Лекция №3 Физические величины.

3.1.Понятие о физической величине.

3.2.Система физических величин.

Понятие о системе физических единиц ввел немецкий астроном и математик К. Гаусс.

Было установлено, что для определенной области измерений (техника, механика, акустика, электротехника, теплотехника и т.д.) можно выбрать несколько величин и необходимые остальные образовать основных по определенному правилу. Эти единицы называют производными.

Совокупность основных и производных единиц, относящихся к некоторой системе величин (областей измерений), называется системой единиц физических величин.

Усилиями ученых разных стран была разработана наиболее совершенная форма метрической системы мер - Международная система единиц СИ. Одним из достоинств системы СИ является универсальность и четкое разделение понятий массы, веса и силы благодаря введению разных единиц:

килограмм - единица массы,

ньютон - единица силы и веса,

изъята единица силы и веса - килограмм-сила (кгс), что позволяет не смешивать массу и понятие веса.

Понятие массы характеризует инерционность тел, их способность создавать гравитационное поле. Масса выражается в г, кг и т.д.

Понятие ВЕС относится к силе, возникающей вследствие взаимодействия с гравитационным полем.

Масса m не зависит от ускорения свободного падения, т.е. g, a вес пропорционален этому ускорению и равен mg. Необходимо, чтобы в нормативной документации в чертежах указывалась масса изделия, а вес лишь тогда, когда речь идет о силе взаимодействия на основание под действием земного притяжения, т.е. объектов, расположенных на Земле.

СТАНДАРТ Ст СЭВ 1052-78. ГСИ "Единицы физических величин" (ГОСТ 8.417-81).

В качестве основных единиц в системе СИ приняты:

МЕТР - отрезок, равный 1 650 783,73 длин волн в вакууме излучения, соответствующего переходу между уровнями 2p₁₀ и 5d₅ - атома криптона-86;

КИЛОГРАММ - масса международного прототипа килограмм;

СЕКУНДА - отрезок времени, равный 9 192 631 770 периодам излучения между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133;

АМПЕР - сила не изменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенными на расстоянии 1м один от другого в вакууме, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1м силу взаимодействия, равную 2*10^-7 Ньютона;

КЕЛЬВИН - 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды;

КАНДЕЛА - сила света, испускаемого с поверхности площади 1/600 000 м² полного излучателя в перпендикулярном направлении, при температуре излучателя, равной температуре затвердевания платины при давлении 101 325 Па (760 мм рт.ст.);

МОЛЬ - количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0,012кг.

Дополнительные единицы:

РАДИАН - плоский угол между двумя радиусами окружности, длина дуги между которыми, равна радиусу;

СТЕРАДИАН - телесный угол, с вершиной в центре сферы, вырезающей на поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной равной радиусу сферы.

Наряду с этими основными единицами пока сохраняются единицы времени минута, час, сутки. Единицы плоского угла - градус, минута, секунда. Очень многие приборы, аппаратура находятся в эксплуатации в старых единицах.

В таблице 1 приведен перевод старых русских единиц в единицы системы СИ.

Таблица № 1

Величина	Единица	Перевод в единицы СИ в кратные и дополнительные от него
1	2	3
Длина	верста	1,067 км
	сажень	2,13 м
	аршин	0,71 м
	вершок	4,45 см
	фут	0.30 мм
	дюйм	2,54 см
	линия	2,54 мм
	сотка	2,13 см
Масса	пуд	16,380498 кг
	фунт	0,40951241 кг
	лот	12,797262 г
	золотник	4,265542 г
	доля	44,434940 мг
Площадь,	десятина
объем,	ведро	12,2994 дм3
вместимость	штоф 1/10 ведра	1,22994 дм3
	Четверть (для сыпучих тел)	0,209909 дм3
	четверик	0,262384 дм3
	гориц	3,27984 дм3

Пересчет физических величин из одной системы в другую следует выполнять таким образом, чтобы сохранить точность их исходного значения.

Например, при переводе значения силы равной 96,3тс (три значащие цифры) в значение силы, выраженной в килоньютонах (кН) следует 96,3 умножить на точное значение переводного коэффициента 9,80665 (1тс = 9,80665 кН) получим 944,380395 кН. Для сохранения прежней точности следует округлить полученный ответ до исходных трех значащих цифр, т.е. вместо 96,3тс получим 944.

Следует различать записи приближенных чисел по количеству значащих цифр. Например, точность чисел 2,4 и 2,40 различна. В первом случае верны только цифры целых и десятых (истинное значение числа может быть, например, 2,43 или 2,38). Во втором случае верны и сотые доли числа (истинное число может быть 2,403 и 2,397, но не может быть 2,4227 и 2,381).

Если в некотором числе, например 4720 верны лишь две цифры, его следует записывать как 47*10²или 4,7*10³.

Соотношение между единицами длины массы и т.д. и правильная запись числовых значений см. стр.27-30 "Справочник строителя" Борисенко Б.Г. Андреева Ф.В.

Число, для которого указывается допустимое отклонение должно иметь последнюю значащую цифру того же разряда, что и последняя значащая цифра отклонения. Например:

Правильно: Неправильно:

17,0 ± 0,2 17 ± 0,2 17,00 ± 0.2

12,13 t 0,17 12,13 ± 0,2 12,1 ± 0,17

ЕДИНСТВО ИЗМЕРЕНИЙ достигается путем точного воспроизведения и хранения установленных единиц физических величин и передачи их размеров рабочим средствам измерений.

ЭТАЛОН - это средство измерения, обеспечивающее воспроизведение и хранение единицы с целью передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерения, выполненных по особым правилам и утвержденных в установленном порядке.

Первичные и вторичные эталоны.

Первичные выполнены с особой точностью. Вторичные эталоны - копии, эталоны сравнения и рабочие эталоны.

ПОВЕРОЧНАЯ СХЕМА - это утвержденный в определенном порядке документ, устанавливающий средства, методы и точность передачи размеров единиц от эталона или исходного образцового средства измерений рабочим средствам.

Измерения в строительном производстве и метрологическое обеспечение средств измерений (стр.33-40) - справочник.