3.3. Физические величины

Физические величины делятся на геометрические, кинематические, динамические и пр.

К геометрически величинам относятся линейный размер объем, угол.

К кинематическими величинам относятся скорость, ускореннее, частота вращения.

К динамическим — масса, расход какого-либо вещества, давление и т. д.

К другим величинам можно отнести время, температуру, цвет освещенность.

3.4. Система единиц физических величин

Объектом измерений являются физические величины, которыми делятся на основные и производные.

Основные физические величины входят в систему величин и не зависят друг от друга. Они используются для установления связей с другими физическими величинами.

Производные физические величины входят в систему величин и определяются через уравнения, связывающие их с основными физическими величинами.

Основным величинам соответствуют основные единицы измерений, а производным — производные единицы измерений.

Совокупность основных и производных единиц называют системой единиц физических величин.

Первой системой единиц считается метрическая система, где за основную единицу длины был принят метр, за единицу массы — грамм, т. е. масса 1 см химически чистой воды при температуре плюс 4 'С. В 1799 г. были изготовлены первые прототипы (эталоны) метра и килограмма. Кроме этих единиц метрическая система в своем первоначальном варианте включала еще единицу площади — ар (площадь квадрата со стороной 10 м), единицу объема — стер (куб с ребром 10 м) и единицу емкости — литр (куб с ребром 0,1 м).

В 1832 г. было введено понятие системы единиц (совокупность основных и производных единиц). В качестве основных единиц были приняты: единица длины — миллиметр, единица массы — миллиграмм, единица времени — секунда. Эту систему единиц назвали абсолютной.

В 1881 г. была принята система единиц физических величин СГС, названная по начальным буквам основных величин: сантиметр, грамм, секунда.

В начале ХХ в. была предложена еще одна система единиц, получившая название МЯСА (в русской транскрипции). Основные единицы этой системы: метр, килограмм, секунда, ампер; производные: единица силы — ньютон, единица энергии — джоуль, единица мощности — ватт.

Необходимость в единстве измерений появилась давно, но даже сейчас некоторые страны не отказались от исторически сложившихся у них единиц измерения. Так в Великобритании, США, Канаде основной единицей массы считается фунт, причем его величина в Системе британских имперских мер и старой Системе винчестерских мер различна.

Сегодня широкое распространение получила Международная система единиц СИ, основными единицами которой являются:

• единица длины — метр, равен длине пути, которую проходит свет в вакууме за 1/299792458 долю секунды;

• единица массы — килограмм, равен массе международного прототипа килограмма, представляющего собой цилиндр из сплава платины и иридия;

• единица времени — секунда, равен продолжительности 9192631770 периодов излучения, соответствующих переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133 при отсутствии возмущения со стороны внешних полей;

• единица силы электрического тока — ампер, равен силе не изменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м один от другого, вызывает на каждом участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия, равную 2 10 " Н;

• единица термодинамической температуры — кельвин, равен 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды (допускается также применение шкалы Цельсия);

• единица количества вещества — моль, количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько атомов содержится в углероде-12 массой 0,012 кг;

• единица силы света — кандела, сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540. 10" Гц, энергетическая сила излучения которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср (ватт на стерадиан).

Кроме основных единиц в системе СИ есть дополнительные единицы для измерения плоского и телесного углов — радиан и стерадиан соответственно, а также большое число производных единиц пространства и времени, физических величин в механике, электронике, акустике и т. д. (см. приложение А). Используются также и внесистемные единицы, например, тонна, сутки, литр, гектар и др.