Je, kiasi hiki cha kimwili kinapimwa kwa kiasi gani? Kiasi na vipimo vyao

Kulingana na madhumuni na mahitaji yao, aina zifuatazo za viwango zinajulikana.

Kiwango cha msingi - inahakikisha uzazi na uhifadhi wa kitengo cha kiasi cha kimwili kwa usahihi wa juu zaidi nchini (ikilinganishwa na viwango vingine vya kiasi sawa). Viwango vya msingi ni mifumo ya kipekee ya kupimia iliyoundwa kwa kuzingatia mafanikio ya hivi punde ya sayansi na teknolojia na kuhakikisha usawa wa vipimo nchini.

Kiwango maalum - inahakikisha kuzaliana kwa kitengo cha kiasi cha kimwili chini ya hali maalum ambapo uhamisho wa moja kwa moja wa ukubwa wa kitengo kutoka kwa kiwango cha msingi kwa usahihi unaohitajika hauwezekani, na hutumika kama kiwango cha msingi kwa hali hizi.

Kiwango cha msingi au maalum, kilichoidhinishwa rasmi kama chanzo cha nchi, kinaitwa kiwango cha serikali. Viwango vya serikali vinaidhinishwa na Gosstandart, na kwa kila mmoja wao kiwango cha serikali kinaidhinishwa. Viwango vya serikali huundwa, kuhifadhiwa na kutumiwa na taasisi kuu za kisayansi za metrolojia za nchi.

Kiwango cha sekondari - huhifadhi vipimo vya kitengo cha kiasi halisi kilichopatikana kwa kulinganisha na kiwango cha msingi cha kiasi cha kimwili kinacholingana. Viwango vya upili hurejelea njia za chini za kuhifadhi vitengo na kuhamisha ukubwa wao wakati wa kazi ya uthibitishaji na kuhakikisha usalama na uvaaji mdogo wa viwango vya msingi vya serikali.

Kwa mujibu wa madhumuni yao ya metrological, viwango vya sekondari vinagawanywa katika viwango vya nakala, viwango vya kulinganisha, viwango vya mashahidi na viwango vya kazi.

Nakala ya marejeleo - iliyoundwa ili kuwasilisha ukubwa wa kitengo cha kiasi halisi kama kiwango cha kufanya kazi kwa kiasi kikubwa cha kazi ya uthibitishaji. Ni nakala ya kiwango cha msingi cha serikali kwa madhumuni ya metrolojia pekee, lakini sio nakala halisi kila wakati.

Kiwango cha kulinganisha - kutumika kwa kulinganisha viwango ambavyo, kwa sababu moja au nyingine, haziwezi kulinganishwa moja kwa moja na kila mmoja.

Shahidi wa kawaida - iliyoundwa kuangalia usalama na kutobadilika kwa kiwango cha serikali na kuibadilisha ikiwa kuna uharibifu au upotezaji. Kwa kuwa viwango vingi vya serikali vinaundwa kwa kuzingatia matumizi ya matukio ya kimwili imara zaidi na kwa hiyo hayawezi kuharibika, kwa sasa kiwango cha kilo tu kina kiwango cha shahidi.

Kiwango cha kufanya kazi - hutumika kuwasilisha saizi ya kizio cha kiasi halisi kwa kutumia chombo cha kupimia kinachofanya kazi. Hii ndiyo aina ya kawaida ya viwango vinavyotumika kwa kazi ya uthibitishaji na huduma za metrolojia za eneo na idara. Viwango vya kufanya kazi vinagawanywa katika makundi ambayo huamua utaratibu wa utii wao kwa mujibu wa mpango wa uthibitishaji.

Viwango vya vitengo vya msingi vya SI.

Kitengo cha muda cha kawaida. Kitengo cha wakati - cha pili - kimefafanuliwa kwa muda mrefu kama 1/86400 ya wastani wa siku ya jua. Baadaye iligunduliwa kuwa mzunguko wa Dunia kuzunguka mhimili wake hutokea bila usawa. Kisha ufafanuzi wa kitengo cha wakati ulikuwa msingi wa kipindi cha mzunguko wa Dunia karibu na Jua - mwaka wa kitropiki, i.e. muda kati ya ikwinoksi mbili za masika, kufuatia moja baada ya nyingine. Ukubwa wa sekunde ulifafanuliwa kama 1/31556925.9747 ya mwaka wa kitropiki. Hii ilifanya iwezekane kuongeza usahihi wa kuamua kitengo cha wakati kwa karibu mara 1000. Walakini, mnamo 1967, Mkutano Mkuu wa 13 wa Uzito na Vipimo ulipitisha ufafanuzi mpya wa pili kama muda wa wakati ambapo oscillations 9192631770 hutokea, sambamba na mzunguko wa resonant wa mpito wa nishati kati ya viwango vya muundo wa hyperfine wa hali ya chini. ya atomi ya cesium-133 kwa kukosekana kwa usumbufu na uwanja wa nje. Ufafanuzi huu unatekelezwa kwa kutumia marejeleo ya masafa ya cesium.

Mnamo 1972, mpito kwa mfumo wa Wakati wa Uratibu wa Ulimwenguni ulifanyika. Tangu 1997, udhibiti wa msingi wa serikali na mpango wa uthibitishaji wa serikali kwa vyombo vya kupimia wakati na frequency imedhamiriwa na sheria za viwango vya kati ya serikali PMG18-96 "Mpango wa uthibitishaji wa serikali kwa vyombo vya kupimia wakati na frequency."

Kiwango cha msingi cha serikali cha kitengo cha wakati, kinachojumuisha seti ya vyombo vya kupimia, huhakikisha kuzaliana kwa vitengo vya wakati na kupotoka kwa kawaida kwa matokeo ya kipimo kisichozidi 1 * 10 -14 kwa miezi mitatu.

Kitengo cha kawaida cha urefu. Mnamo 1889, mita ilipitishwa sawa na umbali kati ya mistari miwili iliyowekwa kwenye fimbo ya chuma ya sehemu ya msalaba yenye umbo la X. Ingawa viwango vya mita za kimataifa na za kitaifa vilitengenezwa na aloi ya platinamu na iridium, ambayo inatofautishwa na ugumu mkubwa na upinzani mkubwa wa oxidation, haikuwa na hakika kabisa kwamba urefu wa kiwango hautabadilika kwa wakati. Kwa kuongeza, kosa katika kulinganisha mita za mstari wa platinamu-iridium kwa kila mmoja ni + 1.1 * 10 -7 m (+0.11 microns), na kwa kuwa mistari ina upana mkubwa, usahihi wa kulinganisha huu hauwezi kuongezeka kwa kiasi kikubwa.

Baada ya kujifunza mistari ya spectral ya idadi ya vipengele, iligundua kuwa mstari wa machungwa wa isotopu ya krypton-86 hutoa usahihi mkubwa katika kuzalisha kitengo cha urefu. Mnamo 1960, Mkutano Mkuu wa 11 wa Uzito na Vipimo ulipitisha usemi wa saizi ya mita katika urefu huu wa mawimbi kama dhamana yake sahihi zaidi.

Mita ya kryptoni ilifanya iwezekanavyo kuongeza usahihi wa kuzalisha kitengo cha urefu kwa amri ya ukubwa. Hata hivyo, utafiti zaidi ulifanya iwezekanavyo kupata kiwango cha mita sahihi zaidi kulingana na urefu wa wimbi katika utupu wa mionzi ya monochromatic inayotokana na laser iliyoimarishwa. Ukuzaji wa miundo mipya ya marejeleo ya kuzaliana mita ilisababisha ufafanuzi wa mita kama umbali ambao mwanga husafiri katika ombwe katika 1/299792458 ya sekunde. Ufafanuzi huu wa mita uliwekwa katika sheria mnamo 1985.

Mchanganyiko mpya wa kiwango cha kuzaliana mita, pamoja na kuongeza usahihi wa kipimo katika kesi muhimu, pia inafanya uwezekano wa kufuatilia uthabiti wa kiwango cha platinamu-iridium, ambacho sasa kimekuwa kiwango cha sekondari kinachotumiwa kufikisha saizi ya kifaa. kitengo kama kiwango cha kufanya kazi.

Kitengo cha kawaida cha misa. Wakati wa kuanzisha mfumo wa kipimo wa hatua, wingi wa decimeter moja ya ujazo wa maji safi kwa joto la msongamano wake wa juu (4 0 C) ilichukuliwa kama kitengo cha wakati.

Katika kipindi hiki, maamuzi sahihi ya wingi wa kiasi kinachojulikana cha maji yalifanywa kwa kupima sequentially silinda ya shaba tupu katika hewa na maji, vipimo ambavyo viliamuliwa kwa uangalifu.

Kulingana na uzani huu, mfano wa kwanza wa kilo ulikuwa uzito wa silinda ya platinamu na urefu wa 39 mm sawa na kipenyo chake. Kama mfano wa mita, ilihamishiwa kwenye Jalada la Kitaifa la Ufaransa kwa uhifadhi. Katika karne ya 19, vipimo kadhaa vya makini vya wingi wa decimeter moja ya ujazo wa maji safi kwa joto la 4 0 C ilipatikana kuwa misa hii ilikuwa kidogo (takriban 0.028 g) chini ya kilo ya mfano wa Jalada. Ili kutobadilisha thamani ya kitengo cha asili cha misa wakati wa uzani zaidi, sahihi zaidi, Tume ya Kimataifa ya Prototypes ya Mfumo wa Metric mnamo 1872. iliamuliwa kuchukua misa ya kilo ya mfano ya Jalada kama kitengo cha misa.

Katika utengenezaji wa viwango vya kilogramu ya platinamu-iridiamu, mfano wa kimataifa ulichukuliwa kuwa ule ambao wingi wake ulitofautiana kidogo na wingi wa mfano wa Kilo cha Kumbukumbu.

Kutokana na kupitishwa kwa mfano wa kawaida wa kitengo cha wingi, lita iligeuka kuwa si sawa na decimeter ya ujazo. Thamani ya kupotoka huku (1l = 1.000028 dm3) inalingana na tofauti kati ya wingi wa mfano wa kimataifa wa kilo na wingi wa decimeter ya ujazo wa maji. Mnamo 1964, Mkutano Mkuu wa 12 wa Uzito na Vipimo uliamua kusawazisha ujazo wa lita 1 hadi 1 dm 3.

Ikumbukwe kwamba wakati mfumo wa metric wa hatua ulianzishwa hapakuwa na tofauti ya wazi kati ya dhana ya wingi na uzito, kwa hiyo mfano wa kimataifa wa kilo ulizingatiwa kiwango cha kitengo cha uzito. Walakini, tayari kwa idhini ya mfano wa kimataifa wa kilo kwenye Mkutano Mkuu wa 1 wa Uzito na Vipimo mnamo 1889, kilo ilipitishwa kama mfano wa misa.

Tofauti ya wazi kati ya kilo kama kitengo cha uzito na kilo kama kitengo cha nguvu ilitolewa katika maamuzi ya Mkutano Mkuu wa 3 wa Mizani na Vipimo (1901).

Kiwango cha msingi cha serikali na mpango wa uthibitishaji kwa njia za kubadilisha misa imedhamiriwa na GOST 8.021 - 84. Kiwango cha serikali kinajumuisha seti ya hatua na vyombo vya kupimia:

· mfano wa kitaifa wa kilo - nakala Nambari 12 ya mfano wa kimataifa wa kilo, ambayo ni uzito uliofanywa na aloi ya platinamu-iridium na inalenga kufikisha ukubwa wa kitengo cha molekuli kwa uzito R1;

· mfano wa kitaifa wa kilo - nakala Nambari 26 ya mfano wa kimataifa wa kilo, ambayo ni uzito uliotengenezwa kwa aloi ya platinamu-iridiamu na iliyokusudiwa kuthibitisha utofauti wa saizi ya kitengo cha misa, iliyotolewa tena na mfano wa kitaifa. ya kilo - nakala Na. 12, na kuchukua nafasi ya mwisho wakati wa ulinganisho wake katika Ofisi ya Kimataifa ya Vipimo na mizani;

· uzani wa R1 na seti ya uzani iliyotengenezwa na aloi ya platinamu-iridiamu na iliyoundwa kuhamisha saizi ya kitengo cha misa kwa viwango - nakala;

· mizani sanifu.

Thamani ya misa ya kawaida iliyotolewa na kiwango ni kilo 1. Kiwango cha msingi cha serikali huhakikisha kuzaliana kwa kitengo cha misa na kupotoka kwa kawaida kwa matokeo ya kipimo ikilinganishwa na mfano wa kimataifa wa kilo, usiozidi 2 * 10 -3 mg.

Mizani ya kawaida, ambayo hutumiwa kulinganisha kiwango cha misa, na aina ya uzani wa 2 * 10 -3 ... kilo 1 ina upungufu wa kawaida wa matokeo ya uchunguzi kwenye mizani ya 5 * 10 -4 ... 3 * 10 -2 mg.

Utafiti wa matukio ya kimwili na mifumo yao, pamoja na matumizi ya mifumo hii katika shughuli za vitendo za kibinadamu, inahusishwa na kipimo cha kiasi cha kimwili.

Kiasi cha kimwili ni mali ambayo ni ya kawaida kwa vitu vingi vya kimwili (mifumo ya kimwili, hali zao na michakato inayotokea ndani yao), lakini kiasi cha mtu binafsi kwa kila kitu.

Kiasi cha kimwili ni, kwa mfano, wingi. Vitu tofauti vya kimwili vina wingi: miili yote, chembe zote za suala, chembe za uwanja wa umeme, nk Kwa ubora, utambuzi wote maalum wa wingi, yaani, wingi wa vitu vyote vya kimwili, ni sawa. Lakini wingi wa kitu kimoja unaweza kuwa idadi fulani ya mara kubwa au chini ya wingi wa kitu kingine. Na kwa maana hii ya kiasi, wingi ni mali ambayo ni ya mtu binafsi kwa kila kitu. Kiasi cha kimwili pia ni urefu, joto, nguvu ya shamba la umeme, kipindi cha oscillation, nk.

Utekelezaji mahususi wa kiasi sawa cha kimwili huitwa kiasi cha homogeneous. Kwa mfano, umbali kati ya mboni za macho yako na urefu wa Mnara wa Eiffel ni utambuzi maalum wa idadi sawa ya mwili - urefu, na kwa hivyo ni idadi ya homogeneous. Uzito wa kitabu hiki na wingi wa satelaiti ya Dunia "Cosmos-897" pia ni kiasi cha kimwili cha homogeneous.

Kiasi cha kimwili cha homogeneous hutofautiana kutoka kwa kila mmoja kwa ukubwa. Ukubwa wa wingi wa kimwili ni

maudhui ya kiasi katika kitu fulani cha mali sambamba na dhana ya "kiasi cha kimwili".

Saizi ya idadi ya vitu tofauti inaweza kulinganishwa na kila mmoja ikiwa maadili ya idadi hii imedhamiriwa.

Thamani ya kiasi cha kimwili ni tathmini ya kiasi cha kimwili kwa namna ya idadi fulani ya vitengo vinavyokubaliwa kwa ajili yake (tazama uk. 14). Kwa mfano, thamani ya urefu wa mwili fulani, kilo 5 ni thamani ya uzito wa mwili fulani, nk. Nambari ya kufikirika iliyojumuishwa katika thamani ya kiasi cha kimwili (katika mifano yetu 10 na 5) inaitwa thamani ya nambari. Kwa ujumla, thamani X ya kiasi fulani inaweza kuonyeshwa kama fomula

iko wapi thamani ya nambari ya wingi, kitengo chake.

Ni muhimu kutofautisha kati ya maadili ya kweli na halisi ya kiasi cha kimwili.

Thamani ya kweli ya kiasi halisi ni thamani ya kiasi ambacho kingeakisi sifa inayolingana ya kitu katika hali ya ubora na kiasi.

Thamani halisi ya kiasi halisi ni thamani ya kiasi kilichopatikana kwa majaribio na karibu sana na thamani halisi hivi kwamba inaweza kutumika badala yake kwa madhumuni fulani.

Kutafuta thamani ya kiasi cha kimwili kwa majaribio kwa kutumia njia maalum za kiufundi huitwa kipimo.

Thamani za kweli za kiasi cha kimwili kawaida hazijulikani. Kwa mfano, hakuna mtu anayejua maadili ya kweli ya kasi ya mwanga, umbali kutoka kwa Dunia hadi Mwezi, wingi wa elektroni, protoni na chembe nyingine za msingi. Hatujui thamani ya kweli ya urefu wetu na uzito wa mwili, hatujui na hatuwezi kujua thamani ya kweli ya joto la hewa katika chumba chetu, urefu wa meza ambayo tunafanya kazi, nk.

Hata hivyo, kwa kutumia njia maalum za kiufundi, inawezekana kuamua halisi

maadili ya haya yote na mengi mengine mengi. Zaidi ya hayo, kiwango cha makadirio ya maadili haya halisi kwa maadili ya kweli ya kiasi cha kimwili inategemea ukamilifu wa vyombo vya kupima kiufundi vinavyotumiwa.

Vyombo vya kupimia ni pamoja na vipimo, vyombo vya kupimia, n.k. Kipimo kinaeleweka kama chombo cha kupimia kilichoundwa kuzalisha tena kiasi halisi cha ukubwa fulani. Kwa mfano, uzito ni kipimo cha wingi, mtawala wenye mgawanyiko wa milimita ni kipimo cha urefu, chupa ya kupimia ni kipimo cha kiasi (uwezo), kipengele cha kawaida ni kipimo cha nguvu ya electromotive, oscillator ya quartz ni kipimo. ya mzunguko wa oscillations ya umeme, nk.

Kifaa cha kupimia ni chombo cha kupimia kilichoundwa ili kutoa ishara ya habari ya kupimia katika fomu inayopatikana kwa mtazamo wa moja kwa moja kwa uchunguzi. Vyombo vya kupimia ni pamoja na dynamometer, ammeter, kupima shinikizo, nk.

Kuna vipimo vya moja kwa moja na vya moja kwa moja.

Kipimo cha moja kwa moja ni kipimo ambacho thamani inayotakiwa ya kiasi inapatikana moja kwa moja kutoka kwa data ya majaribio. Vipimo vya moja kwa moja ni pamoja na, kwa mfano, kupima wingi kwa kiwango sawa cha mkono, joto - na thermometer, urefu - na mtawala wa kiwango.

Upimaji usio wa moja kwa moja ni kipimo ambacho thamani inayotakiwa ya kiasi inapatikana kwa misingi ya uhusiano unaojulikana kati yake na kiasi kinachowekwa kwa vipimo vya moja kwa moja. Vipimo visivyo vya moja kwa moja ni, kwa mfano, kutafuta msongamano wa mwili kwa wingi na vipimo vya kijiometri, kupata upinzani wa umeme wa kondakta kwa upinzani wake, urefu na eneo la sehemu ya msalaba.

Vipimo vya kiasi cha kimwili hutegemea matukio mbalimbali ya kimwili. Kwa mfano, kupima joto, upanuzi wa joto wa miili au athari ya thermoelectric hutumiwa, kupima wingi wa miili kwa kupima, jambo la mvuto, nk. Seti ya matukio ya kimwili ambayo vipimo vinategemea inaitwa kanuni ya kipimo. Kanuni za kipimo hazijaangaziwa katika mwongozo huu. Metrology inahusika na utafiti wa kanuni na mbinu za kipimo, aina za vyombo vya kupimia, makosa ya kipimo na masuala mengine yanayohusiana na vipimo.

Vitu vya kipimo ni mali ya ukweli wa lengo (miili, vitu, matukio, michakato). Sifa ni kielelezo cha kipengele fulani cha jambo au jambo fulani. Kila kitu kina mali nyingi ambazo ubora wake unaonyeshwa. Baadhi ya mali ni muhimu, wengine si muhimu. Mabadiliko katika sifa muhimu ni sawa na mabadiliko katika hali ya ubora wa jambo au jambo.

Shughuli ya kiteknolojia ya binadamu inahusishwa na kipimo cha kiasi mbalimbali cha kimwili.

Kiasi cha kimwili ni sifa ya moja ya sifa za kitu cha kimwili (jambo au mchakato), kawaida katika hali ya ubora kwa vitu vingi vya kimwili, lakini kwa kiasi kikubwa mtu binafsi kwa kila kitu.

Thamani ya kiasi cha kimwili ni tathmini ya ukubwa wake kwa namna ya idadi fulani ya vitengo vinavyokubaliwa kwa ajili yake au nambari kwa kiwango kilichokubaliwa kwa ajili yake. Kwa mfano, 120 mm ni thamani ya mstari; Kilo 75 ni thamani ya uzito wa mwili, HB190 ni nambari ya ugumu wa Brinell.

Tofauti hufanywa kati ya thamani halisi ya kiasi halisi, ambacho huonyesha kwa hakika sifa za kitu kilichopimwa katika hali ya ubora na kiasi, na thamani halisi, inayopatikana kwa majaribio, lakini ambayo iko karibu vya kutosha na thamani halisi ya kiasi halisi. na inaweza kutumika badala ya ile halisi.

Upimaji wa kiasi halisi ni seti ya shughuli zinazofanywa kwa kutumia njia za kiufundi ambazo huhifadhi kitengo au kuzalisha tena ukubwa wa kiasi halisi, kinachojumuisha kulinganisha (kwa uwazi au kwa uwazi) kiasi kilichopimwa na kitengo au kiwango chake ili kupata thamani ya kiasi hiki katika fomu rahisi zaidi kwa matumizi.

Katika nadharia ya kipimo, kuna hasa aina tano za mizani: majina, utaratibu, vipindi, uwiano na absolute.

Mizani ya kumtaja ina sifa tu ya mahusiano ya usawa. Katika msingi wake, ni ya ubora na haina zero au vitengo vya kipimo. Mfano wa kiwango hicho ni tathmini ya rangi kwa jina (atlasi za rangi). Kwa kuwa kila rangi ina tofauti nyingi, kulinganisha vile kunaweza kufanywa tu na mtaalam mwenye ujuzi na uwezo wa kuona unaofaa.

Mizani ya utaratibu ina sifa ya uhusiano wa usawa na utaratibu. Kwa matumizi ya vitendo ya kiwango hicho, ni muhimu kuanzisha idadi ya viwango. Uainishaji wa vitu unafanywa kwa kulinganisha ukubwa wa mali iliyopimwa na thamani yake ya kumbukumbu. Mizani ya kuagiza ni pamoja na, kwa mfano, kiwango cha tetemeko la ardhi, kipimo cha nguvu ya upepo, kiwango cha ugumu, nk.

Kiwango cha tofauti hutofautiana na kiwango cha utaratibu kwa kuwa pamoja na mahusiano ya usawa na utaratibu, usawa wa vipindi (tofauti) kati ya maonyesho mbalimbali ya kiasi cha mali huongezwa. Ina maadili ya sifuri ya masharti, na ukubwa wa vipindi huanzishwa kwa makubaliano. Mfano wa kawaida wa kiwango kama hicho ni kiwango cha muda wa muda. Vipindi vya muda vinaweza kufupishwa (kutolewa).

Mizani ya uwiano inaelezea sifa ambazo uhusiano wa usawa, mpangilio, na majumuisho, na hivyo kutoa na kuzidisha, hutumika. Mizani hii ina thamani ya sifuri ya asili, na vitengo vya kipimo vinaanzishwa kwa makubaliano. Kwa kiwango cha uwiano, kiwango kimoja kinatosha kusambaza vitu vyote vilivyo chini ya utafiti kulingana na ukubwa wa mali inayopimwa. Mfano wa kiwango cha uwiano ni kiwango cha wingi. Uzito wa vitu viwili ni sawa na jumla ya wingi wa kila mmoja wao.

Mizani kabisa ina sifa zote za mizani ya uwiano, lakini kwa kuongeza wana ufafanuzi wa asili, usio na utata wa kitengo cha kipimo. Mizani hiyo inalingana na kiasi cha jamaa (uwiano wa kiasi sawa cha kimwili kilichoelezwa na mizani ya uwiano). Miongoni mwa mizani kabisa, mizani kamili inajulikana, maadili ambayo ni katika safu kutoka 0 hadi 1. Thamani hiyo ni, kwa mfano, sababu ya ufanisi.

Sifa nyingi zinazozingatiwa katika metrolojia zinaelezewa na mizani yenye mwelekeo mmoja. Hata hivyo, kuna mali ambazo zinaweza kuelezewa tu kwa kutumia mizani ya multidimensional. Kwa mfano, mizani ya rangi tatu-dimensional katika colorimetry.

Utekelezaji wa vitendo wa mizani ya mali maalum hupatikana kwa kusawazisha vitengo vya kipimo, mizani na (au) njia na masharti ya uzazi wao usio na utata. Wazo la kitengo cha kipimo ambacho hakijabadilishwa kwa nukta yoyote kwenye mizani ina maana tu kwa mizani ya uwiano na vipindi (tofauti). Ili mizani, unaweza tu kuzungumza juu ya nambari zilizopewa udhihirisho maalum wa mali. Haiwezekani kusema kwamba nambari kama hizo hutofautiana kwa mara kadhaa au kwa asilimia fulani. Kwa mizani ya uwiano na tofauti, wakati mwingine haitoshi kuweka tu kitengo cha kipimo. Kwa hivyo, hata kwa idadi kama vile wakati, joto, nguvu ya kuangaza (na viwango vingine vya mwanga), ambavyo katika Mfumo wa Kimataifa wa Vitengo (SI) vinahusiana na vitengo vya msingi - pili, Kelvin na candela, mifumo ya kipimo cha vitendo pia inategemea mizani maalum. . Kwa kuongezea, vitengo vya SI vyenyewe katika visa vingine vinategemea viwango vya kimsingi vya mwili.

Katika suala hili, aina tatu za kiasi cha kimwili zinaweza kutofautishwa, kipimo ambacho kinafanywa kulingana na sheria tofauti.

Aina ya kwanza ya kiasi cha kimwili ni pamoja na kiasi kwenye seti ya ukubwa ambayo mahusiano tu ya utaratibu na usawa hufafanuliwa. Haya ni mahusiano kama vile "laini", "ngumu zaidi", "joto zaidi", "baridi", nk.

Kiasi cha aina hii ni pamoja na, kwa mfano, ugumu, unaofafanuliwa kama uwezo wa mwili kupinga kupenya kwa mwili mwingine ndani yake; joto kama kiwango cha joto la mwili, nk.

Uwepo wa mahusiano hayo huanzishwa kinadharia au majaribio kwa msaada wa njia maalum za kulinganisha, na pia kwa misingi ya uchunguzi wa matokeo ya ushawishi wa wingi wa kimwili kwenye vitu vyovyote.

Kwa aina ya pili ya kiasi cha kimwili, uhusiano wa utaratibu na usawa hutokea wote kati ya ukubwa na kati ya tofauti katika jozi ya ukubwa wao. Kwa hivyo, tofauti katika vipindi vya wakati huchukuliwa kuwa sawa ikiwa umbali kati ya alama zinazolingana ni sawa.

Aina ya tatu ina idadi ya ziada ya kimwili.

Viwango vya ziada vya kimwili ni kiasi kwenye seti ya ukubwa ambayo sio tu mahusiano ya utaratibu na usawa, lakini pia shughuli za kuongeza na kutoa hufafanuliwa. Kiasi hicho kinajumuisha urefu, wingi, sasa, nk. Wanaweza kupimwa kwa sehemu, na pia kuzalishwa kwa kutumia kipimo cha thamani nyingi kulingana na majumuisho ya hatua za mtu binafsi. Kwa mfano, jumla ya wingi wa miili miwili ni wingi wa mwili ambao husawazisha mbili za kwanza kwenye mizani ya silaha sawa.

Katika sayansi na teknolojia, vitengo vya kipimo cha kiasi cha kimwili hutumiwa kuunda mifumo fulani. Seti ya vitengo vilivyoanzishwa na kiwango cha matumizi ya lazima ni msingi wa vitengo vya Mfumo wa Kimataifa (SI). Katika sehemu za kinadharia za fizikia, vitengo vya mifumo ya SGS hutumiwa sana: SGSE, SGSM na mfumo wa ulinganifu wa Gaussian SGS. Vitengo vya mfumo wa kiufundi wa MKGSS na vitengo vingine visivyo vya mfumo pia hutumiwa kwa kiwango fulani.

Mfumo wa Kimataifa (SI) umejengwa kwa vitengo 6 vya msingi (mita, kilo, pili, kelvin, ampere, candela) na 2 za ziada (radian, steradian). Toleo la mwisho la kiwango cha rasimu "Vitengo vya Kiasi cha Kimwili" kina: vitengo vya SI; vitengo vinavyoruhusiwa kutumika pamoja na vitengo vya SI, kwa mfano: tani, dakika, saa, digrii Celsius, digrii, dakika, pili, lita, kilowati-saa, mapinduzi kwa sekunde, mapinduzi kwa dakika; vitengo vya mfumo wa GHS na vitengo vingine vinavyotumiwa katika sehemu za kinadharia za fizikia na astronomy: mwaka wa mwanga, parsec, ghalani, electronvolt; vitengo vinavyoruhusiwa kwa muda kwa matumizi kama vile: angstrom, kilo-force, kilo-force-mita, kilo-force kwa kila sentimita ya mraba, millimeter ya zebaki, farasi, kalori, kilocalorie, roentgen, curie. Muhimu zaidi wa vitengo hivi na mahusiano kati yao yametolewa katika Jedwali A1.

Uteuzi uliofupishwa wa vitengo vilivyotolewa kwenye jedwali hutumiwa tu baada ya thamani ya nambari ya thamani au katika vichwa vya safu wima za jedwali. Vifupisho haviwezi kutumika badala ya majina kamili ya vitengo katika maandishi bila thamani ya nambari ya idadi. Wakati wa kutumia alama zote za Kirusi na za kimataifa za vitengo, font moja kwa moja hutumiwa; majina (ya kifupi) ya vitengo ambavyo majina yao yanatolewa na majina ya wanasayansi (newton, pascal, watt, nk) inapaswa kuandikwa kwa herufi kubwa (N, Pa, W); Katika miadi ya kitengo, nukta haitumiki kama ishara ya ufupisho. Uteuzi wa vitengo vilivyojumuishwa kwenye bidhaa hutenganishwa na dots kama ishara za kuzidisha; Kufyeka kawaida hutumiwa kama ishara ya mgawanyiko; Ikiwa denominator inajumuisha bidhaa ya vitengo, basi imefungwa kwenye mabano.



Kuunda viambishi na viambishi vidogo, viambishi awali vya desimali hutumiwa (tazama Jedwali A2). Inapendekezwa hasa kutumia viambishi awali vinavyowakilisha nguvu ya 10 na kipeo ambacho ni kizidishio cha tatu. Inashauriwa kutumia vizio vingi na vizidishi vinavyotokana na vizio vya SI na kusababisha thamani za nambari kuwa kati ya 0.1 na 1000 (kwa mfano: 17,000 Pa inapaswa kuandikwa kama 17 kPa).

Hairuhusiwi kuambatanisha viambatisho viwili au zaidi kwenye kitengo kimoja (kwa mfano: 10 -9 m inapaswa kuandikwa kama nm 1). Ili kuunda vitengo vya misa, kiambishi awali huongezwa kwa jina kuu "gramu" (kwa mfano: 10 -6 kg = 10 -3 g = 1 mg). Ikiwa jina changamano la kitengo asilia ni bidhaa au sehemu, basi kiambishi awali kimeambatishwa kwa jina la kitengo cha kwanza (kwa mfano, kN∙m). Katika hali muhimu, inaruhusiwa kutumia vitengo vidogo vya urefu, eneo na kiasi katika denominator (kwa mfano, V / cm).

Jedwali A3 linaonyesha vipengele vikuu vya kimwili na vya nyota.

Jedwali P1

VITENGO VYA UPIMAJI WA WENGI WA MWILINI KATIKA MFUMO WA SI

NA UHUSIANO WAO NA VITENGO VINGINE

Jina la idadi Vitengo Ufupisho Ukubwa Mgawo wa ubadilishaji kuwa vitengo vya SI
GHS MKGSS na vitengo visivyo vya kimfumo
Vitengo vya msingi
Urefu mita m 1 cm=10 -2 m 1 Å=10 –10 m mwaka 1 mwanga=9.46×10 m 15
Uzito kilo kilo 1g=10 -3 kg
Wakati pili Na Saa 1=3600 s dakika 1=sekunde 60
Halijoto kelvin KWA 1 0 C=1 K
Nguvu ya sasa ampere A 1 SGSE I = =1/3×10 –9 A 1 SGSM I =10 A
Nguvu ya mwanga candela cd
Vitengo vya ziada
Pembe ya gorofa radian furahi 1 0 =p/180 rad 1¢=p/108×10 –2 rad 1²=p/648×10 –3 rad
Pembe thabiti steradian Jumatano Pembe thabiti = 4p sr
Vitengo vinavyotokana
Mzunguko hertz Hz s -1

Muendelezo wa Jedwali P1

Kasi ya angular radiani kwa sekunde rad/s s -1 1 r/s=2p rad/s 1 rpm= =0.105 rad/s
Kiasi mita za ujazo m 3 m 3 1cm 2 =10 –6 m 3 1 l=10 -3 m 3
Kasi mita kwa sekunde m/s m×s -1 1cm/s=10 –2 m/s 1km/h=0.278 m/s
Msongamano kilo kwa mita ya ujazo kg/m 3 kg×m -3 1 g/cm 3 = =10 3 kg/m 3
Nguvu newton N kg×m×s -2 din 1=10 -5 N Kilo 1=9.81N
Kazi, nishati, kiasi cha joto joule J (N×m) kg×m 2 × s -2 Eg 1=10 -7 J 1 kgf×m=9.81 J 1 eV=1.6×10 –19 J 1 kW×h=3.6×10 6 J 1 kal=4.19 J 1 kcal=4.19×10 3 J
Nguvu wati W (J/s) kg×m 2 ×s -3 1erg/s=10 -7 W hp 1=735W
Shinikizo paskali Pa (N/m2) kg∙m -1 ∙s -2 1 dyne/cm 2 =0.1 Pa 1 atm=1 kgf/cm 2 = =0.981∙10 5 Pa 1 mm.Hg.=133 Pa 1 atm= =760 mm.Hg.= =1.013∙10 5 Pa
Muda wa nguvu mita ya newton N∙m kgm 2 × s -2 dyne 1×cm= =10 –7 N×m 1 kgf×m=9.81 N×m
Wakati wa inertia kilo-mita mraba kg×m2 kg×m2 1 g×cm 2 = =10 –7 kg×m 2
Mnato wa nguvu pascal-pili Paxs kg×m –1 ×s –1 1P/utulivu/==0.1Pa×s

Muendelezo wa Jedwali P1

Mnato wa kinematic mita ya mraba kwa sekunde m 2 / s m 2 × s -1 1St/Stokes/= =10 –4 m 2 / s
Uwezo wa joto wa mfumo joule kwa kelvin J/C kg×m 2 x x s –2 ×K –1 Kalori 1/ 0 C = 4.19 J/K
Joto maalum joule kwa kilo-kelvin J/ (kg×K) m 2 × s -2 ×K -1 1 kcal/(kg × 0 C) = =4.19 × 10 3 J/(kg × K)
Chaji ya umeme kishaufu Cl А×с 1SGSE q = =1/3×10 –9 C 1SGSM q = =10 C
Uwezo, voltage ya umeme volt V (W/A) kg×m 2 x x s –3 ×A –1 1SGSE u = =300 V 1SGSM u = =10 –8 V
Nguvu ya uwanja wa umeme volt kwa mita V/m kg×m x x s –3 ×A –1 1 SGSE E = =3×10 4 V/m
Uhamisho wa umeme (uingizaji wa umeme) pendant kwa kila mita ya mraba C/m 2 m -2 ×s×A 1SGSE D = =1/12p x x 10 –5 C/m 2
Upinzani wa umeme ohm Ohm (V/A) kg×m 2 ×s –3 x x A –2 1SGSE R = 9×10 11 Ohm 1SGSM R = 10 –9 Ohm
Uwezo wa umeme farad F (Cl/V) kilo -1 ×m -2 x s 4 ×A2 1SGSE S = 1 cm = =1/9×10 –11 F

Mwisho wa Jedwali P1

Fluji ya sumaku weber Wb (W×s) kg×m 2 ×s –2 x x A –1 1SGSM f = = Mks 1 (kiwango cha juu zaidi) = =10 –8 Wb
Uingizaji wa sumaku tesla Tl (Wb/m2) kg×s –2 ×A –1 1SGSM V = =1 G (gauss) = =10 –4 T
Nguvu ya uwanja wa sumaku ampere kwa mita Gari m -1 ×A 1SGSM N = =1E(iliyopangwa) = =1/4p×10 3 A/m
Nguvu ya sumaku ampere A A 1SGSM Fm
Inductance Henry Gn (Wb/A) kg×m 2 x x s –2 ×A –2 1SGSM L = 1 cm = =10 –9 Hn
Mtiririko wa mwanga lumeni lm cd
Mwangaza candela kwa mita ya mraba cd/m2 m -2 × cd
Mwangaza anasa sawa m -2 × cd

Kiasi cha kimwili - mali ya vitu vya kimwili ambavyo ni vya kawaida kwa vitu vingi, lakini kwa kiasi cha mtu binafsi kwa kila mmoja wao. Upande wa ubora wa dhana ya "kiasi cha kimwili" huamua aina yake (kwa mfano, upinzani wa umeme kama mali ya jumla ya waendeshaji wa umeme), na upande wa upimaji huamua "saizi" yake (thamani ya upinzani wa umeme wa kondakta maalum; kwa mfano R = 100 Ohm). Thamani ya nambari ya matokeo ya kipimo inategemea uchaguzi wa kitengo cha wingi wa kimwili.

Kiasi halisi hupewa alama za alfabeti zinazotumiwa katika milinganyo ya kimwili inayoonyesha uhusiano kati ya kiasi cha kimwili ambacho kipo katika vitu halisi.

Ukubwa wa wingi wa kimwili - uamuzi wa kiasi cha thamani iliyo katika kitu fulani, mfumo, jambo au mchakato.

Thamani ya kiasi halisi- tathmini ya ukubwa wa kiasi cha kimwili kwa namna ya idadi fulani ya vitengo vya kipimo kilichokubaliwa kwa ajili yake. Thamani ya nambari ya kiasi halisi- nambari ya abstract inayoonyesha uwiano wa thamani ya kiasi cha kimwili kwa kitengo cha sambamba cha kiasi fulani cha kimwili (kwa mfano, 220 V ni thamani ya amplitude ya voltage, na namba 220 yenyewe ni thamani ya nambari). Ni neno "thamani" ambalo linafaa kutumika kueleza upande wa kiasi wa mali inayozingatiwa. Sio sahihi kusema na kuandika "thamani ya sasa", "thamani ya voltage", nk, kwa kuwa sasa na voltage ni wenyewe kiasi (matumizi sahihi ya maneno "thamani ya sasa", "thamani ya voltage" itakuwa sahihi).

Kwa tathmini iliyochaguliwa ya wingi wa kimwili, ina sifa ya maadili ya kweli, halisi na yaliyopimwa.

Thamani ya kweli ya wingi wa kimwili Wanaita thamani ya kiasi halisi ambacho kingeakisi sifa inayolingana ya kitu katika hali ya ubora na kiasi. Haiwezekani kuamua kwa majaribio kutokana na makosa ya kipimo ya kuepukika.

Wazo hili linatokana na mada kuu mbili za metrology:

§ thamani ya kweli ya kiasi kinachoamuliwa ipo na ni thabiti;

§ thamani ya kweli ya kiasi kilichopimwa haiwezi kupatikana.

Kwa mazoezi, wanafanya kazi na dhana ya thamani halisi, kiwango cha makadirio ambayo kwa thamani ya kweli inategemea usahihi wa chombo cha kupimia na makosa ya vipimo wenyewe.

Thamani halisi ya kiasi halisi wanaiita thamani iliyopatikana kwa majaribio na karibu sana na thamani ya kweli kwamba kwa kusudi fulani inaweza kutumika badala yake.

Chini ya thamani iliyopimwa kuelewa thamani ya kiasi kilichopimwa na kifaa cha kiashiria cha chombo cha kupimia.

Kitengo cha wingi wa kimwili - thamani ya ukubwa wa kudumu, ambayo kwa kawaida hupewa thamani ya kawaida ya nambari sawa na moja.

Vitengo vya kiasi cha kimwili vimegawanywa katika msingi na derivative na kuunganishwa katika mifumo ya vitengo vya kiasi cha kimwili. Kitengo cha kipimo kinaanzishwa kwa kila moja ya kiasi cha kimwili, kwa kuzingatia ukweli kwamba kiasi kikubwa kinaunganishwa na utegemezi fulani. Kwa hiyo, ni baadhi tu ya kiasi cha kimwili na vitengo vyao ni kuamua kwa kujitegemea na wengine. Kiasi kama hicho huitwa kuu. Kiasi kingine cha kimwili - derivatives na hupatikana kwa kutumia sheria za asili na utegemezi kupitia zile za msingi. Seti ya vitengo vya msingi na vinavyotokana vya kiasi cha kimwili, kilichoundwa kwa mujibu wa kanuni zinazokubalika, inaitwa. mfumo wa vitengo vya kiasi cha kimwili. Kitengo cha kiasi cha msingi cha kimwili ni kitengo cha msingi mifumo.

Mfumo wa kimataifa wa vitengo (Mfumo wa SI; SI - Kifaransa. Mfumo wa Kimataifa) ilipitishwa na Mkutano Mkuu wa XI wa Uzito na Vipimo mnamo 1960.

Mfumo wa SI unategemea vitengo saba vya msingi na viwili vya ziada vya kimwili. Vitengo vya msingi: mita, kilo, pili, ampere, kelvin, mole na candela (Jedwali 1).

Jedwali 1. Vitengo vya kimataifa vya SI

Jina

Dimension

Jina

Uteuzi

kimataifa

Msingi

kilo

Nguvu ya sasa ya umeme

Halijoto

Kiasi cha dutu

Nguvu ya mwanga

Ziada

Pembe ya gorofa

Pembe thabiti

steradian

Mita sawa na umbali uliosafirishwa na mwanga katika ombwe katika 1/299792458 ya sekunde.

Kilo- kitengo cha misa kinachofafanuliwa kama uzito wa kilo ya mfano wa kimataifa, inayowakilisha silinda iliyotengenezwa kwa aloi ya platinamu na iridiamu.

Pili ni sawa na vipindi 9192631770 vya mionzi inayolingana na mpito wa nishati kati ya viwango viwili vya muundo wa hyperfine wa hali ya ardhini ya atomi ya cesium-133.

Ampere- nguvu ya sasa ya mara kwa mara, ambayo, kupitia makondakta mbili za moja kwa moja za urefu usio na kipimo na eneo ndogo la mviringo la mviringo, lililo umbali wa mita 1 kutoka kwa kila mmoja kwenye utupu, linaweza kusababisha nguvu ya mwingiliano sawa na 210. -7 N (newton) kwenye kila sehemu ya kondakta urefu wa m 1.

Kelvin- kitengo cha joto la thermodynamic sawa na 1/273.16 ya joto la thermodynamic la hatua tatu ya maji, yaani, joto ambalo awamu tatu za maji - mvuke, kioevu na imara - ziko katika usawa wa nguvu.

Mole- kiasi cha dutu iliyo na vipengele vingi vya kimuundo vilivyomo katika kaboni-12 yenye uzito wa kilo 0.012.

Candela- ukubwa wa mwanga katika mwelekeo fulani wa chanzo kinachotoa mionzi ya monochromatic na mzunguko wa 54010 12 Hz (wavelength kuhusu 0.555 microns), ambayo nguvu ya mionzi ya nishati katika mwelekeo huu ni 1/683 W / sr (sr - steridian).

Vitengo vya ziada Mifumo ya SI inalenga tu kuunda vitengo vya kasi ya angular na kuongeza kasi ya angular. Kiasi cha ziada cha kimwili cha mfumo wa SI ni pamoja na ndege na pembe imara.

Radiani (furahi) - pembe kati ya radii mbili za mduara ambao urefu wa arc ni sawa na radius hii. Katika hali ya vitendo, vitengo vifuatavyo vya kipimo cha idadi ya angular hutumiwa mara nyingi:

shahada - 1 _ = 2p/360 rad = 1.745310 -2 rad;

dakika - 1" = 1 _ /60 = 2.9088 10 -4 rad;

pili - 1"= 1"/60= 1 _ /3600 = 4.848110 -6 rad;

radian - 1 rad = 57 _ 17 "45" = 57.2961 _ = (3.4378 10 3)" = (2.062710 5)".

Steradian (Jumatano) - pembe thabiti na vertex katikati ya nyanja, kukata eneo kwenye uso wake sawa na eneo la mraba na upande sawa na radius ya nyanja.

Pima pembe thabiti kwa kutumia pembe za ndege na hesabu

Wapi b- angle imara; ts- pembe ya ndege kwenye vertex ya koni inayoundwa ndani ya nyanja na angle fulani imara.

Vitengo vinavyotokana na mfumo wa SI vinaundwa kutoka kwa vitengo vya msingi na vya ziada.

Katika uwanja wa kupima kiasi cha umeme na magnetic, kuna kitengo kimoja cha msingi - ampere (A). Kupitia ampere na kitengo cha nguvu - watt (W), kawaida kwa kiasi cha umeme, magnetic, mitambo na mafuta, vitengo vingine vyote vya umeme na magnetic vinaweza kuamua. Hata hivyo, leo hakuna njia sahihi za kutosha za kuzalisha watts kwa kutumia mbinu kabisa. Kwa hiyo, vitengo vya umeme na magnetic vinatokana na vitengo vya sasa na kitengo cha capacitance inayotokana na ampere, farad.

Kiasi cha kimwili kinachotokana na ampere pia ni pamoja na:

§ kitengo cha nguvu ya electromotive (EMF) na voltage ya umeme - volt (V);

§ kitengo cha mzunguko - hertz (Hz);

§ kitengo cha upinzani wa umeme - ohm (Ohm);

§ kitengo cha inductance na inductance kuheshimiana ya coils mbili - henry (H).

Katika meza 2 na 3 zinaonyesha vitengo vinavyotokana na kutumika zaidi katika mifumo ya mawasiliano ya simu na uhandisi wa redio.

Jedwali 2. Vitengo vya SI vinavyotokana

Ukubwa

Jina

Dimension

Jina

Uteuzi

kimataifa

Nishati, kazi, kiasi cha joto

Nguvu, uzito

Nguvu, mtiririko wa nishati

Kiasi cha umeme

Voltage ya umeme, nguvu ya umeme (EMF), uwezo

Uwezo wa umeme

L -2 M -1 T 4 I 2

Upinzani wa umeme

Conductivity ya umeme

L -2 M -1 T 3 I 2

Uingizaji wa sumaku

Fluji ya induction ya sumaku

Inductance, inductance kuheshimiana

Jedwali 3. Vitengo vya SI vinavyotumika katika mazoezi ya kipimo

Ukubwa

Jina

Dimension

Kitengo

Uteuzi

kimataifa

Uzito wa sasa wa umeme

ampere kwa mita ya mraba

Nguvu ya uwanja wa umeme

volt kwa mita

Dielectric mara kwa mara kabisa

L 3 M -1 T 4 I 2

farad kwa mita

Upinzani wa umeme

ohm kwa mita

Jumla ya nguvu ya mzunguko wa umeme

volt-ampere

Nguvu tendaji ya mzunguko wa umeme

Nguvu ya uwanja wa sumaku

ampere kwa mita

Vifupisho vya vitengo, vya kimataifa na Kirusi, vilivyoitwa baada ya wanasayansi wakuu, vimeandikwa kwa herufi kubwa, kwa mfano ampere - A; om - Om; volt - V; farad - F. Kwa kulinganisha: mita - m, pili - s, kilo - kg.

Kwa mazoezi, utumiaji wa vitengo vyote sio rahisi kila wakati, kwani maadili makubwa sana au madogo sana hupatikana kama matokeo ya vipimo. Kwa hiyo, mfumo wa SI una idadi kubwa ya decimal na submultiples, ambayo huundwa kwa kutumia multipliers. Vitengo vingi na vidogo vingi vimeandikwa pamoja na jina la kitengo kuu au inayotokana: kilomita (km), millivolt (mV); megaohm (MΩ).

Sehemu nyingi za wingi wa kimwili- kitengo kikubwa kuliko nambari kamili ya mara mfumo wa kwanza, kwa mfano kilohertz (10 3 Hz). Sehemu ndogo ya wingi wa kimwili- kitengo ambacho ni nambari kamili ya mara ndogo kuliko mfumo, kwa mfano microhenry (10 -6 Hn).

Majina ya vitengo vingi na vidogo vya mfumo wa SI yana idadi ya viambishi vinavyolingana na vipengele (Jedwali 4).

Jedwali la 4. Mambo na viambishi awali vya uundaji wa tarakimu nyingi na submultiples za vitengo vya SI.

Sababu

Console

Uteuzi wa kiambishi awali

kimataifa