Классификация[править | править код]
Размерные и безразмерные физические величиныправить | править код
- Размерная физическая величина — физическая величина, для определения значения которой нужно применить какую-то единицу измерения этой физической величины. Подавляющее большинство физических величин являются размерными.
Аддитивные и неаддитивные физические величиныправить | править код
- Аддитивная физическая величина — физическая величина, разные значения которой могут быть суммированы, умножены на числовой коэффициент, разделены друг на друга. Например, физическая величина масса — аддитивная физическая величина (в классической механике).
- Неаддитивная физическая величина — физическая величина, для которой суммирование, умножение на числовой коэффициент или деление друг на друга её значений не имеет физического смысла. Например, физическая величина температура — неаддитивная физическая величина.
Экстенсивные и интенсивные физические величиныправить | править код
Физическая величина называется[источник не указан 4154 дня]
Некоторые физические величины, такие как момент импульса, площадь, сила, длина, время, не относятся ни к экстенсивным, ни к интенсивным.
От некоторых экстенсивных величин образуются производные величины:
Общие свойства величин
Качественная определённость величины называется родом. Например, однородными величинами являются длина и ширина. Количественная определённость величины, присущая конкретному объекту или явлению, называется размером. Индивидуальность размеров совпадающих(однородных) величин объектов или явлений позволяет сравнивать и различать их.
Одна из реализаций единицы длины — метра
При измерении размер определяемой величины сравнивается с размером условной единицы. Результатом такого сравнения является измеренное значение величины, показывающее во сколько раз размер величины больше или меньше размера единицы. Следовательно, значение является целью и результатом измерения.
X=ax{\displaystyle X=a}, где X — измеряемая величина объекта или явления, a — значение, — единица величины.
Значение самой единицы всегда тождественно равно 1. Размер величины не зависит от выбранной единицы, а значение изменяется при выборе другой единицы. Например, гиря массой в 1 килограмм, также имеет массу 2,2 фунта или 0,001 тонны. Значения однородных величин применяются для сравнения объектов измерения.
Различают три вида значений величин, объединённые общим термином «опорное значение».
- Истинное значение — идеальное, единственное значение величины. Термин используется тогда, когда можно пренебречь неопределённостью значения на микроуровне.
- Действительное значение — получается экспериментальным путем, достаточно близко к истинному значению.
- Принятое значение — значение, приписанное величине.
Разнообразие физических величин упорядочивается при помощи систем физических величин. В системе ограниченный перечень величин принимается за основные, а другие, производные, величины выводятся из них при помощи уравнений связи. В (англ. International System of Quantities, ISQ) в качестве основных выбрано семь величин:
- L — длина;
- M — масса;
- T — время;
- I — сила тока;
- Θ — температура;
- N — количество вещества;
- J — сила света.
При анализе связей между величинами применяется понятие размерности физической величины. Так называют степенной одночлен, состоящий из произведений символов основных величин в различных степенях. При определении размерности, применяются стандартные математические операции — умножение, деление и сокращение степеней.Если после всех операций сокращений в размерности величины не осталось сомножителей с ненулевыми степенями, то величина называется безразмерной.
Величина | Уравнение связи | Размерность в СИ | Название единицы |
---|---|---|---|
Ускорение | a=Vt=lt2{\displaystyle a={\frac {V}{t}}={\frac {l}{t^{2}}}} | L+1T−2{\displaystyle L^{+1}T^{-2}} | Нет |
Сила | F=ma{\displaystyle F={m}{a}} | M+1L+1T−2{\displaystyle M^{+1}L^{+1}T^{-2}} | Ньютон |
Площадь | S=l2{\displaystyle S=l^{2}} | L+2{\displaystyle L^{+2}} | Квадратный метр |
Давление | P=FS{\displaystyle P={\frac {F}{S}}} | M+1L+1T−2L+2=M+1L−1T−2{\displaystyle M^{+1}L^{+1}T^{-2}L^{+2}=M^{+1}L^{-1}T^{-2}} | Паскаль |
Физические величины, которые характеризуют объекты и явления в твёрдой Земле, а также в её жидких и газовых оболочках называются геофизическими величинами. Измерение геофизических величин в лаборатории или в полевых условиях позволяет лучше понять внутреннюю структуру планеты, а также искать и разведывать месторождения полезных ископаемых. Наука, основанная на измерениях физических величин горных пород в лабораторных условиях, называется петрофизикой.
Примечания[править | править код]
-
Чертов А. Г. Единицы физических величин. — М.: Высшая школа, 1977. — С. 9. — 287 с. (см. ISBN )
-
/ Пер. с англ. и фр.. — 2-е изд., испр. — СПб.: НПО «Профессионал», 2010. — С. 17. — 82 с. — ISBN 978-5-91259-057-3. (см. ISBN )
- «скалярная физическая величина» — Яндекс. Словари
- Векторная физическая величина. — Естественные науки — Яндекс. Словари
|
Выделить Физическая величина и найти в:
|
|
|
- Страница — краткая статья
- Страница — энциклопедическая статья
- Разное — на страницах: , , ,
Как измерить длину. Погрешности измерений
На практике измерить длину отрезка достаточно просто:
- Приложить линейку к отрезку.
- Совместить ноль с началом отрезка.
- Определить число, соответствующее концу отрезка.
- Записать результат измерения.
В приведенном примере длина отрезка 9,9 см. Как точен этот результат? Он точен до 1 мм, так как на линейке нет меньших делений. Не надо путать значения слов «штрих» и «деление».
()
Численное значение самого маленького деления шкалы прибора называется ценой деления.
Чтобы определить цену деления прибора (например, линейки), нужно взять любые два рядом стоящие числа и их разность поделить на число делений между ними (т.е. промежутков между штрихами).
Цена деления линейки = (7 см – 6 см)/10 = 0,1 см = 1 мм.
()
И чтобы начать измерение, прежде всего надо найти цену деления прибора, который используется в данном случае. Любое измерение дает некоторую погрешность, зависящую от качества прибора. Поэтому ее называют погрешностью прибора.
Шкалы различных приборов. ()
Известно, что измерить какую-то величину – это значит сравнить ее с эталоном. На практике пользуются не эталонами, а специальными приборами (линейка, часы и др.), которые являются копиями с эталонов, изготовленными с определенной точностью. Абсолютно точных измерений не бывает. При использовании линейки допускается погрешность отсчета, которая равна половине цены деления прибора (0,5 мм). Сумма погрешностей прибора и отсчета называется абсолютной погрешностью. Она равна цене деления прибора.
Абсолютная погрешность обозначается значком Δ (дельта). Для школьной линейки Δ = 1 мм. Δ показывает, на сколько совершается ошибка при использовании того или иного прибора. Для более точных измерений используется штангенциркуль. В устройстве штангенциркуля заложено две шкалы, неподвижная (Δ = 1 мм) и подвижная (Δ = 0,1 мм).
Штангенциркуль. () Микрометр. ()
А вот при помощи микрометра, где используется не перемещение шкалы, а ее вращение измерить длину можно с точностью до 0,01 мм. Но это еще не предел. В очень точных технологиях определяются размеры с точностью до 10-7м, в научных разработках точность возрастает во много раз. Но для этого нужны сверхточные приборы.
На практике, используя приборы, необходимо учитывать качество измерения. Величина, которая помогает это учесть, называется относительной погрешностью σ (сигма) и выражается в процентах.
σ = Δ / L ( L – измеренная величина)
Пример: Требуется замерить длину L отрезка различными приборами: 1) линейкой, 2) штангенциркулем и 3) микрометром. Длина отрезка получилась 55 мм. Какова относительная погрешность этих трех измерений?
1) Δ1 = 1 мм, L = 55 ± 1 мм, σ1 = 1 мм / 55 мм ≈ 0,018 (1,8%);
2) Δ2 = 0,1 мм, L = 55 ± 0,1 мм, σ2 = 0,1 мм / 55мм ≈ 0,0018 (0,18);
3) Δ3 = 0,01 мм, L = 55 ± 0,01 мм, σ3 = 0,01 мм / 55мм ≈ 0,00018 (0,018%).
Как видно, более точный прибор (микрометр) дает меньший процент ошибки.
Для каждого конкретного измерения в технике, практической деятельности человека и в науке существует своя точность измерения, в соответствии с которой применяются измерительные приборы.
Классификация физических величин
-
Аддитивные и неаддитивные
- аддитивные величины — величины, значения которых могут быть суммированы, умножены на константу или разделены друг на друга. Например масса, длина, площадь.
- неаддитивные величины — величины, для которых суммирование значений бессмысленно, хотя и возможно математически. К таким величинами относится температура, плотность, удельное сопротивление.
-
Скалярные, векторные, тензорные величины
- скалярные величины имеют значение, выражаемое только одним числом, для них не определено направление. Ярким примером скалярной величины является потенциальная энергия.
- векторные величины описываются последовательностью из трёх (или двух) независимых значений, которые называются компонентами. Векторные величины имеют скалярный модуль и направление. Векторными величинами является сила, давление, скорость и ускорение.
- тензорные величины объединяют все остальные классы. Они возникают в материальных уравнениях для сред, например в теории упругости для описания деформаций, электромагнитной теории для уравнений материальной среды, в общей теории относительности для описания метрики.
Классификация физических величин
-
Аддитивные и неаддитивные
- аддитивные величины — величины, значения которых могут быть суммированы, умножены на константу или разделены друг на друга. Например масса, длина, площадь.
- неаддитивные величины — величины, для которых суммирование значений бессмысленно, хотя и возможно математически. К таким величинами относится температура, плотность, удельное сопротивление.
-
Скалярные, векторные, тензорные величины
- скалярные величины имеют значение, выражаемое только одним числом, для них не определено направление. Ярким примером скалярной величины является потенциальная энергия.
- векторные величины описываются последовательностью из трёх (или двух) независимых значений, которые называются компонентами. Векторные величины имеют скалярный модуль и направление. Векторными величинами является сила, давление, скорость и ускорение.
- тензорные величины объединяют все остальные классы. Они возникают в материальных уравнениях для сред, например в теории упругости для описания деформаций, электромагнитной теории для уравнений материальной среды, в общей теории относительности для описания метрики.
Что это такое
Измерение касается тех величин, которые подтверждают справедливость гипотезы о закономерностях. Физическая величина – это научная характеристика физического тела, качественное отношение которой является общим для множества аналогичных тел. Для каждого тела такая количественная характеристика сугубо индивидуальна.
Если обратиться к специальной литературе, то в справочнике М. Юдина и др. (1989 года издания) читаем, что физическая величина это: “характеристика одного из свойств физического объекта (физической системы, явления или процесса), общая в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальная для каждого объекта”.
Словарь Ожегова (1990 года издания) утверждает, что физическая величина это — «размер, объем, протяженность предмета».
К примеру, длина – физическая величина. Механика длину трактует как пройденное расстояние, электродинамика использует длину провода, в термодинамике аналогичная величина определяет толщину стенок сосудов. Суть понятия не меняется: единицы величин могут быть одинаковыми, а значение – различным.
Отличительной чертой физической величины, скажем, от математической, является наличие единицы измерения. Метр, фут, аршин – примеры единиц измерения длины.
Площадь и ее измерение
С измерением длин очень тесно связано измерение площадей. Из математики известны формулы площадей квадрата и прямоугольника. У квадрата все стороны равны, поэтому достаточно измерить одну сторону, а у прямоугольника противоположные стороны равны, поэтому надо знать длину и ширину. Площадь обозначается буквой S, и формулы для расчета площадей следующие:
Sкв = a2, Sпр = а ∙ в. Единицей измерения площади является квадратный метр (м2).
Для измерения малых площадей применяются см2 и мм2, а большие площади – в км2. В сельском хозяйстве для измерения земельных участков используют внесистемные единицы: гектар (га) – для больших, ар (а) или «сотка» — для небольших (приусадебных или дачных) участков земли. 1га = 10 000 м2, 1 а = 100 м2.
Очень часто на практике имеют дело с различными кругами. Это может быть цирковая арена, крышка стола, разрез ствола дерева. Формула нахождения площади круга: S = πR2. (π (пи) – это бесконечная дробь ≈ 3,14 подробно изучается в курсе алгебры).
Арена цирка. () Круглый стол. () Спил дерева. ()
А как определить площадь, ограниченную произвольной кривой линией? Такая площадь может быть у озера, полянки в лесу, листочка с дерева.
()
Существует правило нахождения площади тел произвольной формы:
- Разбить всю поверхность на равные квадраты с известной площадью.
- Подсчитать количество целых квадратов.
- Подсчитать число нецелых квадратов и поделить это число на два. (Это будет примерное количество целых квадратов).
- Сложить результаты пунктов 2 и 3.
- Умножить площадь одного квадрата на общее число целых квадратов.
Площадь больших территорий изображают в условном масштабе или фотографируют, применяют прием разбиения на квадраты и находят площадь фотографии. Используя масштаб вычисляют реальную площадь поверхности.
()
Довольно часто площадь приходится находить в географии. Каждое государство, область, город имеют свои площади. В строительстве – любое здание имеет площадь, которую необходимо знать строителям. В сельском хозяйстве ведется постоянный учет площадей для посевных культур.
Измерить – значит, сравнить
На помощь человеку приходят числа, используя которые можно было сравнить предметы по величине. Так в одном известном мультфильме длину удава измеряли в «попугаях», сравнивая величину удава с длиной попугая.
Из мультфильма «38 попугаев». ()
Длина удава 38 «попугаев». Понятно, что удав в 38 раз длиннее попугая. Но попугаи бывают разными. Если взять другого попугая, тот же удав будет, например, 45 «попугаев». Что делать?
Нужно найти тело, принимаемое за единицу измерения, с которой сравниваются другие тела.
В практической деятельности человеку приходится часто измерять длину, массу и время. В разных странах вводились разные единицы измерения этих величин. Существовали такие единицы, как «лошадиная сила», локоть, бочка. Но ведь и локоть, и бочка могут быть разными, поэтому о точности выполнения работы говорилось приблизительно.
()
Сравнивать нужно только однородные физические величины. Длину тела нужно сравнивать с длиной другого тела, а массу тела – только с массой другого тела, принятого за единицу измерения. Так массу удава из мультфильма можно было сравнить с массой обезьянки. Удав имеет массу 195 «обезьянок». Что бы это значило?
Выход был найден, когда ввели систему единиц СИ. Чтобы измерить любую величину, нужно сравнить ее с однородной величиной, принятой за единицу. Как же выбирают эти единицы?
Наиболее распространено измерение длины, размеров пройденного пути, расстояния. Все эти величины измеряются в метрах. Один метр получили следующим образом. Взяли одну сорока миллионную часть меридиана, который проходит через столицу Франции – Париж. Длину этой части и приняли за 1 метр. На стержне, изготовленном из иридия и платины, нанесли два деления, расстояние между которыми равно одному метру. Такой сплав меньше всего подвержен температурному влиянию, которое может изменить длину тела. Это стержень и есть эталон длины, с которым сравнивают единицу длины во многих странах мира. Метровые линейки – это многочисленные копии эталона, которыми как раз и можно пользоваться.
Эталон длины
()
Первый эталон метра был изготовлен из латуни в 1795 г. С 1960 г. используется изготовленный с помощью электронных технологий эталон из сплава иридия и платины.
Существует и эталон массы, равный одному килограмму. Он также изготовлен из сплава иридия и платины.
()
Эталоны длины и массы хранятся в г. Севр, вблизи Парижа, где располагается Международная палата мер и весов. В 1960 году метр начали сравнивать с величинами, относящимися к разделу «Световые явления». Подробности о свете изучаются в старших классах.
Со светом связана и единица времени – 1 секунда. А до 1960 года (год введения СИ) за основу подсчета времени брали время оборота Земли вокруг Солнца – 1 год, который по календарю состоит из 12 месяцев. Месяцы делятся на сутки – время полного оборота Земли вокруг своей оси, сутки — 24 часа, в каждом из которых 60 минут. А одна шестидесятая часть минуты и есть одна секунда.
()
Время «хранят» при помощи очень точных часов – устройств, предназначенных для измерения времени. Действие любых часов основано на повторяющихся процессах – колебаниях. Чем меньше период (время одного полного колебания), тем часы более точные.
При изучении быстро протекающих процессов требуется измерять миллиардные и еще более мелкие доли секунды. Для этого служат атомные часы.
()
Ученик седьмого класса, конечно же, умеет измерять длину и время, массу продуктов определяют продавцы с помощью весов.
По мере изучения физики будет идти знакомство с различными физическими величинами, способами и приборами их измерения. А сейчас надо знать:
- чтобы измерить физическую величину, ее надо сравнить с однородной величиной, принятой за единицу;
- за основу физических величин берутся эталонные значения, то есть образец сравнения.
- для всех величин существуют свои способы, устройства и единицы измерения.
Числа «карлики» и числа «великаны»
Солнечная система. () Лапка мухи под микроскопом. ()
Чтобы достать до Альфа Центавры, звезды, ближайшей к Солнечной системе, надо со скоростью света (300 000 км/с) лететь четыре года. Расстояния до небесных тел огромны.
К звездам. ()
Если определить расстояние от Земли до Солнца, то оно выразится числом 150 000 000 000 м. А бывают числа с еще большим количеством нулей. Масса Земли в килограммах выражается числом с 24 нулями. Такие числа называют «гигантами». Их записывать и использовать очень неудобно.
Существует способ краткой записи больших чисел в виде степени. Например, 1 000 000 = 106. 10 – основание, а 6 – показатель степени.
Используя этот способ, расстояние от нашей планеты до Солнца запишется так:
150 000 000 000 = 15 ∙ 1010 м – это промежуток называется астрономической единицей (1 а.е.) и служит единицей сравнения в Солнечной системе.
До Альфа-Центавры расстояние в 270 000 а.е., или 4 световых года. Световой год – это тоже астрономическая единица измерения расстояния. Астрономия – наука о космосе и космических телах. (1 св. год = 9,46 ∙ 1015 м = 68 000а.е.).
Фото двойной звезды Альфа созвездия Центавра. ()
Большие числа записываются при помощи кратных приставок. Например, километр – это тысяча метров, килограмм – тысяча граммов. Приставка «кило» обозначает «тысяча». Есть и другие приставки, которые обозначают умножение величины на число, кратное десяти. Примеры и форма записи даны в таблице кратных приставок.
Используя эти приставки можно записывать очень большие числа.
1 а.е. = 150 000 000 000 м = 150 ∙ 109 м = 150Гм;
1 св. год = 9 460 000 000 000 м = 9,46 ∙ 1012 м = 9,46 Тм;
А теперь о числах – «карликах». Если сделать попытку измерить толщину одного листа книги, то сразу это не получится. Надо действовать по простому плану:
- отобрать в книге некоторое число страниц N (N = 100, например);
- измерить толщину L этих страниц (пусть L = 11 мм);
- найти толщину одной страницы d по формуле d = L/N.
Получится d = 0,11 мм = 0, 00011 м. Это число очень маленькое.
Такой способ измерения малых величин называется методом рядов. Он достаточно прост.
Размеры пшена. () Толщина проволоки. ()
Но существуют и гораздо меньшие величины. Маленькие числа, так называемые «карлики», также записывают при помощи степеней или дольных приставок. (С приставками деци, санти, милли знакомятся еще в начальной школе).
Число меньше единицы, поэтому показатель степени – отрицательное число. Оно показывает количество цифр после запятой. Например, 0, 00011 м = 11 ∙ 10-5 м.
Число 0,00000625 можно записать по-разному, применяя степень:
625 ∙ 10-8, 62,5 ∙ 10-7, 6,25 ∙ 10-6 и т. д.
Очень маленькие числа по-другому можно записывать, используя таблицу дольных приставок.
Например, при изготовлении сверхточных приборов (телескопов, микроскопов и др.), детали ошлифовываются до очень гладкой поверхности. Неровности должны быть меньше 2,5 ∙ 10-6 м или 2,5 мкм.
Большие и маленькие числа помогают человеку в различных отраслях деятельности: в науке, промышленности, медицине и т.д.
Производные единицы
Единицы измерения, которые формируются из семи основных, получили название производных. Кроме основных и производных единиц, возникла необходимость введения дополнительных (радиан и стерадиан). Их размерность принято считать нулевой. Отсутствие измерительных приборов для их определения делает невозможным их измерение. Их введение обусловлено применением в теоретических исследованиях. Например, физическая величина «сила» в этой системе измеряется в ньютонах. Поскольку сила – мера взаимного действия тел друг на друга, являющаяся причиной варьирования скорости тела определенной массы, то определить ее можно как произведение единицы массы на единицу скорости, деленную на единицу времени:
F = k٠M٠v/T, где k – коэффициент пропорциональности, M – единица массы, v – единица скорости, T – единица времени.
СИ дает следующую формулу размерностей: Н = кг٠м/с2, где использованы три единицы. И килограмм, и метр, и секунда отнесены к основным. Коэффициент пропорциональности равен 1.
Возможно введение безразмерных величин, которые определяются в виде соотношения однородных величин. К таковым можно отнести коэффициент трения, как известно, равный отношению силы трения к силе нормального давления.
Общие свойства величин
Качественная определённость величины называется родом. Например, однородными величинами являются длина и ширина. Количественная определённость величины, присущая конкретному объекту или явлению, называется размером. Индивидуальность размеров совпадающих(однородных) величин объектов или явлений позволяет сравнивать и различать их.
Одна из реализаций единицы длины — метра
При измерении размер определяемой величины сравнивается с размером условной единицы. Результатом такого сравнения является измеренное значение величины, показывающее во сколько раз размер величины больше или меньше размера единицы. Следовательно, значение является целью и результатом измерения.
X=ax{\displaystyle X=a}, где X — измеряемая величина объекта или явления, a — значение, — единица величины.
Значение самой единицы всегда тождественно равно 1. Размер величины не зависит от выбранной единицы, а значение изменяется при выборе другой единицы. Например, гиря массой в 1 килограмм, также имеет массу 2,2 фунта или 0,001 тонны. Значения однородных величин применяются для сравнения объектов измерения.
Различают три вида значений величин, объединённые общим термином «опорное значение».
- Истинное значение — идеальное, единственное значение величины. Термин используется тогда, когда можно пренебречь неопределённостью значения на микроуровне.
- Действительное значение — получается экспериментальным путем, достаточно близко к истинному значению.
- Принятое значение — значение, приписанное величине.
Разнообразие физических величин упорядочивается при помощи систем физических величин. В системе ограниченный перечень величин принимается за основные, а другие, производные, величины выводятся из них при помощи уравнений связи. В (англ. International System of Quantities, ISQ) в качестве основных выбрано семь величин:
- L — длина;
- M — масса;
- T — время;
- I — сила тока;
- Θ — температура;
- N — количество вещества;
- J — сила света.
При анализе связей между величинами применяется понятие размерности физической величины. Так называют степенной одночлен, состоящий из произведений символов основных величин в различных степенях. При определении размерности, применяются стандартные математические операции — умножение, деление и сокращение степеней.Если после всех операций сокращений в размерности величины не осталось сомножителей с ненулевыми степенями, то величина называется безразмерной.
Величина | Уравнение связи | Размерность в СИ | Название единицы |
---|---|---|---|
Ускорение | a=Vt=lt2{\displaystyle a={\frac {V}{t}}={\frac {l}{t^{2}}}} | L+1T−2{\displaystyle L^{+1}T^{-2}} | Нет |
Сила | F=ma{\displaystyle F={m}{a}} | M+1L+1T−2{\displaystyle M^{+1}L^{+1}T^{-2}} | Ньютон |
Площадь | S=l2{\displaystyle S=l^{2}} | L+2{\displaystyle L^{+2}} | Квадратный метр |
Давление | P=FS{\displaystyle P={\frac {F}{S}}} | M+1L+1T−2L+2=M+1L−1T−2{\displaystyle M^{+1}L^{+1}T^{-2}L^{+2}=M^{+1}L^{-1}T^{-2}} | Паскаль |
Физические величины, которые характеризуют объекты и явления в твёрдой Земле, а также в её жидких и газовых оболочках называются геофизическими величинами. Измерение геофизических величин в лаборатории или в полевых условиях позволяет лучше понять внутреннюю структуру планеты, а также искать и разведывать месторождения полезных ископаемых. Наука, основанная на измерениях физических величин горных пород в лабораторных условиях, называется петрофизикой.
Таблица физических величин, производных от основных
Наименование единицы |
Измеряемая величина |
Формула размерностей |
Джоуль |
энергия |
кг٠м2٠с-2 |
Паскаль |
давление |
кг٠ м-1 ٠с-2 |
Тесла |
магнитная индукция |
кг ٠А-1 ٠с-2 |
Вольт |
электрическое напряжение |
кг ٠м2 ٠с-3٠А-1 |
Ом |
Электрическое сопротивление |
кг ٠м2 ٠с-3٠А-2 |
кулон |
Электрический заряд |
А٠ с |
Ватт |
мощность |
кг ٠м2 ٠с-3 |
Фарад |
Электрическая емкость |
м-2٠кг-1 ٠c4٠A2 |
Джоуль на Кельвин |
Теплоемкость |
кг ٠м2٠с-2 ٠К-1 |
Беккерель |
Активность радиоактивного вещества |
С-1 |
Вебер |
Магнитный поток |
м2 ٠кг ٠с-2٠А-1 |
Генри |
Индуктивность |
м2 ٠кг ٠с-2 ٠А-2 |
Герц |
Частота |
с-1 |
Грей |
Поглощенная доза |
м2 ٠с-1 |
Зиверт |
Эквивалентная доза излучения |
м2 ٠с-2 |
Люкс |
Освещенность |
м-2 ٠кд ٠ср-2 |
Люмен |
Световой поток |
кд ٠ср |
Ньютон |
Сила, вес |
м ٠кг ٠с-2 |
Сименс |
Электрическая проводимость |
м-2 ٠кг-1 ٠с3 ٠А2 |
Фарад |
Электрическая емкость |
м-2 ٠кг-1 ٠c4 ٠A2 |
Соответствие физической величины в системе СИ
Основные величины
Величина | Символ | Единица СИ | Описание |
Длина | l | метр (м) | Протяжённость объекта в одном измерении. |
Вес | m | килограмм (кг) | Величина, определяющая инерционные и гравитационные свойства тел. |
Время | t | секунда (с) | Продолжительность события. |
Сила электрического тока | I | ампер (А) | Протекающий в единицу времени заряд. |
Термодинамическая температура |
T | кельвин (К) | Средняя кинетическая энергия частиц объекта. |
Сила света |
Iv |
кандела (кд) | Количество световой энергии, излучаемой в заданном направлении в единицу времени. |
Количество вещества | ν | моль (моль) | Количество частиц, отнесенное к количеству атомов в 0,012 кг12C |
Производные величины
Величина | Символ | Единица СИ | Описание |
Площадь | S | м2 | Протяженность объекта в двух измерениях. |
Объём | V | м3 | Протяжённость объекта в трёх измерениях. |
Скорость | v | м/с | Быстрота изменения координат тела. |
Ускорение | a | м/с² | Быстрота изменения скорости объекта. |
Импульс | p | кг·м/с | Произведение массы и скорости тела. |
Сила |
F |
кг·м/с2 (ньютон, Н) | Действующая на объект внешняя причина ускорения. |
Механическая работа | A | кг·м2/с2 (джоуль, Дж) | Скалярное произведение силы и перемещения. |
Энергия | E | кг·м2/с2 (джоуль, Дж) | Способность тела или системы совершать работу. |
Мощность | P | кг·м2/с3 (ватт, Вт) | Скорость изменения энергии. |
Давление | p | кг/(м·с2) (паскаль, Па) | Сила, приходящаяся на единицу площади. |
Плотность | ρ | кг/м3 | Масса на единицу объёма. |
Поверхностная плотность | ρA | кг/м2 | Масса на единицу площади. |
Линейная плотность | ρl | кг/м | Масса на единицу длины. |
Количество теплоты | Q | кг·м2/с2 (джоуль, Дж) | Энергия, передаваемая от одного тела к другому немеханическим путём |
Электрический заряд | q | А·с (кулон, Кл) | |
Напряжение | U | м2·кг/(с3·А) (вольт, В) | Изменение потенциальной энергии, приходящееся на единицу заряда. |
Электрическое сопротивление | R | м2·кг/(с3·А2) (ом, Ом) | сопротивление объекта прохождению электрического тока |
Магнитный поток | Φ | кг/(с2·А) (вебер, Вб) | Величина, учитывающая интенсивность магнитного поля и занимаемую им область. |
Частота | ν | с−1 (герц, Гц) | Число повторений события за единицу времени. |
Угол | α | радиан (рад) | Величина изменения направления. |
Угловая скорость | ω | с−1 (радиан в секунду) | Скорость изменения угла. |
Угловое ускорение | ε | с−2 (радиан на секунду в квадрате) | Быстрота изменения угловой скорости |
Момент инерции | I | кг·м2 | Мера инертности объекта при вращении. |
Момент импульса | L | кг·м2/c | Мера вращения объекта. |
Момент силы | M | кг·м2/с2 | Произведение силы на длину перпендикуляра, опущенного из точки на линию действия силы. |
Телесный угол | Ω | стерадиан (ср) |
Смотри также:
- Справочные материалы по физике
- Закон Ома
- Первый закон Ньютона
- Второй закон Ньютона
- Третий закон Ньютона
- Формулы кинематики
- Формулы МКТ
Классификация физических величин
-
Аддитивные и неаддитивные
- аддитивные величины — величины, значения которых могут быть суммированы, умножены на константу или разделены друг на друга. Например масса, длина, площадь.
- неаддитивные величины — величины, для которых суммирование значений бессмысленно, хотя и возможно математически. К таким величинами относится температура, плотность, удельное сопротивление.
-
Скалярные, векторные, тензорные величины
- скалярные величины имеют значение, выражаемое только одним числом, для них не определено направление. Ярким примером скалярной величины является потенциальная энергия.
- векторные величины описываются последовательностью из трёх (или двух) независимых значений, которые называются компонентами. Векторные величины имеют скалярный модуль и направление. Векторными величинами является сила, давление, скорость и ускорение.
- тензорные величины объединяют все остальные классы. Они возникают в материальных уравнениях для сред, например в теории упругости для описания деформаций, электромагнитной теории для уравнений материальной среды, в общей теории относительности для описания метрики.
Типология величин
Попытаемся указать несколько основных признаков, которые позволяют установить тип величины.
1. Направление. Если действие физической величины напрямую связано с направлением, ее называют векторной, иные – скалярные.
2. Наличие размерности. Существование формулы физических величин дает возможность называть их размерными. Если в формуле все единицы имеют нулевую степень, то их называют безразмерными. Правильнее было бы назвать их величинами с размерностью, равной 1. Ведь понятие безразмерной величины нелогично. Основное свойство – размерность – никто не отменял!
3. По возможности сложения. Аддитивная величина, значение которой можно складывать, вычитать, умножать на коэффициент и т. д. (например, масса) — физическая величина, являющаяся суммируемой.
4. По соотношению с физической системой. Экстенсивная — если ее значение можно составить из значений подсистемы. Примером может служить площадь, измеряемая в метрах квадратных. Интенсивная — величина, значение которой не зависит от системы. К таковым можно отнести температуру.