градус (1 град = π / 180 рад), об'єму - літр (1 л = 10-3 м³), сили - кілограм-сила (1 кг = 9,81 Н) (не слід плутати кілограм-силу кг з кілограмом маси кг), роботи - кілограмометрах (1 кг•м = 9,81 Дж), кількості теплоти - калорія (1 кал = 4,18 Дж), потужності - кінська сила (1 л. с. = 736 Вт), тиску - міліметр ртутного стовпа (1 мм. рт. ст. = 121,1 Н / м²).

До позасистемним одиниць відносяться десяткові кратні і частинні одиниці, у найменуванні яких є приставки: кіло - тисяча (наприклад, кілограм кг = 103 г), мега - мільйон (мегават МВт = 106 Вт), мілі - одна тисячна (міліампер мА = 10-3 А), мікро - одна мільйонна (мікросекунда мкс = 10-6 с), нано - одна мільярдна (нанометр нм = 10-9 м) та ін. В якості одиниці довжини також використовується ангстрем - одна десятимільярдна метра (1 Å = 10 -10 м). До цієї ж групи належать національні одиниці, наприклад, англійські: дюйм = 0,0254 м, ярд = 0,9144 м або такі специфічні, як морська миля = 1852 м.

Якщо виміряні фізичні величини використовуються безпосередньо при педагогічному або біомеханічному контролі, і з ними не виробляються подальші обчислення, то вони можуть бути представлені в одиницях різних систем або позасистемних одиницях. Наприклад, обсяг навантаження у важкій атлетиці може бути визначений в кілограмах чи тоннах; кут згинання ноги легкоатлета при бігу - в градусах і т. п. Якщо ж виміряні фізичні величини беруть участь в обчисленнях, то вони обов'язково повинні бути представлені в одиницях вимірювань однієї системи. Наприклад, у формулу для розрахунку моменту інерції тіла людини методом маятника період коливань повинен підставлятися в секундах, відстань - в метрах, маса - в кілограмах.