Основные физические величины и единицы их измерения
В науке и технике используются единицы измерения физических величин, образующие определенные системы. В основу совокупности единиц, устанавливаемой стандартом для обязательного применения, положены единицы Международной системы (СИ). В теоретических разделах физики широко используются единицы систем СГС: СГСЭ, СГСМ и симметричной Гауссовой системы СГС. Определенное применение находят также единицы технической системы МКГСС и некоторые внесистемные единицы.
Международная система (СИ) построена на 6 основных единицах (метр, килограмм, секунда, кельвин, ампер, кандела) и 2 дополнительных (радиан, стерадиан). В окончательной редакции проекта стандарта “Единицы физических величин” приведены: единицы системы СИ; единицы, допускаемые к применению наравне с единицами СИ, например: тонна, минута, час, градус Цельсия, градус, минута, секунда, литр, киловатт–час, оборот в секунду, оборот в минуту; единицы системы СГС и другие единицы, применяемые в теоретических разделах физики и астрономии: световой год, парсек, барн, электронвольт; единицы, временно допускаемые к применению такие, как: ангстрем, килограмм–сила, килограмм–сила–метр, килограмм–сила на квадратный сантиметр, миллиметр ртутного столба, лошадиная сила, калория, килокалория, рентген, кюри. Важнейшие из этих единиц и соотношения между ними приведены в табл.П1.
Сокращенные обозначения единиц, приведенные в таблицах, применяются только после числового значения величины или в заголовках граф таблиц. Нельзя применять сокращенные обозначения вместо полных наименований единиц в тексте без числового значения величин. При использовании как русских, так и международных обозначений единиц используется прямой шрифт; обозначения (сокращенные) единиц, названия которых даны по именам ученых (ньютон, паскаль, ватт и т.д.) следует писать с заглавной буквы (Н, Па, Вт); в обозначениях единиц точку как знак сокращения не применяют. Обозначения единиц, входящих в произведение, разделяются точками как знаками умножения; в качестве знака деления применяют обычно косую черту; если в знаменатель входит произведение единиц, то оно заключается в скобки.
Для образования кратных и дольных единиц используются десятичные приставки (см. табл. П2). Особенно рекомендуется применение приставок, представляющих собой степень числа 10 с показателем, кратным трем. Целесообразно использовать дольные и кратные единицы, образованные от единиц СИ и приводящие к числовым значениям, лежащим между 0,1 и 1000 (например: 17 000 Па следует записать как 17 кПа).
Не допускается присоединять две или более приставок к одной единице (например: 10–9 м следует записать как 1 нм). Для образования единиц массы приставку присоединяют к основному наименованию “грамм” (например: 10–6 кг= =10–3 г=1 мг). Если сложное наименование исходной единицы представляет собой произведение или дробь, то приставку присоединяют к наименованию первой единицы (например кН∙м). В необходимых случаях допускается в знаменателе применять дольные единицы длины, площади и объема (например В/см).
В табл.П3 приведены основные физические и астрономические постоянные.
Таблица П1
ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН В СИСТЕМЕ СИ
И ИХ СООТНОШЕНИЕ С ДРУГИМИ ЕДИНИЦАМИ
| Наименование величин | Единицы измерения | Сокращенное обозначение | Размер | Коэффициент для приведения к единицам СИ | ||
| СГС | МКГСС и внесистемные единицы | |||||
| Основные единицы | ||||||
| Длина | метр | м | 1 см=10–2 м | 1 Å=10–10 м 1 св.год=9,46×1015 м | ||
| Масса | килогамм | кг | 1г=10–3 кг | |||
| Время | секунда | с | 1 ч=3600 с 1 мин=60 с | |||
| Температура | кельвин | К | 1 0С=1 К | |||
| Сила тока | ампер | А | 1 СГСЭI= =1/3×10–9 А 1 СГСМI=10 А | |||
| Сила света | кандела | кд | ||||
| Дополнительные единицы | ||||||
| Плоский угол | радиан | рад | 10=p/180 рад 1¢=p/108×10–2 рад 1²=p/648×10–3 рад | |||
| Телесный угол | стерадиан | ср | Полный телесный угол=4p ср | |||
| Производные единицы | ||||||
| Частота | герц | Гц | с–1 | |||
Продолжение табл .П1
| Угловая скорость | радиан в секунду | рад/с | с–1 | 1 об/с=2p рад/с 1об/мин= =0,105 рад/с | |
| Объем | кубический метр | м3 | м3 | 1см2=10–6 м3 | 1 л=10–3 м3 |
| Скорость | метр в секунду | м/с | м×с–1 | 1см/с=10–2м/с | 1км/ч=0,278 м/с |
| Плотность | килограмм на куби-ческий метр | кг/м3 | кг×м–3 | 1г/см3= =103 кг/м3 | |
| Сила | ньютон | Н | кг×м×с–2 | 1 дин=10–5 Н | 1 кг=9,81Н |
| Работа, энергия, количество тепла | джоуль | Дж (Н×м) | кг×м2×с–2 | 1 эрг=10–7 Дж | 1 кгс×м=9,81 Дж 1 эВ=1,6×10–19 Дж 1 кВт×ч=3,6×106 Дж 1 кал=4,19 Дж 1 ккал=4,19×103 Дж |
| Мощность | ватт | Вт (Дж/с) | кг×м2×с–3 | 1эрг/с=10–7Вт | 1л.с.=735Вт |
| Давление | паскаль | Па (Н/м2) | кг∙м–1∙с–2 | 1дин/см2=0,1Па | 1 ат=1 кгс/см2= =0,981∙105 Па 1мм.рт.ст.=133 Па 1атм= =760 мм.рт.ст.= =1,013∙105Па |
| Момент силы | ньютон–метр | Н∙м | кгм2×с–2 | 1 дин×см= =10–7 Н×м | 1 кгс×м=9,81 Н×м |
| Момент инерции | килограмм–метр в квадрате | кг×м2 | кг×м2 | 1 г×см2= =10–7 кг×м2 | |
| Динамическая вязкость | паскаль–секунда | Па×с | кг×м–1×с–1 | 1П/пуаз/= =0,1Па×с |
Продолжение табл .П1
| Кинематическая вязкость | квадратный метр на секунду | м2/с | м2×с–1 | 1Ст/стокс/= =10–4м2/с | |
| Теплоемкость системы | джоуль на кельвин | Дж/К | кг×м2 х х с–2×К–1 | 1 кал/0С=4,19 Дж/К | |
| Удельная теплоемкость | джоуль на килограмм–кельвин | Дж/ (кг×К) | м2×с–2×К–1 | 1 ккал/(кг×0С)= =4,19×103 Дж/(кг×К) | |
| Электрический заряд | кулон | Кл | А×с | 1СГСЭq= =1/3×10–9 Кл 1СГСМq= =10 Кл | |
| Потенциал, электрическое напряжение | вольт | В (Вт/А) | кг×м2 х х с–3×А–1 | 1СГСЭu= =300 В 1СГСМu= =10–8 В | |
| Напряженность электрического поля | вольт на метр | В/м | кг×м х х с–3×А–1 | 1 СГСЭЕ= =3×104 В/м | |
| Электрическое смещение (электрическая индукция) | кулон на квадратный метр | Кл/м2 | м–2×с×А | 1СГСЭD= =1/12p х х 10–5 Кл/м2 | |
| Электрическое сопротивление | ом | Ом (В/А) | кг×м2×с–3х х А–2 | 1СГСЭR= 9×1011 Ом 1СГСМR= 10–9Ом | |
| Электрическая емкость | фарад | Ф (Кл/В) | кг–1×м–2 х с4×А2 | 1СГСЭС= 1 см= =1/9×10–11 Ф |
Окончание табл .П1
| Магнитный поток | вебер | Вб (В×с) | кг×м2×с–2 х х А–1 | 1СГСМф= =1 Мкс (максвел) = =10–8 Вб | |
| Магнитная индукция | тесла | Тл (Вб/ м2) | кг×с–2×А–1 | 1СГСМВ= =1 Гс(гаусс)= =10–4 Тл | |
| Напряженность магнитного поля | ампер на метр | А/м | м–1×А | 1СГСМН= =1Э(эрстед)= =1/4p×103 А/м | |
| Магнитодвижущая сила | ампер | А | А | 1СГСМFm | |
| Индуктивность | генри | Гн (Вб/А) | кг×м2 х х с–2×А–2 | 1СГСМL= 1 см= =10–9 Гн | |
| Световой поток | люмен | лм | кд | ||
| Яркость | кандела на квадратный метр | кд/м2 | м–2×кд | ||
| Освещенность | люкс | лк | м–2×кд |
Таблица П2
Приставки для образования наименований кратных и долных единиц
| Приставка | Дольность | Приставка | |||
| Кратность | название | обозначение | название | обозначение | |
| 1012 | тера | Т | 10–1 | деци | д |
| 109 | гига | Г | 10–2 | санти | с |
| 106 | мега | М | 10–3 | милли | м |
| 103 | кило | к | 10–6 | микро | мк |
| 102 | гекто | г | 10–9 | нано | н |
| 101 | дека | да | 10–12 | пико | п |
| 10–15 | фемто | ф | |||
| 10–18 | атто | а |
Таблица П3