загрузка...
загрузка...
На головну

Класифікація фізичних величин

Дивіться також:
  1. Cлучайное величини
  2. Dопв - дні відпустки збігаються з передсвятковими і передвихідного днями, визначається як середнє величина за фактичними графіками відпусток на підприємстві.
  3. I. ВИЗНАЧЕННЯ, КЛАСИФІКАЦІЯ жовтяниці
  4. II. Класифікація документів
  5. II. За величиною дози хлору.
  6. III. Класифікація за часом виникнення
  7. IX.4. Класифікація наук
  8. V. КЛАСИФІКАЦІЯ І СУЧАСНИЙ СТАН НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЙ
  9. VIII) Класифікація залоз внутрішньої секреції
  10. А) Для чого предназначна «Гігієнічна класифікація умов праці»?
  11. абсолютна величина
  12. Абсолютна і відносні величини в статистиці.

В основі будь-якої класифікацій повинен лежати певний критеріальний ознака. Якщо такою ознакою є наявність або відсутність раз

мірності, тоді все фізичні величини діляться на безрозмірні і розмірні. Безрозмірними є все відносні величини, наприклад відносне

подовження, відносна діелектрична проникність і ін. Ясно, що розмірності однієї і тієї ж ФВ в різних системах величин можуть надати

ся різними. Тому розмірність похідної ФВ є її відносної характеристикою, що залежить від вибору системи величин.

Якщо групувати ФВ за ознакою мінливості (змінюється або не змінюється), тоді всі фізичні величини можна розділити на три великі класи.

I. Змінні фізичні величини

II. Постійні фізичні величини

III. Фізичні величини, які є постійними при певних умовах або припущеннях.

Розглянемо кожен клас ФВ докладніше.

Зокрема, до Класу I відносяться всі основні величини, а також похідні величини, виражені визначальними рівняннями, тобто функціональними залежностями через основні:

А) через прямо пропорційну залежність, наприклад:

робота A = F r cos (F ^ r), Магнітний потік Ф = ВS cos (У ^ n)та ін;

Б) через прямо і назад пропорційну залежність, наприклад:

тиск P = F / S, потужність N = A / t, прискорення a = v / t і ін.

Зокрема, до Класу II відносяться постійні фізичні величини, які за ступенем (рівнем) спільності можна розділити на підкласи або групи, при цьому вони можуть бути розмірними і безрозмірними.

1) універсальніпостійні фізичні величини, які входять в фундаментальні фізичні закони як коефіцієнти пропорційності або є характеристиками елементарних частинок і процесів мікросвіту Наприклад гравітаційна постійна G в законі всесвітнього тяжіння:

F =

Константа визначаються із закону так: G - Це ФВ, чисельно рівна силі, що діє між двома тілами одиничної маси на відстані рівному одиниці.

. До цієї групи ФВ відносяться: елементарний електричний заряд e, гравітаційна постійна G , , постійна k в законі Кулона , універсальна газова стала R та ін. та ін.

2)постійні фізичні величини, що символізують константи фізичних теорій: швидкість світла c, постійна Авагадро NA , постійна

Больцмана k = R / NA , Постійна Планка h і ін. Чисельні значення констант першої і другої груп визначаються дослідним шляхом і складають зміст таблиці фундаментальних фізичних констант.

3)специфічні постійні величини, що характеризують вузьке коло явищ і процесів певні властивості фізичних окремих систем або

речовин (наприклад, червона межа фотоефекту, критична температура, температура Кюрі, показник адіабати і ін.).

4)коефіцієнти і відносні постійні (коефіцієнт тертя, коефіцієнт корисної дії, відносна діелектрична проникність, магнітна сприйнятливість, коефіцієнт розмноження нейтронів, коефіцієнт відображення і ін).

5)постійні, що є похідними від інших постійних, введені для зручності застосування. Наприклад, діелектрична постійна?0з'явилася в результаті того, що англійський учений Хевісайд в 1924 році запропонував ввести число ? в коефіцієнт пропорційності k в законі Кулона, так як число ? входить в безліч формул для обсягів і площ різних фігур і рішення багатьох електростатичних фізичних задач спрощується (наприклад, розрахунок напруженостей полів близько заряджених тел по теоремі Гаусса і ін.). Хевісайд визначив, що число ? доцільно ввести в знаменник нового коефіцієнта. Таким чином, з'явився коефіцієнт пропорційності в законі Кулона для вакууму у вигляді k = 1/4 ? ?0. Звідси вирахували значення?0. =8,85 10 -12 Ф / м. Таким же чином виникла магнітна постійна ?0 із закону Ампера для паралельних струмів і ін.

До цієї ж групи належить постійна Больцмана k = R / NA; постійна Планка в вигляді h / 2 ? і ін.

До класу IIIвідносяться ФВ двох видів:

А) ФВ, що відображають властивості матеріалів і процесів і залежать від властивостей матеріалів, умов і середовища протікання процесів

· У цю групу входять ФВ, які є коефіцієнтами пропорційності в законах або закономірності. Наприклад, коефіцієнт жорсткості пружини, питомий опір провідників, питома теплоємність речовин, коефіцієнт дифузії, коефіцієнт теплопровідності і ін.

· У цю групу входять також ФВ, що представляють визначення деяких похідних величин, наприклад щільності однорідного тіла ? =  ; концентрації частинок n = N / V і ін. ДанниеФВ також залежать від властивостей матеріалів.

Постійні цієї групи складають зміст численних приватних таблиць фізичних величин.

Б) ФВ, що випливають з визначальних формули, але не є функціональними залежностями. Такі ФВ є характеристиками певних тел або приватних (конкретних) систем (відображають властивості середовища і залежать від певних параметрів системи, що не входять в означальні формулу ФВ). Приклади: напруженість електростатичного поля Е = F / q ", потенціал ? = W / q". Розглянуті величини не залежить від параметрів, що входять у формули (при збільшенні в 10 разів величини пробного заряду q ", сила, що діє на заряд і його енергія зростуть теж в 10 разів, відносини залишаться незмінними, але для даної точки поля і для конкретного заряду, що створює поле). Однак для інших точок поля і для іншого середовища значення Е і ? будуть іншими. До цієї ж групи належить ФВ - електроємність провідника С = q / ? і ін.

Розглянемо класифікацію похідних ФВ, в основі якої лежить формальна ознака - форма запису ФВ, що відображає прості арифметичні дії - розподіл або множення, Т. Е. Похідні ФВвиходять в результаті операцій ділення або множення. В цьому випадку ФВ поділяються на два види:

·  ФВ, як твір кількох інших ФВ (схема такої ФВ

=)

·  ФВ, як відношення двох інших ФВ (схема ФВ =)

Розмір фізичної величини - Це кількісний вміст в даному об'єкті властивості, відповідного поняттю «фізична величина». Для порівняння розмірів однорідних величин вводиться значення ФВ.

Значним фізичної величининазивається оцінка цієї величини у вигляді деякого числа прийнятих для неї одиниць. Наприклад, 24 кг - значення маси деякого тіла.

3. Одиниці фізичних величин. системи одиниць

фізичних величин

Слід розрізняти систему ФВ від системи одиниць ФВ.

Одиниця фізичної величини - це ФВ, якій за визначенням присвоєно числове значення, рівне одиниці. Виміряти фізичну величину - це означає знайти в результаті проведеного експерименту відношення цієї величини до фізичної величиною, прийнятої за одиницю. В результаті вимірювання отримаємо числове значення шуканої величини, виражене в певних одиницях.

У 1960 році було прийнято рішення про створення Міжнародної системи одиниць, якій було присвоєно міжнародне скорочене найменування SI (Sistem International - міжнародна система) або в російській транскрипції - СІ. Абревіатура СІ при читанні вимовляється окремо (Ес-І), а не разом (СІ). При використанні цієї абревіатури не рекомендується вживати слово «система», так як воно вже входить в скорочене найменування у вигляді літери «С». Тому слід говорити і писати «одиниці СІ», а не «одиниці системи СІ».

В СІ основними одиницями є одиниця довжини - метр (м), одиниця маси-кілограм (кг), одиниця часу - секунда (с), одиниця сили електричного струму - ампер (А), одиниця термодинамічної температури - кельвін (К), одиниця сили світла - кандела (кд) і одиниця кількості речовини-моль (див. табл. 1). Ці сім основних одиниць СІ мають зручні для практичного використань розміри і широко застосовуються б різних областях науки і техніки.

СІ містить дві додаткові одиниці: одиницю плоского кута - радіан (рад) і одиницю тілесного кута - стерадіан (ср) (див. Табл. 2). Ці одиниці не входять в число основних, але разом з тим вони і не є похідними, так як їх розміри не залежать від вибору основних одиниць системи. Використовуючи сім основних і дві додаткові одиниці СІ, можна отримати всі похідні одиниці для вимірювання і вираження ФВ у всіх розділах фізики, а також у всіх природних науках і техніці. Похідні одиниці СІ утворюються за допомогою рівнянь зв'язку між величинами визначають рівнянь, в яких числові коефіцієнти рівні 1, при заміні величин в цих рівняннях одиницями СІ.

Найменування і позначення основних, додаткових і похідних одиниць встановлені відповідними рішеннями Генеральних конференцій з мір та ваг. Похідні одиниці, якщо вони не мають спеціальних найменувань, іменуються через найменування відповідних основних або інших похідних одиниць, через які вони виражаються. Наприклад, одиниця швидкості - метр в секунду - виражена через дві основні одиниці: метр і секунду.

Слід розрізняти поняття: ФВ, найменування ФВ, одиниці ФВ, найменування одиниць ФВ, позначення, визначення ФВ, визначення одиниць ФВ. Порівняльні відмінності цих понять дано в табл. 1 по відношенню до основних одиниць СІ.

Таблиця №1    одиниця  визначення  Метр дорівнює 1 650 763,73 довжин хвиль у вакуумі випромінювання, відповідного переходу між рівнями 2p10 і 5d5 атома криптону-86  Кілограм дорівнює масі міжнародного прототипу кілограма  Секунда дорівнює 9 192 63! 770 періодам випромінювання, відповідного переходу між двома надтонкими рівнями основного стану атома цезію-133  Ампер дорівнює силі незмінних струму, який при проходженні по двох паралельних прямолінійних провідниках нескінченної довжини і мізерно малу площу кругового поперечного перерізу, розташованим у вакуумі на відстані 1 м один від іншого, викликав би на кожній ділянці провідника довжиною 1 м силу взаємодії, що дорівнює 2 10 "7Н  Кельвін дорівнює 1 / 273,16 частини термодинамічної температури потрійної точки води    Моль дорівнює кількості речовини системи, що містить стільки ж структурних елементів, скільки міститься атомів у вуглеці-12 масою 0,012 кг При застосуванні благаючи структурні елементи повинні бути специфіковані і можуть бути атомами, молекулами, іонами, електронами і іншими частинками або специфікованими групами частинок  Кандела дорівнює силі світла, що випускається з поверхні площею 1/600000 м3 повного випромінювача в перпендикулярному напрямку, при температурі випромінювача, що дорівнює температурі затвердіння платини при тиску 101 325 Па
   
   
   
   
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
   ОСНОВНІ ОДИНИЦІ СІ (Болсун, 1983)  
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
     позначення  російське м    кг с         К    моль    кд  
                 
                 
                 
     міжна-рідне m    kg s   A     К    mol    cd  
                 
                 
                 
     Наймену-вання  метр    кілограм  секунда    ампер      коливань    моль    кандела  
                 
                 
     величина  розмір-ність L   М Т   I         N   J  
                 
                 
     Найменування ФВ  довжина    маса  час    Сила електричного струму    Термодіна-мическая температура  Кількість речовини    Сила світла  
             
             
             
             

Для позначення одиниць прийняті правила скороченого позначення найменувань одиниць символами у вигляді однієї, двох або трьох »а іноді і чотирьох букв, що входять в найменування одиниць. Зазначимо найбільш істотні правила написання одиниць ФВ.

1. Позначення одиниць, найменування яких утворені від прізвищ вчених, пишуться з великої (заголовної) літери (наприклад, ампер - А, ньютон - Н, паскаль - Па), позначення всіх інших одиниць - з малої літери (наприклад, метр - м, секунда - с, кандела - кд і т. д.).

2. У тексті позначення одиниць нічим не виділяються, а пишуться, як і всі інші літери тексту.

3. У позначеннях одиниць точка як знак скорочення не ставиться (за винятком тих випадків, коли одиниця стоїть в кінці речення).

4. При написанні позначення одиниці після числових значень величин робиться пробіл. Причому переносити позначення одиниці на інший рядок забороняється. Наприклад: 50 Ом - правильно, 50Ом - неправильно;

15 ° С - правильно, 15 ° С, 15 ° С - неправильно;

Виняток становлять знаки, підняті над рядком, перед якими пропуски не ставляться. Наприклад, 20 ° або 20 ", але не 20 ° або 20".

5. Не допускається запис похідних одиниць ФВ у вигляді триповерхових дробів, тобто в запису застосовується тільки одна риса (коса або пряма).

Приклад: правильно: Дж ? кг-1 ? До--1 або  неправильно: Дж / кг / К або

При застосуванні косої риски позначення ФВ в чисельнику і знаменнику поміщаються в один рядок, а в разі твори позначень в знаменнику останнім полягає в дужки.

Правильно неправильно:

Дж / (кг * К) Дж / кг * К

6. Не допускається комбінування літерних позначень одиниць з найменуваннями одиниць. Тут мається на увазі наступне: не можна для одних одиниць приводити позначення, а для інших - найменування.

Правильно неправильно :

15 м / с 15 м / секунду

7. При написанні значень величин із зазначенням похибок вирішуються дві форми записів:

(12,3 ± 0,1) м або 12,3 м ± 0,1 м.

Форма запису типу 12,3 ± 0,1 м не допускається.

11. Форма запису позначень ФВ похідних одиниць ФВ:

[F] = [m] - [а] = кг - м - с-2 = Н

12. Крім температури Кельвіна (T), допускається застосовувати також температуру Цельсія (t), яка визначається виразом t = T-T0 , Де T0 = 273,15 К за визначенням. Температура Кельвіна виражається в кельвінах (К), температура Цельсія - в градусах Цельсія (позначення міжнародне і російське ° С). Різниця температур Кельвіна висловлюють в кельвінах. Різниця температур Цельсія можна висловлювати як в кельвінах, так і в градусах Цельсія.

13. Десяткові кратні і частинні одиниці утворюються за допомогою приставок, при цьому необхідно дотримуватися ряду правил, основні з яких викладені нижче.

а) Приставка і її позначення пишеться разом з найменуванням одиниці або її позначенням: кілометр (км), гігаелектронвольт (ГеВ).

в) До одиницям, які представляють собою твір або ставлення одиниць (наприклад, ньютон-метр, вольт на метр і т. д.), приставки приєднуються до першої одиниці, що входить в твір або ставлення.

Фізичні величини та їх розмірність «-- попередня | наступна --» Проблеми формування в учнів фізичних понять
загрузка...
© om.net.ua