Sự định nghĩa đại lượng vật lý
Phân loại các đại lượng vật lý
Phân loại đơn vị đại lượng vật lý.
MỤC 1. ĐO LƯỜNG. Chủ đề 3
Chủ đề 3. Các đại lượng vật lý làm đối tượng đo lường. Hệ thống SI (SI)
1. Định nghĩa đại lượng vật lý.
2. Hệ đơn vị đo đại lượng vật lý quốc tế SI.
Đại lượng vật lý (PV) – tính chất vật thể͵ chung cho nhiều đối tượng theo nghĩa định tính (đây là một loại đại lượng), nhưng riêng lẻ theo nghĩa định lượng (đây là kích thước của một đại lượng).
Hệ thống– được bao gồm trong một trong các hệ thống được chấp nhận (đây đều là các đơn vị cơ bản, đạo hàm, bội số và bội số).
Ngoài hệ thống– không được bao gồm trong bất kỳ hệ thống đơn vị quang điện nào được chấp nhận (lít, hải lý, carat, mã lực).
Nhiều- ϶ᴛᴏ Đơn vị quang điện, giá trị của nó là số nguyên lớn hơn đơn vị hệ thống hoặc phi hệ thống (ví dụ: đơn vị có chiều dài 1 km = 103 m, tức là bội số của mét).
Dolnaya- ϶ᴛᴏ đơn vị của PV, giá trị của nó là một số nguyên nhỏ hơn đơn vị hệ thống hoặc phi hệ thống (ví dụ: đơn vị có chiều dài 1 mm = 10-3m, tức là đơn vị tiểu máy) .
Các đại lượng cơ bản độc lập với nhau và làm cơ sở để thiết lập mối liên hệ với các đại lượng vật lý khác, được gọi là đạo hàm của chúng. Ví dụ, trong công thức E=mc2 của Einstein, khối lượng là đơn vị cơ bản và năng lượng là đơn vị đạo hàm.
Tập hợp các đơn vị cơ bản và dẫn xuất thường được gọi là hệ thống các đơn vị đại lượng vật lý. Năm 1960 ᴦ. Hệ thống đơn vị quốc tế (Systeme International d'Unites), được gọi là SI, đã được thông qua. Nó bao gồm các đơn vị cơ bản (mét, kilôgam, giây, ampe, kelvin, mol, candela), các đơn vị bổ sung và đạo hàm (radian, steradian) của các đại lượng vật lý. .
Trong khoa học, công nghệ và cuộc sống hàng ngày, con người xử lý các tính chất khác nhau của các vật thể xung quanh chúng ta. Mô tả của họ được thực hiện bằng cách sử dụng các đại lượng vật lý.
Đại lượng vật lý (PV) là một tính chất của một đối tượng vật lý, chung cho nhiều đối tượng theo nghĩa định tính (đây là một loại đại lượng - R), nhưng riêng biệt theo nghĩa định lượng (đây là kích thước của một đại lượng - 10 Ohms ).
Để có thể thiết lập cho mỗi đối tượng sự khác biệt về hàm lượng định lượng của đặc tính được phản ánh qua đại lượng vật lý, các khái niệm về kích thước và giá trị của nó đã được đưa vào đo lường học.
Kích thước của PV là nội dung định lượng trong một đối tượng nhất định của một tính chất tương ứng với khái niệm PV - tất cả các vật thể đều khác nhau về khối lượng, ᴛ.ᴇ. theo kích thước của FV này.
Giá trị PV là ước tính kích thước của nó dưới dạng một số đơn vị nhất định được chấp nhận cho nó. Nó thu được bằng cách đo hoặc tính toán EF.
Đơn vị PV là một PV có kích thước cố định, được gán một cách có điều kiện một giá trị số bằng 1.
Ví dụ: PV - khối lượng,
Đơn vị của PV này là 1kᴦ.
giá trị - khối lượng vật = 5 kᴦ.
Phân loại các đơn vị PV
1. mang tính hệ thống và không mang tính hệ thống
Hệ thống - là một phần của một trong những hệ thống được chấp nhận.
* đây đều là các đơn vị cơ bản, đạo hàm, bội số và bội số.
Ngoài hệ thống - không được bao gồm trong bất kỳ hệ thống nào được chấp nhận của các đơn vị PV:
lít ( đơn vị khối lượng),
lít (đơn vị thể tích), hải lý
carat (đơn vị khối lượng trong đồ trang sức),
carat (đơn vị khối lượng trong đồ trang sức) mã lực (lỗi thời
đơn vị công suất)
Định nghĩa đại lượng vật lý - khái niệm và các loại. Phân loại và đặc điểm của chuyên mục “Xác định đại lượng vật lý” 2014, 2015.
GIỚI THIỆU
Đại lượng vật lý là đặc tính của một trong những tính chất của vật thể vật lý ( 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.
Tính cá nhân được hiểu theo nghĩa là giá trị của một đại lượng hoặc độ lớn của một đại lượng đối với một đối tượng có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn một số lần nhất định so với đối tượng khác.
Giá trị của một đại lượng vật lý là ước tính kích thước của nó dưới dạng một số đơn vị nhất định được chấp nhận cho nó hoặc một con số trên thang đo được chấp nhận cho nó. Ví dụ: 120 mm là giá trị độ lớn tuyến tính; 75 kg là giá trị trọng lượng cơ thể.
Có những giá trị đúng và thực tế của một đại lượng vật lý. Giá trị thực là giá trị phản ánh một cách lý tưởng thuộc tính của một đối tượng. Giá trị thực- giá trị của một đại lượng vật lý được tìm thấy bằng thực nghiệm đủ gần với giá trị thực có thể được sử dụng thay thế.
Đo một đại lượng vật lý là một tập hợp các thao tác liên quan đến việc sử dụng phương tiện kỹ thuật để lưu trữ một đơn vị hoặc tái tạo thang đo của một đại lượng vật lý, bao gồm việc so sánh (rõ ràng hoặc ngầm định) đại lượng đo được với đơn vị hoặc thang đo của nó để xác định lấy giá trị của đại lượng này ở dạng thuận tiện nhất cho việc sử dụng.
Có ba loại đại lượng vật lý, việc đo lường chúng được thực hiện theo các quy tắc cơ bản khác nhau.
Loại đại lượng vật lý đầu tiên bao gồm các đại lượng trên tập hợp kích thước mà chỉ xác định được mối quan hệ về thứ tự và sự tương đương. Đây là những mối quan hệ như “nhẹ nhàng hơn”, “cứng hơn”, “ấm áp hơn”, “lạnh lùng hơn”, v.v.
Các đại lượng thuộc loại này bao gồm, ví dụ, độ cứng, được định nghĩa là khả năng của một vật thể chống lại sự xâm nhập của vật thể khác vào nó; nhiệt độ, như mức độ sưởi ấm cơ thể, v.v.
Sự tồn tại của những mối quan hệ như vậy được thiết lập về mặt lý thuyết hoặc thực nghiệm bằng cách sử dụng phương tiện đặc biệt so sánh, cũng như dựa trên các quan sát về kết quả tác động của một đại lượng vật lý lên bất kỳ vật thể nào.
Đối với loại đại lượng vật lý thứ hai, mối quan hệ về trật tự và sự tương đương xảy ra cả giữa các kích thước và giữa sự khác biệt về các cặp kích thước của chúng.
Một ví dụ điển hình là thang đo khoảng thời gian. Do đó, sự khác biệt về khoảng thời gian được coi là bằng nhau nếu khoảng cách giữa các điểm tương ứng bằng nhau.
Loại thứ ba bao gồm các đại lượng vật lý cộng tính.
Các đại lượng vật lý cộng là các đại lượng trên tập hợp kích thước của nó không chỉ xác định các quan hệ về thứ tự và tương đương mà còn xác định các phép tính cộng và trừ
Các đại lượng đó bao gồm, ví dụ, chiều dài, khối lượng, sức mạnh hiện tại vân vân. Chúng có thể được đo theo từng phần, cũng như được sao chép bằng cách sử dụng thước đo đa giá trị dựa trên tổng của các thước đo riêng lẻ.
Tổng khối lượng của hai vật là khối lượng của vật đó được cân bằng bởi hai vật đầu tiên trên các cân bằng nhau.
Kích thước của hai PV đồng nhất bất kỳ hoặc hai kích thước bất kỳ của cùng một PV có thể được so sánh với nhau, tức là bạn có thể tìm thấy cái này lớn hơn (hoặc nhỏ hơn) cái kia bao nhiêu lần. Để so sánh các m kích thước Q”, Q”,…, Q(m) với nhau cần xét đến mối quan hệ Cm2 của chúng. Sẽ dễ dàng hơn khi so sánh từng chúng với một kích thước [Q] của một PV đồng nhất, nếu chúng ta coi nó là đơn vị của kích thước PV (viết tắt là đơn vị của PV). Kết quả của việc so sánh này, chúng ta thu được các biểu thức cho các kích thước Q", Q", ... , Q (m) dưới dạng một số số n", n", .. . ,n (m) Đơn vị quang điện: Q" = n" [Q]; Q" = n"[Q]; ...; Q(m) = n(m)[Q]. Nếu việc so sánh được thực hiện bằng thực nghiệm thì chỉ cần m thí nghiệm (thay vì C m 2) và chỉ có thể thực hiện so sánh các kích thước Q", Q", ... , Q (m) với nhau bằng các phép tính như
trong đó n (i) / n (j) là những số trừu tượng.
Kiểu bình đẳng
được gọi là phương trình đo cơ bản, trong đó n [Q] là giá trị của kích thước PV (viết tắt là giá trị PV). Giá trị PV là một số được đặt tên được tạo thành từ giá trị số của kích thước PV, (viết tắt là giá trị số của PV) và tên của đơn vị PV. Ví dụ, với n = 3,8 và [Q] = 1 gam thì độ lớn của khối lượng là Q = n [Q] = 3,8 gam, với n = 0,7 và [Q] = 1 ampe thì độ lớn của dòng điện Q = n [ Q] = 0,7 ampe. Thông thường, thay vì “cỡ khối lượng là 3,8 gam”, “cường độ dòng điện là 0,7 ampe”, v.v., người ta nói và viết ngắn gọn hơn: “khối lượng là 3,8 gam”, “dòng điện là 0,7 ampe”. " ", vân vân.
Kích thước của PV thường được xác định bằng cách đo nó. Đo kích thước của PV (viết tắt là đo PV) bao gồm thực nghiệm bằng cách sử dụng thiết bị đặc biệt phương tiện kỹ thuật tìm giá trị của PV và đánh giá mức độ gần gũi của giá trị này với giá trị phản ánh lý tưởng kích thước của PV này. Giá trị PV tìm được theo cách này sẽ được gọi là danh nghĩa.
Kích thước tương tự Q có thể được biểu thị ý nghĩa khác nhau với các giá trị số khác nhau tùy thuộc vào việc lựa chọn đơn vị PV (Q = 2 giờ = 120 phút = 7200 giây = = 1/12 ngày). Nếu lấy hai đơn vị khác nhau và , thì ta có thể viết Q = n 1 và Q = n 2, từ đó
n 1 /n 2 = /,
tức là giá trị số PV tỷ lệ nghịch với đơn vị của nó.
Từ thực tế là kích thước của PV không phụ thuộc vào đơn vị đã chọn của nó, điều kiện cho tính rõ ràng của các phép đo tuân theo, bao gồm thực tế là tỷ lệ của hai giá trị của một PV nhất định không nên phụ thuộc vào đơn vị nào được đặt được sử dụng trong phép đo. Ví dụ, tỷ số giữa tốc độ của ô tô và tàu hỏa không phụ thuộc vào việc những tốc độ này được biểu thị bằng km/h hay mét/giây. Thật không may, điều kiện này thoạt nhìn có vẻ bất biến nhưng vẫn chưa được đáp ứng khi đo một số PV nhất định (độ cứng, độ nhạy sáng, v.v.).
1. PHẦN LÝ THUYẾT
1.1 Khái niệm đại lượng vật lý
Các vật thể có trọng lượng của thế giới xung quanh được đặc trưng bởi tính chất của chúng. Tài sản là một phạm trù triết học thể hiện khía cạnh đó của một đối tượng (hiện tượng, quá trình) xác định sự khác biệt hay tương đồng của nó với các đối tượng khác (hiện tượng, quá trình) và được bộc lộ trong mối quan hệ của nó với chúng. Thuộc tính - danh mục chất lượng. Vì mô tả định lượng các tính chất khác nhau của các quá trình và cơ thể vật chất khái niệm đại lượng được đưa ra. Độ lớn là một thuộc tính của một thứ có thể được phân biệt với các thuộc tính khác và được đánh giá theo cách này hay cách khác, kể cả về mặt định lượng. Một đại lượng không tồn tại một mình; nó chỉ tồn tại trong chừng mực có một vật thể có những đặc tính được biểu thị bằng một đại lượng nhất định.
Phân tích đại lượng cho phép chúng ta chia chúng (Hình 1) thành hai loại: đại lượng hình thức vật chất(thực tế) và số lượng hình mẫu lý tưởng thực tế (lý tưởng), chủ yếu liên quan đến toán học và là sự khái quát hóa (mô hình) của các khái niệm thực tế cụ thể.
Ngược lại, số lượng thực được chia thành vật chất và phi vật chất. Bản thân đại lượng vật lý trường hợp chung có thể được định nghĩa là đặc tính đại lượng của các đối tượng vật chất (quá trình, hiện tượng) được nghiên cứu trong tự nhiên (vật lý, hóa học) và khoa học kỹ thuật. Các đại lượng phi vật chất bao gồm các đại lượng vốn có trong khoa học xã hội (phi vật chất) - triết học, xã hội học, kinh tế, v.v.
Cơm. 1. Phân loại đại lượng.
Tài liệu RMG 29-99 giải thích một đại lượng vật lý là một trong những đặc tính của một đối tượng vật lý, phổ biến về mặt chất lượng đối với nhiều đối tượng vật lý, nhưng lại mang tính chất riêng biệt về mặt định lượng đối với từng đối tượng. Tính cá nhân theo thuật ngữ định lượng được hiểu theo nghĩa là một đặc tính có thể lớn hơn hoặc ít hơn một số lần nhất định đối với một đối tượng so với đối tượng khác.
Nên chia các đại lượng vật lý thành các đại lượng đo được và ước tính. EF đo được có thể được biểu thị một cách định lượng như sau một số nhất địnhđơn vị đo đã được thiết lập. Khả năng giới thiệu và sử dụng các đơn vị đó là quan trọng dấu ấn PV đo được. Các đại lượng vật lý mà vì lý do này hay lý do khác không thể đưa ra đơn vị đo lường mà chỉ có thể ước tính được. Đánh giá được hiểu là hoạt động gán một số nhất định cho một giá trị nhất định, được thực hiện theo các quy tắc đã được thiết lập. Các giá trị được đánh giá bằng cách sử dụng thang đo. Thang số lượng là tập hợp các giá trị có thứ tự của một đại lượng dùng làm cơ sở ban đầu để đo một đại lượng nhất định.
Các đại lượng phi vật lý, về nguyên tắc không thể đưa ra đơn vị đo lường, chỉ có thể ước tính được. Cần lưu ý rằng việc đánh giá các đại lượng phi vật chất không phải là một phần nhiệm vụ của đo lường lý thuyết.
Để nghiên cứu chi tiết hơn về PV, cần phân loại và xác định các đặc điểm đo lường chung của chúng nhóm riêng biệt. Các phân loại có thể có của PV được thể hiện trong hình. 2.
Theo loại hiện tượng, PV được chia thành:
Thực tế, tức là đại lượng mô tả vật lý và tính chất vật lý và hóa học chất, vật liệu và sản phẩm làm từ chúng. Nhóm này bao gồm khối lượng, mật độ, điện trở, điện dung, độ tự cảm, v.v. Đôi khi những PV này được gọi là thụ động. Để đo chúng, cần sử dụng nguồn năng lượng phụ trợ để tạo ra tín hiệu thông tin đo lường. Trong trường hợp này, PV thụ động được chuyển đổi thành PV hoạt động và được đo lường;
Năng lượng, tức là số lượng mô tả đặc tính năng lượng quá trình biến đổi, truyền tải và sử dụng năng lượng. Chúng bao gồm dòng điện, điện áp, công suất, năng lượng. Những đại lượng này được gọi là hoạt động.
Chúng có thể được chuyển đổi thành tín hiệu thông tin đo lường mà không cần sử dụng nguồn năng lượng phụ trợ;
Đặc trưng cho tiến trình của các quá trình theo thời gian, nhóm này bao gồm nhiều loại đặc điểm quang phổ, hàm tương quan và các thông số khác.
Bằng liên kết nhiều nhóm khác nhau quá trình vật lý PV được chia thành không gian, thời gian, cơ học, điện và từ, nhiệt, âm thanh, ánh sáng, hóa lý, bức xạ ion hóa, vật lý nguyên tử và hạt nhân.
Cơm. 2. Phân loại đại lượng vật lý
Theo mức độ độc lập có điều kiện với các đại lượng khác của nhóm này, tất cả các PV được chia thành cơ bản (độc lập có điều kiện), đạo hàm (phụ thuộc có điều kiện) và bổ sung. Hiện nay, hệ SI sử dụng 7 đại lượng vật lý được chọn làm đại lượng chính: độ dài, thời gian, khối lượng, nhiệt độ, lực. dòng điện, cường độ sáng và lượng vật chất. PV bổ sung bao gồm các góc phẳng và góc đặc. Dựa trên sự hiện diện của kích thước, PV được chia thành các chiều, tức là có thứ nguyên và không thứ nguyên.
1.2 Hệ mét đo lường
Việc thiếu cơ sở hợp lý cho việc lựa chọn các đơn vị PV đã dẫn đến sự đa dạng của chúng không chỉ ở các quốc gia khác nhau, nhưng ngay cả ở các khu vực khác nhau của cùng một quốc gia. Điều này gây ra khó khăn rất lớn, đặc biệt trong quan hệ quốc tế. Hệ thống đo lường số liệu phát sinh, tức là. một bộ các đơn vị PV được khuyến nghị thay vì những đơn vị được sử dụng trước đây.
Các đơn vị sau đã được thông qua: chiều dài - mét (m), khối lượng - kilôgam (kg), thể tích - lít (l), thời gian - giây (s).
Bội số thập phân và bội số của các đơn vị PV cũng được giới thiệu, tức là các đơn vị PV, ở dạng 10 in. toàn bộ bằng cấp lớn hơn và nhỏ hơn nhiều lần và được cài đặt quy tắc đơn giản gán tên cho bội số và đơn vị phụ PV sử dụng các tiền tố: kilo, hecto, deca, deci, centi và milli [ví dụ: centimet (cm), milimet (mm), decaliter (dal), v.v.]
Điều này đã tạo cho các đơn vị hệ mét(đơn vị PV theo hệ mét) một lợi thế đáng kể so với các đơn vị khác hiện có vào thời điểm đó. Ngoài ra, các đơn vị số liệu của PV giúp không thể sử dụng các số được đặt tên tổng hợp (ví dụ: chiều dài 8 sải là 3 feet 5 inch) và hỗ trợ tính toán rất nhiều.
1.3 Hệ đơn vị đại lượng vật lý
Xây dựng đơn vị và hệ thống đơn vị. Trước đây, các tổ máy PV khác nhau thường được lắp đặt độc lập với nhau. Ngoại lệ duy nhất là đơn vị chiều dài, diện tích và thể tích. Đặc điểm chính của các đơn vị PV hiện đại là sự phụ thuộc được thiết lập giữa chúng. Trong trường hợp này, một số đơn vị cơ bản của PV được chọn tùy ý và tất cả các đơn vị còn lại - đạo hàm của PV thu được bằng cách sử dụng các phụ thuộc (định luật và định nghĩa) kết nối các PV khác nhau, tức là. các phương trình điều khiển.
Các đại lượng vật lý có đơn vị được chấp nhận là cơ bản được gọi là PV cơ bản và đơn vị của chúng là đạo hàm được gọi là PV phái sinh.
Tập hợp các đơn vị cơ bản và dẫn xuất của hoạt động thể chất, bao gồm tất cả hoặc một số lĩnh vực vật lý, được gọi là hệ thống các đơn vị hoạt động thể chất.
Chúng ta hãy xem xét các ví dụ về việc thiết lập các đơn vị đạo hàm của PV với chiều dài L, khối lượng M và thời gian T được chọn làm PV chính, tức là với các đơn vị cơ bản được chọn là PV [L], [M] và [T].
Ví dụ 1: Cách tính đơn vị diện tích. Hãy chọn một số đơn giản hình hình học, ví dụ như một vòng tròn. Kích thước diện tích s của hình tròn tỷ lệ với lũy thừa bậc hai của kích thước đường kính d của nó: s = k S d 2, trong đó k S là hệ số tỷ lệ. Chúng ta sẽ lấy phương trình này làm phương trình xác định. Đặt kích thước đường kính của hình tròn bằng một đơn vị chiều dài, tức là d = [L], ta được [s] = k S [L] 2. Việc chọn hệ số tỷ lệ k S là tùy ý. Cho k S = l thì [s] = [L] 2, tức là diện tích hình tròn có đường kính bằng một đơn vị chiều dài được chọn làm đơn vị diện tích. . Nếu [L] = 1 m thì [s] = 1 m 2. Diện tích hình tròn trong trường hợp này phải được tính bằng công thức s = d 2 và diện tích hình vuông có cạnh b - sử dụng công thức s = (4/p)b 2 .
Thông thường, thay vì sử dụng đơn vị diện tích tròn như vậy, người ta sử dụng đơn vị diện tích thuận tiện hơn. đơn vị hình vuông, là diện tích hình vuông có cạnh bằng một chiều dài.
Nếu khi thiết lập đơn vị diện tích tròn, k S = p/4 được lấy thì nó sẽ trùng với đơn vị vuông thông thường.
Ví dụ 2. Đặt đơn vị tốc độ. Là một phương trình xác định, chúng ta lấy phương trình cho thấy kích thước của tốc độ và chuyển động đều hơn thế nữa kích thước lớn hơn l quãng đường đã đi và bằng cái gì kích thước nhỏ hơn thời gian dành cho con đường này T:
trong đó k u là hệ số tỷ lệ.
Giả sử l = [L], T = [T] thì ta thu được đơn vị của tốc độ [u]=k u k u [L] [T] -1. Nếu vì lý do thuận tiện, chúng ta đặt k u = l thì đơn vị của tốc độ sẽ là [u] = [L] [T] -1. Với [L] = 1 mi [T] = 1s theo công thức cuối cùng [u] = 1 m/s.
Ví dụ 3: Đặt đơn vị gia tốc. Để làm phương trình xác định, chúng ta lấy định nghĩa gia tốc là đạo hàm của tốc độ theo thời gian: a = du/dT. Giả sử du = [u], dT = [T] thì ta thu được đơn vị của gia tốc: [a] = 
Với [L] = 1 m và [T] = 1s [a] = 1 m/s 2.
Ví dụ 4: Lập đơn vị đo lực. Chúng ta hãy chọn làm phương trình xác định định luật vạn vật hấp dẫn
f = trong đó m 1 và m 2 là kích thước của khối lượng cơ thể;
r là khoảng cách giữa tâm của các khối lượng này;
kf - hệ số tỉ lệ.
Giả sử m 1 = m 2 [M], r = [L] thì ta có đơn vị của lực
hoặc với k f =1 [f] = [M] 2 [L] -2. Với [L] = 1 m và [M] = 1 kg theo công thức cuối [f] = 1 kg 2/m 2.
Chọn phương trình của định luật thứ hai Newton f = = k f ma làm phương trình xác định, tương tự như phương trình trước, chúng ta thu được một đơn vị lực có dạng [f] = k f [M] * [a] = k f [M] [L] [T] -2, hoặc ở dạng [f] = [M] [L] [T] -2. Với [M] = 1 kg, [L] = 1 m và [T] = 1s theo công thức cuối cùng [f] = 1 kg m/s 2.
Cả hai đơn vị lực thu được đều bằng nhau, nhưng đơn vị thứ hai được phổ biến rộng rãi và đơn vị thứ nhất hiếm khi được sử dụng (chủ yếu trong thiên văn học).
Từ các ví dụ đã xem xét, rõ ràng là với các PV chính đã chọn - chiều dài L, khối lượng M và thời gian T, đơn vị đạo hàm [x] của một số PV x được tìm thấy thông qua các đơn vị [L], [M] và [T] theo đến công thức:
[x] = k x [L] pL [M] pM [T] pT ,
trong đó k x là hệ số tỷ lệ được chọn tùy ý;
p L, p M và p T là các số dương hoặc âm.
Những con số này cho thấy đơn vị đạo hàm của PV thay đổi như thế nào khi có sự thay đổi của đơn vị chính. Ví dụ: với sự thay đổi đơn vị cơ bản [L] q lần, đơn vị dẫn xuất [x] sẽ thay đổi q pL lần. Vì k x không ảnh hưởng đến sự thay đổi của [x] nên bản chất của sự thay đổi trong đơn vị [x] với sự thay đổi của đơn vị [L], [M] và [T] thường được biểu thị bằng công thức thứ nguyên trong đó k x = 1. Trong trường hợp đang xem xét công thức thứ nguyên có dạng
dimx = L pL M pL T pT ,
trong đó phía bên phải được gọi là kích thước của đơn vị PV; bên trái- ký hiệu kích thước này (kích thước);
p L, p M và p T là các chỉ số kích thước.
Từ công thức thứ nguyên, có thể thấy rõ kích thước đạo hàm của PV thay đổi như thế nào khi có sự thay đổi kích thước của PV chính với phương trình xác định đã chọn. Vế phải của công thức này còn được gọi là số chiều của PV.
Ta xét trường hợp tổng quát khi có một số hàm hàm cơ bản A, B, C, D, ..., có đơn vị là [A], [B], [C], [D],..... Khi đó , rõ ràng, việc thiết lập các đơn vị đạo hàm của PV x sẽ được rút gọn thành việc lựa chọn bất kỳ phương trình xác định nào nối x với các PV (cơ bản và đạo hàm) khác, để rút gọn phương trình này về dạng:
x = k x A pA B pB C pC D pD …,
trong đó p A, p B, p C, p D, ... là các chỉ số về kích thước và để thay thế các PV chính bằng các đơn vị của chúng:
[x] = k x [A] pA [B] pB [C] pC [D] pD …
Công thức kích thước trong trường hợp này sẽ như sau:
dim x = A pA B pB C pC D pD …
Được biết, đơn vị dẫn xuất PV x có thứ nguyên p A so với đơn vị cơ bản PV A, thứ nguyên p B so với đơn vị cơ bản PV B, v.v. (hoặc đạo hàm của PV có thứ nguyên p A so với PV chính A, thứ nguyên p B so với PV B chính, v.v.). Vì vậy, khi xem xét thứ nguyên của tốc độ (ví dụ 2) LT -1 hoặc L 1 M 0 T -1, chúng ta có thể nói rằng tốc độ có thứ nguyên là 1 so với chiều dài, thứ nguyên bằng 0 so với khối lượng và thứ nguyên là - 1 liên quan đến thời gian (đơn vị tốc độ có kích thước bằng 1 so với đơn vị chiều dài, v.v.).
Nếu p A = p B = p C = p D = ... = 0 thì đạo hàm của PV x được gọi là PV không thứ nguyên, và đơn vị của nó [x] được gọi là đơn vị PV không thứ nguyên.
Một ví dụ về đơn vị đạo hàm không thứ nguyên của PV là đơn vị [φ] của góc phẳng φ – radian. Khi thiết lập đơn vị này, phương trình φ = = k φ (l/r) được dùng làm phương trình xác định, cho thấy kích thước của góc φ càng lớn thì kích thước chiều dài l của cung chắn nó càng lớn và nhỏ hơn độ dài r của bán kính cung này. Phương trình giả sử k φ = 1, l = [L], r= [L]. Do đó [φ] = = [L] 0 và dim φ = L 0 .
Nếu, khi thiết lập một đơn vị PV dẫn xuất trong biểu thức của nó thông qua các đơn vị PV cơ bản, người ta giả sử k x = 1 thì nó được gọi là đơn vị PV dẫn xuất nhất quán. Một hệ thống các đơn vị PV, tất cả các đơn vị dẫn xuất của chúng đều nhất quán, được gọi là hệ thống nhất quán của các đơn vị PV.
Kích thước của các đơn vị PV dẫn xuất x, y và z được kết nối với nhau như sau. Nếu z = k 1 xy thì
dimz - dimх * dimу. (1.2)
Nếu z = k 2 thì
dimz - dimх/diму. (1.3)
Nếu z = k 3 x n thì
dimz - (dim x) n . (1.4)
Chúng ta đã sử dụng đẳng thức (1.2) và (1.3) khi thiết lập đơn vị của gia tốc và lực, và đẳng thức (1.4) là hệ quả của đẳng thức (1.2).
Công thức kích thước chỉ có thể được viết cho các PV như vậy, phép đo thỏa mãn điều kiện duy nhất của phép đo. Kích thước của các PV khác nhau có thể trùng nhau (ví dụ: mômen lực và công) và kích thước của cùng một PV trong hệ thống khác nhauđơn vị trục của PV có thể khác nhau (xem ví dụ 4, trong đó các phương trình xác định khác nhau dẫn chúng ta đến các thứ nguyên khác nhau của đơn vị lực và do đó dẫn đến các thứ nguyên khác nhau của lực). Do đó, kích thước không được đưa ra trình bày đầy đủ về FV. Tuy nhiên, sự khác biệt giữa kích thước bên trái và bên phải của bất kỳ công thức hoặc phương trình nào cho thấy rằng công thức hoặc phương trình này là sai. Ngoài ra, khái niệm về kích thước còn giúp giải quyết nhiều vấn đề dễ dàng hơn. Nếu biết trước PV nào tham gia vào quá trình nghiên cứu thì có thể sử dụng phân tích thứ nguyên để thiết lập bản chất của mối quan hệ giữa quy mô của các PV này. Đồng thời, việc giải quyết một vấn đề thường trở nên đơn giản hơn nhiều so với việc giải quyết nó theo những cách khác.
Điều quan trọng là trong công thức toán học hiện tượng vật lý Khi ký hiệu PV, chúng tôi muốn nói đến không phải bản thân các PV và kích thước của chúng, mà là các giá trị của PV, tức là các số được đặt tên. Ví dụ, trong phương trình f = k f ma, biểu thị định luật thứ hai của Newton, các ký hiệu m và a không có nghĩa là bản thân PV (khối lượng và gia tốc) cũng như không phải các thứ nguyên của khối lượng và gia tốc, không thể nhân với nhau, nhưng các giá trị của khối lượng và gia tốc, tức là các số được đặt tên phản ánh thứ nguyên của khối lượng và gia tốc, đồng thời phép nhân có ý nghĩa.
1.4 Hệ thống đơn vị
Hệ thống đầu tiên của các đơn vị PV về cơ bản là các đơn vị PV theo hệ mét đã đề cập ở trên. Tuy nhiên, chỉ đến năm 1832, K. Gauss mới đề xuất xây dựng hệ thống các đơn vị quang điện như một tập hợp các đơn vị cơ bản và đơn vị dẫn xuất. Trong hệ thống do ông xây dựng, đơn vị chính của PV là milimet, miligam và giây.
Sau đó, các hệ thống đơn vị PV khác xuất hiện, cũng dựa trên các đơn vị PV số liệu, nhưng với các đơn vị cơ bản khác nhau. Nổi tiếng nhất trong số các hệ thống này là như sau.
Hệ thống GHS (1881). Đơn vị cơ bản của PV là centimet, gam, giây. Hệ thống này đã trở nên phổ biến trong vật lý. Sau đó, một số phiên bản của hệ thống này đã được tạo ra cho PV điện và từ.
Hệ thống MTS (1919). Đơn vị cơ bản của PV là mét, tấn (1000 kg), giây. Hệ thống này không được sử dụng rộng rãi.
Hệ thống MKGSS ( cuối thế kỷ XIX V). Đơn vị cơ bản của PV là mét, lực kilogam, giây. Hệ thống này đã trở nên phổ biến trong công nghệ.
Hệ thống ISSA (1901). Nó đôi khi được gọi là hệ thống Georgie (được đặt theo tên người tạo ra nó). Các đơn vị cơ bản của PV là mét, kilôgam, giây và ampe. Hệ thống này hiện bao gồm phần không thể thiếu vào hệ thống quốc tế mới của các đơn vị PV.
Tất cả các đơn vị cơ bản và dẫn xuất của bất kỳ hệ thống đơn vị PV nào đều được gọi là đơn vị hệ thống PV (liên quan đến hệ thống này). Cùng với các đơn vị mang tính hệ thống, còn có cái gọi là đơn vị phi hệ thống, tức là những đơn vị không nằm trong hệ thống của các đơn vị PV. Tất cả các đơn vị PV không thuộc hệ thống có thể được chia thành hai nhóm: 1) không được bao gồm trong bất kỳ hệ thống đã biết, ví dụ: đơn vị chiều dài - đơn vị x, đơn vị áp suất - milimet thủy ngân, đơn vị năng lượng - electron-volt; 2) chỉ mang tính chất phi hệ thống đối với một số hệ thống, ví dụ: đơn vị chiều dài - centimet - không mang tính hệ thống đối với tất cả các hệ thống ngoại trừ GHS; đơn vị khối lượng - tấn - phi hệ thống cho tất cả các hệ thống ngoại trừ MTS; đơn vị công suất điện - centimet - không mang tính hệ thống cho tất cả các hệ thống ngoại trừ SGSE.
Sự hiện diện của các hệ thống khác nhau của các đơn vị PV, cũng như số lượng lớn các đơn vị quang điện không thuộc hệ thống tạo ra những bất tiện liên quan đến việc tính toán cần thiết khi di chuyển từ đơn vị quang điện này sang đơn vị quang điện khác. Trước sự phát triển của mối quan hệ khoa học kỹ thuật giữa các quốc gia, việc thống nhất các đơn vị PV trở nên cần thiết. Kết quả là một Hệ thống Đơn vị VF Quốc tế mới đã được tạo ra.
Hệ thống đơn vị quốc tế Năm 1960, Đại hội đồng lần thứ XI về Cân đo đã thông qua Hệ thống quốc tế các đơn vị của PV SI ·.
Tại Liên Xô và các quốc gia thành viên CMEA, SI đã được đưa vào tiêu chuẩn CMEA STSEV 1052 - 78 “Đo lường. Đơn vị đại lượng vật lý" Thông tin về các đơn vị cơ bản của PV SI được đưa ra trong bảng. 1.
Hai đơn vị SI dẫn xuất cơ bản của PV: đơn vị góc phẳng là radian ( chỉ định của Nga rad, quốc tế - rad) và đơn vị góc đặc - steradian (ký hiệu tiếng Nga là cf, quốc tế - sr) - không được coi là dẫn xuất chính thức và được gọi là đơn vị bổ sung FV SI. Lý do cho sự cô lập của chúng là vì chúng được thiết lập theo các phương trình xác định j = l/r và y = S/R 2, trong đó j là một góc phẳng, đỉnh của nó trùng với tâm của một cung có chiều dài l và bán kính r; y là một góc đặc có đỉnh trùng với tâm của hình cầu bán kính R và cắt diện tích S trên bề mặt hình cầu.
[j] = 0 và [y] = 
là không thứ nguyên và do đó không phụ thuộc vào việc lựa chọn các đơn vị cơ bản của hệ thống PV.
Các đơn vị PV SI phái sinh được hình thành từ các đơn vị cơ bản và bổ sung theo quy tắc hình thành các đơn vị PV mạch lạc.
Đơn vị cơ bản của các đại lượng vật lý SI Bảng 1.
Ví dụ: gia tốc góc– radian trên giây bình phương (rad/s 2), lực căng từ trường– ampe trên mét (A/m), độ sáng – candela trên mét vuông(cd/m2).
Các đơn vị SI PV có tên đặc biệt được đưa ra trong bảng. 2.
Hệ thống quốc tế có những ưu điểm sau so với các hệ thống khác của các đơn vị PV: nó có tính phổ quát, tức là nó bao trùm tất cả các lĩnh vực vật lý; mạch lạc; Các thiết bị PV của nó thực tế thuận tiện trong hầu hết các trường hợp và đã được sử dụng rộng rãi trước đây.
Các đơn vị được phê duyệt để sử dụng ở các nước CMEA. Những ưu điểm trên của SI nói chung vẫn chưa cho phép chúng tôi nói rằng các đơn vị PV của nó trong mọi trường hợp đều dễ chấp nhận hơn bất kỳ đơn vị nào khác. Ví dụ, để đo khoảng trống lớn về thời gian, một tháng và một thế kỷ có thể trở thành những đơn vị thuận tiện hơn một giây; để đo khoảng cách xa, năm ánh sáng và Parsec có thể trở thành những đơn vị thuận tiện hơn mét, v.v.
Đơn vị dẫn xuất của đại lượng vật lý SI, có tên đặc biệt. Bảng 2.
2. PHẦN TÍNH TOÁN
Nhiệm vụ. Kết quả quan sát X = 100V thu được khi sử dụng vôn kế có độ chính xác cấp 4, U n = 150V. Xác định phạm vi chứa giá trị thực, sai số tương đối và tuyệt đối.
Giải pháp. k = 
Lỗi tương đối: 
Giá trị thực: X u = (100 ± 6) V.
Tất cả hoạt động công nghệ con người gắn liền với việc đo lường các đại lượng vật lý khác nhau.
Một tập hợp các đại lượng vật lý đại diện cho một hệ thống nhất định trong đó các đại lượng riêng lẻ được kết nối với nhau bằng một hệ phương trình.
Đối với mỗi đại lượng vật lý phải xác định đơn vị đo. Phân tích mối tương quan giữa các đại lượng vật lý cho thấy rằng độc lập với nhau, có thể thiết lập đơn vị đo chỉ cho một số đại lượng vật lý và biểu thị phần còn lại thông qua chúng. Số là độc lập giá trị được thiết lập bằng hiệu giữa số đại lượng có trong hệ và số phương trình độc lập liên hệ giữa các đại lượng.
Ví dụ, nếu tốc độ của một vật được xác định theo công thức v=L/t thì chỉ có thể thiết lập hai đại lượng độc lập và đại lượng thứ ba có thể được biểu thị thông qua chúng.
Các đại lượng vật lý có đơn vị được thiết lập độc lập với các đại lượng khác được gọi là đại lượng cơ bản và đơn vị của chúng được gọi là đơn vị cơ bản.
Thứ nguyên của đại lượng vật lý là biểu thức dưới dạng đơn thức lũy thừa, bao gồm tích các ký hiệu của đại lượng vật lý cơ bản trong mức độ khác nhau và phản ánh mối quan hệ của một đại lượng nhất định với các đại lượng vật lý được chấp nhận trong một hệ đại lượng nhất định là cơ bản và có hệ số tỷ lệ bằng 1.
Các lũy thừa của ký hiệu của các đại lượng cơ bản có trong đơn thức có thể là số nguyên, phân số, dương và âm. Theo tiêu chuẩn quốc tế ISO 31/0, kích thước của đại lượng phải được biểu thị bằng dấu hiệu mờ. Trong hệ thống LMT, kích thước của X sẽ là:
dimX = L l M m T t ,
trong đó L.M.T là ký hiệu của các đại lượng được lấy làm cơ bản (độ dài, khối lượng, thời gian tương ứng);
l, m, t - số nguyên hoặc phân số, số thực dương hoặc âm, là các chỉ số về thứ nguyên.
Thứ nguyên của một đại lượng vật lý lớn hơn đặc điểm chung hơn phương trình xác định đại lượng, vì cùng một thứ nguyên có thể vốn có trong các đại lượng có các khía cạnh chất lượng khác nhau.
Ví dụ, công của lực F được xác định theo phương trình A = Fl; động năng của một vật chuyển động - theo phương trình E k = mv 2/2, và kích thước của cả hai đều bằng nhau.
Với thứ nguyên, bạn có thể thực hiện các phép tính nhân, chia, lũy thừa và trích rút căn.
Chỉ báo thứ nguyên của đại lượng vật lý là chỉ báo về sức mạnh mà thứ nguyên của đại lượng vật lý cơ bản, bao gồm trong thứ nguyên của đại lượng vật lý phái sinh, được nâng lên.
Thứ nguyên được sử dụng rộng rãi trong việc hình thành các đơn vị dẫn xuất và kiểm tra tính đồng nhất của phương trình. Nếu tất cả số mũ của một thứ nguyên đều bằng 0 thì đại lượng vật lý đó được gọi là không thứ nguyên. Tất cả giá trị tương đối(tỷ lệ các đại lượng cùng tên) là không thứ nguyên.
Đại lượng vật lý (PV) là một đặc tính chung về mặt chất lượng đối với nhiều đối tượng vật lý (trạng thái và quá trình xảy ra trong chúng), nhưng lại riêng biệt về mặt định lượng đối với từng đối tượng.
về mặt chất lượng tính chất chungđược đặc trưng bởi chi FV. Phổ biến về mặt định tính có thể là các PV có tên khác nhau (tên khác nhau): chiều dài, chiều rộng, chiều cao, chiều sâu, khoảng cách hoặc lực điện động, điện áp, điện thế hoặc công, năng lượng, lượng nhiệt. Những PV như vậy được cho là cùng loại hoặc đồng nhất. Các đại lượng vật lý không đồng nhất được gọi là không đồng nhất hoặc không đồng nhất.
về mặt định lượng tài sản cá nhânđược đặc trưng bởi kích thước của PV. Ví dụ, tốc độ, nhiệt độ, độ nhớt là những đặc tính vốn có của hầu hết các đồ vật khác nhau, nhưng đối với một số đối tượng của tài sản này nhiều hơn, những người khác có ít hơn. Do đó, kích thước của tốc độ, nhiệt độ và độ nhớt đối với một số vật thể lớn hơn đối với những vật thể khác.
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ĐƯỢC SỬ DỤNG
1. Kuznetsov V.A., Yalunina G.V. Nguyên tắc cơ bản của đo lường. Hướng dẫn. – M.: Nhà xuất bản. Tiêu chuẩn, 1995. – 280 tr.
2. Pronenko V.I., Yakirin R.V. Đo lường trong công nghiệp. – Kiev: Công nghệ, 1979. – 223 tr.
3. Laktionov B.I., Radkevich Ya.M. Đo lường và khả năng thay thế lẫn nhau. – M.: Nhà xuất bản quốc gia Mátxcơva trường đại học khai thác mỏ, 1995. – 216 tr.
Sẽ đúng hơn khi nói “đơn vị không thứ nguyên của PV”, vì thứ nguyên bằng 0 chứ không phải kích thước. Tuy nhiên, thuật ngữ “đơn vị quang điện không thứ nguyên” được sử dụng rộng rãi. Điều tương tự cũng áp dụng cho thuật ngữ “PV không thứ nguyên”.
SGSE là một trong những dạng của hệ thống GHS.
· SI là viết tắt của Systeme International. Thay vì SI, bạn có thể viết SI (System International).
Đại lượng vật lý (PV) là tính chất phổ biến về chất lượng
đặc biệt là đối với nhiều đối tượng vật lý, nhưng về mặt định lượng
tôn trọng cá nhân đối với từng đối tượng vật chất.
Đo lường – một tập hợp các hoạt động được thực hiện để xác định
chia giá trị định lượng của một đại lượng.
Đặc tính định tính của đại lượng đo . Chất lượng
Đặc điểm chính của đại lượng vật lý là thứ nguyên
ness. Nó được biểu thị bằng ký hiệu mờ, xuất phát từ từ
thứ nguyên, tùy thuộc vào ngữ cảnh, có thể được dịch
cả về kích thước và kích thước.
Cân đo. thang đo- đây là mệnh lệnh
tập hợp các giá trị của một đại lượng vật lý phục vụ
cơ sở để đo lường nó.
Phân loại phép đo
Các phép đo có thể được phân loại theo các tiêu chí sau:
1. Bằng phương pháp thu thập thông tin:
- thẳng – đây là những phép đo trong đó giá trị mong muốn của fi-
độ lớn sical thu được trực tiếp;
- gián tiếp là một phép đo trong đó định nghĩa độ biến dạng
giá trị có thể có của một đại lượng vật lý được tìm thấy dựa trên kết quả
các phép đo trực tiếp của các đại lượng vật lý khác, chức năng
nhưng liên quan đến giá trị mong muốn;
- tích lũy là các phép đo đồng thời của không
có bao nhiêu số lượng cùng tên mà giá trị mong muốn của
các danh tính được xác định bằng cách giải hệ phương trình thu được
khi đo các đại lượng này theo nhiều cách kết hợp khác nhau;
- chung các phép đo được thực hiện đồng thời
hai hoặc nhiều đại lượng không giống nhau để xác định
sự phụ thuộc giữa chúng.
2. Theo lượng thông tin đo:
Một lần;
Nhiều.
3. Về đơn vị cơ bản:
Tuyệt đối;
Liên quan đến.
4. Theo tính chất phụ thuộc của giá trị đo được vào thời gian,
tĩnh;
năng động.
5. Tùy thuộc vào tính chất vật lý của đại lượng đo
đo được chia thành các loại:
Đo đại lượng hình học;
Đo đại lượng cơ học;
Đo các thông số lưu lượng, tốc độ dòng chảy, mức, thể tích
Đo áp suất, đo chân không;
Đo thành phần, tính chất vật lý, hóa học của các chất;
Đo nhiệt độ và vật lý nhiệt;
Đo thời gian và tần số;
Đo đại lượng điện và từ;
Đo lường vô tuyến điện tử;
Đo đại lượng âm thanh;
Các phép đo vật lý quang học;
Đo đặc tính của bức xạ ion hóa và hạt nhân -
hằng số cuối cùng.
Phương pháp đo
Phương pháp đo - một kỹ thuật hoặc một tập hợp các kỹ thuật
so sánh đại lượng đo được với đơn vị của nó phù hợp với
nguyên tắc đo lường tiêu chuẩn hóa.
Nguyên lý đo là một hiện tượng vật lý hoặc hiệu ứng
làm cơ sở cho các phép đo. Ví dụ như hiện tượng điện
cộng hưởng trong mạch dao động là cơ sở để đo
tần số của tín hiệu điện bằng phương pháp cộng hưởng.
Các phương pháp đo các đại lượng vật lý cụ thể rất
đa dạng. TRONG nói chung phân biệt phương pháp trực tiếp
đánh giá và phương pháp so sánh với thước đo.
Phương pháp đánh giá trực tiếp đó có phải là ý nghĩa
giá trị đo được xác định trực tiếp từ tham chiếu
thiết bị của thiết bị đo.
Phương pháp so sánh với thước đo đó có phải là trọng lượng đo được
danh tính được so sánh với giá trị được tái tạo bằng thước đo.
Phương pháp so sánh với thước đo có nhiều loại. Đây là tôi-
phương pháp tương phản, phương pháp zero, phương pháp thay thế, phương pháp vi phân
phương pháp hợp lý, sự trùng hợp ngẫu nhiên.
Phương pháp tương phản đó có phải là số đo
cường độ và cường độ được tái tạo bằng thước đo có thể tái tạo đồng thời
hành động trên thiết bị so sánh, với sự trợ giúp của nó
Mối quan hệ giữa các đại lượng này được xác định. Ví dụ, thay đổi
chịu trọng lượng trên cân đòn bẩy được cân bằng với trọng lượng, hoặc
đo điện áp DC trên bộ bù so sánh
tương tác với EMF đã biết của một phần tử bình thường.
Phương thức rỗng đó có phải là hiệu ứng ròng
tác động của đại lượng và số đo được đo lên thiết bị so sánh lên đến
lái xe về số không. Ví dụ, đo điện trở
cây cầu với sự cân bằng đầy đủ của nó.
Phương pháp thay thế đó là giá trị đo được
Thứ hạng được thay thế bằng thước đo có giá trị đã biết. Ví dụ,
cân bằng cách đặt luân phiên khối lượng và quả cân đo được
trên cùng một đĩa cân (phương pháp Borda).
Phương pháp vi phân đó có phải là số đo
giá trị được so sánh với một giá trị đồng nhất đã biết
giá trị, hơi khác so với giá trị đo được
độ lớn và tại đó sự khác biệt giữa hai giá trị này được đo
số lượng. Ví dụ: đo tần số bằng bộ đếm tần số kỹ thuật số
rượu rum với sóng mang tần số dị âm.
Phương pháp đối sánh đó có phải là sự khác biệt giữa
số lượng và giá trị có thể đo được, thước đo có thể tái sản xuất, có thể đo lường được
được ghi lại bằng cách sử dụng sự trùng hợp của các dấu tỷ lệ hoặc tín hiệu định kỳ
nắm lấy Ví dụ, đo tốc độ quay bằng đèn nhấp nháy.
Cần phân biệt giữa phương pháp đo và kỹ thuật thực hiện.
số đo.
Quy trình đo – đây là một hợp tác được thành lập
một tập hợp các thao tác và quy tắc trong quá trình đo, việc thực hiện chúng
đảm bảo thu được kết quả đo lường với sự đảm bảo
chính xác theo phương pháp được chấp nhận.
Dụng cụ đo lường
Dụng cụ đo (SI) là một công cụ kỹ thuật sử dụng
được thiết kế để đo lường và có tiêu chuẩn đo lường
đặc trưng.__
Đo lường là một SI dành cho việc sao chép
đại lượng vật lý có kích thước nhất định. Ví dụ: trọng lượng là thước đo
khối lượng, dao động thạch anh là thước đo tần số, thước đo là thước đo chiều dài.
Các biện pháp đa giá trị:
Điều chỉnh trơn tru;
Bộ thước đo;
Các biện pháp lưu trữ
Một thước đo một giá trị tái tạo đại lượng vật lý của một giá trị đơn
kích thước thứ.
Một thước đo đa giá trị tái tạo một số giá trị giống nhau
cùng một đại lượng vật lý.
đầu dò là một SI dự định
để tạo ra tín hiệu thông tin đo lường ở dạng,
thuận tiện cho việc chuyển giao, chuyển đổi tiếp theo, nhưng
không thể tuân theo nhận thức trực tiếp của người vận hành.
Mét là một SI dành cho
tạo ra tín hiệu thông tin đo lường ở dạng thuận tiện
cho nhận thức của người vận hành. Ví dụ như vôn kế, máy đo tần số,
máy hiện sóng, v.v.
Thiết lập đo lường là một tập hợp chức năng
SI kết hợp và các thiết bị phụ trợ được thiết kế
để đo một hoặc nhiều đại lượng vật lý và
nằm ở một nơi. Thông thường, đo
cài đặt được sử dụng để kiểm tra dụng cụ đo lường.
Hệ thống đo lường - một bộ chức năng
biện pháp tổng hợp, dụng cụ đo, thước đo
bộ chuyển đổi, máy tính và các phương tiện kỹ thuật khác,
nằm ở các điểm khác nhau của đối tượng được điều khiển, v.v. Với
mục đích đo một hoặc nhiều đại lượng vật lý,
đặc điểm của vật thể này và việc tạo ra các tín hiệu đo
V. mạch khác nhau. Nó khác với thiết lập đo ở chỗ
tạo ra thông tin đo lường ở dạng thuận tiện
để xử lý và truyền tải tự động.
2.2 Đơn vị đại lượng vật lý
2.3. Hệ thống PV quốc tế (SI)
2.4. Đại lượng vật lý của quy trình công nghệ sản xuất thực phẩm
2.1 Các đại lượng và thang đo vật lý
Đại lượng vật lý(PV) là một trong những thuộc tính của một đối tượng vật lý (hệ thống vật lý, hiện tượng hoặc quá trình), phổ biến về mặt định tính đối với nhiều đối tượng vật lý (hệ thống vật lý, trạng thái và quá trình xảy ra trong chúng), nhưng riêng biệt về mặt định lượng đối với từng đối tượng. Cá nhân theo thuật ngữ định lượng nên được hiểu theo cách mà cùng một thuộc tính của một đối tượng có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn một số lần nhất định so với đối tượng khác.
Thông thường, thuật ngữ "đại lượng vật lý" được sử dụng để chỉ các đặc tính hoặc đặc điểm có thể định lượng được. Các đại lượng vật lý bao gồm khối lượng, độ dài, thời gian, áp suất, nhiệt độ, v.v..
Nên chia các đại lượng vật lý thành đo lường và đánh giá. EF đo được có thể được biểu thị một cách định lượng dưới dạng một số đơn vị đo lường nhất định. Khả năng giới thiệu và sử dụng cái sau là đặc điểm phân biệt quan trọng của EF đo được. Tuy nhiên, có những đặc tính như vị, mùi, v.v. không thể nhập đơn vị đo lường. Những đại lượng như vậy có thể được ước tính, ví dụ, bằng cách sử dụng thang đo độ lớn- trình tự có thứ tự các giá trị của nó, được chấp nhận theo thỏa thuận dựa trên kết quả của các phép đo chính xác.
Theo loại hiện tượng FV được chia thành:
- thực tế, tức là mô tả các tính chất vật lý, hóa lý của các chất, vật liệu và sản phẩm được làm từ chúng. Nhóm này bao gồm khối lượng, mật độ, diện tích bề mặt riêng, v.v.
năng lượng, tức là đại lượng mô tả đặc tính năng lượng của các quá trình biến đổi, truyền tải và sử dụng năng lượng. Chúng bao gồm, ví dụ, dòng điện, điện áp, công suất. Đây là các đại lượng hoạt động có thể chuyển đổi thành tín hiệu thông tin đo lường mà không cần sử dụng nguồn năng lượng phụ trợ;
- mô tả dòng chảy của các quá trình thời gian. Nhóm này bao gồm nhiều loại đặc điểm quang phổ, hàm tương quan, v.v.
Qua thuộc về nhiều nhóm quá trình vật lý khác nhau Vật lý được chia thành không gian, thời gian, cơ học, nhiệt, điện và từ, âm thanh, ánh sáng, vật lý và hóa học, bức xạ ion hóa, vật lý nguyên tử và hạt nhân.
Qua mức độ độc lập có điều kiện với các đại lượng khác của nhóm này PV được chia thành cơ bản (độc lập có điều kiện), phái sinh (phụ thuộc có điều kiện) và bổ sung. Đại lượng vật lý cơ bản- đại lượng vật lý nằm trong một hệ đại lượng và được chấp nhận theo quy ước là độc lập với các đại lượng khác của hệ đại lượng này. Trước hết, những đại lượng đặc trưng cho các tính chất cơ bản của thế giới vật chất được chọn làm đại lượng chính: chiều dài, khối lượng, thời gian. Bốn đại lượng vật lý cơ bản còn lại được chọn sao cho mỗi đại lượng đại diện cho một trong các nhánh của vật lý: cường độ dòng điện, nhiệt độ nhiệt động, lượng vật chất, cường độ ánh sáng. Mỗi đại lượng vật lý cơ bản của hệ đại lượng được gán một ký hiệu dưới dạng chữ thường trong bảng chữ cái Latinh hoặc Hy Lạp: chiều dài - L, khối lượng - M, thời gian - T, dòng điện - I, nhiệt độ - O, lượng chất - N, cường độ ánh sáng - J. Những ký hiệu này được đưa vào tên của hệ đại lượng vật lý.
Đại lượng vật lý dẫn xuất- đại lượng vật lý nằm trong hệ đại lượng và được xác định thông qua các đại lượng cơ bản của hệ đại lượng đó. Ví dụ, đại lượng vật lý dẫn xuất là mật độ, được xác định thông qua khối lượng và thể tích của một vật thể.
Các đại lượng vật lý bổ sung bao gồm mặt phẳng và góc đặc.
Một tập hợp các PV cơ bản và phái sinh, được hình thành theo các nguyên tắc được chấp nhận, được gọi là hệ đại lượng vật lý.
Qua sự hiện diện của kích thước PV được chia thành các chiều, tức là có thứ nguyên và không thứ nguyên.
Trong trường hợp cần nhấn mạnh rằng chúng ta muốn nói đến hàm lượng định lượng của một đại lượng vật lý trong một đối tượng nhất định thì nên sử dụng khái niệm p kích thước quang điện(kích thước của số lượng) – xác định định lượng chức năng vật lý vốn có trong một đối tượng, hệ thống, hiện tượng, quá trình vật chất cụ thể.
Giá trị PV(Q) – biểu thị kích thước của một đại lượng vật lý dưới dạng một số đơn vị nhất định được chấp nhận cho nó. Giá trị của một đại lượng vật lý thu được nhờ kết quả đo hoặc tính toán, ví dụ: 12 kg là giá trị trọng lượng cơ thể.
Giá trị số của PV (q) - một số trừu tượng được bao gồm trong giá trị của một đại lượng
phương trình
được gọi là phương trình đo cơ bản.
Có một sự khác biệt cơ bản giữa kích thước và độ lớn. Kích thước của một đại lượng không phụ thuộc vào việc chúng ta có biết nó hay không. Chúng ta có thể biểu thị kích thước bằng cách sử dụng bất kỳ đơn vị nào của một đại lượng và giá trị số nhất định (ngoại trừ đơn vị khối lượng - kg, ví dụ: bạn có thể sử dụng g). Kích thước đơn vị khác nhau cùng kích thước là khác nhau.
Mối quan hệ giữa đại lượng cơ bản và đại lượng dẫn xuất của hệ thống được thể hiện bằng các phương trình thứ nguyên.
Thứ nguyên của một đại lượng vật lý(dimQ) là biểu thức ở dạng đơn thức lũy thừa, phản ánh mối quan hệ của một đại lượng với các đơn vị cơ bản của hệ thống và trong đó hệ số tỷ lệ được lấy bằng 1. Thứ nguyên của một đại lượng là tích của các đại lượng vật lý cơ bản được nâng lên lũy thừa thích hợp
dimQ = L α M β N γ I η , (2.2)
trong đó L, M, N, tôi – biểu tượng PV cơ bản và α, β, γ, η là số thực.
Chỉ báo kích thước của một đại lượng vật lý– một chỉ báo về mức độ mà thứ nguyên của đại lượng vật lý cơ bản được bao gồm trong thứ nguyên của đại lượng vật lý phái sinh được nâng lên. Chỉ báo thứ nguyên có thể nhận các giá trị khác nhau: số nguyên hoặc phân số, dương hoặc âm.
Khái niệm “thứ nguyên” áp dụng cho cả đại lượng vật lý cơ bản và đại lượng vật lý dẫn xuất. Thứ nguyên của đại lượng chính so với chính nó bằng một và không phụ thuộc vào các đại lượng khác, tức là công thức tính thứ nguyên của đại lượng chính trùng với ký hiệu của nó, ví dụ: thứ nguyên chiều dài - L, thứ nguyên khối lượng - M, vân vân.
Để tìm thứ nguyên của đạo hàm của một đại lượng vật lý trong một hệ đại lượng nhất định, người ta nên thay thứ nguyên của chúng vào vế phải của phương trình xác định đại lượng này thay vì chỉ định đại lượng. Vì vậy, ví dụ, thay thế vào phương trình xác định tốc độ của chuyển động đều V = l/t thay vì dl thứ nguyên của độ dài L và thay vì dt thứ nguyên của thời gian T, chúng ta thu được - dim Q = L/T = LT – 1.
Các phép toán sau có thể được thực hiện trên các chiều: nhân, chia, lũy thừa và trích rút căn.
Đại lượng vật lý thứ nguyên– đại lượng vật lý có chiều mà ít nhất một trong các đại lượng vật lý cơ bản được nâng lên lũy thừa, không phải bằng 0. Nếu tất cả số mũ của thứ nguyên của đại lượng đều bằng 0 thì đại lượng vật lý đó được gọi là không thứ nguyên. Tất cả các đại lượng tương đối đều không thứ nguyên, tức là tỷ lệ của các đại lượng cùng tên. Ví dụ, mật độ tương đối r là một đại lượng không thứ nguyên. Thật vậy, r = L -3 M/L -3 M = L 0 M 0 = 1.
Giá trị của một đại lượng vật lý có thể là đúng, thực tế và đo lường được. Giá trị thực của PV(giá trị thực của một đại lượng) - giá trị của một đại lượng vật lý, về mặt định tính và định lượng, sẽ phản ánh một cách lý tưởng tính chất tương ứng của đối tượng. Giá trị thực sự của một đại lượng nhất định tồn tại, nó không đổi và có thể tương quan với khái niệm chân lý tuyệt đối. Nó chỉ có thể thu được là kết quả của một quá trình đo lường vô tận với sự cải tiến không ngừng của các phương pháp và dụng cụ đo lường. Với mỗi trình độ phát triển của công nghệ đo lường, chúng ta chỉ có thể biết giá trị thực tế của một đại lượng vật lý- giá trị của một đại lượng vật lý được tìm thấy bằng thực nghiệm và gần với giá trị thực đến mức nó có thể thay thế nó cho nhiệm vụ đo đã cho. Giá trị đo được của một đại lượng vật lý- giá trị của một đại lượng vật lý thu được bằng cách sử dụng một kỹ thuật cụ thể.
Trong hoạt động thực tế cần tiến hành đo các đại lượng vật lý khác nhau. Các biểu hiện khác nhau (định lượng hoặc định tính) của bất kỳ tập hợp biểu mẫu thuộc tính nào, ánh xạ các phần tử của chúng lên một tập hợp số có thứ tự hoặc, trong trường hợp tổng quát hơn, các dấu hiệu thông thường tạo thành thang đo để đo các thuộc tính này.
Thang đại lượng vật lý là một tập hợp các giá trị PV được sắp xếp làm cơ sở ban đầu để đo một đại lượng nhất định. Theo cấu trúc logic của biểu hiện các thuộc tính, năm loại thang đo chính được phân biệt: tên, thứ tự, khoảng quy ước, tỷ lệ.
Thang đo đặt tên (thang phân loại). Các thang đo như vậy được sử dụng để phân loại các đối tượng thực nghiệm có tính chất chỉ xuất hiện trong mối quan hệ tương đương; những tính chất này không thể được coi là đại lượng vật lý, do đó các thang đo loại này không phải là thang đo PV. Đây là loại thang đo đơn giản nhất, dựa trên việc gán số cho đặc tính định tính của đồ vật, đóng vai trò gọi tên. Trong thang đo đặt tên, trong đó việc gán một thuộc tính phản ánh cho một lớp tương đương cụ thể được thực hiện bằng giác quan của con người, đây là kết quả phù hợp nhất, được đa số các chuyên gia lựa chọn. Đồng thời, nó có tầm quan trọng lớn sự lựa chọn đúng đắn các lớp có quy mô tương đương - chúng phải được phân biệt bởi các nhà quan sát và chuyên gia đánh giá đặc tính này. Việc đánh số đồ vật theo thang tên được thực hiện theo nguyên tắc: “không gán cùng một số cho các đồ vật khác nhau”. Các số được gán cho đối tượng chỉ có thể được sử dụng để xác định xác suất hoặc tần suất xuất hiện của đối tượng đó chứ không thể sử dụng để tính tổng hoặc các phép tính toán học khác. Vì các thang đo này chỉ được đặc trưng bởi các mối quan hệ tương đương nên chúng không chứa các khái niệm về số 0, “nhiều hơn hoặc ít hơn” và các đơn vị đo lường. Một ví dụ về thang đo đặt tên là các tập bản đồ màu phổ biến nhằm mục đích nhận dạng màu sắc.
Nếu đặc tính của một đối tượng kinh nghiệm nhất định biểu hiện trong mối quan hệ với tính tương đương và thứ tự tăng dần hoặc giảm dần của biểu hiện định lượng của đặc tính đó, thì đối với nó có thể xây dựng một cấu trúc. thang thứ tự (cấp bậc). Nó tăng hoặc giảm đơn điệu và cho phép bạn thiết lập tỷ lệ lớn hơn/nhỏ hơn giữa các đại lượng đặc trưng cho thuộc tính được chỉ định. Trong thang đo thứ tự, số 0 tồn tại hoặc không tồn tại, nhưng về nguyên tắc không thể đưa ra các đơn vị đo lường, vì mối quan hệ tỷ lệ chưa được thiết lập cho chúng và do đó, không có cách nào để đánh giá cụ thể hơn hay ít hơn bao nhiêu lần. biểu hiện của một tài sản là.
Trong trường hợp mức độ hiểu biết về một hiện tượng không cho phép thiết lập chính xác các mối quan hệ tồn tại giữa các giá trị của một đặc tính nhất định hoặc việc sử dụng thang đo thuận tiện và đủ để thực hành, hãy sử dụng thang đo có điều kiện (thực nghiệm) theohàng ngang. Đây là thang đo PV, các giá trị ban đầu được biểu thị bằng các đơn vị thông thường, ví dụ: thang đo độ nhớt Engler, thang đo Beaufort 12 điểm để đo cường độ gió biển.
Thang đo khoảng (thang đo chênh lệch là sự phát triển hơn nữa của thang bậc thứ tự và được sử dụng cho các đối tượng có tính chất thỏa mãn các mối quan hệ tương đương, bậc và tính cộng. Thang đo khoảng bao gồm các khoảng giống hệt nhau, có đơn vị đo và điểm bắt đầu được chọn tùy ý - điểm không. Những thang đo như vậy bao gồm niên đại theo nhiều lịch khác nhau, trong đó việc tạo ra thế giới hoặc Lễ Giáng sinh của Chúa Kitô, v.v. được lấy làm điểm khởi đầu. Các thang đo nhiệt độ độ C, độ F và Reaumur cũng là thang đo khoảng.
Thang đo mối quan hệ mô tả các tính chất của các đối tượng thực nghiệm thỏa mãn các mối quan hệ tương đương, trật tự và tính cộng (thang đo loại thứ hai là thang đo phụ gia) và trong một số trường hợp là tính tương xứng (thang đo loại thứ nhất là tỷ lệ thuận). Ví dụ của chúng là thang khối lượng (loại thứ hai), nhiệt độ nhiệt động (loại thứ nhất).
Trong thang tỷ lệ, có một tiêu chí tự nhiên rõ ràng về biểu hiện định lượng bằng 0 của một tính chất và đơn vị đo lường. Từ quan điểm hình thức, thang tỷ lệ là thang đo khoảng có nguồn gốc tự nhiên. Tất cả các phép tính số học đều có thể áp dụng cho các giá trị thu được trên thang đo này, có quan trọng khi đo EF. Ví dụ, thang đo, bắt đầu từ số 0, có thể được chia độ theo nhiều cách khác nhau, tùy thuộc vào độ chính xác cân được yêu cầu.
Cân tuyệt đối. Theo tuyệt đối, chúng tôi muốn nói đến thang đo có tất cả các đặc điểm của thang tỷ lệ, nhưng ngoài ra còn có định nghĩa rõ ràng tự nhiên về đơn vị đo lường và không phụ thuộc vào hệ thống đơn vị đo lường được áp dụng. Các thang đo như vậy tương ứng với các giá trị tương đối: độ lợi, độ suy giảm, v.v. Để hình thành nhiều đơn vị dẫn xuất trong hệ SI, các đơn vị đếm và không thứ nguyên của thang đo tuyệt đối được sử dụng.
Lưu ý rằng thang đo tên và thứ tự được gọi là khôngsố liệu (khái niệm), và thang đo khoảng và tỷ lệ - thước đo (vật liệu). Thang đo tuyệt đối và thang đo thuộc loại tuyến tính. Việc triển khai thực tế các thang đo được thực hiện bằng cách tiêu chuẩn hóa cả thang đo và đơn vị đo lường, cũng như các phương pháp và điều kiện để tái tạo rõ ràng của chúng, nếu cần.