Một đại lượng vật lý không có đơn vị đo lường. Khái niệm đại lượng vật lý và đơn vị đo của nó

Các đại lượng vật lý. Đơn vị số lượng

Đại lượng vật lý- đây là một đặc tính chung về chất đối với nhiều đối tượng vật chất, nhưng lại riêng biệt về mặt định lượng đối với từng đối tượng.

Nghĩa đại lượng vật lý - Cái này định lượng kích thước của một đại lượng vật lý, được biểu thị dưới dạng một số đơn vị nhất định được chấp nhận cho nó (ví dụ: giá trị của điện trở dây dẫn là 5 Ohms).

Phân biệt ĐÚNG VẬY giá trị của một đại lượng vật lý phản ánh một cách lý tưởng tính chất của một vật thể, và thực tế, được tìm thấy bằng thực nghiệm là đủ gần với giá trị thực mà nó có thể được sử dụng thay thế và đo giá trị được đo bằng thiết bị đọc của dụng cụ đo.

Tập hợp các đại lượng liên kết với nhau bởi sự phụ thuộc tạo thành một hệ đại lượng vật lý, trong đó có đại lượng cơ bản và đại lượng dẫn xuất.

Chủ yếuđại lượng vật lý là đại lượng được bao gồm trong một hệ thống và được chấp nhận theo quy ước là độc lập với các đại lượng khác của hệ thống này.

phái sinhđại lượng vật lý là đại lượng có trong một hệ và được xác định thông qua các đại lượng cơ bản của hệ đó.

Một đặc tính quan trọng của một đại lượng vật lý là thứ nguyên của nó (mờ). Kích thước- đây là biểu thức dưới dạng đơn thức lũy thừa, bao gồm các tích của ký hiệu đại lượng vật lý cơ bản và phản ánh mối quan hệ của một đại lượng vật lý nhất định với các đại lượng vật lý được chấp nhận trong một hệ đại lượng nhất định là đại lượng cơ bản có hệ số tỷ lệ bằng một.

Đơn vị đại lượng vật lý - nó là một đại lượng vật lý cụ thể, được xác định và thống nhất, để so sánh với các đại lượng khác cùng loại.

Theo thủ tục đã được thiết lập, các đơn vị đại lượng của Hệ thống đơn vị quốc tế (SI), được thông qua bởi Đại hội đồng về cân nặng và đo lường, được Tổ chức đo lường pháp lý quốc tế khuyến nghị, được phép sử dụng.

Có các đơn vị cơ bản, đạo hàm, bội số, bội số, mạch lạc, hệ thống và phi hệ thống.

Đơn vị cơ bản của hệ thống đơn vị- đơn vị của đại lượng vật lý cơ bản được chọn khi xây dựng hệ đơn vị.

Mét- quãng đường ánh sáng truyền đi trong chân không trong khoảng thời gian 1/299792458 giây.

kilôgam- đơn vị khối lượng, bằng khối lượng nguyên mẫu quốc tế của kilôgam.

Thứ hai- thời gian bằng 9192631770 chu kỳ bức xạ tương ứng với sự chuyển tiếp giữa hai mức siêu mịn của trạng thái cơ bản của nguyên tử Caesium-133.

Ampe- cường độ dòng điện không đổi khi đi qua hai vật song song dây dẫn thẳng chiều dài vô hạn và không đáng kể diện tích nhỏ hình tròn mặt cắt ngang, đặt trong chân không cách nhau 1 m sẽ gây ra lực tương tác bằng 2 ∙ 10 -7 N lên mỗi đoạn của dây dẫn dài 1 m.

Kelvin- đơn vị nhiệt độ nhiệt động bằng 1/273,16 nhiệt độ nhiệt động của điểm ba của nước.

nốt ruồi- lượng chất trong một hệ chứa cùng một lượng yếu tố cấu trúc, có bao nhiêu nguyên tử trong cacbon-12 nặng 0,012 kg.

candela- cường độ sáng theo một hướng nhất định của nguồn phát ra bức xạ đơn sắc có tần số 540 ∙ 10 12 Hz, cường độ sáng mạnh theo hướng này là 1/683 W/sr.

Hai đơn vị bổ sung cũng được cung cấp.

radian- góc giữa hai bán kính của một đường tròn, độ dài cung giữa chúng bằng bán kính.

Steradian- một góc đặc có đỉnh ở tâm hình cầu, cắt một phần diện tích trên bề mặt hình cầu, bằng diện tích hình vuông có cạnh bằng bán kính hình cầu.

Đơn vị dẫn xuất của hệ đơn vị- đơn vị đạo hàm của một đại lượng vật lý của một hệ đơn vị, được hình thành theo phương trình nối nó với các đơn vị cơ bản hoặc với các đạo hàm cơ bản và đã được xác định. Ví dụ, đơn vị của công suất biểu thị bằng đơn vị SI là 1W = m 2 ∙ kg ∙ s -3.

Cùng với các đơn vị SI, Luật “Đảm bảo tính thống nhất của các phép đo” cho phép sử dụng các đơn vị phi hệ thống, tức là. các đơn vị không được bao gồm trong bất kỳ hệ thống hiện có. Người ta thường phân biệt một số loại không mang tính hệ thốngđơn vị:

Các đơn vị được chấp nhận ngang bằng với các đơn vị SI (phút, giờ, ngày, lít, v.v.);

Đơn vị sử dụng trong lĩnh vực khoa học và công nghệ đặc biệt
(năm ánh sáng, parsec, diopter, electron volt, v.v.);

Đơn vị đã nghỉ hưu (milimét thủy ngân,
mã lực, v.v.)

Các đơn vị phi hệ thống cũng bao gồm nhiều đơn vị đo lường và đơn vị đo lường phụ, đôi khi có tên riêng, ví dụ: đơn vị khối lượng - tấn (t). TRONG trường hợp chung số thập phân, bội số và ước sốđược hình thành bằng cách sử dụng số nhân và tiền tố.

Dụng cụ đo lường

Dưới dụng cụ đo(SI) được hiểu là một thiết bị dùng để đo lường và có đo lường được tiêu chuẩn hóađặc trưng.

Theo mục đích chức năng của chúng, dụng cụ đo được chia thành: thước đo, dụng cụ đo, đầu dò đo, lắp đặt đo, hệ thống đo.

Đo lường- dụng cụ đo được thiết kế để tái tạo và lưu trữ một đại lượng vật lý có một hoặc nhiều kích cỡ với độ chính xác yêu cầu. Một thước đo có thể được biểu diễn dưới dạng một cơ thể hoặc một thiết bị.

Mét(IP) - một dụng cụ đo được thiết kế để trích xuất thông tin đo lường và chuyển đổi
nó thành một dạng mà người vận hành có thể trực tiếp cảm nhận được. Dụng cụ đo lường thường bao gồm
đo lường. Dựa trên nguyên lý hoạt động, bộ nguồn được phân biệt giữa analog và digital. Tùy theo phương pháp trình bày thông tin đo, phương tiện đo có thể là biểu thị hoặc ghi.

Tùy thuộc vào phương pháp chuyển đổi tín hiệu thông tin đo lường, người ta phân biệt giữa thiết bị chuyển đổi trực tiếp (tác động trực tiếp) và thiết bị chuyển đổi cân bằng (so sánh). Trong các thiết bị chuyển đổi trực tiếp, tín hiệu thông tin đo lường được chuyển đổi số lượng yêu cầu lần theo một hướng mà không cần ứng dụng nhận xét. Trong các thiết bị chuyển đổi cân bằng, cùng với mạch chuyển đổi trực tiếp còn có một mạch chuyển đổi nghịch đảo và đại lượng đo được so sánh với đại lượng đã biết đồng nhất với đại lượng đo được.

Tùy thuộc vào mức độ trung bình của giá trị đo được, các dụng cụ được phân biệt để cung cấp số đọc giá trị tức thờiđại lượng đo và các thiết bị tích phân, số đọc của chúng được xác định bằng tích phân thời gian của đại lượng đo.

đầu dò- dụng cụ đo được thiết kế để chuyển đổi giá trị đo được thành giá trị khác hoặc tín hiệu đo, thuận tiện cho việc xử lý, lưu trữ, biến đổi, chỉ thị hoặc truyền tải tiếp theo.

Tùy thuộc vào vị trí của chúng trong mạch đo, người ta phân biệt các bộ chuyển đổi sơ cấp và trung gian. Bộ chuyển đổi chính là những bộ chuyển đổi mà giá trị đo được cung cấp. Nếu bộ chuyển đổi sơ cấp được đặt trực tiếp trên đối tượng nghiên cứu, cách xa nơi xử lý thì đôi khi chúng được gọi là cảm biến.

Tùy thuộc vào loại tín hiệu đầu vào, bộ chuyển đổi được chia thành analog, analog-to-digital và digital-to-analog. Được sử dụng rộng rãi là các bộ chuyển đổi đo quy mô lớn được thiết kế để thay đổi kích thước của một đại lượng trong số đã cho một lần.

Thiết lập đo lường là một tập hợp các dụng cụ đo kết hợp chức năng (thước đo, dụng cụ đo, đầu dò đo) và các thiết bị phụ trợ (giao diện, nguồn điện, v.v.), được thiết kế cho một hoặc nhiều đại lượng vật lý và được đặt ở một nơi.

Hệ thống đo lường - một bộ các biện pháp kết hợp chức năng, đầu dò đo, máy tính và các phương tiện kỹ thuật khác được đặt trong điểm khác nhauđối tượng được kiểm soát nhằm mục đích đo một hoặc nhiều đại lượng vật lý.

Các loại và phương pháp đo

Trong đo lường học, phép đo được định nghĩa là một tập hợp các thao tác được thực hiện bằng phương tiện kỹ thuật + lưu trữ một đơn vị đại lượng vật lý, cho phép người ta so sánh đại lượng được đo với đơn vị của nó và thu được giá trị của đại lượng này.

Phân loại các loại phép đo theo các loại chính tiêu chí phân loại trình bày ở bảng 2.1.

Bảng 2.1 – Các loại phép đo

Đo trực tiếp - phép đo trong đó giá trị ban đầu của đại lượng được tìm thấy trực tiếp từ dữ liệu thực nghiệm nhờ thực hiện phép đo. Ví dụ: đo dòng điện bằng ampe kế.

gián tiếpđo lường - một phép đo trong đó giá trị mong muốn của một đại lượng được tìm thấy dựa trên sự phụ thuộc đã biết giữa đại lượng này và đại lượng cần đo trực tiếp. Ví dụ: đo điện trở của điện trở bằng ampe kế và vôn kế bằng mối quan hệ liên quan đến điện trở với điện áp và dòng điện.

Chung phép đo là phép đo của hai hoặc nhiều đại lượng có tên khác nhau để tìm ra mối quan hệ giữa chúng. Ví dụ cổ điển các phép đo chung là tìm ra sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ;

Tổng hợp Phép đo là phép đo của một số đại lượng cùng tên, trong đó giá trị mong muốn của đại lượng được tìm thấy bằng cách giải hệ phương trình thu được từ phép đo trực tiếp và sự kết hợp khác nhau những đại lượng này.

Ví dụ: tìm điện trở của hai điện trở dựa vào kết quả đo điện trở nối tiếp và kết nối song song các điện trở này.

Tuyệt đối phép đo - phép đo dựa trên phép đo trực tiếp của một hoặc nhiều đại lượng và việc sử dụng các giá trị của hằng số vật lý, ví dụ: phép đo dòng điện tính bằng ampe.

Liên quan đến phép đo - phép đo tỷ lệ giá trị của một đại lượng vật lý với một đại lượng cùng tên hoặc sự thay đổi giá trị của một đại lượng so với một đại lượng cùng tên được lấy làm đại lượng ban đầu.

ĐẾN tĩnh các phép đo bao gồm các phép đo trong đó SI hoạt động ở chế độ tĩnh, tức là khi tín hiệu đầu ra của nó (ví dụ như độ lệch con trỏ) không thay đổi trong suốt thời gian đo.

ĐẾN năng động các phép đo bao gồm các phép đo được thực hiện bởi SI ở chế độ động, tức là khi số đọc của nó phụ thuộc vào đặc tính động. Các đặc tính động của SI được thể hiện ở chỗ mức độ ảnh hưởng thay đổi lên nó tại bất kỳ thời điểm nào sẽ xác định tín hiệu đầu ra của SI tại thời điểm tiếp theo.

Các phép đo với độ chính xác cao nhất có thểđạt được trình độ phát triển khoa học và công nghệ hiện nay. Các phép đo như vậy được thực hiện khi tạo tiêu chuẩn và đo các hằng số vật lý. Đặc điểm của các phép đo như vậy là đánh giá sai sót và phân tích nguồn gốc xuất hiện của chúng.

Kỹ thuật số đo là số đo được thực hiện trong điều kiện nhất định Qua một kỹ thuật nhất định và được thực hiện trong mọi ngành công nghiệp kinh tế quốc dân, ngoại trừ nghiên cứu khoa học.

Tập hợp các kỹ thuật sử dụng nguyên lý và dụng cụ đo được gọi là phương pháp đo(Hình 2.1).

Không có ngoại lệ, tất cả các phương pháp đo đều dựa trên việc so sánh giá trị đo được với giá trị được mô phỏng bởi thước đo đó (giá trị đơn hoặc đa giá trị).

Phương pháp đánh giá trực tiếp được đặc trưng bởi thực tế là các giá trị của đại lượng đo được đọc trực tiếp từ thiết bị đọc dụng cụ đo hành động trực tiếp. Thang đo của thiết bị được hiệu chỉnh trước bằng cách sử dụng thước đo đa giá trị tính bằng đơn vị của giá trị đo được.

Phương pháp so sánh với một thước đo bao gồm việc so sánh giá trị đo được và giá trị do thước đo đó tạo ra. Các phương pháp so sánh phổ biến nhất là: vi phân, 0, thay thế, trùng khớp.

Hình 2.1 – Phân loại phương pháp đo

Với phương pháp đo bằng 0, chênh lệch giữa giá trị đo được và giá trị đã biết sẽ giảm xuống 0 trong quá trình đo, điều này được ghi lại bằng chỉ báo 0 có độ nhạy cao.

Tại phương pháp vi phânĐộ chênh lệch giữa giá trị đo được và giá trị do thước đo tái tạo được tính trên thang đo của thiết bị đo. Đại lượng chưa biết được xác định từ đại lượng đã biết và chênh lệch đo được.

Phương pháp thay thế liên quan đến việc kết nối luân phiên các đại lượng đã đo và đã biết với đầu vào của chỉ báo, tức là. phép đo được thực hiện theo hai bước. Sai số đo nhỏ nhất đạt được khi, do kết quả của việc lựa chọn số lượng đã biết chỉ báo cho kết quả tương tự như đối với một giá trị không xác định.

Phương pháp trùng khớp dựa trên việc đo lường sự khác biệt giữa giá trị đo được và giá trị được tái tạo bằng thước đo. Khi đo, người ta sử dụng sự trùng hợp của các dấu tỷ lệ hoặc tín hiệu định kỳ. Phương pháp này được sử dụng, ví dụ, khi đo tần số và thời gian bằng tín hiệu tham chiếu.

Các phép đo được thực hiện với một hoặc nhiều quan sát. Quan sát ở đây đề cập đến một hoạt động thử nghiệm được thực hiện trong quá trình đo, nhờ đó thu được một giá trị của đại lượng, về bản chất luôn là ngẫu nhiên. Khi thực hiện phép đo với nhiều quan sát, cần phải xử lý thống kê các kết quả quan sát để thu được kết quả đo.

Các đối tượng và hiện tượng của thế giới xung quanh chúng ta được đặc trưng bởi nhiều đặc tính khác nhau, có thể biểu hiện ở mức độ lớn hơn hoặc nhỏ hơn và do đó có thể được đánh giá một cách định lượng. Vì mô tả định lượng các tính chất khác nhau của các quá trình và cơ thể vật chất khái niệm đại lượng vật lý được đưa ra.

Dưới đại lượng vật lý hiểu một trong những tính chất vật thể (hệ thống vật lý, hiện tượng hoặc quá trình), phổ biến về mặt định tính đối với nhiều đối tượng vật chất, nhưng riêng biệt về mặt định lượng đối với từng đối tượng. Vì vậy, tất cả các vật thể đều có khối lượng và nhiệt độ, nhưng đối với mỗi vật thể thì những đặc tính này là khác nhau. Điều tương tự cũng có thể nói về các đại lượng khác - độ dẫn điện, cường độ, thông lượng bức xạ, v.v.

Thông thường, khi nói về phép đo, người ta muốn nói đến phép đo các đại lượng vật lý, tức là. số lượng đặc trưng thế giới vật chất. Những đại lượng này được nghiên cứu trong tự nhiên và khoa học kỹ thuật(vật lý, hóa học, sinh học, kỹ thuật điện, kỹ thuật nhiệt, v.v.), chúng là đối tượng điều khiển và quản lý trong sản xuất (trong luyện kim, cơ khí, chế tạo dụng cụ, v.v.). Ví dụ, đối tượng đo có thể là đường kính của trục được quay, lượng sản phẩm thoát ra, tốc độ dòng chất lỏng qua đường ống, hàm lượng các thành phần hợp kim trong hợp kim, nhiệt độ nóng chảy, v.v.

Để nghiên cứu chi tiết hơn về các đại lượng vật lý, chúng được phân loại thành các nhóm (Hình 1.1). Bằng liên kết nhiều nhóm khác nhau hiện tượng vật lý Các đại lượng vật lý được chia thành không gian, thời gian, cơ học, nhiệt, điện và từ, âm thanh, ánh sáng, hóa lý, v.v.

Cơm. 1.1. Phân loại các đại lượng vật lý

Theo mức độ độc lập có điều kiện với các đại lượng khác, các đại lượng vật lý được chia thành đại lượng cơ bản và đạo hàm. Hiện tại ở Hệ thống quốc tế các đơn vị sử dụng bảy đại lượng được chọn làm cơ bản (độc lập với nhau): độ dài, thời gian, khối lượng, nhiệt độ, lực dòng điện, lượng vật chất và cường độ ánh sáng. Các đại lượng khác, chẳng hạn như mật độ, lực, năng lượng, công suất, v.v., đều có tính đạo hàm (tức là phụ thuộc vào các đại lượng khác).

Dựa trên sự hiện diện của thứ nguyên, các đại lượng vật lý được chia thành các thứ nguyên, tức là có thứ nguyên và không thứ nguyên.

Kích cỡđại lượng vật lý đặc trưng cho nội dung định lượng của một tính chất trong mỗi đối tượng. Nghĩa một đại lượng vật lý là sự biểu thị kích thước của nó dưới dạng một số đơn vị đo nhất định được chấp nhận cho nó. Ví dụ: 0,001km; 1m; 100 cm; 1000mm – bốn tùy chọn để biểu thị cùng một giá trị kích thước, trong trong trường hợp này chiều dài.

Giá trị sốđại lượng vật lý là con số biểu thị tỉ số giữa giá trị của đại lượng với đơn vị đo tương ứng.

Đơn vị đo lường là đại lượng có kích thước cố định, thường được gán một giá trị bằng số bằng 1 và được sử dụng để biểu thức định lượngđại lượng vật lý đồng nhất với nó. Một đơn vị đo lường có thể thuộc về bất kỳ hệ đơn vị nào hoặc không mang tính hệ thống hoặc thông thường.

Rõ ràng, giá trị bằng số của một đại lượng phụ thuộc trực tiếp vào đơn vị đo được chọn.

Các đơn vị của cùng một đại lượng có thể khác nhau về kích thước, ví dụ: mét, foot và inch, là đơn vị đo chiều dài, có các kích thước khác nhau: 1 foot = 0,3048 m, 1 inch = 0,0254 m.

Vì vậy, để đo bất kỳ đại lượng vật lý nào, tức là để xác định giá trị của nó, cần so sánh (so sánh) nó với đơn vị đo của giá trị đó và xác định xem nó lớn hơn hay nhỏ hơn đơn vị đo bao nhiêu lần.

Hiện đã được cài đặt định nghĩa sau số đo:

đo lường là một tập hợp các hoạt động để áp dụng phương tiện kỹ thuật, lưu trữ một đơn vị của một đại lượng vật lý, cung cấp cho việc tìm kiếm mối quan hệ (ở dạng rõ ràng hoặc ẩn ý) của đại lượng được đo với đơn vị của nó và thu được giá trị của đại lượng này.

Nói cách khác, phép đo là một thí nghiệm vật lý được thực hiện bằng các dụng cụ đo. Không có kinh nghiệm thể chất không có sự đo lường. Người sáng lập ngành đo lường Nga D.I. Mendeleev đã viết: “Khoa học bắt đầu ngay khi họ bắt đầu đo lường; khoa học chính xác không thể tưởng tượng được nếu không có thước đo.”

Thật thích hợp khi dẫn ra định nghĩa về khái niệm “đo lường” của triết gia kiệt xuất P.A. Florensky (“Bách khoa toàn thư kỹ thuật” 1931): “Đo lường là phương pháp chính quá trình nhận thức khoa học và công nghệ, qua đó một đại lượng chưa biết được so sánh về mặt định lượng với một đại lượng khác, đồng nhất với đại lượng đó và được coi là đã biết.”

Vì vậy, nếu có một đại lượng Q nhất định, đơn vị đo được chấp nhận cho nó bằng [Q], thì kích thước của đại lượng vật lý

Q = q×[Q], (1.1)

trong đó q là trị số của Q.

Biểu thức q×[Q] là kết quả đo, nó bao gồm hai phần: giá trị số q, là tỷ lệ của đại lượng đo được với đơn vị đo (có thể là số nguyên hoặc phân số) và đơn vị đo [Q]. Thông thường, một đơn vị đại lượng vật lý được lưu trữ bởi thiết bị kỹ thuật dùng để đo lường - dụng cụ đo lường.

Giả sử khi đo chiều dài của một bộ phận, kết quả đo được là 101,6 mm. Trong trường hợp này, đơn vị của độ dài được lấy là q = 101,6. Nếu lấy q làm đơn vị thì q = 10,16, nếu lấy q làm đơn vị thì q = 40.

Phương trình (1.1) được gọi là phương trình đo cơ bản, bởi vì nó mô tả phép đo là quá trình so sánh một đại lượng vật lý với đơn vị đo của nó.

Các đơn vị khác nhau có thể được chọn để đo một đại lượng, tức là

Q = q 1 ×[Q] 1 = q 2 ×[Q] 2 (1.2)

Từ biểu thức này, giá trị số của một đại lượng tỷ lệ nghịch với kích thước của đơn vị: hơn kích thước lớn hơnđơn vị thì trị số của đại lượng càng nhỏ và ngược lại:

Ngoài ra, phương trình (1.3) cho thấy kích thước của đại lượng vật lý Q không phụ thuộc vào việc lựa chọn đơn vị đo.

Do đó, giá trị số của đại lượng đo được phụ thuộc vào đơn vị đo nào được sử dụng. Việc lựa chọn đơn vị có giá trị lớnđảm bảo tính so sánh của kết quả đo; cho phép sự tùy tiện trong việc lựa chọn đơn vị có nghĩa là vi phạm sự thống nhất của các phép đo. Đó là lý do tại sao ở hầu hết các quốc gia trên thế giới, kích thước của các đơn vị đo lường đều được luật pháp quy định (tức là được hợp pháp hóa). Ở Nga, theo Luật “Đảm bảo tính thống nhất của các phép đo”, các đơn vị của Hệ thống đơn vị quốc tế được phép sử dụng.

TRONG thế giới thực Không có đơn vị đo lường; chúng là kết quả của hoạt động của con người. Đơn vị đo lường là một mô hình nhất định, theo đó một kích thước nhất định của một đại lượng vật lý được chấp nhận như một đơn vị theo thỏa thuận và được thiết lập bởi pháp luật. Ngoài ra, mô hình này được triển khai trong một thiết bị đo, lưu trữ và truyền nó đến tất cả các thiết bị đo khác sử dụng thiết bị này. Quá trình hình thành, lưu trữ và sử dụng các đơn vị đại lượng vật lý này đã phát triển trong hai thế kỷ qua.

Một phép đo chỉ có ý nghĩa khi kết quả của nó có thể được sử dụng để ước tính giá trị thực của đại lượng. Khi phân tích phép đo, cần phân biệt rõ ràng hai khái niệm: giá trị thực của một đại lượng vật lý và biểu hiện thực nghiệm của nó - kết quả của phép đo.

Bất kỳ kết quả đo nào cũng có sai sót do dụng cụ và phương pháp đo không hoàn hảo, do ảnh hưởng của các điều kiện bên ngoài và các nguyên nhân khác. Giá trị thực của đại lượng đo được vẫn chưa được biết. Nó chỉ có thể được tưởng tượng về mặt lý thuyết. Kết quả của việc đo một đại lượng chỉ đạt đến giá trị thực của nó ở mức độ lớn hơn hoặc nhỏ hơn, tức là thể hiện sự đánh giá của mình. Để biết thêm thông tin về sai số đo, xem Chương. 2 “Lỗi đo lường.”

Cân đo

thang đo làm cơ sở ban đầu để đo đại lượng này. Nó đại diện cho một tập hợp các giá trị số lượng có thứ tự.

Hoạt động thực tếđã dẫn đến sự hình thành nhiều loại thang đo của các đại lượng vật lý, trong đó có bốn thang đo chính, được thảo luận dưới đây.

1. Thang bậc thứ tự (cấp bậc)đại diện cho một chuỗi xếp hạng – một dãy số lượng, được sắp xếp theo thứ tự tăng dần hoặc giảm dần, đặc trưng cho tính chất đang được nghiên cứu. Nó cho phép bạn thiết lập mối quan hệ thứ tự dựa trên số lượng tăng hoặc giảm, nhưng không có cách nào để đánh giá số lượng này lớn hơn hay nhỏ hơn bao nhiêu lần (hoặc bao nhiêu) so với số lượng khác. Trong thang đo thứ tự, trong một số trường hợp có thể có số 0 (dấu 0); điều cơ bản đối với chúng là không có đơn vị đo lường, bởi vì kích thước của nó không thể được xác định; ở những thang đo này thì không thể thực hiện được các phép toán(nhân, tổng).

Một ví dụ về thang đo thứ tự là thang Mohs để xác định độ cứng của vật thể. Đây là thang đo có các điểm tham chiếu, trong đó chứa 10 khoáng chất tham chiếu (tham chiếu) với các số độ cứng khác nhau. Ví dụ về các thang đo như vậy cũng là thang đo Beaufort để đo lực gió (tốc độ) và thang đo động đất Richter (thang địa chấn).

2. Thang đo khoảng (chênh lệch) khác với thang thứ tự ở chỗ đối với các đại lượng đo được, không chỉ các mối quan hệ thứ tự được đưa vào mà còn cả tổng các khoảng (sự khác biệt) giữa các biểu hiện định lượng khác nhau của các tính chất. Thang đo chênh lệch có thể có các số 0 tham chiếu thông thường và các đơn vị đo lường được thiết lập theo thỏa thuận. Bằng cách sử dụng thang đo khoảng, bạn có thể xác định giá trị này lớn hơn hoặc nhỏ hơn giá trị khác bao nhiêu, nhưng bạn không thể biết được bao nhiêu lần. Thang đo khoảng thời gian đo thời gian, khoảng cách (nếu không biết điểm bắt đầu của hành trình), nhiệt độ tính bằng độ C, v.v.

Thang đo khoảng tiến bộ hơn thang đo thứ tự. Trong các thang đo này, các phép toán cộng (cộng và trừ) có thể được thực hiện trên các đại lượng, nhưng không thể thực hiện các phép nhân (nhân và chia).

3.Thang đo mối quan hệ mô tả các tính chất của đại lượng mà các mối quan hệ về thứ tự, tổng các khoảng và tỷ lệ được áp dụng. Trong các thang đo này có số 0 tự nhiên và đơn vị đo được thiết lập theo thỏa thuận. Thang tỷ lệ dùng để trình bày kết quả đo thu được theo phương trình đo cơ bản (1.1) bằng cách so sánh thực nghiệm đại lượng Q chưa biết với đơn vị của nó là [Q]. Ví dụ về thang tỷ lệ là thang đo khối lượng, chiều dài, tốc độ và nhiệt độ nhiệt động.

Thang đo mối quan hệ là thang đo tiên tiến nhất và phổ biến nhất trong tất cả các thang đo cân đo. Đây là thang đo duy nhất mà bạn có thể đặt giá trị của kích thước đo được. Mọi phép toán đều được xác định trên thang tỷ lệ, cho phép bạn thực hiện các hiệu chỉnh nhân và cộng cho số đọc trên thang đo.

4. Tỷ lệ tuyệt đối có tất cả các đặc điểm của thang tỷ lệ, nhưng ngoài ra còn có một định nghĩa tự nhiên, rõ ràng về đơn vị đo lường. Những thang đo như vậy được sử dụng để đo lường giá trị tương đối(tăng, suy giảm, hành động hữu ích, phản xạ, hấp thụ, điều chế biên độ, v.v.). Một số thang đo như vậy có ranh giới giữa 0 và 1.

Thang đo khoảng và thang tỷ lệ được kết hợp dưới thuật ngữ “thang đo số liệu”. Thang đo thứ tự được phân loại là thang đo có điều kiện, tức là. đối với các thang đo trong đó đơn vị đo không được xác định và đôi khi được gọi là phi hệ mét. Thang đo tuyệt đối và thang đo số liệu được phân loại là tuyến tính. Triển khai thực tế Thang đo được thực hiện bằng cách tiêu chuẩn hóa cả thang đo và đơn vị đo lường, và nếu cần thiết, các phương pháp và điều kiện để tái tạo rõ ràng chúng.

2.1 Đại lượng vật lý, chất lượng và đặc điểm định lượng. Đơn vị đại lượng vật lý

Theo nghĩa rộng của từ “cường độ” là khái niệm đa loài. Ví dụ: các đại lượng như giá cả và giá vốn hàng hóa được thể hiện bằng đơn vị tiền tệ. Một ví dụ khác là giá trị hoạt tính sinh học của dược chất, được biểu thị bằng đơn vị tương ứng, ký hiệu là chữ I.E. Ví dụ, công thức nấu ăn cho biết lượng kháng sinh và vitamin trong các đơn vị này.

Đo lường hiện đại quan tâm đến các đại lượng vật lý. Thuộc vật chất kích cỡ - đây là một thuộc tính chung về chất đối với nhiều đối tượng (hệ thống, trạng thái và quá trình xảy ra trong chúng), nhưng riêng biệt về mặt định lượng đối với từng đối tượng. Tính cá nhân theo thuật ngữ định lượng nên được hiểu theo nghĩa là một đặc tính có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn đối với một đối tượng một số lần nhất định. Tất cả các đại lượng kỹ thuật điện và vô tuyến đều là những ví dụ điển hình của đại lượng vật lý.

Sự phản ánh chính thức về sự khác biệt về chất giữa các đại lượng đo được là thứ nguyên của chúng. Kích thước được biểu thị bằng ký hiệu mờ, xuất phát từ từ kích thước, tùy thuộc vào ngữ cảnh, có thể được dịch là cả kích thước và kích thước. Kích thước của các đại lượng vật lý cơ bản được biểu thị bằng chữ in hoa tương ứng. Ví dụ: về chiều dài, khối lượng và thời gian

mờ l = L; mờ m = M; dim t = T. (2.1)

Thứ nguyên của các đại lượng vật lý dẫn xuất có thể được biểu thị thông qua thứ nguyên của các đại lượng vật lý cơ bản bằng cách sử dụng đơn thức lũy thừa:

trong đó dim z là thứ nguyên của đạo hàm của đại lượng vật lý z;

L, M, T,… - kích thước của các đại lượng vật lý cơ bản tương ứng;

α, β, γ, … - các chỉ tiêu về kích thước.

Mỗi chỉ báo thứ nguyên có thể là dương hoặc âm, số nguyên hoặc số phân số, bằng không. Nếu tất cả các chỉ số thứ nguyên đều bằng 0 thì đại lượng đó được gọi là không thứ nguyên. Nó có thể là tương đối, nếu được định nghĩa là tỷ số của các đại lượng cùng tên (ví dụ: hằng số điện môi tương đối) và logarit, nếu được định nghĩa là logarit của một đại lượng tương đối (ví dụ: logarit của tỷ số điện áp).

Vì thế, kích thước là đặc tính định tính của một đại lượng vật lý.

Lý thuyết thứ nguyên được sử dụng rộng rãi để nhanh chóng kiểm tra tính đúng đắn của các công thức phức tạp. Nếu kích thước của bên trái và bên phải của phương trình không trùng nhau, thì lỗi sẽ được tìm thấy trong việc suy ra công thức, bất kể nó thuộc lĩnh vực kiến ​​​​thức nào.

Đặc tính định lượng của một đại lượng vật lý là kích cỡ . Thu được thông tin về kích thước của một đại lượng vật lý hoặc phi vật chất

là nội dung của bất kỳ chiều nào. Cách đơn giản nhất để có được thông tin như vậy, cho phép người ta có được một số ý tưởng về kích thước của giá trị đo được, là so sánh nó với thông tin khác theo nguyên tắc “cái nào lớn hơn (nhỏ hơn)?” hoặc “cái nào tốt hơn (tệ hơn)?” Hơn thông tin chi tiết Nhiều hơn (ít hơn) hay tốt hơn (tệ hơn) bao nhiêu lần đôi khi thậm chí không cần thiết. Trong trường hợp này, số lượng kích thước so với nhau có thể khá lớn. Được sắp xếp theo thứ tự tăng dần hoặc giảm dần, kích thước của đại lượng đo được tạo thành quy mô đặt hàng . Ví dụ, tại nhiều cuộc thi và cuộc thi, kỹ năng của người biểu diễn và vận động viên được quyết định bởi vị trí của họ trong bảng chung kết. Do đó, cái sau là thang đo thứ tự - một dạng biểu diễn thông tin đo lường phản ánh thực tế rằng kỹ năng của một số người cao hơn kỹ năng của những người khác, mặc dù người ta không biết ở mức độ nào (bao nhiêu hoặc bao nhiêu lần). ). Sau khi sắp xếp mọi người theo chiều cao, có thể sử dụng thang đo thứ tự để đưa ra kết luận ai cao hơn ai, nhưng không thể nói cao hơn bao nhiêu. Việc sắp xếp các kích thước theo thứ tự tăng dần hoặc giảm dần để thu được thông tin đo lường trên thang đo thứ tự được gọi là xếp hạng .

Để thuận tiện cho việc đo lường trên thang đo thứ tự, một số điểm trên thang đo có thể được cố định làm điểm tham chiếu (thẩm quyền giải quyết) . Ví dụ, kiến ​​thức được đo lường trên thang điểm tham chiếu theo thứ tự, có các dạng: không đạt, đạt, tốt, xuất sắc. Điểm thang đo tham chiếu có thể được gán số gọi là điểm . Ví dụ: cường độ động đất được đo theo thang địa chấn quốc tế 12 điểm MSK-64 và cường độ gió được đo theo thang Beaufort. Sức mạnh của sóng biển, độ cứng của khoáng chất, độ nhạy của phim ảnh và nhiều đại lượng khác cũng được đo bằng thang đo tham chiếu. Thang đo tham chiếu đặc biệt phổ biến trong các ngành nhân văn, thể thao và nghệ thuật.

Nhược điểm của thang đo tham chiếu là độ không đảm bảo về khoảng cách giữa các điểm tham chiếu. Vì vậy, điểm không thể được cộng, trừ, nhân, chia, v.v. Cao cấp hơn trong vấn đề này là các thang đo bao gồm các khoảng được xác định nghiêm ngặt. Ví dụ, người ta thường chấp nhận đo thời gian trên thang chia thành các khoảng bằng chu kỳ quay của Trái đất quanh Mặt trời. Các khoảng thời gian (năm) này lần lượt được chia thành các khoảng thời gian nhỏ hơn (ngày), bằng với chu kỳ Trái đất quay quanh trục của nó. Ngày được chia thành giờ, giờ thành phút, phút thành giây. Thang đo này được gọi là thang đo khoảng . Sử dụng thang đo khoảng, người ta có thể đánh giá không chỉ kích thước này lớn hơn kích thước khác mà còn lớn hơn bao nhiêu, tức là. trên thang đo khoảng, những điều sau đây được xác định các phép toán như phép cộng và phép trừ. Bất kể niên đại nào, bước ngoặt cơ bản trong Chiến tranh thế giới thứ hai xảy ra tại Stalingrad 700 năm sau khi Alexander Nevsky đánh bại các hiệp sĩ Đức của Dòng Livonia trên băng Hồ Peipsi. Nhưng nếu chúng ta đặt câu hỏi “bao nhiêu lần” thì sự kiện này đã xảy ra sau đó, thì hóa ra theo phong cách Gregorian của chúng ta - vào năm 1942/1242 = 1,56 lần, theo lịch Julian, tính thời gian kể từ khi “tạo ra thế giới”. ” - vào 7448/6748 = 1,10 lần, theo lịch Do Thái, trong đó thời gian được tính “từ khi tạo ra Adam,” - 5638/4938 = 1,14 lần, và theo niên đại của người Mô ha mét giáo, bắt đầu từ ngày Mohammed ra đời chuyến bay từ Mecca đến thánh địa Medina , - vào năm 1320/620 = 2,13 lần. Do đó, không thể nói trên thang đo khoảng cách một kích thước lớn hơn hoặc nhỏ hơn kích thước khác bao nhiêu lần. Điều này được giải thích là do thang đo được biết từ thang đo khoảng và gốc tọa độ có thể được chọn tùy ý.

Thang đo khoảng đôi khi thu được bằng cách chia khoảng cách theo tỷ lệ giữa hai điểm tham chiếu. Do đó, trên thang nhiệt độ C, một độ là một phần trăm khoảng thời gian giữa nhiệt độ tan chảy của băng, được lấy làm điểm bắt đầu và điểm sôi của nước. Trên thang nhiệt độ Reaumur, khoảng tương tự được chia thành 80 độ và trên thang nhiệt độ Fahrenheit - thành 180 độ, với điểm bắt đầu dịch chuyển 32 độ F về phía nhiệt độ thấp.

Nếu một trong hai điểm tham chiếu được chọn là điểm có kích thước không được chấp nhận bằng 0(dẫn đến giá trị âm) và bằng 0 trên thực tế, bằng cách sử dụng thang đo như vậy, người ta có thể đếm giá trị tuyệt đối của kích thước và xác định không chỉ kích thước này lớn hơn hoặc nhỏ hơn kích thước khác bao nhiêu mà còn lớn hơn hoặc nhỏ hơn bao nhiêu lần. Thang đo này được gọi là quy mô mối quan hệ. Một ví dụ về điều này là thang nhiệt độ Kelvin. Trong đó, nhiệt độ không tuyệt đối được lấy làm điểm bắt đầu, tại đó chuyển động nhiệt của các phân tử dừng lại. Không thể có nhiệt độ thấp hơn. Điểm tham chiếu thứ hai là nhiệt độ tan băng. Trên thang độ C, khoảng cách giữa các điểm tham chiếu này là khoảng 273 độ C. Do đó, trên thang Kelvin nó được chia cho 273 phần bằng nhau, mỗi trong số đó được gọi là Kelvin và bằng một độ C, điều này tạo điều kiện thuận lợi rất nhiều cho việc chuyển đổi từ thang đo này sang thang đo khác.

Thang đo mối quan hệ là thang đo tiên tiến nhất trong tất cả các thang đo được xem xét. Nó xác định số lượng lớn nhất các phép toán: cộng, trừ, nhân, chia. Nhưng thật không may, việc xây dựng thang đo mối quan hệ không phải lúc nào cũng có thể thực hiện được. Ví dụ, thời gian chỉ có thể được đo bằng thang đo khoảng thời gian.

Tùy thuộc vào khoảng thời gian mà thang đo được chia thành, cùng một kích thước được trình bày khác nhau. Ví dụ: 0,001 km; 1m; 10 dm; 100 cm; 1000 mm - năm phiên bản có cùng kích thước. Họ được gọi giá trị đại lượng vật lý. Do đó, giá trị của một đại lượng vật lý là sự biểu thị kích thước của nó theo đơn vị đại lượng vật lý nhất định. Số trừu tượng có trong biểu thức được gọi là giá trị số Tôi ăn. Nó cho biết kích thước đo được lớn hơn 0 bao nhiêu đơn vị hoặc gấp bao nhiêu lần nhiều hơn một số đo. Do đó, giá trị của đại lượng vật lý z được xác định bởi giá trị số(z) và một số kích thước [z], được lấy là đơn vị đại lượng vật lý

z=(z)·[z].

(2.3)

Phương trình (2.3) được gọi là phương trình đo cơ bản. Từ phương trình này, giá trị của (z) phụ thuộc vào kích thước của đơn vị được chọn [z]. Đơn vị được chọn càng nhỏ thì giá trị số của một đại lượng đo nhất định càng lớn. Nếu khi đo giá trị z, thay vì đơn vị [z] chúng ta lấy đơn vị khác thì biểu thức (2.3) sẽ có dạng

z=(z 1 )·.

Xét phương trình (2.3), ta thu được

(z)·[z]=(z 1 )·,

(z 1 )=(z)·[z]/.

Từ công thức này, để chuyển từ giá trị (z) được biểu thị bằng một đơn vị [z] sang giá trị (z 1) được biểu thị bằng một đơn vị khác, cần phải nhân (z) với tỷ lệ của các đơn vị được chấp nhận.

các đại lượng vật lý. Tạo thước đo số liệu

Đơn vị đại lượng vật lý bắt đầu xuất hiện từ thời điểm một người có nhu cầu diễn đạt điều gì đó một cách định lượng. “Cái gì đó” này có thể là một số đồ vật. Trong trường hợp này, phép đo cực kỳ đơn giản, vì nó bao gồm việc đếm số lượng vật thể và đơn vị là một vật thể. Nhưng sau đó, nhiệm vụ trở nên phức tạp hơn, vì cần phải xác định số lượng vật thể (chất lỏng, dạng hạt, v.v.) không thể đếm được từng mảnh. Các biện pháp khối lượng đã xuất hiện. Nhu cầu đo chiều dài và trọng lượng đã dẫn đến sự xuất hiện của các thước đo chiều dài và trọng lượng. Ví dụ, thước đo chiều dài đầu tiên là các bộ phận của cơ thể con người: sải chân, bàn chân, khuỷu tay, cũng như bước, v.v. Ngoài việc xác định định lượng các đặc tính của cơ thể và các chất, một phương pháp không

sự cần thiết phải mô tả một cách định lượng các quá trình. Đây là lý do nảy sinh nhu cầu đo thời gian. Đơn vị thời gian đầu tiên là ngày - sự thay đổi của ngày và đêm.

Giai đoạn thứ hai trong quá trình phát triển các đơn vị gắn liền với sự phát triển của khoa học và sự tiến bộ của công nghệ thực nghiệm khoa học. Người ta phát hiện ra rằng các tính chất của vật thể, làm cơ sở cho việc tạo ra các thước đo tái tạo các đơn vị giá trị, không có mức độ bất biến và khả năng tái tạo cần thiết trong khoa học, công nghệ và các ngành hoạt động khác của con người. Giai đoạn thứ hai được đặc trưng bởi việc loại bỏ các đơn vị đại lượng được tái tạo một cách tự nhiên và sự hợp nhất của chúng trong các mẫu “vật liệu”. Đặc điểm nhất của quá trình chuyển đổi từ giai đoạn đầu tiên sang giai đoạn thứ hai là lịch sử hình thành các thước đo số liệu. Bắt đầu bằng các phép đo chính xác của đơn vị “tự nhiên” - chiều dài kinh tuyến của Trái đất - nó kết thúc bằng việc tạo ra một tiêu chuẩn vật chất cho đơn vị chiều dài - mét.

Giai đoạn thứ ba trong quá trình phát triển các đơn vị đại lượng vật lý là kết quả của sự phát triển nhanh chóng của khoa học và yêu cầu ngày càng cao về độ chính xác của phép đo. Hóa ra các tiêu chuẩn vật chất (vật thể) nhân tạo của các đơn vị đại lượng vật lý không thể đảm bảo việc lưu trữ và truyền tải các đơn vị này với độ chính xác cần thiết. Việc phát hiện ra các hiện tượng vật lý mới, sự xuất hiện và phát triển của vật lý nguyên tử và hạt nhân đã giúp người ta tìm ra cách tái tạo chính xác hơn các đơn vị đại lượng vật lý. Tuy nhiên, giai đoạn thứ ba không phải là sự quay trở lại các nguyên tắc của giai đoạn đầu. Sự khác biệt giữa giai đoạn thứ ba và giai đoạn đầu tiên là sự tách biệt các đơn vị đại lượng vật lý khỏi thước đo, khỏi các đặc tính định lượng của các thuộc tính của vật thể vật lý dùng để tái tạo chúng. Các đơn vị đo lường hầu hết vẫn giữ nguyên như khi chúng được thiết lập trong giai đoạn thứ hai. Một ví dụ điển hình là đơn vị chiều dài. Việc phát hiện ra khả năng tái tạo độ dài bằng bước sóng của ánh sáng đơn sắc không làm thay đổi đơn vị độ dài là mét. Đồng hồ vẫn là một mét, nhưng việc sử dụng bước sóng ánh sáng giúp tăng độ chính xác của việc tái tạo nó lên một chữ số thập phân.

Tuy nhiên, hiện nay ngay cả định nghĩa này về đồng hồ cũng không cho phép tái tạo đồng hồ với độ chính xác đủ để giải quyết một số vấn đề. Do đó, tại Đại hội đồng đo lường lần thứ XVII (1983), một định nghĩa mới về đồng hồ đo đã được thông qua, cho phép sao chép đồng hồ sau với độ chính xác cao hơn.

Triển vọng cho sự phát triển của đo lường theo đơn vị đại lượng vật lý là tăng thêm độ chính xác của việc tái tạo các đại lượng hiện có. Nhu cầu thành lập các đơn vị mới có thể nảy sinh khi các vật thể vật lý mới về cơ bản được phát hiện.

Ban đầu, đơn vị của các đại lượng vật lý được lựa chọn một cách tùy tiện, không có mối liên hệ nào với nhau nên gặp nhiều khó khăn. Một số lượng đáng kể các đơn vị tùy ý của cùng một đại lượng gây khó khăn cho việc so sánh kết quả đo được thực hiện bởi những người quan sát khác nhau. Mỗi quốc gia, và đôi khi là mỗi thành phố, đều tạo ra các đơn vị riêng của mình. Việc chuyển đổi đơn vị này sang đơn vị khác là rất khó khăn và dẫn đến độ chính xác giảm đáng kể.

Ngoài sự đa dạng của các đơn vị được nêu, có thể được gọi là “lãnh thổ”, còn có nhiều loại đơn vị được sử dụng trong các lĩnh vực hoạt động khác nhau của con người. Trong cùng một ngành, các đơn vị khác nhau có cùng quy mô cũng được sử dụng.

Với sự phát triển của công nghệ cũng như quan hệ quốc tế, những khó khăn trong việc sử dụng và so sánh kết quả đo do sự khác biệt về đơn vị ngày càng tăng và cản trở những tiến bộ khoa học và công nghệ hơn nữa. Ví dụ, vào nửa sau của thế kỷ 18. ở châu Âu có tới 100 feet chiều dài khác nhau, khoảng 50 dặm khác nhau, trên 120 pound khác nhau. Ngoài ra, tình hình còn phức tạp hơn bởi thực tế là mối quan hệ giữa bội số và bội số rất đa dạng. Ví dụ: 1 foot = 12 inch = 304,8 mm.

Năm 1790, Pháp quyết định tạo ra một hệ thống các biện pháp mới, “dựa trên một nguyên mẫu không thể thay đổi được lấy từ thiên nhiên, để tất cả các quốc gia có thể áp dụng”. Người ta đề xuất coi chiều dài của phần mười triệu của một phần tư kinh tuyến Trái đất đi qua Paris là một đơn vị chiều dài. Đơn vị này được gọi là mét. Để xác định kích thước của đồng hồ, các phép đo được thực hiện từ năm 1792 đến năm 1799 của cung kinh tuyến Paris. Khối lượng 0,001 m3 nước tinh khiết ở nhiệt độ có mật độ cao nhất (+4 °C) được lấy làm đơn vị khối lượng; đơn vị này được gọi là kilôgam. Với sự ra đời của hệ mét, không chỉ đơn vị chiều dài cơ bản được lấy từ tự nhiên được thiết lập mà cả hệ thập phân để hình thành bội số và bội số cũng được áp dụng, tương ứng với hệ thập phân đếm số. Việc thập phân hóa hệ thống số liệu là một trong những lợi thế quan trọng nhất của nó.

Tuy nhiên, như các phép đo tiếp theo cho thấy, một phần tư kinh tuyến Paris không chứa 10000000 mà là 10000856 mét được xác định ban đầu. Nhưng con số này không thể được coi là cuối cùng, vì thậm chí nhiều hơn phép đo chính xác mang lại một ý nghĩa khác. Năm 1872, Ủy ban Nguyên mẫu Quốc tế quyết định chuyển từ đơn vị đo chiều dài và khối lượng dựa trên tiêu chuẩn tự nhiên sang đơn vị dựa trên tiêu chuẩn vật liệu thông thường (nguyên mẫu).

Năm 1875, một hội nghị ngoại giao được triệu tập, tại đó 17 quốc gia đã ký Công ước về mét. Theo quy ước này:

Các nguyên mẫu quốc tế về mét và kilôgam đã được lắp đặt;

Văn phòng Cân đo Quốc tế được thành lập - một tổ chức khoa học, kinh phí để duy trì tổ chức này được cam kết phân bổ bởi các quốc gia đã ký kết công ước;

Ủy ban Cân đo Quốc tế được thành lập, bao gồm các nhà khoa học từ các quốc gia khác nhau, một trong những chức năng của họ là quản lý các hoạt động của Văn phòng Cân nặng và Đo lường Quốc tế;

việc triệu tập Đại hội đồng về Cân nặng và Đo lường được thành lập sáu năm một lần.

Các mẫu mét và kilôgam được làm từ hợp kim bạch kim và iridium. Nguyên mẫu của đồng hồ đo là thước đo vạch bạch kim-iridium có tổng chiều dài 102 cm, ở khoảng cách 1 cm tính từ đầu của các nét được áp dụng, xác định đơn vị chiều dài - mét.

1889 Hội nghị chung đầu tiên về Trọng lượng và Đo lường đã họp ở Paris, nơi đã phê duyệt các nguyên mẫu quốc tế trong số các mẫu mới được sản xuất. Các nguyên mẫu của mét và kilôgam đã được gửi tới Văn phòng Cân đo Quốc tế. Các mẫu mét và kilôgam còn lại được Đại hội đồng phân phối theo lô giữa các quốc gia đã ký Công ước Đồng hồ đo. Như vậy, vào năm 1899 việc thiết lập các thước đo hệ mét đã được hoàn thành.

2.3 Nguyên tắc hình thành hệ đơn vị đại lượng vật lý

Khái niệm về hệ thống đơn vị đại lượng vật lý lần đầu tiên được đưa ra bởi nhà khoa học người Đức K. Gauss. Theo phương pháp của ông, khi hình thành một hệ đơn vị, một số đại lượng độc lập với nhau trước tiên được thiết lập hoặc lựa chọn tùy ý. Đơn vị của các đại lượng này được gọi là chủ yếu , vì chúng là cơ sở để xây dựng hệ thống. Các đơn vị cơ bản được thiết lập theo cách mà bằng cách sử dụng mối quan hệ toán học giữa các đại lượng, có thể hình thành các đơn vị của các đại lượng khác. Đơn vị được biểu thị bằng đơn vị cơ bản được gọi là phái sinh . Tập hợp đầy đủ các đơn vị cơ bản và dẫn xuất được thiết lập theo cách này là một hệ thống các đơn vị đại lượng vật lý.

Bạn có thể chọn các tính năng sau phương pháp được mô tả để xây dựng một hệ đơn vị đại lượng vật lý.

Đầu tiên, phương pháp xây dựng hệ thống không liên quan đến kích thước cụ thể của các đơn vị cơ bản. Ví dụ, là một trong những đơn vị cơ bản chúng ta có thể

chọn một đơn vị độ dài, nhưng không có sự khác biệt nào. Nó có thể là một mét, một inch, hoặc một foot. Nhưng đơn vị dẫn xuất sẽ phụ thuộc vào sự lựa chọn của đơn vị cơ sở. Ví dụ: đơn vị diện tích dẫn xuất sẽ là mét vuông, hoặc inch vuông, hoặc feet vuông.

Thứ hai, về nguyên tắc, việc xây dựng một hệ đơn vị là có thể thực hiện được đối với bất kỳ đại lượng nào giữa đó có mối quan hệ được biểu thị dưới dạng toán học dưới dạng phương trình.

Thứ ba, việc lựa chọn các đại lượng mà đơn vị của chúng trở thành cơ bản bị giới hạn bởi những cân nhắc về tính hợp lý, và chủ yếu bởi thực tế là sự lựa chọn tối ưu là số lượng đơn vị cơ bản tối thiểu, điều này sẽ cho phép hình thành số lượng đơn vị đạo hàm tối đa.

Thứ tư, phấn đấu hệ thống đơn vị được mạch lạc. Đơn vị dẫn xuất [z] có thể được biểu thị dưới dạng các đơn vị cơ bản [L], [M], [T], ... bằng phương trình

trong đó K là hệ số tỷ lệ.

mạch lạc (tính nhất quán) của hệ đơn vị nằm ở chỗ trong tất cả các công thức xác định đơn vị dẫn xuất tùy thuộc vào đơn vị cơ bản, hệ số tỷ lệ đều bằng một. Điều này mang lại một số lợi thế đáng kể, đơn giản hóa việc hình thành các đơn vị có số lượng khác nhau, cũng như thực hiện các phép tính với chúng.

2.4 Hệ thống đơn vị đại lượng vật lý. Hệ đơn vị quốc tế SI

Ban đầu, hệ thống đơn vị được tạo ra dựa trên ba đơn vị. Các hệ thống này bao gồm nhiều khối lượng khác nhau, thường được gọi là cơ khí. Chúng được xây dựng trên cơ sở các đơn vị đại lượng vật lý đã được áp dụng ở quốc gia này hay quốc gia khác. Trong số tất cả các hệ thống này, có thể ưu tiên các hệ thống được xây dựng trên các đơn vị chiều dài - khối lượng - thời gian làm hệ thống chính. Một trong những hệ thống được xây dựng theo sơ đồ này cho các đơn vị số liệu là hệ thống mét-kg-giây (MKS). Trong vật lý, việc sử dụng hệ thống centimet-gram-giây (CGS) rất thuận tiện. Hệ thống ISS và SGS thống nhất về đơn vị đại lượng cơ học. Những khó khăn nghiêm trọng đã gặp phải khi sử dụng các hệ thống này để đo các đại lượng điện và từ.

Trong một thời gian, cái gọi là hệ thống kỹ thuật của các đơn vị đã được sử dụng, được xây dựng theo sơ đồ chiều dài - lực lượng - thời gian. Khi sử dụng đơn vị mét, đơn vị chính của hệ thống này là mét - kilôgam-lực - giây (MCGSS). Sự tiện lợi của hệ thống này là việc sử dụng đơn vị lực làm một trong những đơn vị chính đã đơn giản hóa việc tính toán và rút ra sự phụ thuộc của nhiều đại lượng được sử dụng trong công nghệ. Nhược điểm của nó là đơn vị khối lượng trong nó về mặt số học bằng 9,81 kg và điều này vi phạm nguyên tắc số liệu của các phép đo thập phân. Hạn chế thứ hai là tên gọi của đơn vị lực - kilôgam-lực và đơn vị đo khối lượng - kilôgam giống nhau nên thường dẫn đến nhầm lẫn. Nhược điểm thứ ba của hệ thống MKGSS là nó không nhất quán với các thiết bị điện thực tế.

Vì hệ thống các đơn vị cơ khí không bao gồm hết các đại lượng vật lý, vì các ngành riêng lẻ Hệ thống đơn vị khoa học và công nghệ được mở rộng bằng cách bổ sung thêm một đơn vị cơ bản khác. Đây là cách hệ thống đơn vị nhiệt mét - kilôgam - thang đo nhiệt độ độ hai (MCSG) xuất hiện. Hệ thống đơn vị đo điện và từ có được bằng cách thêm đơn vị dòng điện - ampe (MCSA). Hệ thống đơn vị phát sáng bao gồm đơn vị cơ bản thứ tư là đơn vị cường độ sáng - candela.

Sự hiện diện của một số hệ thống đơn vị đo đại lượng vật lý và số lượng lớn các đơn vị phi hệ thống, những bất tiện nảy sinh trong thực tế liên quan đến việc tính toán lại khi chuyển từ hệ thống này sang hệ thống khác đã gây ra nhu cầu tạo ra một hệ thống đơn vị phổ quát duy nhất bao gồm tất cả các ngành khoa học và công nghệ và sẽ được chấp nhận trên phạm vi quốc tế. tỉ lệ.

Năm 1948, tại Đại hội đồng lần thứ IX về Cân nặng và Đo lường, các đề xuất đã được đưa ra để áp dụng một hệ thống đơn vị thực tế thống nhất. Ủy ban Cân đo Quốc tế đã tiến hành một cuộc khảo sát chính thức về ý kiến ​​của cộng đồng khoa học, kỹ thuật và sư phạm của tất cả các quốc gia và dựa trên các phản hồi nhận được, đưa ra các khuyến nghị để thiết lập một hệ thống đơn vị thực tiễn thống nhất. Đại hội X (1954) được thông qua làm đơn vị cơ bản hệ thống mới như sau: chiều dài - mét; khối lượng - kilôgam; thời gian - giây; dòng điện - ampe; nhiệt độ nhiệt động - kelvin; cường độ sáng - candela. Sau đó, đơn vị cơ bản thứ bảy đã được thông qua - lượng chất - nốt ruồi. Sau hội nghị, một danh sách các đơn vị dẫn xuất của hệ thống mới đã được chuẩn bị. Năm 1960, Đại hội đồng lần thứ XI về Cân nặng và Đo lường cuối cùng đã thông qua hệ thống mới, đặt tên là Hệ thống Đơn vị Quốc tế (Hệ thống Quốc tế) với chữ viết tắt "SI", phiên âm tiếng Nga là "SI".

Việc áp dụng Hệ thống đơn vị quốc tế đóng vai trò khuyến khích việc chuyển đổi sang đơn vị số liệu ở một số quốc gia vẫn giữ lại các đơn vị quốc gia (Anh, Mỹ, Canada, v.v.). Năm 1963, "Hệ thống đơn vị quốc tế" GOST 98567-61 được giới thiệu ở Liên Xô, theo đó SI được công nhận là thích hợp hơn. Ngoài ra, Liên Xô còn có 8 tiêu chuẩn quốc gia cho các đơn vị. Năm 1981, GOST 8.417-81 "GSI. Đơn vị đại lượng vật lý" có hiệu lực, bao trùm tất cả các ngành khoa học và công nghệ và dựa trên Hệ thống đơn vị quốc tế.

SI là tiên tiến nhất và phổ quát nhất trong số những cái đã tồn tại cho đến nay. Nhu cầu về một Hệ thống Đơn vị Quốc tế duy nhất là rất lớn và những ưu điểm của nó rất thuyết phục đến nỗi hệ thống này thời gian ngắn nhận được sự công nhận và phân phối rộng rãi trên phạm vi quốc tế. Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO) đã áp dụng Hệ thống Đơn vị Quốc tế trong các khuyến nghị của mình cho các đơn vị. Tổ chức Giáo dục, Khoa học và Văn hóa Liên Hợp Quốc (UNESCO) đã kêu gọi tất cả các quốc gia thành viên của tổ chức này áp dụng Hệ thống Đơn vị Quốc tế. Tổ chức Đo lường Pháp lý Quốc tế (OIML) khuyến nghị các quốc gia thành viên của tổ chức giới thiệu Hệ thống Đơn vị Quốc tế theo luật và hiệu chuẩn các dụng cụ đo theo đơn vị SI. SI nhập vào khuyến nghị đơn vị Liên minh quốc tế vật lý thuần túy và ứng dụng, Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế và các tổ chức quốc tế khác.

2.5 Đơn vị cơ bản, đơn vị bổ sung và dẫn xuất

Các đơn vị SI cơ bản có các định nghĩa sau.

Đơn vị của độ dài là mét (m) - độ dài quãng đường ánh sáng truyền đi trong chân không trong 1/299792458 giây.

Đơn vị khối lượng là kilôgam (kg) - khối lượng bằng khối lượng của nguyên mẫu quốc tế của kilôgam.

Đơn vị thời gian là (s) giây - thời gian bằng 9192631770 chu kỳ bức xạ tương ứng với sự chuyển đổi giữa hai mức siêu tinh tế của trạng thái cơ bản của nguyên tử Caesium-133.

Đơn vị của dòng điện là ampe (A) - cường độ của dòng điện không đổi, khi đi qua hai dây dẫn song song có chiều dài vô hạn và tiết diện tròn không đáng kể, đặt cách nhau 1 m trong chân không, sẽ gây ra giữa các dây dẫn này một lực bằng 2-10" 7 N trên mỗi mét chiều dài.

Đơn vị của nhiệt độ nhiệt động là kelvin (K) - 1/273,16 một phần nhiệt độ nhiệt động của điểm ba của nước. Ủy ban Trọng lượng và Đo lường Quốc tế đã cho phép biểu thị nhiệt độ nhiệt động theo độ C: t = T-273,15 K, trong đó t là nhiệt độ độ C; T - Nhiệt độ Kelvin.

Đơn vị cường độ sáng - candela (cd) - bằng cường độ sáng theo một hướng nhất định của nguồn phát ra bức xạ đơn sắc có tần số 540-10 12 Hz, lực lượng năng lượngánh sáng theo hướng này là 1/683 W/sr.

Đơn vị đại lượng của một chất - mol - là lượng chất của một hệ chứa cùng số lượng nguyên tố cấu trúc với số nguyên tử trong hạt nhân 12C nặng 0,012 kg.

SI bao gồm hai đơn vị bổ sung cho góc phẳng và góc đặc, cần thiết để tạo thành đơn vị dẫn xuất liên quan đến đại lượng góc. Các đơn vị góc không thể được đưa vào trong số các đơn vị cơ bản; đồng thời, chúng không thể được coi là dẫn xuất vì chúng không phụ thuộc vào kích thước của các đơn vị cơ bản.

Đơn vị của góc phẳng là radian (rad) - góc giữa hai bán kính của một đường tròn, độ dài cung giữa chúng bằng bán kính. Theo độ, radian bằng 57° 17" 44,8".

Đơn vị của góc khối - steradian (sr) - bằng góc khối có đỉnh ở tâm hình cầu, cắt trên bề mặt hình cầu một diện tích bằng diện tích hình vuông có cạnh bằng nhau đến bán kính của hình cầu.

Các đơn vị SI dẫn xuất được hình thành trên cơ sở các định luật thiết lập mối quan hệ giữa các đại lượng vật lý hoặc trên cơ sở định nghĩa các đại lượng vật lý. Các đơn vị SI dẫn xuất tương ứng được rút ra từ các phương trình quan hệ giữa các đại lượng (phương trình xác định) biểu thị một định luật hoặc định nghĩa vật lý nhất định, nếu tất cả các đại lượng khác được biểu thị bằng đơn vị SI.

Thông tin chi tiết hơn về các đơn vị SI dẫn xuất được đưa ra trong các công trình.

2.6 Thứ nguyên của đại lượng vật lý

Thứ nguyên của đơn vị SI dẫn xuất của đại lượng vật lý z ở dạng tổng quát được xác định từ biểu thức

, (2.5)

trong đó L, M, T, I, θ, N, J là thứ nguyên của các đại lượng vật lý, đơn vị của chúng được lấy làm cơ sở;

α, β, γ, ε, η, μ, λ - số mũ của mức độ đưa đại lượng tương ứng vào phương trình xác định đại lượng dẫn xuất z.

Biểu thức (2.5) xác định thứ nguyên của đại lượng vật lý z; nó phản ánh mối quan hệ của đại lượng z với các đại lượng cơ bản của hệ, trong đó hệ số tỉ lệ được lấy bằng 1.

Dưới đây là ví dụ về kích thước của các đơn vị dẫn xuất liên quan đến các đơn vị SI:

đối với đơn vị diện tích;

về đơn vị tốc độ;

cho một đơn vị gia tốc;

đối với đơn vị công suất;

cho một đơn vị nhiệt năng;

cho một đơn vị nhiệt năng;

cho đơn vị chiếu sáng.

Các thứ nguyên xác định mối liên hệ giữa các đại lượng vật lý, nhưng chúng chưa xác định bản chất của các đại lượng. Bạn có thể tìm thấy một số đại lượng có thứ nguyên của các đơn vị dẫn xuất trùng nhau, mặc dù các đại lượng này có bản chất khác nhau. Ví dụ, thứ nguyên của công (năng lượng) và mô men của lực là như nhau và bằng L 2 M T 2.

2.7 Bội số và bội số

Kích thước của đơn vị mét, bao gồm cả đơn vị SI, không thuận tiện trong nhiều trường hợp thực tế: quá lớn hoặc rất nhỏ. Do đó, họ sử dụng nhiều đơn vị và nhiều đơn vị, tức là đơn vị là số nguyên lớn hơn hoặc nhỏ hơn số đơn vị của một hệ thống nhất định. Các bội số thập phân và bội số được sử dụng rộng rãi, có được bằng cách nhân đơn vị ban đầu với số 10 lũy thừa. Để tạo thành tên của bội số thập phân và bội số thập phân, các tiền tố thích hợp được sử dụng. Trong bảng 2.1 cung cấp danh sách các hệ số thập phân hiện đang được sử dụng và tiền tố tương ứng của chúng. Ký hiệu của tiền tố được viết cùng với ký hiệu của đơn vị mà nó được gắn vào. Hơn nữa, tiền tố chỉ có thể gắn với tên đơn giản của đơn vị không chứa tiền tố. Không được phép kết nối hai hoặc nhiều bảng điều khiển liên tiếp. Ví dụ: không thể sử dụng tên “micromicrofarad” nhưng phải sử dụng tên “picofarad”.

Khi hình thành tên của bội số thập phân hoặc bội số từ một đơn vị khối lượng - kilôgam, một tiền tố mới được thêm vào tên "gram" (megagram 1 Mg = 10 3 kg = 10 6 kg, miligam 1 mg =

kg==

G).

Trong các đơn vị bội số và bội số của diện tích và thể tích, cũng như các đại lượng khác được hình thành bằng cách lũy thừa, số mũ đề cập đến toàn bộ đơn vị được lấy cùng với tiền tố, ví dụ: 1

=

=

;

=

. Việc gán tiền tố cho đơn vị ban đầu được nâng lên lũy thừa là không chính xác.

Các bội số và ước số thập phân, tên của chúng được hình thành bằng tiền tố, không được đưa vào hệ thống đơn vị mạch lạc. Ứng dụng của chúng liên quan đến hệ thống nên được coi là một cách hợp lý để biểu diễn các giá trị số nhỏ và lớn. Khi thay thế các tiền tố vào một công thức, chúng sẽ được thay thế bằng các thừa số tương ứng. Ví dụ: giá trị 1 pF (1 picofarad) khi thay thế vào công thức được viết

F.

Bảng 2.1

Nhân tố	Tiền tố
	Tên	chỉ định
			quốc tế
1 000 000 000 000 000 000= 1 000 000 000 000 000= 1 000 000 000 000= 1 000 000 000= 1 000 000= 1 000= 100= 10= 0,1= 0,01= 0,001= 0,000 001= 0,000 000 001= 0,000 000 000 001= 0,000 000 000 000 001= 0,000 000 000 000 000 001=	exa peta tera giga mega kilo hecto deca deci santi micro nano pico femto atto

Các tiền tố deca, hecto, deci và santi tương đối hiếm khi được sử dụng, vì trong hầu hết các trường hợp, chúng không tạo ra những lợi thế đáng chú ý. Vì vậy, họ đã từ bỏ việc sử dụng đơn vị hectowatt khi ghi lại công suất của các thiết bị điện, vì việc lưu giữ hồ sơ bằng kilowatt sẽ thuận tiện hơn, nhưng trong một số trường hợp, các tiền tố này có gốc rễ rất chắc chắn, chẳng hạn như centimet, ha. Đơn vị diện tích (100 m2) thực tế không được sử dụng, nhưng diện tích ha đã được sử dụng rất rộng rãi ở mọi nơi. Nó đã thay thế thành công phần mười của Nga: 1 ha = 0,9158 phần mười.

Khi chọn tiền tố cho tên của một đơn vị cụ thể, cần tuân thủ một sự kiểm duyệt nhất định. Ví dụ, tên decameter và hectometer chưa được sử dụng và chỉ km được sử dụng rộng rãi. Nhưng hơn nữa, việc sử dụng tiền tố cho tên của các đơn vị là bội số của mét đã không được áp dụng trong thực tế: không sử dụng megamet, gigamet hay terameter.

Việc lựa chọn đơn vị SI thập phân hay bội số thập phân chủ yếu được quyết định bởi sự thuận tiện khi sử dụng nó. Từ nhiều bội số và bội số có thể được hình thành bằng cách sử dụng tiền tố, một đơn vị được chọn dẫn đến các giá trị bằng số của đại lượng được chấp nhận trong thực tế. Trong hầu hết các trường hợp, bội số và bội số được chọn sao cho các giá trị số của đại lượng nằm trong khoảng từ 0,1 đến 1000.

Một số đơn vị con và nhiều đơn vị đã nhận được các tên đặc biệt cùng một lúc, những tên này vẫn được bảo tồn cho đến ngày nay. Ví dụ: vì đơn vị là bội số của giây, không phải bội số thập phân được sử dụng mà là đơn vị được thiết lập trong lịch sử: 1 phút = 60 giây; 1 giờ = 60 phút = 3600 giây; 1 ngày = 24 giờ = 86400 giây; 1 tuần = 7 ngày = 604800 giây. Để hình thành các đơn vị phân số của một giây, các hệ số thập phân được sử dụng với các tiền tố tương ứng với tên: mili giây (ms), micro giây (μs), nano giây (không).

2.8 Đại lượng tương đối và logarit và

Các đại lượng tương đối, logarit và đơn vị của chúng được sử dụng rộng rãi trong khoa học và công nghệ, đặc trưng cho thành phần và tính chất của vật liệu, tỷ số giữa năng lượng và đại lượng lực, v.v. Các đặc điểm đó là, ví dụ, độ giãn dài tương đối, mật độ tương đối, điện môi tương đối và tính thấm từ, tăng và giảm năng lực, v.v.

Giá trị tương đối biểu thị tỷ lệ không thứ nguyên của một đại lượng vật lý với một đại lượng vật lý cùng tên, được lấy làm đại lượng ban đầu. Số lượng đại lượng tương đối cũng bao gồm khối lượng nguyên tử hoặc phân tử tương đối của các nguyên tố hóa học, được biểu thị bằng một phần mười hai (1/12) khối lượng của cacbon - 2. Các đại lượng tương đối có thể được biểu thị bằng đơn vị không thứ nguyên (khi tỷ lệ giữa hai đại lượng cùng tên bằng 1) hoặc tính bằng phần trăm (khi tỷ số là

), hoặc tính bằng ppm (tỷ lệ là

), hoặc tính bằng phần triệu (tỷ lệ là

).

Giá trị logarit biểu thị logarit (thập phân, tự nhiên hoặc cơ số 2) của tỷ số không thứ nguyên của hai đại lượng vật lý cùng tên. Mức áp suất âm thanh, mức tăng, độ suy giảm, khoảng tần số, v.v. được biểu thị dưới dạng giá trị logarit. Đơn vị của giá trị logarit là Bel (B), được xác định theo mối quan hệ sau: 1 B = log (P2/Pl) với P2 = 10 P1, trong đó PI, P2 là các đại lượng năng lượng cùng tên (công suất, năng lượng, năng lượng mật độ, v.v.). Nếu lấy giá trị logarit cho tỷ số của hai đại lượng “công suất” cùng tên (điện áp, dòng điện, áp suất, cường độ trường, v.v.), Bel được xác định theo công thức 1 B = 2·lg(F2/Fl) với F2=

·F1. Đơn vị con của màu trắng là decibel (dB), bằng 0,1 B.

Ví dụ, trong trường hợp đặc tính khuếch đại công suất điện có tỷ số công suất thu được P2 so với công suất ban đầu bằng 10 thì mức khuếch đại sẽ bằng 1 B hoặc 10 dB, với sự thay đổi công suất là 1000 - 3 B hoặc 30 dB.

2.9 Đơn vị đại lượng vật lý của hệ thống GHS

Hệ thống GHS vẫn giữ được ý nghĩa độc lập của nó trong vật lý lý thuyết. Một đơn vị cơ bản của hệ thống này - đơn vị thứ hai - trùng với đơn vị thời gian cơ bản của SI và hai đơn vị GHS cơ bản khác - centimet và gam - là bội số của đơn vị SI. Tuy nhiên, không thể coi hệ thống GHS là một dạng phái sinh hoặc một phần của hệ thống Quốc tế. Thứ nhất, tỷ lệ về tỷ lệ của các đơn vị cơ bản không giống nhau (0,01; 0,001; 1). Thứ hai, khi hình thành các đơn vị CGS cho các đại lượng điện và từ, theo quy luật, các phương trình điện từ được sử dụng ở dạng không hợp lý hóa. Liên quan đến vấn đề này, kích thước của các đơn vị đã thay đổi và trong trường hợp đơn vị GHS có những cái tên đặc biệt và những cái tên cũng thay đổi. Như vậy, đơn vị CGS của lực từ - hilbert - tính bằng đơn vị SI bằng 10/(4 ) ampe và đơn vị CGS của cường độ từ trường - örstad - tính bằng đơn vị SI bằng 10 3 /(4· ) ampe trên mét.

Một số đơn vị GHS khác có tên đặc biệt nhưng là ước số thập phân của đơn vị SI và do đó việc chuyển từ đơn vị của hệ này sang đơn vị của hệ khác không khó. Các đơn vị GHS này bao gồm các đơn vị được cho trong Bảng 2.2. Nhiều đơn vị GHS không có tên đặc biệt. Các đơn vị GHS được sử dụng phổ biến nhất được đưa ra trong các tác phẩm.

Bảng 2.2

Kích cỡ	Tên đơn vị SI	Tên đơn vị	Giá trị tính bằng đơn vị SI
Công việc, năng lượng Độ nhớt động độ nhớt động học từ thông Cảm ứng từ	Mét vuông trên giây	Maxwell	N J /c Wb T

2.10 Đơn vị phi hệ thống

Ngoài hệ thống là những đơn vị đại lượng vật lý không có trong hệ thống đơn vị được sử dụng trong từng trường hợp cụ thể, ở dạng cơ bản hoặc dẫn xuất. Các đơn vị phi hệ thống, ở mức độ này hay mức độ khác, luôn là một số trở ngại cho việc triển khai hệ thống các đơn vị. Khi thực hiện tính toán bằng các công thức lý thuyết, cần quy đổi tất cả các đơn vị phi hệ về đơn vị hệ tương ứng. Trong một số trường hợp, điều này không khó, chẳng hạn như với bội số thập phân hoặc phân số. Trong các trường hợp khác, các đơn vị dịch thuật rất phức tạp, tốn nhiều công sức và thường là nguyên nhân dẫn đến sai sót. Ngoài ra, các đơn vị phi hệ thống riêng lẻ, do quy mô của chúng, hóa ra rất thuận tiện cho một số ngành khoa học, công nghệ hoặc sử dụng hàng ngày, và việc bỏ chúng đi kèm với một số bất tiện. Ví dụ về các đơn vị như vậy có thể là: đối với độ dài - đơn vị thiên văn, năm ánh sáng, Parsec; đối với khối lượng - đơn vị khối lượng nguyên tử; cho hình vuông - bari; cho sức mạnh - dyna; cho công việc - erg; cho từ thông - maxwell; cho cảm ứng từ - gauss.

2.11 Tên và ký hiệu các đơn vị

Một số loại có thể được phân biệt theo tên của các đơn vị. Trước hết, đây là những cái tên, ở mức độ này hay mức độ khác, phản ánh ngắn gọn bản chất vật lý của đại lượng. Những cái tên này bao gồm: mét (thước đo), candela (nến), dina (lực), calo (từ từ nhiệt), v.v. Cần phải thừa nhận rằng những cái tên như vậy là thuận tiện nhất. Tiếp đến là tên các đơn vị dẫn xuất được hình thành theo đúng quy định định luật vật lý. Ví dụ: jun trên kilôgam kelvin [J/(kg K)] - đơn vị

nhiệt dung riêng; kilôgam-mét vuông trên giây (kg m 2 / s) - đơn vị mô men động lượng, v.v.

Sự rườm rà trong việc đặt tên cho các đơn vị dẫn xuất và trong một số trường hợp khó tìm được tên cho một đơn vị phản ánh bản chất vật lý của đại lượng đã dẫn đến việc gán các tên ngắn và dễ phát âm cho nhiều đơn vị. Người ta quyết định đặt tên cho các đơn vị như vậy theo tên của các nhà khoa học kiệt xuất. Để làm ví dụ, chúng ta có thể chỉ ra những cái tên như kelvin, ampere, volt, watt, hertz, v.v.

Tên của một số đơn vị có liên quan đến việc chia thang đo. Các đơn vị này bao gồm: độ nhiệt độ, độ góc (phút, giây), milimet thủy ngân, milimet nước.

Tên của một số đơn vị là chữ viết tắt, tức là viết tắt theo chữ cái đầu. Ví dụ, đơn vị của công suất phản kháng được gọi là "var" từ các chữ cái đầu tiên của từ "volt-ampere phản kháng". Đơn vị của liều bức xạ tương đương được gọi là “rem” bắt nguồn từ các chữ cái đầu tiên của từ “tương đương sinh học của rad”.

Khi chỉ định, viết và đọc các chỉ định này, các quy tắc sau được sử dụng.

Trong hầu hết các trường hợp, ký hiệu đơn vị viết tắt được sử dụng để biểu thị các đơn vị sau biểu thức số. Những chữ viết tắt này bao gồm một, hai hoặc ba chữ cái đầu tiên của tên đơn vị. Ký hiệu của các đơn vị dẫn xuất không có tên đặc biệt được tổng hợp từ ký hiệu của các đơn vị khác theo công thức hình thành chúng (không nhất thiết phải từ ký hiệu của các đơn vị cơ bản).

Ký hiệu viết tắt của các đơn vị, tên bắt nguồn từ họ của nhà khoa học, được viết bằng chữ in hoa. Ví dụ: ampe - A; newton -N; mặt dây chuyền - Cl; joule - J, v.v. Khi ký hiệu đơn vị, dấu chấm không được sử dụng làm ký hiệu viết tắt, ngoại trừ trường hợp viết tắt của các từ có trong tên đơn vị nhưng bản thân chúng không phải là tên của đơn vị, ví dụ: mmHg. (mm thủy ngân).

Tùy thuộc vào tình trạng sẵn có số thập phân trong giá trị bằng số của đại lượng, ký hiệu đơn vị phải đặt sau tất cả các số, ví dụ: 53,24 m; 8,5 giây; -17,6°C.

Khi chỉ ra giá trị của đại lượng có độ lệch lớn nhất, giá trị bằng số có độ lệch lớn nhất phải được đặt trong ngoặc và ký hiệu đơn vị phải đặt sau dấu ngoặc hoặc ký hiệu đơn vị phải đặt sau trị số của đại lượng và sau giá trị của nó. độ lệch tối đa, ví dụ: (25±10)°C hoặc 25°C ± 10°C; (120±5) giây hoặc 120 giây ± 5 giây.

Trong tính toán, khi lặp lại dấu bằng, ký hiệu đơn vị chỉ được đưa ra trong kết quả cuối cùng, ví dụ:

.

Khi viết ký hiệu cho các đơn vị dẫn xuất, các ký hiệu cho các đơn vị có trong sản phẩm được phân cách bằng dấu chấm ở dòng giữa là dấu nhân, ví dụ: N m (mét newton); N·s/m2 (newton-giây trên mét vuông). Để biểu thị thao tác chia đơn vị này cho đơn vị khác, người ta thường sử dụng dấu gạch chéo, ví dụ: m/s. Được phép sử dụng một đường ngang (ví dụ: ) hoặc biểu diễn một đơn vị dưới dạng tích của các ký hiệu đơn vị được nâng lên lũy thừa dương hoặc lũy thừa âm (ví dụ:

). Khi sử dụng dấu gạch chéo, tích các đơn vị ở mẫu số phải được đặt trong ngoặc đơn, ví dụ: W/(m K).

Không được phép sử dụng nhiều hơn một đường xiên hoặc nằm ngang khi ký hiệu đơn vị dẫn xuất: ví dụ: đơn vị hệ số truyền nhiệt - watt trên mét vuông kelvin - phải được ký hiệu là W/(

·ĐẾN),

hoặc

.

Việc chỉ định các đơn vị theo trường hợp và số không thay đổi, ngoại trừ ký hiệu "năm ánh sáng", trong số nhiều sở hữu cách có dạng "năm ánh sáng".

Khi tên tương ứng với sản phẩm của các đơn vị thì tiền tố được gắn với tên của đơn vị đầu tiên có trong tác phẩm.

Ví dụ,

Nm nên được gọi là kilonewton mét (kNm) thay vì newton km (Nkm).

Khi tên tương ứng với tỷ lệ đơn vị thì tiền tố cũng được gắn với tên đơn vị đầu tiên có trong tử số. Một ngoại lệ đối với quy tắc này là đơn vị SI cơ bản, kilôgam, có thể được đưa vào mẫu số mà không bị giới hạn.

Trong tên của các đơn vị diện tích và thể tích, các tính từ "vuông" và "khối" được sử dụng, ví dụ: mét vuông, centimet khối. Nếu lũy thừa thứ hai hoặc thứ ba của chiều dài không biểu thị diện tích hoặc thể tích, thì trong tên đơn vị, thay vì các từ “vuông” hoặc “khối”, các biểu thức “bình phương”, “ lũy thừa thứ ba”, v.v. nên sử dụng, ví dụ, đơn vị mômen động lượng - kilôgam-mét trên mỗi

vuông trên giây (kg m 2 /s).

Để tạo thành tên của nhiều đơn vị và bội số từ một đơn vị đại diện cho một bậc của một đơn vị gốc nào đó, một tiền tố được gắn vào tên của đơn vị gốc. Ví dụ: mét vuông (

), kilômét vuông (

) vân vân.

Trong tích của các đơn vị dẫn xuất được hình thành dưới dạng tích của đơn vị, chỉ họ và các tính từ liên quan đến nó “vuông” và “khối” bị từ chối. Tên của các đơn vị trong mẫu số được viết và đọc với giới từ “on”, ví dụ: mét trên giây bình phương. Ngoại lệ là các đơn vị đại lượng phụ thuộc vào thời gian lũy thừa bậc một; trong trường hợp này, tên của đơn vị trong mẫu số được viết và đọc với giới từ “in”, ví dụ: mét trên giây. Khi viết tắt tên các đơn vị chứa mẫu số thì chỉ phần tương ứng với tử số là thay đổi.