2. Физические величины и единицы их измерения, виды и методы измерений

2.1 Физические величины

Физическая величина– это свойство, общее в качественном отношении многим физическим объектам (физическим системам, их состояниям и происходящим в них процессам), но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта, т.е. чтобы определить физическую величину, ее надо измерить.

Значение физической величины– оценка ее размера в виде некоторого числа принятых для нее единиц. Различают истинное и действительное значение физической величины.

Истинное значение физической величины– значение, идеально отражающее свойство объекта, как в качественном, так и количественном отношениях. Это понятие соотносимо с понятием абсолютная истина, которая познается только в результате бесконечного процесса познания.

Действительное значение– значение физической величины, найденное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что для поставленной измерительной задачи может его заменить.

Измерение– нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. Под измерением понимается процесс экспериментального сравнения данной физической величины с однородной физической величиной, значение которой принято за единицу. Найденное в результате эксперимента значение физической величины представляет собой ее оценку в виде некоторого числа принятых для нее единиц, следовательно, результат измеренияАпредставляет собой произведение числового значения физической величиныx и ее единицы[a]:

А = x [a].

Единица физической величины – физическая величина, которой по определению присвоено значение, равное 1.

Единство измерений – состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности измерений известны с заданной вероятностью. Как ясно из определения, это понятие включает не только выполнение условия единства используемых единиц физических величин, но и значение погрешности измерения.

Контрольные вопросы.

1. Дайте определение метрологии.

2. Что такое физическая величина?

3. Что такое измерение?

Литература к лекции: [1] - [6]

Для заметок к лекции № 1

Лекция № 2

Системы физических величин.

Эталоны и образцовые средства измерений

Вопросы, выносимые на лекцию: История развития систем физических величин. Построение систем единиц. Международная система единиц СИ. Эталоны и образцовые средства измерений.

2.2 Системы физических величин

2.2.1 История развития систем единиц физических величин Построение систем единиц.

В истории единиц измерений можно выделить три основных периода.

Первый, самый древний период, характеризуется применением наборов самостоятельных единиц, второй - применением наборов сопряженных единиц и третий - применением систем единиц.

Набор самостоятельных единицвключал в себя субъективные и объективные единицы.

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Набор сопряженных единицможно разделить на две части: дометрические единицы и метрические единицы: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Систему единиц,как совокупности выбранных основных и образованных с их помощью производных единиц, впервые предложил немецкий математикК.Гауссв 1832 г. Выбрав в качестве основных единиц миллиметр, миллиграмм, секунду, Гаусс построил абсолютную систему единиц. Слово «абсолютная» подчеркивало отказ от местных единиц и переход к единицам, не зависящим от географического положения наблюдателя.

Множество физических величин представляют собой некоторую систему, в которой отдельные величины связаны между собой системой уравнений. Для каждой физической величины должна быть установлена единица измерения. Анализ взаимосвязей физических величин показывает, что независимо друг от друга можно установить единицы измерения только для некоторых физических величин, а остальные выразить через них.

Размерность физической величины– выражение в форме степенного одночлена, составленного из произведений символов основных физических величин в различных степенях и отражающие связь данной величины с физическими величинами, принятыми в данной системе величин за основные и с коэффициентом пропорциональности, равным единице.

Степени символов основных величин, входящих в одночлен, могут быть целыми, дробными, положительными и отрицательными. Размерность величин обозначается знаком dim. В системеLMTразмерность величиныXбудет

dim X = L^lM^mT^t,

где L,M,T- символы величин, принятые за основные (соответственно длины, массы и времени)

l,m,t- целые или дробные, положительные или отрицательные вещественные числа, которые являются показателями размерности.

Размерность физической величины более общая характеристика, чем определяющее величину уравнение, т.к. одна и та же размерность может быть присуща величинам, имеющим различную качественную сторону. Над размерностями можно производить действия умножения, деления, возведения в степень и извлечение корня. Размерности широко используют при образовании производных единиц и проверки однородности уравнений. Если все показатели степени размерности равны нулю, то такая физическая величина называется безразмерной (например, относительные величины).

Таким образом, система единиц физических величин – совокупность основных и производных единиц, образованная в соответствии с принятыми принципами для заданной системы физических величин.

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________