5. Системы единиц физических величин

Для каждой физической величины единицу измерения можно выбирать совершенно произвольно, независимо от других величин. Однако на практике в целях удобства поступают иначе. Произвольно выбирают единицы измерения только для нескольких (семи) физических величин. Эти величины и их единицы измерения называют основными. Единицы измерения всех остальных физических величин устанавливают на основании законов (формул), связывающих эти величины с основными. Такие величины и их единицы измерения называют производными.

Совокупность всех основных и производных единиц измерения физических величин называется системой единиц.

В нашей стране утверждена Международная система единиц – СИ (система интернациональная). Оновными физическими величинами СИ являются длина, масса, время, термодинамическая температура Кельвина, сила электрического тока, сила света и количество вещества. За основные единицы приняты соответственно следующие семь: метр (м), килограмм (кг), секунда (с), кельвин (К), ампер (А), кандела (кд) и моль (моль).

Ранее наряду с СИ применялась физическая система (СГС), основными единицами которой являются сантиметр (см), грамм (г) и секунда (с).

Единицы измерения любой производной физической величины можно выразить через основные (пользуясь формулами, связывающими производную величину с основными). Иначе говоря, любую физическую величину можно выразить в основных единицах измерения. Выражение физической величины в основных единицах измерения называется размерностью физической величины. Поясним это на примере работы А.

Единицей измерения работы является джоуль. Для определения размерности работы выразим работу через основные физические величины – путь , массуи время: _,где – сила,а – ускорение. Подставив теперь в правую часть полученного равенства вместо основных физических величин их единицы измерения в СИ, получим размерность работы в этой системе: . Результат определения размерности физической величины принято записывать условным равенством, в котором эта величина заключается в квадратные скобки. Применительно к нашему примеру это равенство записывается так:.

Размерности обеих частей физических величин должны быть одинаковыми. Это положение позволяет проверять правильность любых физических формул, в частности формул, получаемых при решении задач. Проверим, например, формулу пути равномерно ускоренного движения:, гденачальная скорость,а – ускорение:

; ;.

Кроме того, размерность помогает глубже уяснить физический смысл формул и посредством размерностей можно даже выводить некоторые физические формулы с точностью безразмерного коэффициента.

Контрольные вопросы

1. В чем заключается фундаментальность физики?

2. Приведите примеры, свидетельствующие о связи физики с другими естественными науками и техникой.

3. В чем заключается суть физических исследований? Перечислите методы физических исследований и дополните их примерами.

4. В чем заключается сочетание экспериментальных и теоретических методов в познании окружающей среды?

5. Каким требованиям должны отвечать физические модели?

6. Что называется материальной точкой? Почему в механике вводят такую модель?

7. Какое значение имеет точность измерения физической величины?

8. Какие системы единиц измерения физических величин Вы знаете? Какова связь между ними?