Системы физических величин и их единиц
Основные понятия
В науке, технике и повседневной жизни человек имеет дело с разнообразными свойствами окружающих нас физических объектов. Эти свойства отражают процессы взаимодействия объектов между собой. Их описание производится посредством физических величин. Для того чтобы можно было установить для каждого объекта различия в количественном содержании свойства, отображаемого физической величиной, в метрологии введены понятия ее размера и значения.
Размер физической величины - это количественное содержание в данном объекте свойства, соответствующего понятию "физическая величина". Например, каждое тело обладает определенной массой, вследствие чего тела можно различать по их массе, т. е. по размеру интересующей нас ФВ.
Значение физической величины получают в результате ее измерения или вычисления в соответствии с основным уравнением измерения Q - q[Q], связывающим между собой значение ФВ Q, числовое значение q и выбранную для измерения единицу [Q]. В зависимости от размера единицы будет меняться числовое значение ФВ, тогда как размер ее будет оставаться неизменным.
Размер единиц ФВ устанавливается законодательно путем закрепления определения метрологическими органами государства.
Важной характеристикой ФВ является ее размерность dim Q - выражение в форме степенного многочлена, отражающее связь данной величины с основными ФВ. Коэффициент пропорциональности принят равным единице:
dim Q =Lα Mβ Тγ Iη…,
где L, М, Т, I- условные обозначения основных величин данной системы;
α, β, γ, η - целые или дробные, положительные или отрицательные вещественные числа. Показатель степени, в которую возведена размерность основной величины, называют показателем размерности. Если все показатели размерности равны нулю, то такую величину называют безразмерной.
Размерность ФВ является более общей характеристикой, чем представляющее ее уравнение связи, поскольку одна и та же размерность может быть присуща величинам, имеющим разную качественную природу и различающимся по форме определяющего уравнения.
Например, работа силы Fна расстоянии Lописывается уравнением
А1 = FL,
(размерность - H*м).
Кинетическая энергия тела массой т, движущегося со скоростью v, равна
А2 = mv2/2,
(размерность - кг*м2*с-2илиеслиН = кг*м*с-2,то получаем размерностьH*м).
Размерности этих качественно различных величин одинаковы – H*м.
Над размерностями можно производить действия умножения, деления, возведения в степень и извлечение корня. Понятие размерности широко используется:
• для перевода единиц из одной системы в другую;
• для проверки правильности сложных расчетных формул, полученных в результате теоретического вывода;
• при выяснении зависимости между величинами;
• в теории физического подобия.
Описание свойства, характеризуемого данной ФВ, осуществляется на языке других, ранее определенных величин. Эта возможность обусловливается наличием объективно существующих взаимосвязей между свойствами объектов, которые, будучи переведенными на язык величин, становятся моделями, образующими в совокупности систему уравнений, описывающих данный раздел физики.
Дата добавления: 2017-01-13; просмотров: 810;