Лекцiя № 2
2.1 Фiзичнi величини та їх одинiцi
Фiзична величина – властивiсть, спiльна в якiсному вiдношеннi в багатьох матерiальних об’єктах (температура, маса, довжина i т.д.) та iндивiдуальна в кiлькiсному вiдношеннi у кожного з них.
Кiлькiсний вмiст фiзичної величини в даному об’єктi є розмiр фiзичної величини, а числова оцiнка її розмiру називається значенням фiзичної величини. Фiзична величина, якiй по визначенню присвоєно числове значення, рiвне одиницi – називається одиницею фiзичної величини.
Фiзичнi величини, що виражають одну i ту ж в якiсному вiдношеннi властивiсть, називаються однорiдними. Вони виражаються в однакових одиницях i можуть порiвнюватися мiж собою (наприклад, Земля i супутники Землi – в кiлограмах).
Фiзичну величину характеризують її iстинним значенням, тобто значенням, що б iдеально вiдображало певну властивiсть об’єкта в кiлькiсному i якiсному вiдношеннi. Але, насправдi, користуються термiном умовно iстинне або дiйсне значення – тобто значення, знайдене експерементальним шляхом i настiльки близьке до iстиного значення, що його можна використати замiсть iстиного значення для даної мети.
Результат вимiрювання – це iменоване число, яке показує спiввiдношення вимiрюваної величини з одиницею фiзичної величини.
2.2 Системи одиниць фiзичних величин
Сукупнiсть одиниць певної системи фiзичних величин називається системою одиниць (з фiзики вiдомi системи СГС, МКГСС, МКСА, СІ). Вiдрiзняють основну i похiдну одиницi системи одиниць.
Основна одиниця – незалежна вiд iнших величин, одиниця основної фiзичної величини в певнiй системi (кг, м, сек i т.д.).
Похiдна одиниця – одиниця похiдної фiзичної величини в певнiй системi одиниць (м/с, кг/см, i т.д.).
Також є термiн позасистемна одиниця фiзичної величини – це одиниця, що не належить до даної системи одиниць (атмосфера, ар, гектар, бар, хвилина, тонна).
2.3 Мiжнародна система одиниць СІ
Була прийнята в 1960 р. ХІ Генеральною конференцiєю по мiрах i вагах. Введений в колишньому СРСР в дiю ГОСТ 8.417-81 (СТ СЭВ 1052-78) “ГСИ. Еденицы физических величин” та в Українi – ДСТУ 3651.0-97 “Основнi одиницi фiзичних величин мiжнародної системи одиниць”, ДСТУ 3651.1-97 “Похiднi одиницi фiзичних величин мiжнародної системи одиниць та позасистемнi одиницi”.
Основнi переваги цiєї системи:
– унiверсальнiсть (охоплює всi областi вимiрювань);
– узгодженiсть (всi похiднi одиницi утворенi за єдиним правилом, яке виключає появу в формулах коефiцiєнтiв, що суттєво спрощує розрахунки);
– можливiсть створення нових похiдних одиниць в мiру розвитку науки i технiки на основi iснуючих одиниць фiзичної величини;
– чiткий роздiл поняття “маса” – (кг), “сила” – (ньютон).
2.4 Основнi i похiднi одиницi СІ
Основнi одиницi СІ включають:
Метр (м) – одиниця довжини (шлях, який проходить свiтло у вакуумi за 1/299792458 долю секунди).
Кiлограм (кг) – одиниця маси (рiвний мiжнародному прототипу кiлограма).
Секунда (с) – одиниця часу (рiвна 9192631770 перiодам випромiнювання, що вiдповiдають переходу мiж двома надтонкими рiвнями основного стану атома цезiя – 133).
Ампер (А) – сила струму (рiвний силi незмiнного струму, який при проходженнi по двох прямолiнiйних провiдниках нескiнченної довжини i дуже малої площi кругового поперечного сiчення, розмiщених на вiдстанi 1м, силу взаємодiї, рiвну 2×10-7 Н).
Кельвiн (К) – одиниця температури (рiвна 1/273,16 частинi термодинамiчної температури потрiйної точки води).
Кандела (кд) – одиниця сили свiтла в заданому напрямку джерела, що випускає монохроматичне випромiнювання частотою 540×1012 Гц, енергетична сила якого в цьому напрямку складає 1/683 Вт/Ср.
Моль (моль) – одиниця кiлькостi речовини системи, яка має стiльки структурних елементiв, скiльки має атомiв вуглець – 12 масою 0.012 кг.
Система СІ включає в себе двi додатковi одиницi для вимiрювання плоского (радiан) i телесного (стерадiан) кута.
Радiан – рiвний куту мiж двома радiусами кола, довжина дуги мiж якими рiвна радiусу.
Стерадiан – рiвний тiлесному куту з вершиною у центрi сфери, який вирiзає на поверхнi сфери площу, що рiвна площi квадрата зi стороною, рiвною радiусу сфери.
Похiднi одиницi утворюються з основних i додаткових за правилами їх утворення. Наприклад, швидкiсть визначається шляхом S, пройденим за одиницю часу t (V=S/t=[м/с]).
Для утворення десяткових кратних i дольних одиниць необхiдно значення одиницi помножити на 10n, де n – додатнє або вiд’ємне число.
| 101 – дека 102 – гекта 103 – кiло 106 – мега 109 – гiга | 10-1 – деци 10-2 – санти 10-3 – мiлi 10-6 – мiкро 10-9 – нано |
2.5 Класифiкацiя вимiрювань
За способом одерження вимiрювальної iнформацiї вимiрювання подiляються на:
– прямi – це вимiрювання однiєї величини, при якому її значення знаходять безпосередньо з дослiдних даних. Рiвняння прямих вимiрювань: у=с×х, де с – цiна дiлення вiдлiкового пристрою; х – кiлькiсть дiлень.
– непрямi – це вимiрювання, результат якого визначають на основi прямих вимiрювань величин, якi пов’язанi з вимiрювальною величиною вiдомою залежностю.
Рiвняння непрямих вимiрювань: y=f(x1, x2, … , xn), де у – шукане значення фiзичної величини, що є функцiєю аргументiв x1, x2, … , xn, якi вимiряні прямим методом.
Непрямi вимiрювання подiляються на сукупнi та сумiснi.
Сукупнi – це вимiрювання, що проводять одночасно для визначення кiлькох (n ³ 2) однойменних (однорiдних) величин при якому шукану величину визначають рiшенням системи рiвнянь, яка отримується при прямих вимiрюваннях рiзних комбiнацiй цих величин.