Kuantitas fisik - itu ... Pengukuran besaran fisik. Sistem kuantitas fisik

Fisika sebagai ilmu yang mempelajari fenomena alam menggunakan metodologi penelitian standar. Tahapan utama bisa disebut: observasi, promosi hipotesis, melakukan eksperimen, membenarkan teori. Selama pengamatan, ciri khas fenomena, jalannya kursus, kemungkinan penyebab dan konsekuensi terbentuk. Hipotesis memungkinkan untuk menjelaskan jalannya fenomena tersebut, untuk menetapkan keteraturannya. Percobaan mengkonfirmasikan (atau tidak mengkonfirmasi) keabsahan hipotesis. Memungkinkan Anda untuk membuat hubungan kuantitatif antara nilai-nilai dalam perjalanan percobaan, yang mengarah pada penentuan dependensi yang akurat. Hipotesis yang dikonfirmasi dalam percobaan ini, terletak pada dasar teori ilmiah.

Tidak ada teori yang dapat mengklaim validitasnya kecuali jika telah dikonfirmasi sepenuhnya dan tanpa syarat selama percobaan berlangsung. Yang terakhir ini terkait dengan pengukuran jumlah fisik yang mencirikan prosesnya. Kuantitas fisik adalah dasar pengukuran.

Apa itu

Pengukuran menyangkut jumlah yang mengkonfirmasi keabsahan hipotesis keteraturan. Kuantitas fisik adalah karakteristik ilmiah dari tubuh fisik yang hubungan kualitatifnya sama dengan banyak badan serupa. Untuk setiap tubuh, karakteristik kuantitatif ini sangat individual.

Jika kita beralih ke literatur khusus, maka di M. Yudin dkk (edisi 1989) kita membaca bahwa kuantitas fisiknya adalah: "karakteristik salah satu sifat dari objek fisik (sistem fisik, fenomena atau proses), secara kualitatif umum bagi banyak fisik. Objek, tapi secara kuantitatif individu untuk setiap objek. "

Kamus Ozhegova (edisi 1990) berpendapat bahwa besaran fisiknya adalah - "ukuran, volume, panjang subjek."

Misalnya, panjang adalah kuantitas fisik. Panjang mekanika ditafsirkan sebagai jarak tempuh, elektrodinamika menggunakan panjang kawat, dalam termodinamika nilai analog menentukan ketebalan dinding pembuluh. Inti konsep tidak berubah: satuan nilai bisa sama, dan nilainya - beda.

Ciri khas dari kuantitas fisik, katakanlah, dari yang matematis, adalah adanya unit pengukuran. Meter, kaki, arshin adalah contoh unit panjang.

Unit pengukuran

Untuk mengukur kuantitas fisik, harus dibandingkan dengan nilai yang diambil sebagai satuan. Ingat kartun yang indah "Empat puluh delapan burung beo". Untuk menentukan panjang pembatas boa, para pahlawan mengukur panjangnya pada burung beo, lalu pada gajah, lalu pada monyet. Dalam hal ini, panjang boa constrictor dibandingkan dengan pertumbuhan karakter kartun lainnya. Hasilnya secara kuantitatif tergantung pada standar.

Unit kuantitas fisik adalah ukuran pengukurannya dalam sistem unit tertentu. Kebingungan dalam tindakan ini muncul bukan hanya karena ketidaksempurnaan, heterogenitas tindakan, tapi terkadang juga karena relativitas unit.

Ukuran rintang Rusia - arshin - jarak antara telunjuk dan ibu jari tangan. Namun, tangan semua orang berbeda, dan arshin, diukur oleh tangan orang dewasa, berbeda dengan arshin di tangan anak atau wanita. Ketidakkonsistenan yang sama dari ukuran panjang menyangkut sazhen (jarak antara ujung jari yang diletakkan di tangan) dan siku (jarak dari jari tengah ke siku tangan).

Menarik bahwa pria dipekerjakan sebagai pelayan di warung. Pedagang sly menyimpan kain dengan beberapa ukuran lebih kecil: arshin, siku, sazhen.

Ukur sistem

Berbagai tindakan semacam itu ada tidak hanya di Rusia, tapi juga di negara lain. Pengenalan satuan ukuran seringkali sewenang-wenang, terkadang unit-unit ini diperkenalkan hanya karena kenyamanan untuk mengukurnya. Misalnya, untuk mengukur tekanan atmosfir, mm merkuri disuntikkan. Pengalaman Torricelli yang terkenal , di mana tabung berisi merkuri digunakan, memungkinkan untuk mengenalkan nilai yang tidak biasa.

Kekuatan mesin dibandingkan dengan tenaga kuda (yang dipraktikkan di zaman kita).

Jumlah fisik yang berbeda diukur kuantitas fisik yang dibuat tidak hanya rumit dan tidak dapat diandalkan, tapi juga mempersulit perkembangan sains.

Unified sistem tindakan

Sistem tunggal jumlah fisik, nyaman dan optimal di setiap negara industri, telah menjadi kebutuhan mendesak. Sebagai dasar, gagasan untuk memilih unit sesedikit mungkin diadopsi, dengan bantuan jumlah lain dapat diungkapkan dalam hubungan matematis. Nilai dasar semacam itu seharusnya tidak saling terkait satu sama lain, signifikansi mereka ditentukan secara jelas dan dapat dimengerti dalam sistem ekonomi manapun.

Masalah ini terpecahkan di berbagai negara. Pembuatan sistem pengukuran terpadu (Metrik, GHS, ISS, dan lain-lain) telah dilakukan berkali-kali, namun sistem ini tidak nyaman baik dari sudut pandang ilmiah atau aplikasi industri dalam negeri.

Tugas yang ditetapkan pada akhir abad ke-19, diputuskan pada tahun 1958. Pada pertemuan Komite Metrologi Hukum Internasional, sebuah sistem terpadu dipresentasikan.

Unified sistem tindakan

1960 ditandai oleh pertemuan bersejarah Konferensi Umum tentang Ukuran dan Bobot. Sistem unik yang disebut "Systeme internationale d'unites" (disingkat SI) diadopsi oleh keputusan pertemuan kehormatan ini. Dalam versi Rusia, sistem ini disebut International System (Singkatan SI).

Berdasarkan 7 unit dasar dan 2 unit tambahan. Nilai numerik mereka ditentukan dalam bentuk standar

Tabel jumlah fisik SI

Nama unit utama	Nilai terukur	Penunjukan
		Internasional	Orang Rusia
Unit dasar
Kilogram	Berat	Kg	Kg
Meter	Panjang	M	M
Kedua	Waktu	S	Dengan
Amp	Kekuatan saat ini	A	A
Kelvin	Suhu	Untuk	Untuk
Mol	Jumlah zat	Mol	Mol
Candela	Intensitas cahaya	Cd	Cd
Unit tambahan
Radian	Sudut datar	Rad	Senang
Steradian	Pojok Sudut	Sr	Rabu

Sistem itu sendiri tidak dapat terdiri dari hanya tujuh unit, karena berbagai proses fisik di alam memerlukan pengenalan jumlah yang lebih banyak dan lebih banyak. Dalam struktur itu sendiri, tidak hanya pengenalan unit baru yang dipertimbangkan, tapi juga keterkaitannya dalam bentuk hubungan matematis (mereka sering disebut formula dimensi).

Suatu satuan kuantitas fisik diperoleh dengan menggunakan perkalian, eksponensiasi, dan pembagian unit dasar dalam rumus dimensi. Tidak adanya koefisien numerik dalam persamaan tersebut membuat sistem tidak hanya nyaman dalam segala hal, tapi juga koheren.

Unit berurutan

Unit pengukuran, yang terbentuk dari tujuh dasar, disebut derivatif. Selain unit dasar dan turunan, ada kebutuhan untuk mengenalkan tambahan (radian dan steradians). Dimensi mereka dianggap nol. Tidak adanya alat pengukur untuk penentuan mereka membuat tidak mungkin mengukurnya. Pengenalan mereka adalah karena penggunaan dalam studi teoritis. Misalnya, "kekuatan" kuantitas fisik dalam sistem ini diukur dalam newton. Karena gaya adalah ukuran dari aksi saling tubuh satu sama lain, yang merupakan alasan variasi kecepatan tubuh suatu massa tertentu, dapat ditentukan sebagai produk satuan massa per satuan kecepatan dibagi satuan waktu:

F = k0M0v / T, dimana k - koefisien proporsionalitas, satuan - M massa, v - satuan kecepatan, T - satuan waktu.

SI memberikan rumus dimensi berikut: H = kg0m / s ² , di mana tiga unit digunakan. Dan satu kilogram, dan satu meter, dan yang kedua disebut yang utama. Koefisien proporsionalitasnya adalah 1.

Hal ini dimungkinkan untuk memperkenalkan jumlah tak berdimensi, yang didefinisikan sebagai rasio jumlah homogen. Koefisien gesekan, seperti diketahui, sama dengan rasio gaya gesekan terhadap gaya tekanan normal.

Tabel jumlah fisiknya berasal dari main

Nama unit	Nilai terukur	Rumus Dimensi
Joule	Energi	Kg0m 2 0s -2
Pascal	Tekanan	Kg0 m -1 0s -2
Tesla	Induksi magnetik	Kg 0A -1 0s -2
Volt	Tekanan listrik	Kg 0m 2 0s -3 0A -1
Om	Hambatan listrik	Kg 0m 2 0s -3 0A -2
Liontin	Biaya listrik	A0 s
Watt	Kapasitas	Kg 0m 2 0s -3
Farad	Kapasitas listrik	M -2 0kg -1 0c 4 0A 2
Joule ke Calvin	Kapasitas panas	Kg 0m 2 0s -2 0K -1
Becquerel	Aktivitas zat radioaktif	C -1
Weber	Aliran magnetik	M 2 0kg 0s -2 0A -1
Henry	Induktansi	M 2 0kg 0s -2 0A -2
Hertz	Frekuensi	S -1
Gray	Dosis yang diserap	M 2 0s -1
Sievert	Dosis radiasi setara	M 2 0s -2
Suite	Iluminasi	M -2 0кд 0ср -2
Lumen	Luminous Flux	Cd 0sp
Newton	Kekuatan, berat	M 0kg 0s -2
Siemens	Konduktivitas listrik	M -2 0кг -1 0с 3 0А 2
Farad	Kapasitas listrik	M -2 0kg -1 0c 4 0A 2

Unit sistem ekstra

Penggunaan jumlah historis yang dikembangkan yang tidak termasuk dalam SI atau hanya berbeda dalam koefisien numerik diperbolehkan dalam pengukuran jumlah. Ini adalah unit extrasystem. Contohnya, mm merkuri, sinar-X dan lain-lain.

Koefisien numerik digunakan untuk mengenalkan lobus dan kelipatannya. Lampiran sesuai dengan nomor tertentu. Contohnya termasuk centi-, kilo-, deca-, mega-, dan banyak lainnya.

1 kilometer = 1000 meter,

1 sentimeter = 0,01 meter.

Tipologi jumlah

Mari coba tentukan beberapa fitur dasar yang memungkinkan Anda menetapkan jenis nilai.

1. Arah. Jika tindakan kuantitas fisik berhubungan langsung dengan suatu arah, itu disebut vektor, dan ada pula skalar.

2. Adanya dimensi. Adanya rumusan jumlah fisik memungkinkan untuk memanggil mereka berdimensi. Jika dalam rumus semua unit memiliki derajat nol, maka mereka disebut tidak berdimensi. Akan lebih tepat untuk memanggil mereka jumlah dengan dimensi sama dengan 1. Sebenarnya, konsep kuantitas tanpa dimensi tidak masuk akal. Properti utama adalah dimensi - tidak ada yang membatalkannya!

3. Dengan menambahkan peluang. Aditif kuantitas, yang nilai dapat ditambahkan, dikurangi, dikalikan dengan faktor, dll (misalnya, berat badan) - .. Sebuah kuantitas fisik, yang terintegral.

4. Sehubungan dengan sistem fisik. Luas - jika nilainya dapat dibentuk dari nilai-nilai subsistem. Contohnya adalah daerah diukur dalam meter persegi. Intensif - nilai, yang nilai independen dari sistem. Untuk mereka yang termasuk suhu.