Përkufizimi i një sasie fizike

Klasifikimi i sasive fizike.

Klasifikimi i njësive të madhësive fizike.

SEKSIONI 1. METROLOGJIA. Tema 3

Tema 3. Sasitë fizike si objekt matjeje. Sistemi SI (SI)

Pyetjet e studimit:

1. Përkufizimi i një sasie fizike.

2. Sistemi ndërkombëtar i njësive të madhësive fizike SI.

Një sasi fizike (PV) është një veti e një objekti fizik ͵ e përbashkët për shumë objekte në aspektin cilësor (kjo është një lloj sasie), por individuale në aspektin sasior (kjo është madhësia e një sasie).

Sistemik- përfshihen në një nga sistemet e pranuara (këto janë të gjitha njësi bazë, derivative, të shumëfishta dhe nën shumëfishta).

Jashtë sistemit- nuk përfshihen në asnjë nga sistemet e pranuara të njësive PV (litër, milje detare, karat, kuaj fuqi).

Të shumëfishta- ϶ᴛᴏ njësi e PV, vlera e së cilës është një numër i plotë herë më i madh se një njësi sistemore ose josistemore (për shembull, një njësi e gjatësisë 1 km = 103 m, domethënë shumëfishi i një metri).

Dolnaya- ϶ᴛᴏ është një njësi e PV, vlera e së cilës është një numër i plotë herë më i vogël se një njësi sistemore ose josistemore (për shembull, një njësi me gjatësi 1 mm = 10-3 m, domethënë është një një thyesore).

Madhësitë bazë nuk varen nga njëra-tjetra dhe shërbejnë si bazë për vendosjen e marrëdhënieve me madhësi të tjera fizike, të cilat quhen derivate të tyre. Për shembull, në formulën e Ajnshtajnit E=mc2, masa është njësia bazë ϶ᴛᴏ dhe energjia është njësia e prejardhur nga ϶ᴛᴏ.

Bashkësia e njësive bazë dhe të prejardhura zakonisht quhet sistemi i njësive të madhësive fizike. Në vitin 1960 ᴦ. U miratua Sistemi Ndërkombëtar i Njësive (Systeme International d "Unites), i caktuar SI. Ai përmban njësitë bazë (metër, kilogram, sekondë, amper, kelvin, mol, candela), shtesë dhe derivat (radian, steradian) të njësive fizike. sasive.

Në shkencë, teknologji dhe jetën e përditshme, një person merret me vetitë e ndryshme të objekteve fizike përreth nesh. Përshkrimi i tyre bëhet me anë të sasive fizike.

Një sasi fizike (PV) është një veti e një objekti fizik ͵ e përbashkët për shumë objekte në aspektin cilësor (ky është lloji i sasisë - R), por individual në terma sasiorë (kjo është madhësia e sasisë - 10 Ohm).

Për të qenë në gjendje të përcaktohen për çdo objekt dallime në përmbajtjen sasiore të pronës së shfaqur nga një sasi fizike, konceptet e madhësisë dhe vlerës së saj futen në metrologji.

Madhësia e PV është përmbajtja sasiore në një objekt të caktuar të një vetie që korrespondon me konceptin e PV - të gjithë trupat ndryshojnë në masë, ᴛ.ᴇ. sipas madhësisë së kësaj PV.

Vlera PV është një vlerësim i madhësisë së tij në formën e një numri të caktuar njësish të pranuara për të. Përftohet si rezultat i matjes ose llogaritjes së PV.

Një njësi FV është një PV me madhësi fikse të cilës në mënyrë konvencionale i caktohet një vlerë numerike prej 1.

Shembull: PV - masë,

njësia e kësaj PV është 1kᴦ.

vlera - masa e objektit = 5 kᴦ.

Klasifikimi i njësive PV

1. sistemike dhe josistematike

Sistemik - të cilat përfshihen në një nga sistemet e pranuara.

* këto janë të gjitha njësi bazë, derivative, të shumëfishta dhe nënshuma.

Jo-sistemike - të cilat nuk përfshihen në asnjë nga sistemet e pranuara të njësive PV:

litër (njësi vëllimi),

litër (njësi vëllimi), milje detare

karat (një njësi e masës në bizhuteri),

karat (njësi e masës në bizhuteri) kuaj-fuqi (i vjetëruar

njësi e fuqisë)

Përkufizimi i një sasie fizike - koncepti dhe llojet. Klasifikimi dhe veçoritë e kategorisë "Përcaktimi i një sasie fizike" 2014, 2015.

Sasia fizike (PV) është një pronë që është e zakonshme në cilësi

nominalisht për shumë objekte fizike, por në mënyrë sasiore

lidhja është individuale për çdo objekt fizik.

Matja - një grup operacionesh të kryera për të përcaktuar

duke pjestuar vlerën sasiore të sasisë .

Karakteristikat cilësore të vlerave të matura . cilësi -

një karakteristikë karakteristike e madhësive fizike është madhësia

ness. Shënohet me simbolin dim, që vjen nga fjala

dimension, i cili, në varësi të kontekstit, mund të përkthehet

edhe si madhësi edhe si dimension.

Peshore matëse. Shkalla e matjes- porositet

një grup vlerash të një sasie fizike që shërben

bazë për matjen e tij.

Klasifikimi i matjes

Matjet mund të klasifikohen sipas karakteristikave të mëposhtme

1. Sipas mënyrës së marrjes së informacionit:

- drejt janë matje në të cilat vlera e dëshiruar e fi-

vlera e zikut merret drejtpërdrejt;

- indirekte është një matje në të cilën përkufizimi është artificial

vlera ime e një sasie fizike gjendet në bazë të rezultatit

tat e matjeve të drejtpërdrejta të madhësive të tjera fizike, funksionale

por që lidhet me vlerën e dëshiruar;

- kumulative janë matje të njëkohshme të jo-

sa sasi me të njëjtin emër për të cilat vlera e dëshiruar e ve-

maskat përcaktohen duke zgjidhur një sistem ekuacionesh të fituara

gjatë matjes së këtyre sasive në kombinime të ndryshme;

- të përbashkët janë matje të njëkohshme

dy ose më shumë sasi të ndryshme për të përcaktuar

varësitë mes tyre.

2. Sipas sasisë së informacionit të matjes:

Nje perdorim;

Të shumëfishta.

3. Në lidhje me njësitë kryesore:

Absolute;

I afërm.

4. Për nga natyra e varësisë së vlerës së matur nga koha

statike;

dinamike.

5. Në varësi të natyrës fizike të madhësive të matura

Matjet ndahen në lloje:

Matja e madhësive gjeometrike;

Matja e sasive mekanike;

Matja e parametrave të rrjedhës, shpejtësia e rrjedhës, niveli, vëllimi i

Matja e presionit, matja e vakumit;

Matja e përbërjes dhe vetive fizike dhe kimike të substancave;

Matjet termofizike dhe të temperaturës;

Matja e kohës dhe frekuencës;

Matja e sasive elektrike dhe magnetike;

Matjet radioelektronike;

Matja e sasive akustike;

Matjet optiko-fizike;

Matja e karakteristikave të rrezatimit jonizues dhe bërthamor

konstante.

Metodat e matjes

Metoda e matjes është një teknikë ose grup teknikash

krahasimi i vlerës së matur me njësinë e saj në përputhje me ri-

Parimi i alizuar i matjes.

Parimi i matjes është një fenomen apo efekt fizik

matjet themelore. Për shembull, fenomeni elektrik

rezonanca në qarkun oscilues është bazë për matjen

frekuenca e sinjalit elektrik me metodën rezonante.

Metodat për matjen e sasive specifike fizike janë shumë

të ndryshme. AT plani i përgjithshëm dallojnë metodën e drejtpërdrejtë

vlerësime dhe një metodë krahasimi me një masë.

Metoda e vlerësimit të drejtpërdrejtë është ajo vlera

vlera e matur përcaktohet drejtpërdrejt nga referenca

pajisje instrumenti matës.

Metoda e krahasimit të masës është ajo vlera e matur

maska ​​krahasohet me vlerën e riprodhuar nga masa.

Metoda e krahasimit me një masë ka një sërë varietetesh. ky une-

metoda e kundërshtimit, metoda zero, metoda e zëvendësimit, diferenciali

metodë racionale, rastësi.

Metoda e kontrastit është se i matur

vlerën dhe vlerën e riprodhuar nga masa, njëkohësisht

veproni në pajisjen e krahasimit, me të cilën mund të vendosni

ekziston një lidhje midis këtyre sasive. Për shembull, ndryshoni

duke peshuar në një peshore me pesha, ose

matja e tensionit DC në kompensues

me një EMF të njohur të një elementi normal.

Metoda Zero është se efekti që rezulton

ndikimi i sasisë dhe masës së matur në do-

çojnë në zero. Për shembull, matjet e rezistencës elektrike

urë me balancimin e saj të plotë.

metoda e zëvendësimit qëndron në faktin se vlera e matur

renditja zëvendësohet me një masë me një vlerë të njohur të sasisë. Për shembull,

peshimi me vendosje alternative të masës dhe peshave të matura

në të njëjtën tavë me shkallë (metoda e Bordës).

Metoda diferenciale është se i matur

vlera krahasohet me një vlerë homogjene, e cila ka një të njohur

vlera, paksa e ndryshme nga vlera e matur

sasitë dhe në cilat dallime mes këtyre të dyjave

sasive. Për shembull, matja e frekuencës me një frekuencë dixhitale

rum me një bartës të frekuencës heterodine.

Metoda e ndeshjes është ky ndryshimi ndërmjet

vlera e matshme dhe vlera e riprodhuar nga masa,

ryayut duke përdorur koincidencën e shenjave të shkallës ose sinjaleve periodike

para të gatshme. Për shembull, matja e shpejtësisë me një stroboskop.

Është e nevojshme të bëhet dallimi midis metodës së matjes dhe teknikës

matjet.

Teknika e matjes është një bashkë-

një grup veprimesh dhe rregullash gjatë matjes, zbatimi i të cilave

ofron rezultate të matjes me të garantuara

saktësinë në përputhje me metodën e pranuar.

Instrumentet matëse

instrument matës (SI) është një mjet teknik i përdorur

zable për matje dhe me metrologjike të normalizuar

karakteristikat.__

Masa është një SI i krijuar për t'u riprodhuar

sasi fizike të një madhësie të caktuar. Për shembull, një peshë është një masë

masë, një oshilator kuarci është një masë e frekuencës, një vizore është një masë e gjatësisë.

Masat me shumë vlera:

I rregullueshëm pa probleme;

Komplete matëse;

Masat e dyqaneve.

Një masë me një vlerë të vetme riprodhon një sasi fizike të një me vlerë të vetme

madhësia.

Një masë me shumë vlera riprodhon një sërë vlerash të njëjta

të njëjtën sasi fizike.

Transduktor matës është një SI i synuar

për të gjeneruar një sinjal informacioni matës në formën,

i përshtatshëm për transferim, transformim të mëtejshëm, por

nuk i nënshtrohet perceptimit të drejtpërdrejtë nga operatori.

Pajisja matëse është një SI i krijuar për

gjenerimi i një sinjali informacioni matës në një formë të përshtatshme për

për perceptimin e operatorit. Për shembull, voltmetër, numërues i frekuencës,

oshiloskop etj.

Vendosja e matjes është një grup funksional

të kombinuara SI dhe pajisje ndihmëse, të projektuara

për të matur një ose më shumë madhësi fizike dhe

të vendosura në një vend. Si rregull, matja

instalimet përdoren për verifikimin e instrumenteve matëse.

Sistemi matës - një grup funksional

masa të kombinuara, instrumente matëse, matës

konvertues, kompjuterë dhe mjete të tjera teknike,

të vendosura në pika të ndryshme të objektit të kontrolluar etj. Me

qëllimi i matjes së një ose më shumë sasive fizike,

karakteristikë e këtij objekti dhe gjenerimi i sinjaleve matëse

në zinxhirë të ndryshëm. Ai ndryshon nga konfigurimi i matjes në atë

e cila gjeneron informacionin e matjes në një formë të përshtatshme për

për përpunim dhe transmetim automatik.

PREZANTIMI

Një sasi fizike është një karakteristikë e një prej vetive të një objekti fizik ( sistemi fizik, fenomen ose proces), i cili është cilësisht i përbashkët për shumë objekte fizike, por sasiorisht individual për çdo objekt.

Individualiteti kuptohet në kuptimin që vlera e një sasie ose madhësia e një sasie mund të jetë për një objekt një numër të caktuar herë më të madh ose më pak se për një tjetër.

Vlera e një sasie fizike është një vlerësim i madhësisë së saj në formën e një numri të caktuar njësish të pranuara për të ose një numër sipas shkallës së miratuar për të. Për shembull, 120 mm është vlera e një vlere lineare; 75 kg është vlera e peshës trupore.

Ekzistojnë vlera të vërteta dhe reale të një sasie fizike. Një vlerë e vërtetë është një vlerë që pasqyron në mënyrë ideale një veti të një objekti. Vlera reale - vlera e një sasie fizike, e gjetur në mënyrë eksperimentale, mjaft afër vlerës së vërtetë që mund të përdoret në vend të saj.

Matja e një sasie fizike është një grup veprimesh për përdorimin e një mjeti teknik që ruan një njësi ose riprodhon një shkallë të një sasie fizike, e cila konsiston në krahasimin (në mënyrë eksplicite ose të nënkuptuar) të sasisë së matur me njësinë ose shkallën e saj sipas renditjes. për të marrë vlerën e kësaj sasie në formën më të përshtatshme për përdorim.

Ekzistojnë tre lloje të madhësive fizike, matja e të cilave kryhet sipas rregullave thelbësisht të ndryshme.

Lloji i parë i madhësive fizike përfshin sasi në bashkësinë e dimensioneve të të cilave përcaktohen vetëm marrëdhëniet e rendit dhe ekuivalencës. Këto janë marrëdhënie si "më të buta", "më të vështira", "më të ngrohta", "më të ftohta", etj.

Sasitë e këtij lloji përfshijnë, për shembull, fortësinë, e përcaktuar si aftësia e një trupi për t'i rezistuar depërtimit të një trupi tjetër në të; temperatura, si shkalla e nxehtësisë së trupit, etj.

Ekzistenca e marrëdhënieve të tilla përcaktohet teorikisht ose eksperimentalisht me ndihmën e mjeteve të veçanta të krahasimit, si dhe në bazë të vëzhgimeve të rezultateve të ndikimit të një sasie fizike në çdo objekt.

Për llojin e dytë të madhësive fizike, lidhja e rendit dhe ekuivalencës ndodh si midis madhësive ashtu edhe midis diferencave në çifte të madhësive të tyre.

Një shembull tipik është shkalla e intervaleve kohore. Pra, dallimet e intervaleve kohore konsiderohen të barabarta nëse distancat midis shenjave përkatëse janë të barabarta.

Lloji i tretë janë sasitë fizike shtesë.

Madhësitë fizike shtesë quhen sasi, në grupin e madhësive të të cilave përcaktohen jo vetëm marrëdhëniet e rendit dhe ekuivalencës, por edhe veprimet e mbledhjes dhe zbritjes.

Sasi të tilla përfshijnë, për shembull, gjatësinë, masën, forca aktuale etj. Ato mund të maten në pjesë, dhe gjithashtu mund të riprodhohen duke përdorur një masë me shumë vlera bazuar në përmbledhjen e masave individuale.

Shuma e masave të dy trupave është masa e një trupi të tillë, e cila është e balancuar në dy shkallët e para me krahë të barabartë.

Dimensionet e çdo dy PV homogjene ose të çdo dy madhësie të së njëjtës PV mund të krahasohen me njëra-tjetrën, d.m.th., gjeni sa herë njëra është më e madhe (ose më e vogël) se tjetra. Për të krahasuar m madhësitë Q", Q", ... , Q (m) me njëra-tjetrën, është e nevojshme të merret parasysh C m 2 e marrëdhënies së tyre. Është më e lehtë të krahasojmë secilën prej tyre me një madhësi [Q] të një PV homogjene, nëse e marrim si një njësi të madhësisë PV, (shkurtuar si njësi PV). Si rezultat i një krahasimi të tillë, marrim shprehje për dimensionet Q", Q", ... , Q (m) në formën e disa numrave n", n", .. . ,n (m) Njësitë PV: Q" = n" [Q]; Q" = n"[Q]; ...; Q(m) = n(m)[Q]. Nëse krahasimi kryhet në mënyrë eksperimentale, atëherë kërkohen vetëm m eksperimente (në vend të C m 2), dhe krahasimi i madhësive Q", Q", ..., Q (m) me njëra-tjetrën mund të kryhet vetëm nga llogaritjet si

ku n (i) / n (j) janë numra abstraktë.

Lloji i barazisë

quhet ekuacioni bazë i matjes, ku n [Q] është vlera e madhësisë së PV (shkurtuar si vlera e PV). Vlera PV është një numër i emërtuar, i përbërë nga vlera numerike e madhësisë së PV, (shkurtuar si vlera numerike e PV) dhe emri i njësisë PV. Për shembull, me n = 3,8 dhe [Q] = 1 gram, madhësia e masës Q = n [Q] = 3,8 gram, me n = 0,7 dhe [Q] = 1 amper, madhësia e forcës aktuale Q = n [Q ] = 0,7 amper. Zakonisht, në vend të “madhësia e masës është 3,8 gram”, “madhësia e rrymës është 0,7 amper” etj., thonë dhe shkruajnë më shkurt: “masa është 3,8 gram”, “rryma është 0,7 amper. " etj.

Dimensionet e PV më së shpeshti gjenden si rezultat i matjes së tyre. Matja e madhësisë së PV (shkurtuar si matja e PV) konsiston në faktin se nga përvoja, duke përdorur mjete të posaçme teknike, gjendet vlera e PV dhe afërsia e kësaj vlere me vlerën që pasqyron në mënyrë ideale madhësia e kësaj PV është vlerësuar. Vlera e FV e gjetur në këtë mënyrë do të quhet nominale.

E njëjta madhësi Q mund të shprehet në vlera të ndryshme me vlera të ndryshme numerike në varësi të zgjedhjes së njësisë PV (Q = 2 orë = 120 minuta = 7200 sekonda = = 1/12 e ditës). Nëse marrim dy njësi të ndryshme dhe , atëherë mund të shkruajmë Q = n 1 dhe Q = n 2, prej nga

n 1 / n 2 \u003d /,

d.m.th., vlerat numerike të PV janë në përpjesëtim të zhdrejtë me njësitë e tij.

Nga fakti që madhësia e PV-së nuk varet nga njësia e tij e zgjedhur, rrjedh kushti për paqartësinë e matjeve, i cili konsiston në faktin se raporti i dy vlerave të një FV të caktuar nuk duhet të varet nga cilat njësi ishin përdoret në matje. Për shembull, raporti i shpejtësisë së një makine dhe një treni nuk varet nga fakti nëse këto shpejtësi janë të shprehura në kilometra në orë ose metra në sekondë. Ky kusht, i cili në pamje të parë duket i padiskutueshëm, fatkeqësisht ende nuk mund të plotësohet gjatë matjes së disa PV-ve (fortësia, fotosensitiviteti etj.).

1. PJESA TEORIKE

1.1 Koncepti i një sasie fizike

Objektet me peshë të botës përreth karakterizohen nga vetitë e tyre. Prona - kategori filozofike, që shpreh një anë të tillë të një objekti (dukuri, proces), që përcakton ndryshimin ose të përbashkëtat e tij me objektet (dukuri, procese) të tjera dhe gjendet në raportin e tij me to. Prona eshte kategori cilesore. Për një përshkrim sasior të vetive të ndryshme të proceseve dhe trupat fizikë prezantohet koncepti i madhësisë. Një vlerë është një veti e diçkaje që mund të dallohet nga vetitë e tjera dhe të vlerësohet në një mënyrë ose në një tjetër, duke përfshirë edhe sasinë. Vlera nuk ekziston vetvetiu, ajo ndodh vetëm për aq sa ekziston një objekt me veti të shprehura nga kjo vlerë.

Një analizë e vlerave na lejon t'i ndajmë ato (Fig. 1) në dy lloje: vlerat formë materiale(reale) dhe vlerat e modeleve ideale të realitetit (ideal), të cilat lidhen kryesisht me matematikën dhe janë një përgjithësim (model) i koncepteve reale specifike.

Sasitë reale, nga ana tjetër, ndahen në fizike dhe jo fizike. Një sasi fizike në rastin më të përgjithshëm mund të përkufizohet si një sasi e natyrshme në objektet materiale (procese, fenomene) të studiuara në natyrën (fizikë, kimi) dhe shkencat teknike. Madhësitë jo-fizike duhet të përfshijnë sasi të qenësishme në shkencat sociale (jofizike) - filozofi, sociologji, ekonomi, etj.

Oriz. 1. Klasifikimi i sasive.

Dokumenti RMG 29-99 interpreton një sasi fizike si një nga vetitë e një objekti fizik, i cili është cilësisht i zakonshëm për shumë objekte fizike, por sasiorisht individual për secilin prej tyre. Individualiteti në terma sasiorë kuptohet në kuptimin që një pronë mund të jetë për një objekt një numër të caktuar herë më shumë ose më pak se për një tjetër.

Është e përshtatshme që sasitë fizike të ndahen në të matshme dhe të vlerësuara. FI-të e matura mund të shprehen në mënyrë sasiore si një numër i caktuar i njësive matëse të përcaktuara. Mundësia e futjes dhe përdorimit të njësive të tilla është një veçori e rëndësishme dalluese e PV-së së matur. Madhësitë fizike për të cilat, për një arsye ose një tjetër, nuk mund të futet një njësi matëse, mund të vlerësohen vetëm. Vlerësimi kuptohet si operacioni i caktimit të një numri të caktuar në një vlerë të caktuar, i kryer sipas rregullave të përcaktuara. Vlerësimi i vlerës kryhet duke përdorur peshore. Një shkallë e madhësisë është një grup i renditur i vlerave të madhësisë që shërben si bazë fillestare për matjen e një madhësie të caktuar.

Madhësitë jofizike, për të cilat në parim nuk mund të futet një njësi matëse, mund të vlerësohen vetëm. Duhet të theksohet se vlerësimi i madhësive jofizike nuk përfshihet në detyrat e metrologjisë teorike.

Për një studim më të detajuar të PV, është e nevojshme të klasifikohen, të identifikohen veçoritë e përgjithshme metrologjike të grupeve të tyre individuale. Klasifikimet e mundshme të FI janë paraqitur në fig. 2.

Sipas llojeve të dukurive, PV-të ndahen në:

Reale, d.m.th. sasi që përshkruajnë vetitë fizike dhe fiziko-kimike të substancave, materialeve dhe produkteve prej tyre. Ky grup përfshin masën, dendësinë, rezistenca elektrike, kapaciteti, induktiviteti etj. Ndonjëherë këto PV quhen pasive. Për t'i matur ato, është e nevojshme të përdoret një burim energjie ndihmëse, me ndihmën e të cilit formohet një sinjal i informacionit matës. Në këtë rast, PV pasive shndërrohen në aktive, të cilat maten;

Energjia, d.m.th. sasi që përshkruajnë karakteristikat energjetike të proceseve të transformimit, transmetimit dhe përdorimit të energjisë. Këto përfshijnë rrymën, tensionin, fuqinë, energjinë. Këto sasi quhen aktive.

Ato mund të shndërrohen në sinjale informacioni matëse pa përdorimin e burimeve ndihmëse të energjisë;

Karakterizimi i rrjedhës së proceseve në kohë, Ky grup përfshin lloj te ndryshme karakteristikat spektrale, funksionet e korrelacionit dhe parametrat e tjerë.

Duke bërë pjesë në grupe të ndryshme proceset fizike FV-të ndahen në hapësirë-kohë, mekanike, elektrike dhe magnetike, termike, akustike, dritë, fiziko-kimike, rrezatim jonizues, fizikë atomike dhe bërthamore.

Oriz. 2. Klasifikimet e madhësive fizike

Sipas shkallës së pavarësisë së kushtëzuar nga vlerat e tjera të këtij grupi, të gjitha PV-të ndahen në bazë (të pavarur me kusht), derivate (të varura me kusht) dhe shtesë. Aktualisht, sistemi SI përdor shtatë sasi fizike të zgjedhura si ato kryesore: gjatësinë, kohën, masën, temperaturën, forcën. rryme elektrike, intensiteti i dritës dhe sasia e materies. PV-të shtesë përfshijnë kënde të sheshta dhe të forta. Sipas pranisë së dimensioneve, PV-të ndahen në dimensionale, d.m.th. me dimensione dhe pa dimensione.

1.2 Sistemi metrik i masave

Mungesa e justifikimeve racionale për zgjedhjen e njësive PV ka çuar në diversitetin e madh të tyre, jo vetëm në vende të ndryshme por edhe në zona të ndryshme të të njëjtit vend. Kjo krijoi vështirësi të mëdha, veçanërisht në marrëdhëniet ndërkombëtare. U ngrit sistemi metrik i masave, d.m.th. një grup njësish PV të rekomanduara në vend të atyre të përdorura më parë.

U miratuan njësitë: gjatësia - metër (m), masa - kilogram (kg), vëllimi - litër (l), koha - sekondë (s).

U prezantuan gjithashtu shumëfisha dhe nënshuma dhjetore të njësive PV, d.m.th., njësitë PV që janë 10 herë më të mëdha dhe më të vogla në fuqinë e numrit të plotë, dhe u vendosën rregulla të thjeshta për emërtimin e njësive të shumta dhe nën shumëfishta të njësive PV duke përdorur parashtesa: kilo, hecto, deca, deci. , centi dhe mili [p.sh. centimetër (cm), milimetër (mm), dekalitër (dal), etj.]

Kjo dha njësi sistemi metrik(njësi metrike të PV) një avantazh i rëndësishëm ndaj të tjerëve që ekzistonin në atë kohë. Për më tepër, njësitë metrike të PV bënë të mundur që të mos përdoren numra të emërtuar të përbërë (për shembull, gjatësia prej 8 fathom 3 këmbë 5 inç) dhe lehtësuan shumë llogaritjet.

1.3 Sistemet e njësive të madhësive fizike

Ndërtimi i njësive dhe sistemeve të njësive. Më parë, njësitë e PV-ve të ndryshme u krijuan, si rregull, në mënyrë të pavarur nga njëra-tjetra. Përjashtimet e vetme ishin njësitë e gjatësisë, sipërfaqes dhe vëllimit. Karakteristika kryesore e njësive moderne PV është se midis tyre krijohen varësi. Në të njëjtën kohë, disa njësi bazë të FV zgjidhen në mënyrë arbitrare, dhe të gjitha njësitë e mbetura - derivative të FV fitohen duke përdorur varësi (ligje dhe përkufizime) që lidhin PV të ndryshme, d.m.th. duke përcaktuar ekuacionet.

Madhësitë fizike, njësitë e të cilave merren si kryesore quhen PV kryesore, kurse njësitë e të cilave janë derivate quhen derivate të PV.

Tërësia e njësive bazë dhe të prejardhura të PV, që mbulon të gjitha ose disa fusha të fizikës, quhet sistemi i njësive të PV.

Le të shqyrtojmë shembuj të krijimit të njësive të prejardhura të PV me gjatësinë L, masën M dhe kohën T të zgjedhur si PV kryesore, d.m.th. me njësitë bazë të zgjedhura të PV [L], [M] dhe [T].

Shembull 1. Vendosja e një njësie të sipërfaqes. Le të zgjedhim një figurë të thjeshtë gjeometrike, për shembull një rreth. Madhësia e sipërfaqes s të rrethit është proporcionale me fuqinë e dytë të madhësisë së diametrit të tij d: s = k S d 2 , ku k S është koeficienti i proporcionalitetit. Këtë ekuacion do ta marrim si përcaktues. Duke vendosur madhësinë e diametrit të rrethit të barabartë me gjatësinë e njësisë, d.m.th. d = [L], marrim [s] = k S [L] 2 . Zgjedhja e koeficientit të proporcionalitetit k S është arbitrare. Le të zgjidhet k S = l, atëherë [s] = [L] 2 , d.m.th., zona e një rrethi me diametër të barabartë me një njësi gjatësie zgjidhet si një sipërfaqe njësi. Nëse [L] = 1 m, atëherë [s] = 1 m 2. Sipërfaqja e një rrethi në këtë rast duhet të llogaritet duke përdorur formulën s \u003d d 2, dhe sipërfaqja e një katrori me anën b - duke përdorur formulën s \u003d (4 / p) b 2.

Zakonisht, në vend të një njësie të tillë të rrumbullakët të sipërfaqes, përdoret një njësi katrore më e përshtatshme, e cila është zona e një sheshi me një anë të barabartë me një njësi gjatësie.

Nëse k S = p/4 do të miratohej gjatë vendosjes së njësisë së rrumbullakët të sipërfaqes, atëherë ajo do të përkonte me njësinë e zakonshme katrore.

Shembulli 2. Vendosja e njësisë së shpejtësisë. Si përcaktues, ne do të marrim një ekuacion që tregon se madhësia e shpejtësisë dhe lëvizjes uniforme është më e madhe, madhësi më të madhe l e distancës së përshkuar dhe sa më e vogël të jetë koha e shpenzuar T në këtë rrugë:

ku k u - koeficienti i proporcionalitetit.

Duke supozuar l = [L], T = [T], marrim njësinë e shpejtësisë [u]=k u k u [L] [T] -1 . Nëse, për arsye komoditeti, vendosim k u = l, atëherë njësia e shpejtësisë do të jetë [u] = [L] [T] -1. Kur [L] = 1 mi [T] = 1s sipas formulës së fundit [u] = 1 m/s.

Shembulli 3. Vendosja e njësisë së nxitimit. Si ekuacion përcaktues, marrim përkufizimin e nxitimit si derivat të shpejtësisë në lidhje me kohën: a = du/dT. Duke vendosur du = [u], dT = [T], marrim njësinë e nxitimit: [a] = Kur [L] \u003d 1 m dhe [T] \u003d 1s [a] \u003d 1 m/s 2.

Shembulli 4. Vendosja e njësisë së forcës. Le të zgjedhim si ligjin e gravitetit universal që përcakton ekuacionin

f = ku m 1 dhe m 2 janë përmasat e masave të trupave;

r është madhësia e distancës ndërmjet qendrave të këtyre masave;

k f - koeficienti i proporcionalitetit.

Duke supozuar m 1 \u003d m 2 [M], r \u003d [L], marrim njësinë e forcës

ose kur k f =1 [f] = [M] 2 [L] -2 . Me [L] = 1 m dhe [M] = 1 kg sipas formulës së fundit [f] = 1 kg 2 /m 2.

Duke zgjedhur f = k f ma si ekuacionin përcaktues të ligjit të dytë të Njutonit, marrim, ngjashëm me atë të mëparshëm, njësinë e forcës në formën [f] = k f [M] * [a] = k f [M] [L] [T] -2, ose në formën [f] \u003d [M] [L] [T] -2. Me [M] = 1 kg, [L] = 1 m dhe [T] = 1s sipas formulës së fundit [f] = 1 kg m/s 2 .

Të dyja njësitë e marra të forcës janë të barabarta, por e dyta është e përhapur, dhe e para përdoret rrallë (kryesisht në astronomi).

Nga shembujt e shqyrtuar, mund të shihet se me PV-në bazë të zgjedhur - gjatësia L, masa M dhe koha T, njësia derivatore [x] e disa PV x gjendet përmes njësive [L], [M] dhe [T. ] sipas formulës:

[x] = k x [L] pL [M] pM [T] pT,

ku k x është një faktor proporcionaliteti i zgjedhur në mënyrë arbitrare;

p L , р М dhe р Т janë numra pozitivë ose negativë.

Këta numra tregojnë se si njësia e prejardhur e PV ndryshon me një ndryshim në atë kryesore. Për shembull, me një ndryshim në njësinë bazë [L] me q herë, njësia e prejardhur [x] do të ndryshojë me q pl herë. Meqenëse k x nuk ndikon në ndryshimin në [x], natyra e ndryshimit në njësinë [x] me ndryshimin në njësitë [L], [M] dhe [T] zakonisht shprehet duke përdorur formulat e dimensioneve në të cilat k x \ u003d 1. Në rastin në shqyrtim formula e dimensionit është

dimx = L pL M pL T pT,

ku ana e djathtë quhet dimensioni i njësisë FV; pjesa e majtë është përcaktimi i këtij dimensioni (dimensioni);

p L , р М dhe р Т – treguesit e dimensionit.

Nga formula e dimensionit, mund të shihet në të njëjtën mënyrë se si ndryshon madhësia e derivatit PV me një ndryshim në madhësinë e PV kryesore me ekuacionin përcaktues të zgjedhur. Ana e djathtë e kësaj formule quhet edhe dimensioni PV.

Konsideroni rastin e përgjithshëm kur ekzistojnë disa PV bazë A, B, C, D, ..., njësitë e të cilave janë [A], [B], [C], [D], ..... Pastaj, padyshim, vendosja e njësive derivative të PV x do të reduktohet në zgjedhjen e disa ekuacioneve përcaktuese që lidhin x me PV të tjera (bazë dhe derivatore), për ta sjellë këtë ekuacion në formën:

x = k x A pA B pB C pC D pD …,

ku p A , p B , p C , p D , ... janë tregues dimensionale, dhe për zëvendësimin e PV kryesore nga njësitë e tyre:

[x] = k x [A] pA [B] pB [C] pC [D] pD…

Formula e dimensionit në këtë rast do të duket si kjo:

dim x = A pA B pB C pC D pD …

Dihet se njësia e prejardhur e PV x ka dimensionin p A në raport me njësinë bazë të PV A, dimensionin p B në raport me njësinë bazë të PV B, etj. (ose që derivati ​​i PV ka dimensionin p A në lidhje me PV kryesore A, dimensionin p B në lidhje me PV kryesore B, etj.). Pra, duke marrë parasysh dimensionin e shpejtësisë (shembulli 2) LT -1 , ose L 1 M 0 T -1 , mund të themi se shpejtësia ka një dimension 1 në lidhje me gjatësinë, një dimension zero në lidhje me masën dhe një dimensioni prej -1 në lidhje me kohën (një njësi shpejtësie ka një dimension 1 në lidhje me njësitë e gjatësisë, etj.).

Nëse r A = r B = r C = r D = … = 0, atëherë derivati ​​i PV x quhet PV pa dimension, dhe njësia e tij [x] është njësia pa dimension e PV.

Një shembull i një derivati ​​pa dimension të njësisë PV është njësia [φ] e këndit të rrafshët φ – radian. Kur vendoset kjo njësi, ekuacioni φ = = k φ (l/r) merret si përcaktues, duke treguar se madhësia e këndit φ është sa më e madhe, aq më e madhe është madhësia e gjatësisë l, harku që nënshtrohet. atë, dhe sa më e vogël të jetë madhësia e gjatësisë r të rrezes së këtij harku. Ekuacioni pranon k φ = 1, l = [L], r= [L]. Prandaj [φ] = = [L] 0 dhe dim φ = L 0 .

Nëse, kur vendoset një njësi derivative e FV në shprehjen e saj përmes njësive bazë të FV, supozohet k x = 1, atëherë quhet një njësi e prejardhur koherente e FV. Sistemi i njësive FV, të gjitha njësitë e prejardhura të të cilit janë koherente, quhet sistemi koherent i njësive FV.

Dimensionet e njësive të prejardhura të PV x, y dhe z janë të ndërlidhura si më poshtë. Nëse z = k 1 xy, atëherë

dimz - dimх * dimу. (1.2)

Nëse z = k 2 , atëherë

dimz - dimх/dimу. (1.3)

Nëse z = k 3 x n, atëherë

dimz - (dim x) n . (1.4)

Ne përdorëm barazitë (1.2) dhe (1.3) kur vendosëm njësitë e nxitimit dhe forcës, dhe barazia (1.4) është pasojë e barazisë (1.2).

Formulat e dimensioneve mund të shkruhen vetëm për PV të tilla, në matjen e të cilave plotësohet kushti i matjeve të paqarta. Dimensionet e PV të ndryshme mund të përkojnë (për shembull, momenti i forcës dhe punës), dhe dimensionet e së njëjtës PV në sisteme të ndryshme Njësitë e boshtit të PV mund të ndryshojnë (shih shembullin 4, ku ekuacione të ndryshme konstituive na çuan në dimensione të ndryshme të njësive të forcës dhe, rrjedhimisht, në dimensione të ndryshme të forcës). Prandaj, dimensionet nuk japin një pamje të plotë të PV. Sidoqoftë, mospërputhja midis dimensioneve të pjesëve të majta dhe të djathta të çdo formule ose çdo ekuacioni tregon gabimin e kësaj formule ose këtij ekuacioni. Përveç kësaj, koncepti i dimensionit lehtëson zgjidhjen e shumë problemeve. Nëse dihet më parë se cilët FI janë të përfshirë në procesin në studim, atëherë është e mundur të përcaktohet natyra e marrëdhënies midis madhësive të këtyre FI-ve duke përdorur analizën e dimensioneve. Në këtë rast, zgjidhja e problemit shpesh rezulton të jetë shumë më e thjeshtë sesa nëse do të kryhej në mënyra të tjera.

Është e rëndësishme që në formulimin matematik dukuritë fizike Simbolet FV nuk nënkuptojnë vetë PV dhe jo madhësitë e tyre, por vlerat e PV, pra numrat e emërtuar. Për shembull, në ekuacionin f = k f ma, i cili shpreh ligjin e dytë të Njutonit, simbolet m dhe a nuk nënkuptojnë vetë PV-të (masa dhe nxitimi) dhe jo dimensionet e masës dhe nxitimit, të cilat nuk mund të shumëzohen me njëri-tjetrin, por vlerat e masës dhe nxitimit, d.m.th., numra të emërtuar që pasqyrojnë dimensionet e masës dhe nxitimit, dhe për të cilët ka kuptim veprimi i shumëzimit.

1.4 Sistemet e njësive

Sistemi i parë i njësive PV ishte në thelb njësitë metrike PV të përmendura më sipër. Megjithatë, vetëm në 1832, K. Gauss propozoi të vazhdonte të ndërtonte sisteme të njësive PV si grupe njësive bazë dhe të prejardhura. Në sistemin që ai ndërtoi, njësitë bazë të PV ishin milimetri, miligrami dhe sekonda.

Më pas, u shfaqën sisteme të tjera të njësive PV, gjithashtu të bazuara në njësitë metrike PV, por me njësi bazë të ndryshme. Më të famshmit nga këto sisteme janë si më poshtë.

Sistemi CGS (1881). Njësitë bazë të PV janë centimetër, gram, sekondë. Sistemi është bërë i përhapur në fizikë. Më vonë, disa lloje të këtij sistemi u krijuan për PV elektrike dhe magnetike.

Sistemi MTS (1919). Njësitë kryesore të PV janë metër, ton (1000 kg), e dyta. Ky sistem nuk ka marrë shpërndarje të gjerë.

Sistemi ICSS ( fundi i XIX në). Njësitë bazë të PV janë metri, kilogrami-forca dhe e dyta. Ky sistem është bërë i përhapur në teknologji.

Sistemi MKSA (1901). Nganjëherë quhet sistemi Georgie (sipas krijuesit të tij). Njësitë bazë të PV janë metri, kilogrami, sekonda dhe amperi. Ky sistem është aktualisht pjesë integrale në sistemin e ri ndërkombëtar të njësive

Të gjitha njësitë bazë dhe të prejardhura të çdo sistemi të njësive FV quhen njësi të sistemit FV (në lidhje me këtë sistem). Së bashku me njësitë sistemike, ekzistojnë edhe të ashtuquajturat njësi josistematike, d.m.th., ato që nuk përfshihen në sistemin e njësive të PV. Të gjitha njësitë PV jo-sistematike mund të ndahen në dy grupe: 1) nuk përfshihen në asnjë nga sistemet e njohura, për shembull: një njësi gjatësie - njësi x, një njësi presioni - një milimetër merkur, një njësi energjie. - një elektron volt; 2) të qenit josistematik vetëm në lidhje me disa sisteme, për shembull: një njësi gjatësie - një centimetër - është josistematike për të gjitha sistemet, përveç CGS; njësia e masës - ton - jashtë sistemit për të gjitha sistemet, përveç MTS; njësi e kapacitetit elektrik - centimetër - jashtë sistemit për të gjitha sistemet, përveç CGSE.

Prania e sistemeve të ndryshme të njësive të PV, si dhe një numër i madh Njësitë jashtë sistemit të PV krijojnë shqetësime të lidhura me llogaritjet e kërkuara gjatë lëvizjes nga një njësi e PV në tjetrën. Në lidhje me rritjen e lidhjeve shkencore dhe teknike midis vendeve, u bë i nevojshëm unifikimi i njësive PV. Si rezultat, u krijua një sistem i ri ndërkombëtar i njësive të PhV.

Sistemi ndërkombëtar i njësive. Në vitin 1960, Konferenca XI e Përgjithshme mbi Peshat dhe Masat miratoi sistemit ndërkombëtar njësitë e PV SI ·.

Në BRSS dhe në vendet anëtare të CMEA - SI përfshihet në standardin CMEA STSEV 1052 - 78 "Metrologji. Njësitë e madhësive fizike” Informacioni për njësitë bazë të PV SI jepet në tabelë. një.

Dy njësi, në thelb derivatore, të PV SI: njësia e një këndi të sheshtë - radian (përcaktimi rus rad, ndërkombëtar - rad) dhe njësia e këndit të ngurtë - steradian (përcaktimi rus cf, ndërkombëtar - sr) - nuk konsiderohen zyrtarisht derivate dhe quhen njësi shtesë të PV SI . Arsyeja e izolimit të tyre është se ato vendosen sipas ekuacioneve përcaktuese j = l/r dhe y = S/R 2 , ku j është një kënd i sheshtë, kulmi i të cilit përkon me qendrën e një harku me gjatësi l dhe rreze r; y është këndi i ngurtë, kulmi i të cilit përkon me qendrën e një sfere me rreze R dhe që pret një sipërfaqe S në sipërfaqen e sferës.

[j]=0 dhe [y]=

janë pa dimensione dhe, për rrjedhojë, nuk varen nga zgjedhja e njësive bazë të sistemit FV.

Njësitë e prejardhura të PV SI formohen nga njësi bazë dhe shtesë koherente të PV sipas rregullave të formimit.

Njësitë bazë të madhësive fizike SI Tabela 1.

Për shembull: nxitimi këndor - radian për sekondë në katror (rad / s 2), tension fushë magnetike- amper për metër (A / m), shkëlqim - candela për metër katror (cd / m 2).

Njësitë e FI SI, të cilat kanë emra të veçantë, janë dhënë në tabelë. 2.

Sistemi ndërkombëtar ka këto përparësi ndaj sistemeve të tjera të njësive PV: është universal, domethënë mbulon të gjitha fushat e fizikës; koherente; Njësitë e tij PV janë praktikisht të përshtatshme në shumicën e rasteve dhe janë përdorur gjerësisht më herët.

Njësitë e lejuara për përdorim në vendet e CMEA. Përparësitë e mësipërme të SI në tërësi nuk na lejojnë ende të pohojmë se njësitë e tij të PV janë në të gjitha rastet më të pranueshme se çdo tjetër. Për shembull, për matjen e periudhave të gjata kohore, muaji dhe shekulli mund të jenë njësi më të përshtatshme se i dyti; për matjen e distancave të mëdha, një vit dritë dhe një parsec mund të jenë njësi më të përshtatshme se një metër, etj.

Njësitë e prejardhura të madhësive fizike SI me emra të veçantë. Tabela 2.

2. PJESA LLOGARITES

Një detyrë. Me një voltmetër të klasës së saktësisë 4, U n = 150V, u mor rezultati i vëzhgimit X = 100V. Përcaktoni diapazonin në të cilin ndodhet vlera e vërtetë, gabimet relative dhe absolute.

Zgjidhje. k =

Gabim relativ:

Vlera e vërtetë: X dhe = (100 ± 6) V.

I gjithë aktiviteti teknologjik i njeriut shoqërohet me matjen e sasive të ndryshme fizike.

Një grup i sasive fizike është një sistem i caktuar në të cilin sasitë individuale janë të ndërlidhura nga një sistem ekuacionesh.

Çdo sasi fizike duhet të ketë një njësi matëse. Një analizë e marrëdhënies së madhësive fizike tregon se në mënyrë të pavarur nga njëra-tjetra është e mundur të vendosen njësi matëse vetëm për disa sasi fizike dhe pjesa tjetër të shprehet përmes tyre. Numri i sasive të vendosura në mënyrë të pavarur është i barabartë me diferencën midis numrit të sasive të përfshira në sistem dhe numrit të ekuacioneve të pavarura të lidhjes midis sasive.

Për shembull, nëse shpejtësia e një trupi përcaktohet me formulën v=L/t, atëherë vetëm dy madhësi mund të vendosen në mënyrë të pavarur dhe e treta mund të shprehet përmes tyre.

Madhësitë fizike, njësitë e të cilave përcaktohen në mënyrë të pavarur nga të tjerat, quhen madhësi bazë dhe njësitë e tyre quhen njësi bazë.

Dimensioni i një sasie fizike është një shprehje në formën e një monomi fuqie, e përbërë nga produktet e simboleve të sasive kryesore fizike në shkallë të ndryshme dhe që pasqyron marrëdhënien e kësaj sasie me sasitë fizike të pranuara në këtë sistem sasish si kryesoret dhe me koeficient proporcionaliteti të barabartë me një.

Shkallët e simboleve të sasive bazë të përfshira në monom mund të jenë numër i plotë, thyesor, pozitiv dhe negativ. Në përputhje me standardin ndërkombëtar ISO 31/0, dimensioni i sasive duhet të shënohet me shenjën dim. Në sistemin LMT, dimensioni i X do të jetë:

dimX = L l M m T t,

ku L.M.T - simbolet e sasive të marra si kryesore (përkatësisht gjatësia, masa, koha);

l, m, t - numra realë të plotë ose thyesorë, pozitivë ose negativë, të cilët janë tregues të dimensionit.

Dimensioni i një sasie fizike është më shumë se karakteristikat e përgjithshme sesa ekuacioni që përcakton sasinë, pasi i njëjti dimension mund të jetë i natyrshëm në sasitë që kanë një anë cilësore të ndryshme.

Për shembull, puna e një force F përcaktohet nga ekuacioni A = Fl; energjia kinetike trup lëvizës - sipas ekuacionit E k =mv 2 /2, dhe dimensionet e të dyjave janë të njëjta.

Shumëzimi, pjesëtimi, fuqizimi dhe nxjerrja e rrënjëve mund të kryhen në dimensione.

Një tregues i dimensionit të një sasie fizike është një tregues i shkallës në të cilën është ngritur dimensioni i madhësisë fizike kryesore, i cili përfshihet në dimensionin e derivatit të sasisë fizike.

Dimensionet përdoren gjerësisht në formimin e njësive të prejardhura dhe kontrollimin e homogjenitetit të ekuacioneve. Nëse të gjithë eksponentët e shkallës së dimensionit janë të barabartë me zero, atëherë një sasi e tillë fizike quhet pa dimension. Të gjitha vlerat relative(raporti i sasive të ngjashme) janë pa dimension.

Fizike - sasi (PV) - një veti që është cilësisht e zakonshme për shumë objekte fizike (gjendjet dhe proceset e tyre që ndodhin në to), por sasiorisht individuale për secilën prej tyre.

Në mënyrë cilësore vetitë e përgjithshme karakterizojnë gjininë PV. Cilësisht e zakonshme mund të jetë gjithashtu e ndryshme në emër (të kundërt) PV: ose gjatësia, gjerësia, lartësia, thellësia, distanca ose forca elektromotore, tensionit elektrik, potencial elektrik, ose puna, energjia, sasia e nxehtësisë. PV të tilla thuhet se janë të së njëjtës gjini, ose homogjene. Madhësitë fizike që nuk janë homogjene quhen heterogjene ose johomogjene.

Në mënyrë sasiore, një pronë individuale karakterizohet nga madhësia e PV. Për shembull, shpejtësia, temperatura, viskoziteti janë veti të natyrshme në një shumëllojshmëri të gjerë objektesh, por disa objekte kanë më shumë nga kjo veti, të tjerët kanë më pak. Rrjedhimisht, dimensionet e shpejtësisë, temperaturës, viskozitetit për disa objekte fizike janë më të mëdha se për të tjerët.

BIBLIOGRAFI

1. Kuznetsov V.A., Yalunina G.V. Bazat e metrologjisë. Tutorial. - M.: Ed. Standardet, 1995. - 280 f.

2. Pronenko V.I., Yakirin R.V. Metrologjia në industri. - Kiev: Technique, 1979. - 223 f.

3. Laktionov B.I., Radkevich Ya.M. Metrologjia dhe këmbyeshmëria. - M.: Shtëpia botuese e Universitetit Shtetëror të Minierave të Moskës, 1995. - 216 f.

Do të ishte më e saktë të thuhej "njësi pa dimensione e PV", pasi dimensioni është i barabartë me zero, dhe jo madhësia. Megjithatë, termi "njësi PV pa dimension" përdoret gjerësisht. E njëjta gjë vlen edhe për termin "PV pa dimensione".

GSSE është një nga varietetet e sistemit GSES.

SI do të thotë Systeme International. Në vend të SI, mund të shkruani SI (Sistemi Ndërkombëtar).

2.2 Njësitë e madhësive fizike

2.3. Sistemi ndërkombëtar PV (SI)

2.4. Sasitë fizike të proceseve teknologjike të prodhimit të ushqimit

2.1 Madhësitë fizike dhe shkallët

Sasia fizike(PV) është një nga vetitë e një objekti fizik (sistemi fizik, fenomeni ose procesi), i cili është cilësisht i zakonshëm për shumë objekte fizike (sistemet fizike, gjendjet dhe proceset e tyre që ndodhin në to), por sasiorisht individuale për secilin prej tyre. Individi në aspektin sasior duhet kuptuar në atë mënyrë që e njëjta veti për një objekt mund të jetë një numër i caktuar herë më shumë ose më pak se për një tjetër.

Në mënyrë tipike, termi "sasi fizike" zbatohet për vetitë ose karakteristikat që mund të përcaktohen në sasi. Madhësitë fizike përfshijnë masën, gjatësinë, kohën, presionin, temperaturën, etj.

Është e këshillueshme që sasitë fizike të ndahen në të matshme dhe të vlerësuara. FI-të e matura mund të shprehen në mënyrë sasiore si një numër i caktuar i njësive matëse të përcaktuara. Mundësia e futjes dhe përdorimit të kësaj të fundit është një veçori e rëndësishme dalluese e PV-së së matur. Megjithatë, ka veti si shija, aroma etj., për të cilat nuk mund të futen njësi. Sasi të tilla mund të vlerësohen, për shembull, duke përdorur shkallët e madhësisë- një sekuencë e renditur e vlerave të saj, e miratuar me marrëveshje në bazë të rezultateve të matjeve të sakta.

Sipas llojit të ngjarjes FV ndahet në:

- reale, d.m.th. duke përshkruar vetitë fizike dhe fiziko-kimike të substancave, materialeve dhe produkteve prej tyre. Ky grup përfshin masën, dendësinë, sipërfaqen specifike etj.

energji, d.m.th. sasi që përshkruajnë karakteristikat energjetike të proceseve të transformimit, transmetimit dhe përdorimit të energjisë. Këto përfshijnë, për shembull, rrymën, tensionin, fuqinë. Këto janë sasi aktive që mund të shndërrohen në sinjale informacioni matëse pa përdorimin e burimeve ndihmëse të energjisë;

- duke karakterizuar rrjedhën e proceseve kohore. Ky grup përfshin lloje të ndryshme të karakteristikave spektrale, funksionet e korrelacionit, etj.

Nga që i përkasin grupeve të ndryshme të proceseve fizike FV-të ndahen në hapësirë-kohë, mekanike, termike, elektrike dhe magnetike, akustike, dritë, fiziko-kimike, rrezatim jonizues, fizikë atomike dhe bërthamore.

Nga shkalla e pavarësisë së kushtëzuar nga vlerat e tjera të këtij grupi PV ndahen në bazë (të pavarur me kusht), derivate (të varura me kusht) dhe shtesë. Sasia fizike bazëështë një sasi fizike e përfshirë në sistemin e sasive dhe e pranuar me kusht si e pavarur nga sasitë e tjera të këtij sistemi. Para së gjithash, sasitë që karakterizojnë vetitë kryesore të botës materiale u zgjodhën si ato kryesore: gjatësia, masa, koha. Katër sasitë e mbetura bazë fizike janë zgjedhur në mënyrë që secila prej tyre të përfaqësojë një nga seksionet e fizikës: fuqinë aktuale, temperaturën termodinamike, sasinë e materies, intensitetin e dritës. Çdo sasie fizike bazë të sistemit të sasive i caktohet një simbol në formën e shkronjës së vogël të alfabetit latin ose grek: gjatësia - L, masa - M, koha - T, rryma elektrike - I, temperatura - O, sasia e substanca - N, intensiteti i dritës - J. Këto simbole përfshihen në emrin e sistemit të madhësive fizike.

Sasia fizike e përftuarështë një sasi fizike e përfshirë në sistemin e sasive dhe e përcaktuar nëpërmjet sasive bazë të këtij sistemi. Për shembull, një sasi fizike e prejardhur është dendësia, e cila përcaktohet përmes masës dhe vëllimit të një trupi.

Sasitë fizike shtesë përfshijnë kënde të sheshta dhe të forta.

Bashkësia e PV bazë dhe derivatore, e formuar në përputhje me parimet e pranuara, quhet sistemi i sasive fizike.

Nga dimension PV ndahen në dimensionale, d.m.th. me dimensione dhe pa dimensione.

Në rastet kur është e nevojshme të theksohet se nënkuptohet përmbajtja sasiore e një sasie fizike në një objekt të caktuar, duhet përdorur koncepti p. Madhësia e PV(madhësia e sasisë) - siguria sasiore e PV e natyrshme në një objekt, sistem, fenomen, proces të veçantë material.

Vlera e PV(Q) është një shprehje e madhësisë së një sasie fizike në formën e një numri të caktuar njësish të pranuara për të. Vlera e një sasie fizike merret si rezultat i matjes ose llogaritjes, për shembull, 12 kg është vlera e peshës trupore.

Vlera numerike e FV (q) - një numër abstrakt i përfshirë në vlerën e sasisë

Ekuacioni

quhet ekuacioni bazë i matjes.

Ekziston një ndryshim thelbësor midis madhësisë dhe vlerës. Madhësia e një sasie nuk varet nga fakti nëse e dimë apo jo. Ne mund të shprehim madhësinë duke përdorur ndonjë nga njësitë e një sasie të caktuar dhe një vlerë numerike (përveç njësisë së masës - kg, mund të përdorni, për shembull, g). Madhësitë e njësive të ndryshme me të njëjtën vlerë janë të ndryshme.

Marrëdhënia ndërmjet sasive bazë dhe të prejardhura të sistemit shprehet duke përdorur ekuacione dimensionale.

Dimensioni i një sasie fizike(dimQ) është një shprehje në formën e një monomi fuqie, e cila pasqyron marrëdhënien e një sasie me njësitë bazë të sistemit dhe në të cilën koeficienti i proporcionalitetit merret i barabartë me një. Dimensioni i një sasie është produkt i sasive bazë fizike të ngritura në fuqitë e duhura

dimQ = L α M β N γ I η , (2.2)

ku L, M, N, I janë simbolet e PV-ve kryesore, dhe α, β, γ, η janë numra realë.

Treguesi i dimensionit të një sasie fizike– një tregues i shkallës në të cilën është ngritur dimensioni i madhësisë fizike bazë, i cili përfshihet në dimensionin e sasisë fizike derivative. Treguesit e dimensioneve mund të marrin vlera të ndryshme: numër i plotë ose i pjesshëm, pozitiv ose negativ.

Koncepti i "dimensionit" shtrihet si në sasitë fizike bazë ashtu edhe në ato të prejardhura. Dimensioni i sasisë kryesore në raport me vetveten është i barabartë me një dhe nuk varet nga sasitë e tjera, d.m.th formula për dimensionin e sasisë kryesore përkon me simbolin e saj, për shembull: dimensioni i gjatësisë është L, dimensioni i masa është M, etj.

Për të gjetur dimensionin e derivatit të një sasie fizike në një sistem të caktuar sasish, duhet të zëvendësohet dimensioni i tyre në vend të përcaktimit të sasive në anën e djathtë të ekuacionit përcaktues të kësaj sasie. Kështu, për shembull, duke zëvendësuar dimensionin e gjatësisë L në vend të dl në ekuacionin drejtues të shpejtësisë uniforme të lëvizjes V = l/t dhe dimensionin e kohës T në vend të dt, marrim - dim Q = L/T = LT - 1 .

Veprimet e mëposhtme mund të kryhen në dimensione: shumëzim, pjesëtim, fuqizim dhe nxjerrje rrënjë.

Sasia fizike dimensionale- një madhësi fizike në dimensionin e së cilës të paktën një nga madhësitë bazë fizike është ngritur në një fuqi që nuk është e barabartë me zero. Nëse të gjithë eksponentët e shkallës së dimensionit të sasive janë të barabartë me zero, atëherë një sasi e tillë fizike quhet pa dimensione. Të gjitha sasitë relative janë pa dimension, d.m.th., raporti i të njëjtave sasi. Për shembull, dendësia relative r është një sasi pa dimension. Në të vërtetë, r = L -3 M/L -3 M=L 0 M 0 = 1.

Vlera e një sasie fizike mund të jetë e vërtetë, reale dhe e matur. Vlera e vërtetë PV(vlera e vërtetë e një sasie) - vlera e një sasie fizike, e cila në aspektin cilësor dhe sasior do të pasqyronte në mënyrë ideale vetinë përkatëse të objektit. Vlera e vërtetë e një sasie të caktuar ekziston, është konstante dhe mund të lidhet me konceptin e së vërtetës absolute. Mund të merret vetëm si rezultat i një procesi të pafund matjesh me përmirësim të pafund të metodave dhe instrumenteve matëse. Për çdo nivel të zhvillimit të teknologjisë matëse, ne mund të dimë vetëm vlera aktuale e një sasie fizike- vlera e një sasie fizike të gjetur eksperimentalisht dhe aq afër vlerës së vërtetë sa mund ta zëvendësojë atë për detyrën e caktuar matëse. Vlera e matur e një sasie fizike- vlera e një sasie fizike të marrë duke përdorur një teknikë specifike.

Në praktikë, është e nevojshme të maten sasi të ndryshme fizike. Shfaqjet e ndryshme (sasiore ose cilësore) të çdo grupi të vetive të formave, hartëzimi i elementeve të të cilave në një grup të renditur numrash ose, në një rast më të përgjithshëm, shenja konvencionale, formojnë një shkallë për matjen e këtyre vetive.

Shkalla e një sasie fizikeështë një grup i porositur vlerash PV që shërben si bazë fillestare për matjen e një sasie të caktuar. Në përputhje me strukturën logjike të shfaqjes së vetive, dallohen pesë lloje kryesore të shkallëve matëse: emrat, rendi, intervalet e kushtëzuara, marrëdhëniet.

Shkalla e emrit (shkalla e klasifikimit). Shkallët e tilla përdoren për klasifikimin e objekteve empirike, vetitë e të cilave manifestohen vetëm në lidhje me ekuivalencën, këto veti nuk mund të konsiderohen sasi fizike, prandaj shkallët e këtij lloji nuk janë shkallë PV. Ky është lloji më i thjeshtë i shkallës, i bazuar në atribuimin e numrave në vetitë cilësore të objekteve, duke luajtur rolin e emrave. Në shkallët e emërtimit, në të cilat caktimi i vetive të pasqyruara në një ose një tjetër klasë ekuivalente kryhet me ndihmën e shqisave njerëzore, ky është rezultati më adekuat i zgjedhur nga shumica e ekspertëve. Në këtë rast, zgjedhja e saktë e klasave të shkallës ekuivalente ka një rëndësi të madhe - ato duhet të dallohen nga vëzhguesit, ekspertët që vlerësojnë këtë pronë. Numërimi i objekteve sipas shkallës së emrave kryhet sipas parimit: "mos ia atribuoni të njëjtin numër objekteve të ndryshme". Numrat e caktuar për objektet mund të përdoren vetëm për të përcaktuar probabilitetin ose shpeshtësinë e shfaqjes së një objekti të caktuar, por ato nuk mund të përdoren për përmbledhje ose operacione të tjera matematikore. Meqenëse këto shkallë karakterizohen vetëm nga marrëdhënie ekuivalence, ato nuk përmbajnë konceptet e zeros, "më shumë ose më pak" dhe njësitë matëse.Një shembull i shkallëve të emërtimit janë atlaset me ngjyra të përhapura të krijuara për të identifikuar ngjyrat.

Nëse vetia e një objekti të dhënë empirik manifestohet në terma të ekuivalencës dhe rendit në shfaqjen sasiore ngjitëse ose zbritëse të vetive, atëherë një shkalla e rendit (gradat). Ai po rritet ose zvogëlohet në mënyrë monotone dhe ju lejon të vendosni raportin më shumë/më pak midis sasive që karakterizojnë pronën e specifikuar. Sipas shkallëve të rendit, zero ekziston ose nuk ekziston, por në parim është e pamundur të futen njësi matëse, pasi nuk është vendosur një lidhje proporcionaliteti për to dhe, në përputhje me rrethanat, nuk është e mundur të gjykohet sa herë më shumë ose më pak specifike. manifestimet e një vetie janë.

Në rastet kur niveli i njohurive të fenomenit nuk lejon të vendoset me saktësi lidhja që ekziston midis vlerave të kësaj karakteristike, ose përdorimi i shkallës është i përshtatshëm dhe i mjaftueshëm për praktikë, përdorni shkalla e kushtëzuar (empirike) sipasrresht. Kjo është shkalla PV, vlerat fillestare të së cilës shprehen në njësi arbitrare, për shembull, shkalla e viskozitetit Engler, shkalla 12-pikëshe Beaufort për matjen e forcës së erës së detit.

Shkallët e intervalit (shkalla e diferencës janë një zhvillim i mëtejshëm i shkallëve të rendit dhe zbatohen për objektet, vetitë e të cilave plotësojnë marrëdhëniet e ekuivalencës, rendit dhe aditivitetit. Shkalla e intervalit përbëhet nga intervale identike, ka një njësi matëse dhe një fillim të zgjedhur në mënyrë arbitrare - një pikë zero. Këto peshore përfshijnë kronologjinë sipas kalendarëve të ndryshëm, në të cilat si pikënisje merret ose krijimi i botës, ose Lindja e Krishtit etj. Shkallët e temperaturës Celsius, Fahrenheit dhe Réaumur janë gjithashtu shkallë intervali.

Shkalla e marrëdhënieve përshkruani vetitë e objekteve empirike që plotësojnë marrëdhëniet e ekuivalencës, rendit dhe aditivitetit (shkallët e llojit të dytë janë shtuese), dhe në disa raste proporcionaliteti (shkallët e llojit të parë janë proporcionale). Shembujt e tyre janë shkalla e masës (i llojit të dytë), temperatura termodinamike (i llojit të parë).

Në shkallët e marrëdhënieve, ekziston një kriter natyror i paqartë për shfaqjen sasiore zero të një vetie dhe një njësie matëse. Nga pikëpamja formale, shkalla e raporteve është një shkallë intervalesh me një pikë referimi natyrore. Të gjitha veprimet aritmetike janë të zbatueshme për vlerat e marra në këtë shkallë, e cila është e rëndësishme kur matni EF. Për shembull, shkalla e peshores, duke filluar nga zero, mund të gradohet në mënyra të ndryshme, në varësi të saktësisë së kërkuar të peshimit.

peshore absolute. Shkallët absolute kuptohen si shkallë që kanë të gjitha tiparet e shkallëve të raportit, por gjithashtu kanë një përkufizim natyror të paqartë të njësisë së matjes dhe nuk varen nga sistemi i pranuar i njësive matëse. Shkallët e tilla korrespondojnë me vlerat relative: fitimi, zbutja, etj. Për formimin e shumë njësive të prejardhura në sistemin SI, përdoren njësi pa dimensione dhe numëruese të shkallëve absolute.

Vini re se peshoret e emrave dhe të rendit janë quajtur jometrikë (konceptuale), dhe shkallët e intervaleve dhe raporteve - metrikë (material). Shkallët absolute dhe metrike klasifikohen si lineare. Zbatimi praktik i shkallëve të matjes kryhet duke standardizuar si vetë shkallët ashtu edhe njësitë e matjes, dhe, nëse është e nevojshme, metodat dhe kushtet për riprodhimin e tyre të paqartë.