Адукацыя, Сярэднюю адукацыю і школы
Фізічная велічыня - гэта ... Вымярэнне фізічных велічынь. Сістэма фізічных велічынь
Фізіка як навука, якая вывучае з'явы прыроды, выкарыстоўвае стандартную методыку даследавання. Асноўнымі этапамі можна назваць: назіранне, вылучэнне гіпотэзы, правядзенне эксперыменту, абгрунтаванне тэорыі. У ходзе назірання ўсталёўваюцца адметныя рысы з'явы, ход яго плыні, магчымыя прычыны і наступствы. Гіпотэза дазваляе растлумачыць ход з'явы, усталяваць яго заканамернасці. Эксперымент пацвярджае (ці не пацвярджае) справядлівасць гіпотэзы. Дазваляе ўсталяваць колькасныя суадносіны велічынь у ходзе вопыту, што прыводзіць да дакладнага ўсталявання залежнасцяў. Пацверджаная падчас вопыту гіпотэза кладзецца ў аснову навуковай тэорыі.
Ні адна тэорыя не можа прэтэндаваць на дакладнасць, калі не атрымала поўнага і безумоўнага пацверджання ў ходзе эксперыменту. Правядзенне апошняга спалучана з вымярэннямі фізічных велічынь, якія характарызуюць працэс. Фізічная велічыня - гэта аснова вымярэнняў.
Што гэта такое
Вымярэнне тычыцца тых велічынь, якія пацвярджаюць справядлівасць гіпотэзы пра заканамернасці. Фізічная велічыня - гэта навуковая характарыстыка фізічнага цела, якаснае стаўленне якой з'яўляецца агульным для мноства аналагічных тэл. Для кожнага цела такая колькасная характарыстыка асабліва індывідуальная.
Калі звярнуцца да спецыяльнай літаратуры, то ў даведніку М. Юдзіна і інш. (1989 гады выдання) чытаем, што фізічная велічыня гэта: "характарыстыка аднаго з уласцівасцяў фізічнага аб'екта (фізічнай сістэмы, з'явы або працэсу), агульная ў якасным дачыненні для многіх фізічных аб'ектаў, але ў колькасных адносінах індывідуальная для кожнага аб'екта ".
Слоўнік Ожегова (1990 года выдання) сцвярджае, што фізічная велічыня гэта - "памер, аб'ём, працягласць прадмета".
Да прыкладу, даўжыня - фізічная велічыня. Механіка даўжыню трактуе як пройдзеная адлегласць, электрадынаміка выкарыстоўвае даўжыню провада, у тэрмадынаміцы аналагічная велічыня вызначае таўшчыню сценак сасудаў. Сутнасць паняцця не змяняецца: адзінкі велічынь могуць быць аднолькавымі, а значэнне - розным.
Адметнай рысай фізічнай велічыні, скажам, ад матэматычнай, з'яўляецца наяўнасць адзінкі вымярэння. Метр, фут, аршын - прыклады адзінак вымярэння даўжыні.
Адзінкі вымярэння
Каб вымераць фізічную велічыню, яе варта параўнаць з велічынёй, прынятай за адзінку. Ўспомніце выдатны мультфільм «Сорак восем папугаяў». Каб усталяваць даўжыню ўдава, героі вымяралі яго даўжыню то ў папугаяў, то ў сланяняты, то ў Мартышка. У гэтым выпадку даўжыню ўдава параўноўвалі з ростам іншых герояў мультфільма. Вынік колькасна залежаў ад эталона.
Адзінка фізічнай велічыні - мера яе вымярэння ў пэўнай сістэме адзінак. Блытаніна ў гэтых мерах ўзнікае не толькі з прычыны недасканаласці, разнароднасці мер, але часам і з-за адноснасці адзінак.
Руская мера даўжыні - аршын - адлегласць паміж паказальным і вялікім пальцамі рукі. Аднак рукі ва ўсіх людзей розныя, і аршын, вымераны рукой дарослага мужчыны, адрозніваецца ад аршына на руцэ дзіцяці ці жанчыны. Такое ж неадпаведнасць мер даўжыні тычыцца сажні (адлегласць паміж кончыкамі пальцаў расстаўленых у бакі рук) і локця (адлегласць ад сярэдняга пальца да локця рукі).
Цікава, што ў крамы прыганятымі бралі мужчын невялікага росту. Хітрыя купцы эканомілі тканіна пры дапамозе некалькі меншых мерак: аршын, локаць, сажань.
сістэмы мер
Такое разнастайнасць мер існавала не толькі ў Расіі, але і ў іншых краінах. Ўвядзенне адзінак вымярэння часцяком было адвольным, часам гэтыя адзінкі ўводзіліся толькі з прычыны зручнасці іх вымярэння. Напрыклад, для вымярэння атмасфернага ціску ўвялі мм ртутнага слупа. Вядомы вопыт Тарычэлі, у якім выкарыстоўвалася трубка, заполоненная ртуццю, дазволіў увесці такую незвычайную велічыню.
Розныя фізічныя велічыні вымярэнне фізічных велічынь рабілі не толькі складанымі і няпэўнымі, але і ўскладняюць развіццё навукі.
Адзіная сістэма мер
Адзіная сістэма фізічных велічынь, зручная і аптымізаваная у кожнай прамыслова развітай краіне, стала надзённай неабходнасцю. За аснову была прынята ідэя выбару як мага меншага колькасці адзінак, з дапамогай якіх у матэматычных суадносінах можна было б выказаць і іншыя велічыні. Такія асноўныя велічыні не павінны быць звязаны адзін з адным, іх значэнне вызначаецца адназначна і зразумела ў любой эканамічнай сістэме.
Гэтую праблему вырашыць спрабавалі ў розных краінах. Стварэнне адзінай сістэмы мер (Метрычная, СГС, МКС і іншыя) рабілася неаднаразова, але гэтыя сістэмы былі нязручныя альбо з навуковага пункту гледжання, альбо ў бытавым, прамысловым ўжыванні.
Задачу, пастаўленую ў канцы 19 стагоддзя, вырашыць атрымалася толькі ў 1958 годзе. На пасяджэнні Міжнароднага камітэта заканадаўчай метралогіі была прадстаўлена ўніфікаваная сістэма.
Ўніфікаваная сістэма мер
1960 год адзначыўся гістарычным пасяджэннем Генеральнай канферэнцыі па мерах і вагам. Унікальная сістэма, названая «Systeme internationale d'unites» (скарочана SI) была прынятая рашэннем гэтага ганаровага сходу. У расійскай версіі гэтая сістэма названа Сістэма інтэрнацыянальная (абрэвіятура СІ).
За аснову прыняты 7 асноўных адзінак і 2 дадатковых. Іх колькасную значэнне вызначаецца ў выглядзе эталона
Табліца фізічных велічынь СІ
Найменне асноўнай адзінкі | якая вымяраецца велічыня | абазначэнне | |
інтэрнацыянальнае | расійскае | ||
асноўныя адзінкі | |||
кілаграм | маса | kg | кг |
метр | даўжыня | m | м |
секунда | час | s | з |
ампер | сіла току | А | А |
кельвін | тэмпература | Да | Да |
моль | колькасць рэчыва | mol | моль |
кандзела | сіла святла | cd | кд |
дадатковыя адзінкі | |||
радыян | плоскі кут | rad | рады |
стэрадыян | цялесны кут | sr | пар |
Сама сістэма не можа складацца толькі з сямі адзінак, паколькі разнастайнасць фізічных працэсаў у прыродзе патрабуе увядзення ўсё новых і новых велічынь. У самой структуры прадугледжана не толькі ўкараненне новых адзінак, але і іх ўзаемасувязь ў выглядзе матэматычных суадносін (іх часцей называюць формуламі памернасцяў).
Адзінка фізічнай велічыні атрымліваецца з ужываннем множання, ўзвядзення ў ступень і дзялення асноўных адзінак у формуле памернасцяў. Адсутнасць лікавых каэфіцыентаў у такіх ўраўненнях робіць сістэму не толькі зручнай ва ўсіх адносінах, але і кагерэнтнай (ўзгодненай).
вытворныя адзінкі
Адзінкі вымярэння, якія фармуюцца з сямі асноўных, атрымалі назву вытворных. Акрамя асноўных і вытворных адзінак, паўстала неабходнасць увядзення дадатковых (радыян і стэрадыян). Іх памернасць прынята лічыць нулявы. Адсутнасць вымяральных прыбораў для іх вызначэння робіць немагчымым іх вымярэнне. Іх увядзенне абумоўлена ужываннем у тэарэтычных даследаваннях. Напрыклад, фізічная велічыня "сіла" у гэтай сістэме вымяраецца ў Ньютана. Паколькі сіла - мера ўзаемнага дзеянні тэл адзін на аднаго, якая з'яўляецца прычынай вар'іравання хуткасці цела пэўнай масы, то вызначыць яе можна як твор адзінкі масы на адзінку хуткасці, падзелу на адзінку часу:
F = k0M0v / T, дзе k - каэфіцыент прапарцыйнасці, M - адзінка масы, v - адзінка хуткасці, T - адзінка часу.
СІ дае наступную формулу памернасцяў: Н = кг0м / с 2, дзе выкарыстаны тры адзінкі. І кілаграм, і метр, і секунда аднесены да асноўных. Каэфіцыент прапарцыйнасці роўны 1.
Магчыма ўвядзенне беспамерных велічынь, якія вызначаюцца ў выглядзе суадносін аднародных велічынь. Да такіх можна аднесці каэфіцыент трэння, як вядома, роўны адносінам сілы трэння да сілы нармальнага ціску.
Табліца фізічных велічынь, вытворных ад асноўных
найменне адзінкі | якая вымяраецца велічыня | формула памернасцяў |
джоўль | энергія | кг0м 2 0С -2 |
Паскаль | ціск | кг0 м -1 0С -2 |
тэсла | магнітная індукцыя | кг 0А -1 0С -2 |
вольт | электрычнае напружанне | кг 0м 2 0С -3 0А -1 |
ым | электрычны супраціў | кг 0м 2 0С -3 0А -2 |
кулон | электрычны зарад | А0 з |
ват | магутнасць | кг 0м 2 0С -3 |
фарад | электрычная ёмістасць | м -2 0кг -1 0c 4 0A 2 |
Джоўль на Кельвін | цеплаёмістасць | кг 0м 2 0С -2 0К -1 |
бекерэль | Актыўнасць радыеактыўнага рэчыва | З -1 |
Вэбер | магнітны паток | м 2 0кг 0С -2 0А -1 |
генры | індуктыўнасць | м 2 0кг 0С -2 0А -2 |
герц | частата | з -1 |
грэй | паглынутая доза | м 2 0С -1 |
зіверт | Эквівалентная доза выпраменьвання | м 2 0С -2 |
люкс | асветленасць | м -2 0кд 0ср -2 |
люмен | светлавы струмень | кд 0ср |
Ньютан | Сіла, вага | м 0кг 0С -2 |
Сіменс | электрычная праводнасць | м -2 0кг -1 0С 3 0А 2 |
фарад | электрычная ёмістасць | м -2 0кг -1 0c 4 0A 2 |
пазасыстэмныя адзінкі
Выкарыстанне гістарычна склаліся велічынь, якія не ўваходзяць у СІ або якія адрозніваюцца толькі лікавым каэфіцыентам, дапускаецца пры вымярэнні велічынь. Гэта пазасыстэмныя адзінкі. Напрыклад, мм ртутнага слупа, рэнтген і іншыя.
Лікавыя каэфіцыенты выкарыстоўваюцца для ўвядзення Дольная і кратных велічынь. Прыстаўкі адпавядаюць пэўнаму ліку. Прыкладам могуць служыць санти-, кіля-, дека-, мега- і многія іншыя.
1 кіламетр = 1000 метраў,
1 сантыметр = 0,01 метра.
тыпалогія велічынь
Паспрабуем паказаць некалькі асноўных прыкмет, якія дазваляюць усталяваць тып велічыні.
1. Напрамак. Калі дзеянне фізічнай велічыні напрамую звязана з кірункам, яе называюць вектарнай, іншыя - скалярныя.
2. Наяўнасць памернасці. Існаванне формулы фізічных велічынь дае магчымасць называць іх памернасці. Калі ў формуле ўсе адзінкі маюць нулявую ступень, то іх называюць беспамернымі. Правільней было б назваць іх велічынямі з памерам, роўнай 1. Бо паняцце беспамернай велічыні нелагічна. Асноўная ўласцівасць - памернасць - ніхто не адмяняў!
3. Па магчымасці складання. Адытыўная велічыня, значэнне якой можна складаць, адымаць, памнажаць на каэфіцыент і т. Д. (Напрыклад, маса) - фізічная велічыня, якая з'яўляецца суммируемой.
4. Па суадносінах з фізічнай сістэмай. Экстэнсіўны - калі яе значэнне можна скласці з значэнняў падсістэмы. Прыкладам можа служыць плошчу, якая вымяраецца ў метрах квадратных. Інтэнсіўная - велічыня, значэнне якой не залежыць ад сістэмы. Да такіх можна аднесці тэмпературу.
Similar articles
Trending Now