3. Физические размерности. Международная система си.

При измерении исследователь получает количественные характеристики какого-либо свойства данного объекта. Каждая величина имеет свой физический смысл и свою единицу измерения - размерность. Величины разной размерности нельзя сравнивать, складывать или вычитать друг из друга, т.к. они описывают разные свойства объектов.

Единицы измерения оказалось удобно согласовать между всеми странами. Это было вызвано прежде всего экономическими интересами. В настоящее время мировым сообществом принята единая метрическая система мер, называемая Международной Системой (СИ). Ее основные единицы (требующие определения с помощью эталона):

• Длина – 1 метр;

• Время – 1 секунда;

• Масса – 1 килограмм;

• Термодинамическая температура – 1 Кельвин;

• Количество вещества – 1 моль;

• Сила электрического тока – 1 Ампер;

• Сила света – 1 кандела;

Остальные физические величины получаются из перечисленных и называются производными, например, Н, Дж, Вт, В, Ом.

4. Погрешности измерений.

Любое измерение может быть проведено только с некоторой точностью. Получить абсолютно точное значение физической величины принципиально невозможно по целому ряду причин. Первая из них состоит в том, что измерение есть результат взаимодействия прибора и объекта. В свою очередь приборы сами являются техническими устройствами и имеют ограниченные возможности. Кроме того, любой физической величине присущи вероятностные свойства, и это фундаментальное свойство всей материи, о чем мы будем говорить особо в специальной лекции. Говорят, что измерение величины х₀ произведено с определенной точностью , а само значение называют абсолютной ошибкой или абсолютной погрешностью измерений. Естествоиспытатель может только утверждать, что истинное значение измеряемой величины лежит в интервале от ( ) до ( ): .

Иногда удобнее говорить об относительной ошибке или относительной погрешности измерений: . Эта величина, особенно будучи выражена в процентах, дает очень наглядное представление о точности проведенных измерений.

Перечислим основные факторы неточности эксперимента. Помимо грубых промахов самого экспериментатора, их можно разделить на две группы:

1) Систематические, которые определяются классом точности прибора (1/2 цены деления) и, возможно, какой-то постоянной ошибкой прибора;

2) статистические, обусловленные случайными отклонениями от истинного значения в каждом конкретном опыте. За истинное значение величины часто приходится принимать среднее , где N – число опытов. Чем больше опытов было сделано, тем ближе к истинному значению.

4. Эксперимент.

Как правило, исследователь заранее планирует свои наблюдения и измерения, руководствуясь некоторой гипотезой, т.е. предположениями об ожидаемом результате. А.Эйнштейн указывал, что “только теория определяет, что можно наблюдать”. Для более глубокого проникновения в суть явления требуется менять условия опыта, вмешиваясь тем самым в объект исследования.

Целенаправленные действия, связанные с изменениями в самом объекте исследования, называют экспериментом. Эксперимент позволяет выявить такие свойства и закономерности внутри объекта, которые в обычных условиях скрыты.

Особая форма эксперимента – мысленный эксперимент. В последнее время все большее значение приобретает численный эксперимент, в котором ученый имеет дело с математическими моделями явлений природы.