Definicja wielkość fizyczna
Klasyfikacja wielkości fizycznych.
Klasyfikacja jednostek wielkości fizycznych.
ROZDZIAŁ 1. METROLOGIA. Temat 3
Temat 3. Wielkości fizyczne jako przedmiot pomiaru. Układ SI (SI)
1. Definicja wielkości fizycznej.
2. Międzynarodowy układ jednostek wielkości fizycznych SI.
Wielkość fizyczna (PV) – właściwość Obiekt fizyczny͵ wspólne dla wielu obiektów w sensie jakościowym (jest to rodzaj ilości), ale indywidualne w sensie ilościowym (jest to wielkość wielkości).
System– wchodzą w skład jednego z przyjętych systemów (są to wszystkie jednostki podstawowe, pochodne, wielokrotne i podwielokrotne).
Poza systemem– nie są ujęte w żadnym z akceptowanych systemów jednostek fotowoltaicznych (litr, mila morska, karat, moc).
Wiele- ϶ᴛᴏ Jednostka PV, której wartość jest liczbą całkowitą większą niż jednostka systemowa lub niesystemowa (np. jednostka długości 1 km = 103 m, czyli wielokrotność metra).
Dolna- ϶ᴛᴏ Jednostka fotowoltaiczna, której wartość jest liczbą całkowitą mniejszą niż jednostka systemowa lub niesystemowa (na przykład jednostka długości 1 mm = 10-3m, czyli jest to jednostka podmaszynowa).
Wielkości podstawowe są od siebie niezależne i stanowią podstawę do ustalenia powiązań z innymi wielkościami fizycznymi, które nazywane są ich pochodnymi. Na przykład we wzorze Einsteina E=mc2 masa jest jednostką podstawową, a energia pochodną.
Zbiór jednostek podstawowych i pochodnych nazywany jest zwykle układem jednostek wielkości fizycznych. W 1960 r. ᴦ. Przyjęto Międzynarodowy Układ Jednostek Miar (Systeme International d'Unites), oznaczony jako SI, który zawiera podstawowe (metr, kilogram, sekunda, amper, kelwin, mol, kandela), dodatkowe i pochodne (radian, steradian) jednostki wielkości fizycznych .
W nauce, technologii i życiu codziennym ludzie zajmują się różnymi właściwościami otaczających nas obiektów fizycznych. Ich opis odbywa się za pomocą wielkości fizycznych.
Wielkość fizyczna (PV) to właściwość obiektu fizycznego, wspólna dla wielu obiektów w sensie jakościowym (jest to rodzaj wielkości - R), ale indywidualna w sensie ilościowym (jest to wielkość wielkości - 10 omów ).
Aby móc dla każdego obiektu ustalić różnice w ilościowej zawartości właściwości odzwierciedlonej w wielkości fizycznej, w metrologii wprowadzono pojęcia jego wielkości i wartości.
Wielkość PV to ilościowa zawartość w danym przedmiocie właściwości odpowiadającej pojęciu PV - wszystkie ciała różnią się masą, ᴛ.ᴇ. w zależności od wielkości tego FV.
Wartość PV jest oszacowaniem jej wielkości w postaci określonej liczby przyjętych dla niej jednostek. Otrzymuje się go w wyniku pomiaru lub obliczenia EF.
Jednostka PV to PV o stałym rozmiarze, któremu warunkowo przypisuje się wartość liczbową równą 1.
Przykład: PV - masa,
Jednostką tego PV jest 1kᴦ.
wartość - masa obiektu = 5 kᴦ.
Klasyfikacja jednostek fotowoltaicznych
1. systemowe i niesystemowe
System – będące częścią jednego z akceptowanych systemów.
*są to wszystkie jednostki podstawowe, pochodne, wielokrotne i podwielokrotne.
Pozasystemowe - które nie wchodzą w skład żadnego z akceptowanych systemów jednostek PV:
litr ( jednostka objętości),
litr (jednostka objętości), mila morska
karat (jednostka masy w biżuterii),
karat (jednostka masy w biżuterii) konie mechaniczne (przestarzałe
jednostka mocy)
Definicja wielkości fizycznej - pojęcie i rodzaje. Klasyfikacja i cechy kategorii „Wyznaczanie wielkości fizycznej” 2014, 2015.
WSTĘP
Wielkość fizyczna jest cechą jednej z właściwości obiektu fizycznego ( układ fizyczny zjawisko lub proces), wspólne jakościowo dla wielu obiektów fizycznych, ale ilościowo indywidualne dla każdego obiektu.
Indywidualność rozumiana jest w tym sensie, że wartość jakiejś wielkości lub wielkość wielkości może być dla jednego przedmiotu pewną liczbę razy większa lub mniejsza niż dla innego.
Wartość wielkości fizycznej jest oszacowaniem jej wielkości w postaci określonej liczby przyjętych dla niej jednostek lub liczby w przyjętej dla niej skali. Na przykład wartością jest 120 mm wielkość liniowa; 75 kg to wartość masy ciała.
Istnieją prawdziwe i rzeczywiste wartości wielkości fizycznej. Wartość prawdziwa to wartość, która idealnie odzwierciedla właściwości obiektu. Prawdziwa wartość- wartość wielkości fizycznej znaleziona eksperymentalnie, która jest na tyle bliska wartości prawdziwej, że można ją zamiast tego zastosować.
Pomiar wielkości fizycznej to zespół operacji polegających na zastosowaniu środka technicznego przechowującego jednostkę lub odtwarzającego skalę wielkości fizycznej, polegający na porównaniu (jawnym lub ukrytym) wielkości mierzonej z jej jednostką lub skalą w celu uzyskać wartość tej wielkości w najwygodniejszej w użyciu formie.
Istnieją trzy rodzaje wielkości fizycznych, których pomiar odbywa się według zasadniczo różnych zasad.
Pierwszy typ wielkości fizycznych obejmuje wielkości znajdujące się na zbiorze rozmiarów, dla których określone są jedynie relacje porządku i równoważności. Są to relacje takie jak „bardziej miękki”, „twardszy”, „cieplejszy”, „zimniejszy” itp.
Do wielkości tego rodzaju zalicza się na przykład twardość, rozumianą jako zdolność danego ciała do przeciwstawienia się wniknięciu do niego innego ciała; temperatura, stopień nagrzania ciała itp.
Istnienie takich zależności ustala się teoretycznie lub eksperymentalnie za pomocą specjalne środki porównania, a także na podstawie obserwacji skutków oddziaływania wielkości fizycznej na dowolne obiekty.
W przypadku drugiego rodzaju wielkości fizycznych relacja porządku i równoważności zachodzi zarówno pomiędzy rozmiarami, jak i pomiędzy różnicami w parach ich rozmiarów.
Typowym przykładem jest skala przedziałów czasowych. Zatem różnice w odstępach czasu uważa się za równe, jeśli odległości między odpowiednimi znakami są równe.
Trzeci typ składa się z addytywnych wielkości fizycznych.
Addytywne wielkości fizyczne to wielkości na zbiorze rozmiarów, dla których określone są nie tylko stosunki porządku i równoważności, ale także operacje dodawania i odejmowania
Do takich wielkości zalicza się np. długość, masę, obecna siła i tak dalej. Można je mierzyć częściowo, jak również odwzorowywać za pomocą miary wielowartościowej w oparciu o sumowanie poszczególnych miar.
Suma mas dwóch ciał to masa ciała równoważona na równoramiennych wagach przez pierwsze dwa.
Rozmiary dowolnych dwóch jednorodnych PV lub dowolnych dwóch rozmiarów tego samego PV można porównać ze sobą, tj. można dowiedzieć się, ile razy jeden jest większy (lub mniejszy) od drugiego. Aby porównać m rozmiary Q”, Q”, ..., Q (m) ze sobą, należy wziąć pod uwagę C m 2 ich relacji. Łatwiej jest porównać każdy z nich z jednym rozmiarem [Q] jednorodnego PV, jeśli przyjmiemy to jako jednostkę wielkości PV (w skrócie jednostka PV). W wyniku tego porównania otrzymujemy wyrażenia dla wymiarów Q", Q", ... , Q (m) w postaci niektórych liczb n", n", .. . ,n (m) Jednostki PV: Q” = n” [Q]; Q” = n”[Q]; ...; Q(m) = n(m)[Q]. Jeśli porównanie zostanie przeprowadzone eksperymentalnie, wymagane będzie tylko m eksperymentów (zamiast C m 2), a porównanie rozmiarów Q", Q", ... , Q (m) można przeprowadzić tylko między sobą według obliczeń np
gdzie n (i) / n (j) to liczby abstrakcyjne.
Wpisz równość
zwane podstawowym równaniem pomiarowym, gdzie n [Q] jest wartością wielkości PV (w skrócie wartość PV). Wartość PV to nazwana liczba składająca się z wartości liczbowej rozmiaru PV (w skrócie jako wartość liczbowa PV) i nazwy jednostki PV. Na przykład dla n = 3,8 i [Q] = 1 gram wielkość masy wynosi Q = n [Q] = 3,8 grama, dla n = 0,7 i [Q] = 1 amper wielkość prądu Q = n [ Q ] = 0,7 ampera. Zwykle zamiast „wielkość masy wynosi 3,8 grama”, „wielkość prądu wynosi 0,7 ampera” itp., mówią i piszą krócej: „masa wynosi 3,8 grama”, „prąd wynosi 0,7 ampera " " i tak dalej.
Rozmiar PV jest najczęściej określany poprzez jego pomiar. Pomiar wielkości PV (w skrócie pomiar PV) polega na eksperymentalnym użyciu specjalnego środki techniczne znajdź wartość PV i oceń bliskość tej wartości do wartości, która idealnie odzwierciedla wielkość tego PV. Wartość PV znaleziona w ten sposób będzie nazywana nominalną.
Można wyrazić tę samą wielkość Q różne znaczenia z różnymi wartościami liczbowymi w zależności od wyboru jednostki PV (Q = 2 godziny = 120 minut = 7200 sekund = = 1/12 dnia). Jeśli weźmiemy dwie różne jednostki i , możemy zapisać Q = n 1 i Q = n 2, z czego
n 1 /n 2 = /,
tj. wartości liczbowe Wartość PV jest odwrotnie proporcjonalna do swoich jednostek.
Z faktu, że wielkość PV nie zależy od wybranej jednostki, wynika warunek jednoznaczności pomiarów, który polega na tym, że stosunek dwóch wartości danego PV nie powinien zależeć od tego, które jednostki zostały użyte w pomiarze. Na przykład stosunek prędkości samochodu i pociągu nie zależy od tego, czy prędkości te są wyrażone w kilometrach na godzinę, czy w metrach na sekundę. Warunek ten, który na pierwszy rzut oka wydaje się niezmienny, niestety nie został jeszcze spełniony przy pomiarach niektórych PV (twardość, światłoczułość itp.).
1. CZĘŚĆ TEORETYCZNA
1.1 Pojęcie wielkości fizycznej
Obiekty wagowe otaczającego świata charakteryzują się swoimi właściwościami. Własność to kategoria filozoficzna wyrażająca taki aspekt przedmiotu (zjawisko, proces), który decyduje o jego odmienności lub wspólności z innymi obiektami (zjawiskami, procesami) i ujawnia się w jego relacjach z nimi. Właściwość - kategoria jakości. Dla opis ilościowy różne właściwości procesów i ciała fizyczne wprowadzono pojęcie ilości. Wielkość to właściwość czegoś, co można odróżnić od innych właściwości i ocenić w taki czy inny sposób, w tym ilościowo. Ilość nie istnieje sama w sobie, istnieje tylko o tyle, o ile istnieje przedmiot, którego właściwości wyrażone są przez daną wielkość.
Analiza wielkości pozwala podzielić je (rys. 1) na dwa typy: ilości forma materialna(rzeczywiste) i ilości idealne modele rzeczywistości (idealne), które dotyczą głównie matematyki i są uogólnieniem (modelem) konkretnych pojęć realnych.
Wielkości rzeczywiste dzielimy z kolei na fizyczne i niefizyczne. Sama wielkość fizyczna przypadek ogólny można zdefiniować jako wielkość charakterystyczną dla obiektów materialnych (procesów, zjawisk) badanych w przyrodzie (fizyka, chemia) i nauki techniczne. Wielkości niefizyczne obejmują wielkości właściwe naukom społecznym (niefizycznym) - filozofii, socjologii, ekonomii itp.
Ryż. 1. Klasyfikacja wielkości.
Dokument RMG 29-99 interpretuje wielkość fizyczną jako jedną z właściwości obiektu fizycznego, która jest jakościowo wspólna dla wielu obiektów fizycznych, ale ilościowo indywidualna dla każdego z nich. Indywidualność w ujęciu ilościowym jest rozumiana w tym sensie, że właściwość jednego obiektu może być pewną liczbę razy większa lub mniejsza niż innego.
Wskazane jest podzielenie wielkości fizycznych na mierzone i szacowane. Zmierzony EF można wyrazić ilościowo jako pewna liczba ustalone jednostki miary. Ważna jest umiejętność wprowadzenia i wykorzystania takich jednostek piętno zmierzone PV. Wielkości fizyczne, dla których z jakiegoś powodu nie można wprowadzić jednostki miary, można jedynie oszacować. Szacowanie rozumiane jest jako operacja przypisania danej wartości określonej liczby, przeprowadzana według ustalonych zasad. Wartości ocenia się za pomocą skal. Skala ilościowa to uporządkowany zbiór wartości wielkości, który służy jako wyjściowa podstawa pomiaru danej wielkości.
Wielkości niefizyczne, dla których w zasadzie nie można wprowadzić jednostki miary, można jedynie oszacować. Należy zaznaczyć, że ocena wielkości niefizycznych nie należy do zadań metrologii teoretycznej.
W celu bardziej szczegółowego badania ogniw fotowoltaicznych konieczna jest klasyfikacja i identyfikacja ich ogólnych cech metrologicznych oddzielne grupy. Możliwe klasyfikacje PV pokazano na ryc. 2.
Ze względu na rodzaj zjawisk PV dzielą się na:
Prawdziwe, tj. wielkości opisujące fizyczne i właściwości fizykochemiczne substancje, materiały i produkty z nich wykonane. Do tej grupy zalicza się masę, gęstość, opór elektryczny, pojemność, indukcyjność itp. Czasami te fotowoltaiki nazywane są pasywnymi. Do ich pomiaru konieczne jest wykorzystanie pomocniczego źródła energii, za pomocą którego generowany jest sygnał informacyjny pomiaru. W tym przypadku pasywne fotowoltaiki są przekształcane w aktywne, które są mierzone;
Energia, tj. ilości opisujące charakterystyka energetyczna procesy przemiany, przesyłu i wykorzystania energii. Należą do nich prąd, napięcie, moc, energia. Ilości te nazywane są aktywnymi.
Można je przetwarzać na sygnały informacji pomiarowej bez użycia pomocniczych źródeł energii;
Charakteryzując przebieg procesów w czasie, grupa ta obejmuje różne rodzaje charakterystyki widmowe, funkcje korelacyjne i inne parametry.
Według przynależności różne grupy procesy fizyczne PV dzielą się na czasoprzestrzenne, mechaniczne, elektryczne i magnetyczne, termiczne, akustyczne, świetlne, fizykochemiczne, promieniowanie jonizujące, fizyki atomowej i jądrowej.
Ryż. 2. Klasyfikacje wielkości fizycznych
W zależności od stopnia warunkowej niezależności od innych wielkości tej grupy wszystkie PV dzielą się na podstawowe (warunkowo niezależne), pochodne (warunkowo zależne) i dodatkowe. Obecnie układ SI wykorzystuje siedem wielkości fizycznych, wybranych jako główne: długość, czas, masa, temperatura, siła prąd elektryczny, natężenie światła i ilość materii. Dodatkowe PV obejmują kąty płaskie i bryłowe. Na podstawie obecności wymiaru PV dzielą się na wymiarowe, tj. mający wymiar i bezwymiarowy.
1.2 Metryczny system miar
Brak racjonalnego uzasadnienia wyboru jednostek PV doprowadził do ich dużej różnorodności nie tylko w różne kraje, ale nawet w różnych obszarach tego samego kraju. Stwarzało to ogromne trudności, zwłaszcza w stosunki międzynarodowe. Powstał metryczny system miar, tj. rekomendowany zestaw jednostek PV zamiast dotychczas stosowanych.
Przyjęto następujące jednostki: długość – metr (m), masa – kilogram (kg), objętość – litr (l), czas – sekunda (s).
Wprowadzono także dziesiętne wielokrotności i podwielokrotności jednostek PV, czyli jednostki PV, w formacie 10 w cały stopień razy większe i mniejsze, i zainstalowane proste zasady przypisywanie nazw wielokrotnościom i jednostki podwielokrotne PV z przedrostkami: kilo, hekto, deca, deci, centi i milli [na przykład centymetr (cm), milimetr (mm), dekalitr (dal) itp.]
To dało jednostki system metryczny(metryczne jednostki fotowoltaiczne) znaczącą przewagę nad innymi istniejącymi wówczas. Ponadto jednostki metryczne PV umożliwiły rezygnację z używania liczb złożonych (na przykład długość 8 sążni wynosi 3 stopy i 5 cali) i znacznie ułatwiły obliczenia.
1.3 Układy jednostek wielkości fizycznych
Budowa jednostek i układów jednostek. Wcześniej jednostki różnych fotowoltaiki były z reguły instalowane niezależnie od siebie. Jedynymi wyjątkami były jednostki długości, powierzchni i objętości. Główną cechą nowoczesnych jednostek fotowoltaicznych jest to, że między nimi powstają zależności. W tym przypadku wybiera się arbitralnie kilka podstawowych jednostek PV, a całą resztę - jednostki pochodne PV uzyskuje się wykorzystując zależności (prawa i definicje) łączące różne PV, tj. równania regulujące.
Wielkości fizyczne, których jednostki są akceptowane jako podstawowe, nazywane są podstawowymi PV, a jednostki, których jednostki są pochodnymi, nazywane są pochodnymi PV.
Zbiór podstawowych i pochodnych jednostek aktywności fizycznej, obejmujący wszystkie lub niektóre dziedziny fizyki, nazywany jest układem jednostek aktywności fizycznej.
Rozważmy przykłady ustalenia jednostek pochodnych PV o długości L, masie M i czasie T wybranym jako główny PV, tj. z wybranymi jednostkami podstawowymi PV [L], [M] i [T].
Przykład 1: Ustalenie jednostki powierzchni. Wybierzmy coś prostego figura geometryczna, na przykład okrąg. Wielkość powierzchni s koła jest proporcjonalna do drugiej potęgi wielkości jego średnicy d: s = k S d 2, gdzie k S jest współczynnikiem proporcjonalności. Przyjmiemy to równanie jako decydujące. Przyjmując wielkość średnicy koła równą jednostce długości, tj. d = [L], otrzymujemy [s] = k S [L] 2. Wybór współczynnika proporcjonalności k S jest dowolny Niech k S = l, wówczas [s] = [L] 2, tj. jako pole jednostkowe wybiera się obszar koła, którego średnica jest równa jednostkowej długości . Jeśli [L] = 1 m, to [s] = 1 m 2. Pole koła w tym przypadku należy obliczyć ze wzoru s = d 2 , a pole kwadratu o boku b - ze wzoru s = (4/p)b 2 .
Zwykle zamiast takiej okrągłej jednostki powierzchni stosuje się wygodniejszą jednostka kwadratowa, czyli pole kwadratu o boku równy jeden długość.
Gdyby przy ustalaniu okrągłej jednostki pola przyjęto k S = p/4, to pokrywałoby się to ze zwykłą jednostką kwadratową.
Przykład 2. Ustawianie jednostki prędkości. Jako równanie definiujące przyjmujemy równanie pokazujące, że wielkość prędkości i ruch jednolity tym więcej niż większy rozmiar l przebyta odległość i przez co mniejszy rozmiar czas spędzony na tej ścieżce T:
gdzie k u jest współczynnikiem proporcjonalności.
Zakładając l = [L], T = [T], otrzymujemy jednostkę prędkości [u]=k u k u [L] [T] -1. Jeśli dla wygody ustalimy k u = l, to jednostką prędkości będzie [u] = [L] [T] -1. Przy [L] = 1 mi [T] = 1s zgodnie z ostatnim wzorem [u] = 1 m/s.
Przykład 3: Ustawianie jednostki przyspieszenia. Jako równanie definiujące przyjmujemy definicję przyspieszenia jako pochodną prędkości po czasie: a = du/dT. Zakładając du = [u], dT = [T], otrzymujemy jednostkę przyspieszenia: [a] = 
Przy [L] = 1 m i [T] = 1s [a] = 1 m/s 2.
Przykład 4: Ustalenie jednostki siły. Wybierzmy jako definiujące równanie prawa powszechnego ciążenia
f = gdzie m 1 i m 2 to rozmiary mas ciała;
r jest wielkością odległości między środkami tych mas;
k f - współczynnik proporcjonalności.
Zakładając m 1 = m 2 [M], r = [L], otrzymujemy jednostkę siły
lub z k f =1 [f] = [M] 2 [L] -2. Przy [L] = 1 m i [M] = 1 kg zgodnie z ostatnim wzorem [f] = 1 kg 2 / m 2.
Wybierając równanie drugiej zasady Newtona f = = k f ma jako definiujące, otrzymujemy, podobnie jak poprzednio, jednostkę siły w postaci [f] = k f [M] * [a] = k f [M] [L] [T] -2 lub w postaci [f] = [M] [L] [T] -2. Przy [M] = 1 kg, [L] = 1 m i [T] = 1s zgodnie z ostatnim wzorem [f] = 1 kg m/s 2.
Obie uzyskane jednostki siły są równe, ale druga jest powszechna, a pierwsza jest rzadko stosowana (głównie w astronomii).
Z rozważanych przykładów jasno wynika, że przy wybranych głównych PV - długości L, masie M i czasie T, jednostkę pochodną [x] niektórych PV x wyznacza się poprzez jednostki [L], [M] i [T] według wzoru:
[x] = k x [L] pL [M] pM [T] pT ,
gdzie k x jest dowolnie wybranym współczynnikiem proporcjonalności;
p L, p M i p T są liczbami dodatnimi lub ujemnymi.
Liczby te pokazują, jak zmienia się jednostka pochodna PV wraz ze zmianą jednostki głównej. Na przykład, jeśli jednostka podstawowa [L] zostanie zmieniona q razy, jednostka pochodna [x] zmieni się o q pL razy. Ponieważ k x nie wpływa na zmianę [x], charakter zmiany jednostki [x] wraz ze zmianą jednostek [L], [M] i [T] wyraża się zwykle za pomocą wzorów wymiarowych, w których k x = 1. W rozpatrywanym przypadku wzór na wymiar ma postać
dimx = L pL M pL T pT ,
gdzie prawa strona nazywana jest wymiarem jednostki fotowoltaicznej; lewa strona– oznaczenie tego wymiaru (wymiaru);
p L, p M i p T są wskaźnikami wymiaru.
Ze wzoru na wymiar jasno wynika, jak zmienia się wielkość pochodnej PV wraz ze zmianą wielkości głównego PV przy wybranym równaniu definiującym. Prawa strona tego wzoru nazywana jest również wymiarem PV.
Rozważmy ogólny przypadek, gdy istnieje kilka podstawowych funkcji funkcjonalnych A, B, C, D, ..., których jednostkami są [A], [B], [C], [D], ..... Następnie oczywiście ustalenie jednostki pochodnej PV x sprowadza się do wyboru dowolnego równania definiującego łączącego x z innymi (podstawowymi i pochodnymi) PV, do sprowadzenia tego równania do postaci:
x = k x A pA B pB C pC D pD …,
gdzie p A, p B, p C, p D, ... są wskaźnikami wymiaru i do zastąpienia głównych PV ich jednostkami:
[x] = k x [A] pA [B] pB [C] pC [D] pD …
Formuła wymiaru w tym przypadku będzie wyglądać następująco:
dim x = A pA B pB C pC D pD …
Wiadomo, że jednostka pochodna PV x ma wymiar p A w stosunku do jednostki podstawowej PV A, wymiar p B w stosunku do jednostki podstawowej PV B itd. (lub że pochodna PV ma wymiar p A w stosunku do głównego PV A, wymiar p B w stosunku do głównego PV B itp.). Zatem biorąc pod uwagę wymiar prędkości (przykład 2) LT -1, czyli L 1 M 0 T -1, możemy powiedzieć, że prędkość ma wymiar 1 w odniesieniu do długości, zerowy wymiar w stosunku do masy i wymiar -1 w stosunku do czasu ( jednostka prędkości ma wymiar 1 względne jednostki długości itp.).
Jeśli p A = p B = p C = p D = ... = 0, to pochodna PV x nazywana jest bezwymiarową PV, a jej jednostka [x] nazywana jest bezwymiarową jednostką PV.
Przykładem bezwymiarowej jednostki pochodnej PV jest jednostka [φ] kąta płaskiego φ – radian. Przy ustalaniu tej jednostki za definiujące przyjęto równanie φ = = k φ (l/r), które pokazuje, że wielkość kąta φ jest tym większa, im większa jest długość l leżącego na nim łuku oraz mniejszy rozmiar długości r promienia tego łuku. W równaniu przyjęto k φ = 1, l = [L], r= [L]. Dlatego [φ] = = [L] 0 i dim φ = L 0 .
Jeżeli przy ustalaniu pochodnej jednostki PV w jej wyrażeniu poprzez podstawowe jednostki PV przyjmuje się k x = 1, wówczas nazywa się ją spójną pochodną jednostką PV. Układ jednostek fotowoltaicznych, którego wszystkie jednostki pochodne są spójne, nazywany jest spójnym układem jednostek fotowoltaicznych.
Wymiary pochodnych jednostek fotowoltaicznych x, yiz są ze sobą powiązane w następujący sposób. Jeżeli z = k 1 xy, to
dimz - dimх * dimу. (1.2)
Jeśli z = k 2 to
dimz - dimх/diму. (1.3)
Jeśli z = k 3 x n, to
dimz - (dim x) rz. (1.4)
Przy ustalaniu jednostek przyspieszenia i siły skorzystaliśmy z równości (1.2) i (1.3), a równość (1.4) jest konsekwencją równości (1.2).
Wzory wymiarowe można pisać tylko dla takich PV, których pomiar spełnia warunek jednoznaczności pomiarów. Wymiary różnych PV mogą się pokrywać (na przykład moment siły i praca), a wymiary tego samego PV w różne systemy Jednostki ax PV mogą się różnić (patrz przykład 4, gdzie różne równania konstytutywne doprowadziły nas do różnych wymiarów jednostek siły, a zatem do różnych wymiarów siły). Dlatego nie podano wymiarów pełna prezentacja o FV. Jednakże rozbieżność między wymiarami lewej i prawej strony dowolnego wzoru lub równania wskazuje, że ten wzór lub to równanie jest błędne. Ponadto koncepcja wymiaru ułatwia rozwiązanie wielu problemów. Jeśli z góry wiadomo, które PV biorą udział w badanym procesie, wówczas za pomocą analizy wymiarowej można ustalić charakter zależności między rozmiarami tych PV. Jednocześnie rozwiązanie problemu często okazuje się znacznie prostsze, niż gdyby udało się to zrobić innymi sposobami.
Ważne jest, aby w sformułowaniu matematycznym zjawiska fizyczne Przez symbole PV mamy na myśli nie same PV i nie ich rozmiary, ale wartości PV, tj. nazwane liczby. Na przykład w równaniu f = k f ma, wyrażającym drugą zasadę Newtona, symbole m i średnia oznaczają nie same PV (masę i przyspieszenie), ani wymiary masy i przyspieszenia, których nie można pomnożyć przez siebie, ale wartości masy i przyspieszenia, czyli liczby nazwane, które odzwierciedlają wymiary masy i przyspieszenia i dla których operacja mnożenia ma sens.
1.4 Układy jednostek
Pierwszym systemem jednostek fotowoltaicznych były zasadniczo wspomniane powyżej metryczne jednostki fotowoltaiczne. Jednak dopiero w 1832 roku K. Gauss zaproponował odtąd budowę układów jednostek fotowoltaicznych jako zbioru jednostek podstawowych i pochodnych. W zbudowanym przez niego systemie głównymi jednostkami fotowoltaicznymi były milimetr, miligram i sekunda.
Następnie pojawiły się inne systemy jednostek PV, również oparte na metrycznych jednostkach PV, ale z innymi jednostkami podstawowymi. Najbardziej znane z tych systemów są następujące.
System GHS (1881). Podstawowymi jednostkami PV są centymetr, gram i sekunda. System stał się powszechny w fizyce. Następnie stworzono pewne wersje tego systemu dla fotowoltaiki elektrycznej i magnetycznej.
System MTS (1919). Podstawowymi jednostkami PV są metr, tona (1000 kg) i sekunda. System ten nie był powszechnie stosowany.
System MKGSS ( koniec XIX V). Podstawowymi jednostkami PV są metr, kilogram-siła i sekunda. System ten stał się powszechny w technologii.
System ISSA (1901). Czasami nazywany jest systemem Georgie (nazwany na cześć jego twórcy). Podstawowymi jednostkami PV są metr, kilogram, sekunda i amper. System ten jest obecnie uwzględniony część integralna w nowy międzynarodowy system jednostek fotowoltaicznych.
Nazywa się wszystkie jednostki podstawowe i pochodne dowolnego systemu jednostek fotowoltaicznych jednostki systemowe PV (w odniesieniu do tego systemu). Obok systemowych występują także tzw. jednostki niesystemowe, czyli takie, które nie wchodzą w skład systemu jednostek PV. Wszystkie niesystemowe jednostki fotowoltaiczne można podzielić na dwie grupy: 1) nie zaliczane do żadnej z nich znane systemy na przykład: jednostka długości - jednostka x, jednostka ciśnienia - milimetr słupa rtęci, jednostka energii - elektronowolt; 2) które mają charakter niesystemowy tylko w odniesieniu do niektórych systemów, np.: jednostka długości – centymetr – niesystemowy dla wszystkich systemów z wyjątkiem GHS; jednostka masy - tona - niesystemowa dla wszystkich systemów z wyjątkiem MTS; jednostka pojemności elektrycznej - centymetr - niesystemowa dla wszystkich systemów z wyjątkiem SGSE.
Obecność różnych systemów jednostek fotowoltaicznych, a także duża liczba niesystemowe jednostki fotowoltaiczne stwarzają niedogodności związane z obliczeniami wymaganymi przy przechodzeniu z jednej jednostki fotowoltaicznej na drugą. W związku z rozwojem powiązań naukowo-technicznych pomiędzy krajami konieczna stała się unifikacja jednostek fotowoltaicznych. W rezultacie powstał nowy Międzynarodowy System Jednostek VF.
Międzynarodowy układ jednostek. W 1960 r. XI Generalna Konferencja ds. Miar i Wag zatwierdziła tę uchwałę System międzynarodowy jednostki PV SI ·.
W ZSRR i krajach członkowskich CMEA SI został wprowadzony do normy CMEA STSEV 1052 - 78 „Metrology. Jednostki wielkości fizycznych” Informacje o podstawowych jednostkach PV SI podano w tabeli. 1.
Dwie zasadniczo pochodne jednostki SI PV: jednostką kąta płaskiego jest radian ( Oznaczenie rosyjskie rad, międzynarodowy - rad) i jednostka kąta bryłowego - steradian (rosyjskie oznaczenie por., międzynarodowe - sr) - nie są oficjalnie uważane za pochodne i nazywane są dodatkowe jednostki FV SI. Powodem ich wyodrębnienia jest to, że wyznacza się je według równań definiujących j = l/r i y = S/R 2, gdzie j jest kątem płaskim, którego wierzchołek pokrywa się ze środkiem łuku o długości l i promień r; y jest kątem bryłowym, którego wierzchołek pokrywa się ze środkiem kuli o promieniu R i który wycina obszar S na powierzchni kuli.
[j] = 0 i [y] = 
są bezwymiarowe i dlatego nie zależą od doboru podstawowych jednostek systemu PV.
Jednostki pochodne PV SI powstają z jednostek podstawowych i dodatkowych, zgodnie z zasadami tworzenia spójnych jednostek PV.
Podstawowe jednostki wielkości fizycznych SI Tabela 1.
Na przykład: przyspieszenie kątowe– radian na sekundę do kwadratu (rad/s 2), napięcie pole magnetyczne– amper na metr (A/m), jasność – kandela na metr kwadratowy(cd/m2).
Jednostki SI PV o nazwach specjalnych podano w tabeli. 2.
System międzynarodowy ma następujące zalety w porównaniu z innymi systemami jednostek PV: jest uniwersalny, tj. obejmuje wszystkie dziedziny fizyki; zgodny; jego jednostki fotowoltaiczne są w większości przypadków praktycznie wygodne i były szeroko stosowane w przeszłości.
Jednostki zatwierdzone do użytku w krajach CMEA. Powyższe zalety SI jako całości nie pozwalają nam jeszcze powiedzieć, że jego jednostki fotowoltaiczne są we wszystkich przypadkach bardziej akceptowalne niż jakiekolwiek inne. Na przykład zmierzyć duże luki dogodniejszymi jednostkami czasu niż sekunda mogą okazać się miesiąc i wiek; do pomiaru dużych odległości rok świetlny i parsek mogą okazać się wygodniejszymi jednostkami niż metr itp.
Jednostki pochodne wielkości fizycznych SI, posiadające specjalne nazwy. Tabela 2.
2. CZĘŚĆ OBLICZENIOWA
Zadanie. Wynik obserwacji X = 100 V uzyskano stosując woltomierz o klasie dokładności 4, U n = 150 V. Określ zakres, w którym mieści się wartość prawdziwa, błąd względny i bezwzględny.
Rozwiązanie. k = 
Względny błąd: 
Wartość prawdziwa: X u = (100 ± 6) V.
Wszystko działalności technologicznej człowiek wiąże się z pomiarem różnych wielkości fizycznych.
Zbiór wielkości fizycznych reprezentuje pewien układ, w którym poszczególne wielkości są połączone układem równań.
Dla każdej wielkości fizycznej należy ustalić jednostkę miary. Analiza wzajemnych zależności wielkości fizycznych pokazuje, że niezależnie od siebie można ustalić jednostki miary tylko dla kilku wielkości fizycznych i wyrazić za ich pośrednictwem resztę. Liczba jest niezależna ustalonych wartości jest równa różnicy między liczbą wielkości zawartych w układzie a liczbą niezależnych równań związku między wielkościami.
Przykładowo, jeżeli prędkość ciała wyznaczamy ze wzoru v=L/t, to można niezależnie wyznaczyć tylko dwie wielkości i za ich pośrednictwem wyrazić trzecią.
Wielkości fizyczne, których jednostki są ustalane niezależnie od innych, nazywane są wielkościami podstawowymi, a ich jednostki nazywane są jednostkami podstawowymi.
Wymiar wielkości fizycznej jest wyrażeniem w postaci jednomianu potęgowego, złożonego z iloczynów symboli podstawowych wielkości fizycznych w różne stopnie i odzwierciedlające związek danej wielkości z wielkościami fizycznymi przyjętymi w danym układzie wielkości jako podstawowe i ze współczynnikiem proporcjonalności równym jedności.
Potęgi symboli wielkości podstawowych zawartych w jednomianie mogą być liczbą całkowitą, ułamkową, dodatnią i ujemną. Zgodnie z Międzynarodowy standard ISO 31/0, wielkość wielkości należy oznaczyć znakiem przyciemnienia. W systemie LMT wymiar X będzie wynosił:
dimX = L l M m T t ,
gdzie L.M.T są symbolami wielkości przyjętych jako podstawowe (odpowiednio długość, masa, czas);
l, m, t - liczby całkowite lub ułamkowe, dodatnie lub ujemne liczby rzeczywiste, które są wskaźnikami wymiaru.
Wymiar wielkości fizycznej jest większy ogólna charakterystyka niż równanie określające ilość, ponieważ ten sam wymiar może być nieodłączny od ilości, które mają różne aspekty jakościowe.
Na przykład pracę siły F określa równanie A = Fl; energia kinetyczna poruszającego się ciała - według równania E k =mv 2 /2, a wymiary obu są takie same.
Za pomocą wymiarów można wykonywać operacje mnożenia, dzielenia, potęgowania i ekstrakcji pierwiastków.
Wskaźnik wymiaru wielkości fizycznej jest wskaźnikiem, do jakiego stopnia podniesiony zostaje wymiar podstawowej wielkości fizycznej, zaliczanej do wymiaru pochodnej wielkości fizycznej.
Wymiary są szeroko stosowane przy tworzeniu jednostek pochodnych i sprawdzaniu jednorodności równań. Jeśli wszystkie wykładniki wymiaru są równe zero, wówczas taką wielkość fizyczną nazywamy bezwymiarową. Wszystko wartości względne(stosunek ilości o tej samej nazwie) są bezwymiarowe.
Wielkość fizyczna (PV) to właściwość, która jest jakościowo wspólna dla wielu obiektów fizycznych (ich stanów i procesów w nich zachodzących), ale ilościowo indywidualna dla każdego z nich.
Jakościowo właściwości ogólne charakteryzujący się rodzajem FV. Jakościowo powszechne mogą być PV, które mają różne nazwy (różne nazwy): długość, szerokość, wysokość, głębokość, odległość lub siła elektromotoryczna, napięcie elektryczne, potencjał elektryczny lub praca, energia, ilość ciepła. Mówi się, że takie PV są tego samego rodzaju lub jednorodne. Wielkości fizyczne, które nie są jednorodne, nazywane są heterogenicznymi lub niejednorodnymi.
Ilościowo własność indywidualna charakteryzuje się wielkością PV. Na przykład prędkość, temperatura, lepkość to właściwości nieodłącznie związane z większością różne przedmioty, ale dla niektórych obiektów tej nieruchomości więcej, inni mniej. W rezultacie wymiary prędkości, temperatury i lepkości niektórych obiektów fizycznych są większe niż innych.
BIBLIOGRAFIA
1. Kuzniecow V.A., Yalunina G.V. Podstawy metrologii. Instruktaż. – M.: Wydawnictwo. Normy, 1995. – 280 s.
2. Pronenko V.I., Yakirin R.V. Metrologia w przemyśle. – Kijów: Technologia, 1979. – 223 s.
3. Laktionov B.I., Radkevich Ya.M. Metrologia i zamienność. – M.: Moskiewskie Wydawnictwo Państwowe uniwersytet górniczy, 1995. – 216 s.
Bardziej poprawne byłoby powiedzenie „bezwymiarowa jednostka PV”, ponieważ wymiar jest równy zeru, a nie rozmiar. Jednakże powszechnie używany jest termin „bezwymiarowa jednostka fotowoltaiczna”. To samo dotyczy terminu „bezwymiarowa fotowoltaika”.
SGSE jest jedną z odmian systemu GHS.
· SI oznacza Systeme International. Zamiast SI możesz napisać SI (System International).
Wielkość fizyczna (PV) jest właściwością powszechną pod względem jakości
zwłaszcza do wielu obiektów fizycznych, ale ilościowo
szacunek dla każdego obiektu fizycznego.
Pomiar – zbiór operacji wykonywanych w celu ustalenia
dzielenie ilościowej wartości wielkości.
Charakterystyka jakościowa mierzonych wielkości . Jakość
Główną cechą wielkości fizycznych jest wymiar
ness. Oznacza się to symbolem dim, który pochodzi od słowa
wymiar, który w zależności od kontekstu może zostać przetłumaczony
zarówno pod względem wielkości, jak i wymiaru.
Skale pomiarowe. Skala pomiarowa– to rozkaz
mały zbiór wartości wielkości fizycznej, która służy
podstawa jego pomiaru.
Klasyfikacja pomiarów
Pomiary można klasyfikować według następujących kryteriów:
1. Według metody pozyskiwania informacji:
- prosty – są to pomiary, w których pożądana wartość fi-
wielkość skalną uzyskuje się bezpośrednio;
- pośredni jest miarą, w której definiuje się zniekształcenie
Na podstawie wyników wyznaczana jest możliwa wartość wielkości fizycznej
taty bezpośrednich pomiarów innych wielkości fizycznych, funkcjonalnych
ale związane z pożądaną wartością;
- łączny to jednoczesne pomiary nie-
ile ilości o tej samej nazwie, dla których żądana wartość
tożsamości wyznacza się rozwiązując otrzymany układ równań
przy pomiarze tych wielkości w różnych kombinacjach;
- wspólny są pomiarami wykonywanymi jednocześnie
dwie lub więcej nieidentycznych wielkości w celu określenia
zależności pomiędzy nimi.
2. Zgodnie z ilością informacji pomiarowych:
Jeden raz;
Wiele.
3. W odniesieniu do jednostek podstawowych:
Absolutny;
Względny.
4. Ze względu na charakter zależności wielkości mierzonej od czasu,
statyczny;
dynamiczny.
5. W zależności od charakteru fizycznego mierzonych wielkości
pomiary dzielą się na typy:
Pomiar wielkości geometrycznych;
Pomiar wielkości mechanicznych;
Pomiar parametrów przepływu, natężenia przepływu, poziomu, objętości
Pomiar ciśnienia, pomiary próżni;
Pomiar składu fizycznego i chemicznego oraz właściwości substancji;
Pomiary termofizyczne i temperaturowe;
Pomiar czasu i częstotliwości;
Pomiar wielkości elektrycznych i magnetycznych;
Pomiary radioelektroniczne;
Pomiar wielkości akustycznych;
Pomiary optyczno-fizyczne;
Pomiar charakterystyk promieniowania jonizującego i jąder -
stałe końcowe.
Metody pomiarowe
Metoda pomiaru to technika lub zestaw technik
porównanie wielkości mierzonej z jej jednostką zgodnie z instrukcją
znormalizowana zasada pomiaru.
Zasada pomiaru jest zjawiskiem fizycznym lub skutkiem
leżące u podstaw pomiarów. Na przykład zjawisko elektryczne
Podstawą pomiaru jest rezonans w obwodzie oscylacyjnym
częstotliwość sygnału elektrycznego metodą rezonansową.
Metody pomiaru określonych wielkości fizycznych są bardzo
urozmaicony. W W ogólnych warunkach rozróżnić metodę bezpośrednią
oceny i sposób porównania z miernikiem.
Metoda oceny bezpośredniej czy to ma znaczenie
zmierzona wartość jest określana bezpośrednio na podstawie odniesienia
urządzenie urządzenia pomiarowego.
Metoda porównania z miarą czy to jest zmierzona waga
tożsamość porównuje się z wartością odtworzoną przez miarę.
Metoda porównania z miarą ma wiele odmian. To ja-
metoda kontrastowa, metoda zerowa, metoda podstawieniowa, różnicowa
metoda racjonalna, zbiegi okoliczności.
Metoda kontrastowa czy to jest zmierzone
wielkość i wielkość odtwarzana przez miarę są jednocześnie odtwarzalne
działać na urządzeniu porównawczym, za pomocą którego
Wyznacza się relację pomiędzy tymi wielkościami. Na przykład zmienić
noszenie ciężaru na wadze dźwigniowej wyważonej odważnikami, lub
porównanie pomiaru napięcia stałego na kompensatorze
interakcja ze znanym polem elektromagnetycznym normalnego elementu.
Metoda zerowa czy to jest efekt netto
wpływ mierzonej wielkości i środka na urządzenie porównawcze do
dojechać do zera. Na przykład pomiary rezystancji elektrycznej
most z jego pełnym balansem.
Metoda substytucyjna jest to zmierzona wartość
Rangę zastępuje się miarą o znanej wartości. Na przykład,
ważenie z naprzemiennym umieszczaniem odmierzonej masy i odważników
na tej samej szalce (metoda Bordy).
Metoda różnicowa czy to jest zmierzone
ilość jest porównywana z wielkością jednorodną o znanej wartości
wartość nieznacznie różniąca się od wartości zmierzonej
wielkość i przy której mierzona jest różnica między nimi
wielkie ilości. Na przykład pomiar częstotliwości za pomocą cyfrowego licznika częstotliwości
rum z heterodynowym nośnikiem częstotliwości.
Metoda dopasowania czy to jest różnica pomiędzy
mierzalna ilość i wartość, miara odtwarzalna, mierzalna
rejestrowane są przy użyciu zbieżności znaków skali lub sygnałów okresowych
złapać Na przykład pomiar prędkości obrotowej za pomocą światła stroboskopowego.
Należy rozróżnić metodę pomiaru od techniki wykonania.
pomiary.
Procedura pomiaru – jest to uznana współwłaścicielka
zbiór operacji i reguł podczas pomiaru, których realizacja
gwarantuje uzyskanie wyników pomiarów z gwarancją
dokładność zgodnie z przyjętą metodą.
Urządzenia pomiarowe
Przyrząd pomiarowy (SI) to narzędzie techniczne, które wykorzystuje
przeznaczone do pomiarów i posiadające znormalizowane metrologiczne
cechy.__
Mierzyć jest SI przeznaczonym do reprodukcji
wielkość fizyczna o danym rozmiarze. Miarą jest na przykład waga
masy, oscylator kwarcowy jest miarą częstotliwości, linijka jest miarą długości.
Miary wielowartościowe:
Płynna regulacja;
Zestawy miar;
Przechowuje miary.
Miara jednowartościowa odtwarza wielkość fizyczną miary jednowartościowej
rozmiar.
Miara wielowartościowa odtwarza wiele takich samych wartości
tę samą wielkość fizyczną.
Transduktor jest zamierzonym SI
wygenerować sygnał informacji pomiarowej w postaci,
wygodny do przeniesienia, dalszej transformacji, ale
niepodatne na bezpośrednią percepcję przez operatora.
Urządzenie pomiarowe jest SI przeznaczonym dla
generowanie sygnału informacji pomiarowej w dogodnej formie
dla percepcji operatora. Na przykład woltomierz, miernik częstotliwości,
oscyloskop itp.
Konfiguracja pomiarowa jest zbiorem funkcjonalnym
zaprojektowane połączone urządzenia SI i urządzenia pomocnicze
do pomiaru jednej lub większej liczby wielkości fizycznych oraz
zlokalizowane w jednym miejscu. Typowo, mierząc
instalacje służą do sprawdzania przyrządów pomiarowych.
System pomiarowy – zestaw funkcjonalny
środki kombinowane, przyrządy pomiarowe, pomiary
konwertery, komputery i inne środki techniczne,
zlokalizowane w różnych punktach kontrolowanego obiektu itp. Z
w celu pomiaru jednej lub większej liczby wielkości fizycznych,
charakterystyki tego obiektu oraz generowanie sygnałów pomiarowych
V różne obwody. Tym różni się od układu pomiarowego
który generuje informacje pomiarowe w wygodnej formie
do automatycznego przetwarzania i przesyłania.
2.2 Jednostki wielkości fizycznych
2.3. Międzynarodowy system fotowoltaiczny (SI)
2.4. Wielkości fizyczne procesów technologicznych w produkcji żywności
2.1 Wielkości fizyczne i skale
Wielkość fizyczna(PV) to jedna z właściwości obiektu fizycznego (układu, zjawiska lub procesu fizycznego), wspólna jakościowo dla wielu obiektów fizycznych (układów fizycznych, ich stanów i procesów w nich zachodzących), ale ilościowo indywidualna dla każdego z nich. Indywidualność w ujęciu ilościowym należy rozumieć w ten sposób, że ta sama właściwość dla jednego przedmiotu może być określoną ilość razy większa lub mniejsza niż dla innego.
Zwykle termin „wielkość fizyczna” jest używany w odniesieniu do właściwości lub cech, które można określić ilościowo. Wielkości fizyczne obejmują masę, długość, czas, ciśnienie, temperaturę itp.
Wskazane jest podzielenie wielkości fizycznych na mierzone i oceniane. Zmierzony EF można wyrazić ilościowo w postaci określonej liczby ustalonych jednostek miary. Możliwość wprowadzenia i wykorzystania tego ostatniego jest ważnym wyróżnikiem mierzonego EF. Istnieją jednak właściwości takie jak smak, zapach itp., dla których nie można wprowadzić jednostek miary. Takie ilości można oszacować na przykład za pomocą skale wielkości– uporządkowaną sekwencję jej wartości, przyjętą w drodze porozumienia na podstawie wyników precyzyjnych pomiarów.
Według rodzaju zjawisk FV dzieli się na:
- prawdziwy, tj. opisywanie właściwości fizycznych i fizykochemicznych substancji, materiałów i wyrobów z nich wytworzonych. Do tej grupy zalicza się masę, gęstość, powierzchnię właściwą itp.
energia, tj. wielkości opisujące charakterystykę energetyczną procesów przetwarzania, przesyłu i wykorzystania energii. Należą do nich np. prąd, napięcie, moc. Są to wielkości aktywne, które można przekształcić na sygnały informacyjne pomiarowe bez użycia pomocniczych źródeł energii;
- charakteryzujących przebieg procesów czasowych. Do tej grupy zaliczają się różnego rodzaju charakterystyki widmowe, funkcje korelacji itp.
Przez należące do różnych grup procesów fizycznych Fizyka dzieli się na czasoprzestrzenną, mechaniczną, termiczną, elektryczną i magnetyczną, akustyczną, świetlną, fizykochemiczną, promieniowanie jonizujące, atomową i jądrową.
Przez stopień warunkowej niezależności od innych wielkości tej grupy PV dzielą się na podstawowe (warunkowo niezależne), pochodne (warunkowo zależne) i dodatkowe. Podstawowa wielkość fizyczna– wielkość fizyczna wchodząca w skład układu wielkości i umownie przyjęta jako niezależna od innych wielkości tego układu. Przede wszystkim jako główne wybrano wielkości charakteryzujące podstawowe właściwości świata materialnego: długość, masę, czas. Pozostałe cztery podstawowe wielkości fizyczne dobiera się tak, aby każda z nich reprezentowała jedną z gałęzi fizyki: natężenie prądu, temperaturę termodynamiczną, ilość materii, natężenie światła. Każdej podstawowej wielkości fizycznej układu wielkości przypisany jest symbol w postaci małej litery alfabetu łacińskiego lub greckiego: długość - L, masa - M, czas - T, prąd elektryczny - I, temperatura - O, ilość substancja - N, natężenie światła - J. Symbole te zawarte są w nazwie układu wielkości fizycznych.
Pochodna wielkość fizyczna– wielkość fizyczna wchodząca w skład układu wielkości i wyznaczana poprzez wielkości podstawowe tego układu. Na przykład pochodną wielkością fizyczną jest gęstość, określona poprzez masę i objętość ciała.
Dodatkowe wielkości fizyczne obejmują kąty płaskie i bryłowe.
Nazywa się zbiór podstawowych i pochodnych PV, utworzonych zgodnie z przyjętymi zasadami układ wielkości fizycznych.
Przez obecność wymiaru PV dzielą się na wymiarowe, tj. mający wymiar i bezwymiarowy.
W przypadkach, gdy konieczne jest podkreślenie, że mamy na myśli ilościową zawartość wielkości fizycznej w danym przedmiocie, należy zastosować pojęcie p Rozmiar fotowoltaiki(wielkość ilości) – ilościowe określenie funkcji fizycznej charakterystycznej dla konkretnego obiektu materialnego, układu, zjawiska, procesu.
Wartość PV(Q) – wyrażenie wielkości wielkości fizycznej w postaci pewnej liczby przyjętych dla niej jednostek. Wartość wielkości fizycznej uzyskuje się w wyniku pomiaru lub obliczenia, np. 12 kg to wartość masy ciała.
Wartość liczbowa PV (Q) - liczba abstrakcyjna zawarta w wartości wielkości
Równanie
nazywa się podstawowym równaniem pomiaru.
Istnieje zasadnicza różnica pomiędzy wielkością a wielkością. Wielkość ilości nie zależy od tego, czy ją znamy, czy nie. Rozmiar możemy wyrazić za pomocą dowolnej jednostki danej wielkości i wartości liczbowej (z wyjątkiem jednostki masy - kg, można użyć np. g). Wymiary różne jednostki tego samego rozmiaru są różne.
Zależność pomiędzy wielkościami podstawowymi i pochodnymi układu wyraża się za pomocą równań wymiarowych.
Wymiar wielkości fizycznej(dimQ) – wyrażenie w postaci jednomianu potęgi, które odzwierciedla związek wielkości z jednostkami podstawowymi układu i w którym współczynnik proporcjonalności przyjmuje się jako równy jedności. Wymiar wielkości jest iloczynem podstawowych wielkości fizycznych podniesionych do odpowiednich potęg
dimQ = L α M β N γ Ja η , (2.2)
gdzie L, M, N, I – symbolika podstawowe PV, a α, β, γ, η są liczbami rzeczywistymi.
Wskaźnik wymiaru wielkości fizycznej– wskaźnik stopnia podniesienia wymiaru podstawowej wielkości fizycznej wchodzącej w skład wymiaru pochodnej wielkości fizycznej. Wskaźniki wymiarów mogą przyjmować różne wartości: liczby całkowite lub ułamki, dodatnie lub ujemne.
Pojęcie „wymiaru” odnosi się zarówno do podstawowych, jak i pochodnych wielkości fizycznych. Wymiar wielkości głównej w stosunku do siebie jest równy jedności i nie zależy od innych wielkości, tj. wzór na wymiar wielkości głównej pokrywa się z jej symbolem, np.: wymiar długości to L, wymiar masy to M. itp.
Aby znaleźć wymiar pochodnej wielkości fizycznej w pewnym układzie wielkości, należy zamiast oznaczenia wielkości wstawić ich wymiar do prawej strony równania definiującego tę wielkość. I tak np. podstawiając do równania definiującego prędkość ruchu jednostajnego V = l/t zamiast dl wymiar długości L i zamiast dt wymiar czasu T, otrzymujemy - dim Q = L/T = LT – 1.
Na wymiarach można wykonywać następujące operacje: mnożenie, dzielenie, potęgowanie i ekstrakcja pierwiastkowa.
Wymiarowa wielkość fizyczna– wielkość fizyczna, w wymiarze której przynajmniej jedna z podstawowych wielkości fizycznych jest podniesiona do potęgi, a nie równy zeru. Jeżeli wszystkie wykładniki wymiaru wielkości są równe zero, wówczas nazywa się taką wielkość fizyczną bezwymiarowy. Wszystkie wielkości względne są bezwymiarowe, to znaczy stosunek ilości o tej samej nazwie. Na przykład gęstość względna r jest wielkością bezwymiarową. Rzeczywiście, r = L -3 M/L -3 M = L 0 M 0 = 1.
Wartość wielkości fizycznej może wynosić prawdziwe, rzeczywiste i mierzone. Prawdziwa wartość PV(prawdziwa wartość wielkości) - wartość wielkości fizycznej, która pod względem jakościowym i ilościowym idealnie odzwierciedlałaby odpowiadającą jej właściwość obiektu. Prawdziwa wartość pewnej wielkości istnieje, jest stała i można ją powiązać z pojęciem prawdy absolutnej. Można go uzyskać jedynie w wyniku niekończącego się procesu pomiarów wraz z ciągłym udoskonalaniem metod i przyrządów pomiarowych. O każdym poziomie rozwoju technologii pomiarowej możemy tylko wiedzieć rzeczywista wartość wielkości fizycznej– wartość wielkości fizycznej stwierdzona eksperymentalnie i na tyle bliska wartości prawdziwej, że może ją zastąpić dla danego zadania pomiarowego. Zmierzona wartość wielkości fizycznej– wartość wielkości fizycznej uzyskana określoną techniką.
W działaniach praktycznych konieczne jest dokonywanie pomiarów różnych wielkości fizycznych. Różne przejawy (ilościowe lub jakościowe) dowolnych zbiorów właściwości, których odwzorowanie na uporządkowany zbiór liczb lub, bardziej ogólnie, konwencjonalne znaki, tworzą skale do pomiaru tych właściwości.
Skala wielkości fizycznych to uporządkowany zbiór wartości PV, który służy jako wyjściowa podstawa do pomiaru danej wielkości. Zgodnie z logiczną strukturą przejawów właściwości wyróżnia się pięć głównych typów skal pomiarowych: nazwy, porządek, umowne przedziały, stosunki.
Skala nazewnictwa (skala klasyfikacji). Skale takie służą do klasyfikacji obiektów empirycznych, których właściwości pojawiają się jedynie w odniesieniu do równoważności; właściwości te nie mogą być uważane za wielkości fizyczne, dlatego skale tego typu nie są skalami PV. Jest to najprostszy rodzaj skali, polegający na przypisaniu liczb do właściwości jakościowych obiektów, pełniących rolę nazw. W skalach nazewnictwa, w których przypisanie odzwierciedlonej właściwości do określonej klasy równoważności odbywa się za pomocą ludzkich zmysłów, jest to wynik najwłaściwszy, wybierany przez większość ekspertów. Jednocześnie ma to ogromne znaczenie właściwy wybór klasy o równoważnej skali – muszą je rozróżnić obserwatorzy i eksperci oceniający tę właściwość. Numeracja obiektów na skali nazw prowadzona jest według zasady: „nie przydzielaj tej samej liczby różnym obiektom”. Liczby przypisane obiektom można wykorzystać jedynie do określenia prawdopodobieństwa lub częstotliwości występowania tego obiektu, ale nie można ich używać do sumowania ani innych operacji matematycznych. Ponieważ skale te charakteryzują się jedynie relacjami równoważności, nie zawierają w sobie pojęć zera, „mniej więcej” i jednostek miary.Przykładem nazewnictwa skal są szeroko rozpowszechnione atlasy kolorów przeznaczone do identyfikacji kolorów.
Jeżeli właściwość danego obiektu empirycznego objawia się w odniesieniu do równoważności i rosnącego lub malejącego porządku ilościowego przejawu tej właściwości, wówczas można dla niej skonstruować konstrukcję skala porządku (stopnie). Jest monotonicznie rosnący lub malejący i pozwala ustalić większy/mniejszy stosunek pomiędzy wielkościami charakteryzującymi określoną właściwość. W skalach zero istnieje lub nie istnieje, ale w zasadzie nie można wprowadzić jednostek miary, ponieważ nie ustalono dla nich relacji proporcjonalności i w związku z tym nie można ocenić, ile razy mniej lub bardziej szczegółowe przejawy własności są.
W przypadkach, gdy poziom wiedzy o zjawisku nie pozwala na dokładne ustalenie zależności istniejących pomiędzy wartościami danej cechy lub zastosowanie skali jest dogodne i wystarczające w praktyce, należy zastosować skala warunkowa (empiryczna) wgwiersz. Jest to skala PV, której wartości początkowe wyrażone są w jednostkach konwencjonalnych, na przykład skala lepkości Englera, 12-punktowa skala Beauforta do pomiaru siły wiatru morskiego.
Skale interwałowe (skala różnic stanowią dalszy rozwój skal porządkowych i stosowane są do obiektów, których własności spełniają relacje równoważności, porządku i addytywności. Skala interwałowa składa się z identycznych przedziałów, ma jednostkę miary i dowolnie wybrany początek - punkt zerowy. Do takich skal zalicza się chronologię według różnych kalendarzy, w których za punkt wyjścia przyjmuje się albo stworzenie świata, albo narodzenie Chrystusa itp. Skale temperatur Celsjusza, Fahrenheita i Reaumur są również skalami interwałowymi.
Skala relacji opisują właściwości obiektów empirycznych, które spełniają relacje równoważności, porządku i addytywności (skale drugiego rodzaju są addytywne), a w niektórych przypadkach proporcjonalności (skale pierwszego rodzaju są proporcjonalne). Ich przykładami są skala masy (drugiego rodzaju), temperatura termodynamiczna (pierwszego rodzaju).
W skalach ilorazowych istnieje jednoznaczne naturalne kryterium zerowej ilościowej manifestacji właściwości i jednostki miary. Z formalnego punktu widzenia skala ilorazowa jest skalą przedziałową o naturalnym pochodzeniu. Wszystkie operacje arytmetyczne mają zastosowanie do wartości uzyskanych na tej skali, która ma ważny podczas pomiaru EF. Na przykład skalę wagi zaczynającą się od zera można stopniować na różne sposoby, w zależności od wymaganej dokładności ważenia.
Skale absolutne. Przez bezwzględne rozumiemy skale posiadające wszystkie cechy skal ilorazowych, ale dodatkowo posiadające w sposób naturalny jednoznaczne określenie jednostki miary i niezależne od przyjętego układu jednostek miar. Skale takie odpowiadają wartościom względnym: wzmocnieniu, tłumieniu itp. Aby utworzyć wiele jednostek pochodnych w układzie SI, stosuje się jednostki bezwymiarowe i liczące skal absolutnych.
Należy pamiętać, że skale nazw i kolejności są nazywane niemetryczne (pojęciowe), oraz skale interwałowe i ilorazowe - metryczny (materiał). Skale bezwzględne i metryczne należą do kategorii liniowej. Praktyczne wdrożenie skal pomiarowych odbywa się poprzez standaryzację zarówno samych skal, jak i jednostek miar oraz, w razie potrzeby, metod i warunków ich jednoznacznego odtwarzania.