Изтеглете от Depositfiles

Лекция 1.Имот. величина. Основно уравнение за измерване

2. Измервания

Величините, измерванията и измервателните уреди се изучават подробно в дисциплината “Метрология”, която ще се преподава през четвъртата година. Тук ще разгледаме основните точки, които ще трябва да знаем в курса „Геодезически инструменти и измервания“.

1. Собственост. величина. Основно уравнение за измерване

Всички обекти на околния свят се характеризират със своите свойства.

Например, можем да назовем такива свойства на обекти като цвят, тегло, дължина, височина, плътност, твърдост, мекота и др. Но от факта, че даден обект е цветен или дълъг, не научаваме нищо, освен че той има свойството цвят или дължина.

За количествено описание на различни свойства, процеси и физически тела се въвежда понятието количество.

Всички количества могат да бъдат разделени на два вида:истински И перфектен .

Идеален количествата са свързани главно с математиката и са обобщение (модел) на конкретни реални понятия. Ние не се интересуваме от тях.

истински количествата се разделят от своя страна нафизически И нефизически .

ДА СЕ нефизически трябва да се включат ценности, присъщи на социалните (нефизически) науки - философия, социология, икономика и др. Ние не се интересуваме от тези количества.

Физически количеството в общия случай може да се определи като количествена характеристика на материалните обекти (процеси, явления), изучавани в естествените (физика, химия) и техническите науки. Именно тези количества представляват интерес за нас.

Индивидуалността в количествено отношение се разбира в смисъл, че едно свойство може да бъде определен брой пъти по-голямо или по-малко за един обект, отколкото за друг.

Например, всеки обект на Земята има такова свойство като тегло. Ако вземете няколко ябълки, тогава всяка от тях има тегло. Но в същото време теглото на всяка ябълка ще бъде различно от теглото на другите ябълки.

Физическите величини могат да бъдат разделени наизмерими И оценени.

Физическите величини, за които по една или друга причина не може да се извърши измерване или не може да се въведе мерна единица, могат да бъдат само оценени. Такива физични величини се наричат оценим . Такива физически величини се оценяват с помощта на конвенционални скали. Например, интензивността на земетресенията се оценява отСкала на Рихтер, минерална твърдост - скала на Моос.

Според степента на условна независимост от другите величини физическите величини се делят на основен (условно независим),производни (условно зависим) идопълнителен .

Цялата съвременна физика може да бъде изградена върху седем основни величини, които характеризират фундаменталните свойства на материалния свят. Те включватседем физически величини, избрани всистема SI като основен , И две допълнителен физични величини.

С помощта на основните седем и две допълнителни величини, въведени само за удобство, се формира цялото разнообразие от производни физични величини и се дава описание на свойствата на физическите обекти и явления.

Според наличието на размерност физическите величини се делят наразмерен , т.е. имащ измерение ибезразмерен .

Концепция размери на физическа величина беше въведена Фуриепрез 1822 г.

Измерение качество неговите характеристики и е обозначен със символа
, идваща от думата измерение (Английски - размер, измерение). Измерение основен физическите величини се обозначават с подходящи главни букви. Например за дължина, маса и време

Размерността на производна физическа величина се изразява чрез размерностите на основните физични величини с помощта на степенен моном:

Където ,
,, … – размери на основни физични величини;

, ,, … – показатели за размерност.

Освен това всеки от показателите на размерността може да бъде положителен или отрицателен, цяло число или дробно число, както и нула.

Ако всички индикатори за размери са равни на нула , тогава това количество се нарича безразмерен .

Размер измереното количество еколичествен неговите характеристики.

Например дължината на дъската е количествена характеристика на дъската. Самата дължина може да се определи само в резултат на измерване.

Набор от числа, представляващи хомогенни количества с различни размери, трябва да бъде набор от числа с еднакви имена. Това наименуване е единица физическа величина или своя дял. Същият пример с дължината на дъската. Има набор от числа, характеризиращи дължината на различни дъски: 110, 115, 112, 120, 117. Всички числа се наричат ​​​​сантиметри. Сантиметърът за наименование е единица за физическа величина, в този случай единица за дължина.

Например метър, килограм, секунда.

Например 54,3 метра, 76,8 килограма, 516 секунди.

Например 54,3, 76,8, 516.

И трите изброени параметъра са свързани помежду си с релацията

, (3.1) което се наричаосновно уравнение за измерване .

2. Измервания

От основното уравнение за измерване следва, чеизмерване - това е определянето на стойността на дадена величина или с други думи това е сравнението на една величина с нейната единица. Измерванията на физическите величини се извършват с помощта на технически средства. Може да се даде следното определение за измерване.

Това определение съдържа четири характеристики на концепцията за измерване.

1. Могат да се измерват само физически величини(т.е. свойства на материални обекти, явления, процеси).

2. Измерването е експериментална оценка на количество, т.е. винаги е експеримент.

Изчисленото определяне на количество с помощта на формули и известни първоначални данни не може да се нарече измерване.

3. Измерването се извършва със специални технически средства - носители на мерни единици или скали, наречени средства за измерване.

4. Измерването е определяне на стойността на дадена величина, т.е. е сравнението на количество с неговата единица или мащаб. Този подход е разработен чрез вековна практика на измерване. Той напълно съответства на съдържанието на понятието „измерване“, дадено преди повече от 200 години от Л. Ойлер: „ Невъзможно е да се дефинира или измери едно количество, освен като се вземе за известно друго количество от същия вид и се посочи съотношението, в което се намира към него » .

Измерването на физическо количество включва два (като цяло може да има няколко) етапа:

а) сравнение на измерена величина с единица;

б) трансформиране в удобна за използване форма(различни методи на показване).

Измерванията разграничават:

а) принцип на измерване– това е физическо явление или ефект, залегнал в основата на измерванията;

б) метод на измерване– техника или набор от техники за сравняване на измерена физическа величина с нейната единица в съответствие с прилагания принцип на измерване. Методът на измерване обикновено се определя от конструкцията на измервателните уреди.

Всички възможни измервания, срещани в човешката практика, могат да бъдат класифицирани в няколко направления.

1. Класификация по видове измервания :

а) директно измерване – измерване, при което директно се получава желаната стойност на физична величина.

Примери: измерване на дължина на линия с рулетка, измерване на хоризонтални или вертикални ъгли с теодолит;

б) индиректно измерване – определяне на желаната стойност на физична величина въз основа на резултатите от директни измервания на други физични величини, които са функционално свързани с желаната величина.

Пример 1. Измерване на дължини на линии по метода на паралакса, при който хоризонталният ъгъл се измерва върху маркировките на основната релса, разстоянието между които е известно; необходимата дължина се изчислява с помощта на формули, свързващи тази дължина с хоризонталния ъгъл и основата.

Пример 2. Измерване на дължината на линия с далекомер. В този случай не се измерва директно самата дължина на линията, а времето на преминаване на електромагнитния импулс между излъчвателя и рефлектора, монтиран над точките, между които се измерва дължината на линията.

Пример 3. Определяне на пространствените координати на точка от земната повърхност с помощта на глобалната навигационна спътникова система (GNSS). В този случай не се измерват координати или дори дължини, а отново времето, необходимо на сигнала да премине от всеки сателит до приемника. С помощта на измереното време индиректно се определят разстоянията от спътниците до приемника и след това, отново косвено, се определят координатите на точката на престой.

V) съвместни измервания – едновременни измервания на две или повече различни величини за определяне на връзката между тях.

Пример. Измерване на дължината на метален прът и температурата, при която се измерва дължината на пръта. Резултатът от такива измервания е определянето на коефициента на линейно разширение на метала, от който е направен прътът, поради температурни промени.

G) съвкупни измервания – измервания на няколко едноименни величини, извършвани едновременно, при които желаните стойности на величините се определят чрез решаване на система от уравнения, получена чрез измерване на тези величини в различни комбинации.

2. Класификация по методи на измерване :

а) метод на пряка оценка– метод, при който стойността на дадена величина се определя директно от показващия измервателен уред;

примери за измерване на налягане с барометър или температура с термометър;

б) метод на сравнение с мярка– метод на измерване, при който измерената стойност се сравнява със стойността, възпроизведена от мярката;

примери:

чрез прилагане на линийка с деления към която и да е част, те по същество сравняват нейния размер с единицата, съхранявана от линийката, и след като направят четене, получават стойността на количеството (дължина, височина, дебелина и други параметри);

с помощта на измервателно устройство размерът на величина (например ъгъл), преобразуван в движение на показалец (алидада), се сравнява с единицата, запаметена от скалата на това устройство (хоризонтален кръг, разделящ кръг е мярка) и се прави броене.

Характеристика на точността на измерването е неговата грешка или несигурност.

При извършване на измервания реалният обект, който се измерва, винаги се заменя с неговия модел, който поради своето несъвършенство се различава от реалния обект. В резултат на това количествата, характеризиращи реален обект, също ще се различават от подобни количества на същия обект. Това води до неизбежни грешки при измерването, които най-общо се делят на случайни и систематични.

Метод на измерване. Изборът на метод за измерване се определя от възприетия модел на обекта на измерване и наличните средства за измерване. При избора на метод на измерване се гарантира, че грешката на метода на измерване, т.е. компонентът на систематичната грешка на измерване, дължащ се на несъвършенството на възприетия модел и метод на измерване (в противен случай теоретичната грешка), не е повлиял забележимо на получената грешка на измерване, т.е. не надвишава 30% от нея.

Обектен модел. Промените в измерените параметри на модела по време на цикъла на наблюдение, като правило, не трябва да надвишава 10% от определената грешка на измерване. Ако са възможни алтернативи, тогава се вземат предвид и икономически съображения: ненужното надценяване на точността на модела и метода на измерване води до неразумни разходи. Същото важи и за избора на измервателни уреди.

Измервателни инструменти. Изборът на средства за измерване и спомагателни устройства се определя от измерваното количество, възприетия метод на измерване и изискваната точност на резултатите от измерването (стандарти за точност). Измерванията с помощта на измервателни уреди с недостатъчна точност са с малка стойност (дори безсмислени), тъй като могат да доведат до неправилни заключения. Използването на прекалено точни измервателни уреди не е икономически изгодно. Обхватът на промените в измерваното количество, условията на измерване, характеристиките на измервателните уреди и тяхната цена също се вземат предвид.

Основно внимание се обръща на грешките на измервателните уреди. Необходимо е общата грешка на резултата от измерването
е по-малка от максимално допустимата грешка при измерване
, т.е.

— максимална грешка, дължаща се на оператора.<

Физическото количество е едно от свойствата на физически обект (явление, процес), което е качествено общо за много физически обекти, докато се различава по количествена стойност.

Целта на измерванията е да се определи стойността на физическо количество - определен брой единици, приети за него (например резултатът от измерването на масата на продукт е 2 kg, височината на сграда е 12 m и др. ).

В зависимост от степента на приближаване до обективността се разграничават истински, действителни и измерени стойности на физическо количество.

Това е стойност, която идеално отразява съответното свойство на даден обект в качествено и количествено отношение. Поради несъвършенството на инструментите и методите за измерване е практически невъзможно да се получат истинските стойности на количествата. Те могат да се представят само теоретично. И стойностите, получени по време на измерването, се доближават само до истинската стойност в по-голяма или по-малка степен.

Това е стойност на количество, намерено експериментално, което е толкова близко до истинската стойност, че може да се използва вместо нея за дадена цел.

Това е стойността, получена чрез измерване с помощта на специфични методи и измервателни уреди.

9. Класификация на измерванията според зависимостта на измерваната величина от времето и според набори от измерени стойности.

Според характера на изменението на измерваната величина - статични и динамични измервания.

Динамично измерване - измерване на количество, чийто размер се променя с времето.Бързата промяна в размера на измерваното количество изисква измерването му с най-точно определяне на момента във времето. Например измерване на разстоянието до повърхността на Земята от балон или измерване на постоянно напрежение на електрически ток. По същество динамичното измерване е измерване на функционалната зависимост на измереното количество от времето.

Статично измерване - измерване на количество, което се взема предвид в съответствие с възложената задача за измерване и не се променя през целия период на измерване.Например, измерването на линейния размер на произведен продукт при нормална температура може да се счита за статично, тъй като температурните колебания в цеха на ниво десети от градуса въвеждат грешка в измерването не повече от 10 μm/m, което е незначително в сравнение с до производствена грешка на частта. Следователно в тази задача за измерване измереното количество може да се счита за непроменено. При калибриране на мярка за дължина на линия спрямо държавния първичен стандарт, термостатирането осигурява стабилността на поддържане на температурата на ниво от 0,005 °C. Такива температурни колебания причиняват хиляда пъти по-малка грешка при измерване - не повече от 0,01 μm/m. Но в тази задача за измерване това е от съществено значение и отчитането на температурните промени по време на процеса на измерване става условие за осигуряване на необходимата точност на измерване. Следователно тези измервания трябва да се извършват с помощта на техниката на динамично измерване.

Въз основа на съществуващи набори от измерени стойностиНа електрически (ток, напрежение, мощност) , механичен (маса, брой продукти, усилие); , термична мощност(температура, налягане); , физически(плътност, вискозитет, мътност); химически(състав, химични свойства, концентрация) , радиотехникаи т.н.

Класификация на измерванията според метода на получаване на резултата (по вид).

Според метода на получаване на резултатите от измерванията се разграничават: преки, непреки, кумулативни и съвместни измервания.

Директни измервания са тези, при които желаната стойност на измерваното количество се намира директно от експериментални данни.

Непреките измервания са тези, при които желаната стойност на измереното количество се намира на базата на известна връзка между измереното количество и количествата, определени с помощта на директни измервания.

Кумулативните измервания са тези, при които едновременно се измерват няколко величини с едно и също име и определената стойност се намира чрез решаване на система от уравнения, която се получава въз основа на директни измервания на величини с едно и също име.

Съвместните измервания са измерванията на две или повече количества с различни имена, за да се намери връзката между тях.

Класификация на измерванията според условията, които определят точността на резултата и броя на измерванията за получаване на резултата.

Според условията, които определят точността на резултата, измерванията се разделят на три класа:

1. Измервания с възможно най-висока точност, постижима със съществуващото ниво на технология.

Те включват на първо място стандартни измервания, свързани с възможно най-високата точност на възпроизвеждане на установени единици от физически величини, и в допълнение измервания на физически константи, предимно универсални (например абсолютната стойност на ускорението на гравитацията, жиромагнитно отношение на протон и др.).

Този клас включва и някои специални измервания, които изискват висока точност.

2. Контролни и контролни измервания, чиято грешка с определена вероятност не трябва да надвишава определена определена стойност.

Те включват измервания, извършвани от лаборатории за държавен надзор на прилагането и съответствието със стандартите и състоянието на измервателната техника и фабричните измервателни лаборатории, които гарантират грешката на резултата с определена вероятност, която не надвишава определена предварително определена стойност.

3. Технически измервания, при които грешката на резултата се определя от характеристиките на средствата за измерване.

Примери за технически измервания са измерванията, извършвани по време на производствения процес в машиностроителни предприятия, на разпределителни табла на електроцентрали и др.

Въз основа на броя на измерванията измерванията се разделят на единични и многократни.

Еднократното измерване е измерване на едно количество, направено веднъж. На практика единичните измервания имат голяма грешка; следователно, за да се намали грешката, се препоръчва да се извършват измервания от този тип поне три пъти и да се вземе тяхното средно аритметично като резултат.

Многократните измервания са измервания на една или повече величини, извършени четири или повече пъти. Многократното измерване е поредица от единични измервания. Минималният брой измервания, при които едно измерване може да се счита за многократно, е четири. Резултатът от множество измервания е средната аритметична стойност на резултатите от всички направени измервания. При многократни измервания грешката намалява.

Класификация на случайните грешки при измерване.

Случайната грешка е компонент на грешката на измерване, който се променя произволно по време на повтарящи се измервания на едно и също количество.

1) Груб - не надвишава допустимата грешка

2) Пропускът е груба грешка, зависи от човека

3) Очаквано - получено в резултат на експеримента по време на създаването. условия

Понятие за метрология

Метрология– наука за измерванията, методите и средствата за осигуряване на тяхното единство и методите за постигане на необходимата точност. Базира се на набор от термини и понятия, най-важните от които са дадени по-долу.

Физическо количество- свойство, което е качествено общо за много физически обекти, но количествено индивидуално за всеки обект. Физическите величини са дължина, маса, плътност, сила, налягане и др.

Единица за физическа величинасе счита за количеството, на което по дефиниция се приписва стойност, равна на 1. Например маса 1 kg, сила 1 N, налягане 1 Pa. В различните системи от единици единиците от едно и също количество могат да се различават по размер. Например за сила от 1 kgf ≈ 10 N.

Стойност на физическото количество– числена оценка на физическия размер на конкретен обект в приети единици. Например, масата на една тухла е 3,5 кг.

Техническо измерение– определяне на стойностите на различни физични величини с помощта на специални технически методи и средства. По време на лабораторните тестове се определят стойностите на геометричните размери, масата, температурата, налягането, силата и др. Всички технически измервания трябва да отговарят на изискванията за единство и точност.

Директно измерване– експериментално сравнение на дадена величина с друга, приета за единица, чрез отчитане по скалата на уреда. Например измерване на дължина, маса, температура.

Косвени измервания– резултати, получени с помощта на резултатите от директни измервания чрез изчисления по известни формули. Например определяне на плътността и якостта на материала.

Единство на измерванията– състояние на измерванията, при което техните резултати са изразени в законови единици и грешките на измерване са известни с дадена вероятност. Единството на измерванията е необходимо, за да могат да се сравняват резултатите от измерванията, направени на различни места, по различно време, с помощта на различни инструменти.

Точност на измерванията– качество на измерванията, отразяващо близостта на получените резултати до истинската стойност на измерената стойност. Правете разлика между истинските и действителните стойности на физическите величини.

Истинският смисълфизическото количество идеално отразява съответните свойства на обекта в качествено и количествено отношение. Истинската стойност не съдържа грешки в измерването. Тъй като всички стойности на дадено физическо количество се намират емпирично и съдържат грешки в измерването, истинската стойност остава неизвестна.

Реална стойностфизическите величини се намират експериментално. Тя е толкова близка до истинската стойност, че за определени цели може да се използва вместо нея. При техническите измервания за действителна стойност се приема стойността на физична величина, открита с допустима от техническите изисквания грешка.

Грешка в измерването– отклонение на резултата от измерването от истинската стойност на измерената стойност. Тъй като истинската стойност на измерената величина остава неизвестна, на практика грешката на измерване се оценява само приблизително чрез сравняване на резултатите от измерването със стойността на същата величина, получена с няколко пъти по-висока точност. По този начин грешката при измерване на размерите на проба с линийка, която е ± 1 mm, може да бъде оценена чрез измерване на пробата с дебеломер с грешка не повече от ± 0,5 mm.

Абсолютна грешкаизразени в единици на измерваната величина.

Относителна грешка- отношението на абсолютната грешка към действителната стойност на измерената стойност.

Средствата за измерване са технически средства, използвани при измервания и притежаващи стандартизирани метрологични свойства. Измервателните уреди се делят на мерки и измервателни уреди.

Измерете– измервателен уред, предназначен да възпроизвежда физическа величина с даден размер. Например теглото е мярка за маса.

Измервателен уред– измервателен уред, който служи за възпроизвеждане на измервателна информация във форма, достъпна за възприемане от наблюдател. Най-простите измервателни уреди се наричат ​​измервателни уреди. Например линийка, дебеломер.

Основните метрологични показатели на средствата за измерване са:

Стойността на разделението на скалата е разликата в стойностите на измереното количество, съответстваща на две съседни марки на скалата;

Началните и крайните стойности на скалата са съответно най-малката и най-голямата стойност на измерената стойност, посочена на скалата;

Диапазонът на измерване е диапазонът от стойности на измерената стойност, за които се нормализират допустимите грешки.

Грешка в измерването– резултат от взаимно наслагване на грешки, причинени от различни причини: грешки на самите измервателни уреди, грешки, възникващи при използване на устройството и отчитане на резултатите от измерването и грешки от неспазване на условията за измерване. При достатъчно голям брой измервания средноаритметичната стойност на резултатите от измерването се доближава до истинската стойност и грешката намалява.

Систематична грешка- грешка, която остава постоянна или се променя естествено при многократни измервания и възниква по добре известни причини. Например изместването на скалата на инструмента.

Случайна грешка е грешка, при която няма естествена връзка с предишни или последващи грешки. Появата му е причинена от много случайни причини, чието влияние върху всяко измерване не може да бъде предварително отчетено. Причините, водещи до появата на случайна грешка, включват например хетерогенност на материала, нередности при вземане на проби и грешки в показанията на инструмента.

Ако т.нар груба грешка, което значително увеличава очакваната грешка при дадени условия, тогава такива резултати от измерване се изключват от разглеждане като ненадеждни.

Единството на всички измервания се осигурява чрез установяването на мерни единици и разработването на техните стандарти. От 1960 г. е в сила Международната система единици (SI), която замени сложния набор от системи единици и отделни несистемни единици, разработени на базата на метричната система от мерки. В Русия системата SI е приета като стандарт и нейното използване в областта на строителството е регулирано от 1980 г.

Лекция 2. ФИЗИЧНИ ВЕЛИЧИНИ. МЕРНИ ЕДИНИЦИ

2.1 Физични величини и мащаби

2.2 Единици за физически величини

2.3. Международна система единици (система SI)

2.4 Физични величини на технологичните процеси

хранителна продукция

2.1 Физични величини и мащаби

Физическото количество е свойство, което е качествено общо за много физически обекти (физически системи, техните състояния и процеси, протичащи в тях), но количествено индивидуално за всеки от тях.

Индивидуален в количествено отношениетрябва да се разбира по такъв начин, че едно и също свойство за един обект може да бъде определен брой пъти по-голямо или по-малко от това за друг.

Обикновено терминът "физична величина" се използва за обозначаване на свойства или характеристики, които могат да бъдат количествено определени. Физичните величини включват маса, дължина, време, налягане, температура и др. Всички те определят качествено общи физични свойства; количествените им характеристики могат да бъдат различни.

Препоръчително е да се разграничат физическите величини на измерени и оценени.Измереният EF може да бъде изразен количествено под формата на определен брой установени мерни единици. Възможността за въвеждане и използване на последното е важна отличителна черта на измерената EF.

Има обаче свойства като вкус, мирис и др., за които не могат да се въвеждат единици. Такива количества могат да бъдат оценени. Стойностите се оценяват с помощта на скали.

от точност на резултатаИма три вида стойности на физическите величини: истински, действителни, измерени.

Истинска стойност на физична величина(истинска стойност на количество) - стойността на физическо количество, което в качествено и количествено отношение идеално би отразявало съответното свойство на обекта.

Постулатите на метрологията включват

Истинската стойност на определено количество съществува и тя е постоянна

Истинската стойност на измереното количество не може да бъде намерена.

Истинската стойност на дадено физическо количество може да се получи само в резултат на безкраен процес на измерване с безкрайно усъвършенстване на методи и измервателни уреди. За всяко ниво на развитие на измервателната техника можем да знаем само действителната стойност на физическа величина, която се използва вместо истинската.

Реална стойност на физическа величина– стойността на физична величина, установена експериментално и толкова близка до истинската стойност, че може да я замени за дадената измервателна задача. Типичен пример, илюстриращ развитието на измервателната техника, е измерването на времето. Едно време единицата за време - секундата - беше дефинирана като 1/86400 от средния слънчев ден с грешка от 10 -7 . В момента второто се определя с грешка 10 -14 , т.е. ние сме със 7 порядъка по-близо до истинската стойност на определяне на времето на референтно ниво.

Действителната стойност на физическа величина обикновено се приема като средноаритметично от поредица от стойности на количеството, получени с измервания с еднаква точност, или среднопретеглената аритметична стойност с измервания с неравна точност.

Измерена стойност на физична величина– стойността на физична величина, получена чрез специфична техника.

По вид фотоволтаични явленияразделени на следните групи :

- истински , тези. описващи физичните и физикохимичните свойства на веществата. Материали и изделия от тях. Те включват маса, плътност и др. Това са пасивни PV, т.к за измерването им е необходимо да се използват спомагателни източници на енергия, с помощта на които се генерира сигнал за измервателна информация.

- енергия – описване на енергийните характеристики на процесите на трансформация, пренос и използване на енергия (енергия, напрежение, мощност. Тези величини са активни. Те могат да бъдат преобразувани в измервателни информационни сигнали без използване на спомагателни енергийни източници;

- характеризиращи протичането на времеви процеси . Тази група включва различни видове спектрални характеристики, корелационни функции и др.

Според степента на условна зависимост от други стойности на PVразделени на основни и производни

Основна физична величина– физическа величина, включена в система от количества и условно приета като независима от другите величини на тази система.

Изборът на физическите величини, приети като основни, и техният брой се извършват произволно. На първо място, като основни бяха избрани количествата, които характеризират основните свойства на материалния свят: дължина, маса, време. Останалите четири основни физични величини са избрани по такъв начин, че всяка от тях да представлява един от клоновете на физиката: сила на тока, термодинамична температура, количество материя, интензитет на светлината.

На всяко основно физическо количество от система от величини се присвоява символ под формата на малка буква от латинската или гръцката азбука: дължина - L, маса - M, време - T, електрически ток - I, температура - O, количество на вещество - N, интензитет на светлината - J. Тези символи са включени в името на системата от физични величини. Така системата от физически величини на механиката, чиито основни величини са дължина, маса и време, се нарича „LMT система“.

Производна физична величина– физическа величина, включена в система от величини и определена чрез основните величини на тази система.

1.3 Физични величини и техните измервания

Физическо количество – едно от свойствата на физически обект (физическа система, явление или процес), общо в качествено отношение за много физически обекти, но количествено индивидуално за всеки от тях. Можем също така да кажем, че физическото количество е количество, което може да се използва в уравненията на физиката, а под физика тук имаме предвид науката и технологиите като цяло.

дума " величина" често се използва в два смисъла: като общо свойство, към което е приложимо понятието повече или по-малко, и като количество на това свойство. В последния случай ще трябва да говорим за „величината на количеството“, така че по-нататък ще говорим за количеството точно като свойство на физически обект, а във втория смисъл като значението на физическо количество .

Напоследък разделянето на количествата на физически и нефизически , въпреки че трябва да се отбележи, че няма строг критерий за такова разделение на ценностите. В същото време под физически разбират величини, които характеризират свойствата на физическия свят и се използват във физическите науки и технологиите. За тях има мерни единици. Физическите величини, в зависимост от правилата за тяхното измерване, се разделят на три групи:

Величини, характеризиращи свойствата на обектите (дължина, маса);

величини, характеризиращи състоянието на системата (налягане,

температура);

Величини, характеризиращи процеси (скорост, мощност).

ДА СЕ нефизически се отнасят за количества, за които няма мерни единици. Те могат да характеризират както свойствата на материалния свят, така и понятията, използвани в социалните науки, икономиката и медицината. В съответствие с това разделение на количествата е обичайно да се прави разлика между измервания на физически величини и нефизически измервания . Друг израз на този подход са две различни разбирания на концепцията за измерване:

измерване в в тесен смисъл като експериментално сравнение

едно измеримо количество с друго известно количество

същото качество, прието като единица;

измерване в в широк смисъл как да намерите съвпадения

между числата и обектите, техните състояния или процеси според

известни правила.

Второто определение се появи във връзка с неотдавнашното широко използване на измервания на нефизични величини, които се появяват в биомедицинските изследвания, по-специално в психологията, икономиката, социологията и други социални науки. В този случай би било по-правилно да се говори не за измерване, а за оценка на количествата , разбирайки оценката като установяване на качеството, степента, нивото на нещо в съответствие с установени правила. С други думи, това е операция за приписване чрез изчисляване, намиране или определяне на число на количество, характеризиращо качеството на даден обект, съгласно установени правила. Например определяне на силата на вятъра или земетресението, оценяване на фигуристите или оценка на знанията на учениците по петобална скала.

Концепция Оценяванеколичествата не трябва да се бъркат с концепцията за оценка на количествата, свързана с факта, че в резултат на измерванията всъщност не получаваме истинската стойност на измереното количество, а само неговата оценка, в една или друга степен близка до тази стойност.

Обсъдената по-горе концепция измерване“, което предполага наличието на мерна единица (мярка), отговаря на понятието за измерване в тесен смисъл и е по-традиционно и класическо. В този смисъл ще се разбира по-долу - като измерване на физични величини.

По-долу са около основни понятия , свързани с физическо количество (по-нататък всички основни понятия в метрологията и техните дефиниции са дадени съгласно горепосочената препоръка за междудържавна стандартизация RMG 29-99):

- размер на физическа величина - количествена сигурност на физична величина, присъща на конкретен материален обект, система, явление или процес;

- стойност на физическото количество - изразяване на размера на физическо количество под формата на определен брой единици, приети за него;

- истинска стойност на физическо количество - стойността на физическо количество, което идеално характеризира съответното физическо количество в качествено и количествено отношение (може да бъде свързано с концепцията за абсолютна истина и се получава само в резултат на безкраен процес на измерване с безкрайно усъвършенстване на методите и измервателните уреди );

действителна стойност на физическо количество  стойността на физична величина, получена експериментално и толкова близка до истинската стойност, че може да се използва вместо нея в дадената задача за измерване;

единица за измерване на физическо количество  физическа величина с фиксиран размер, на която условно се приписва числова стойност, равна на 1, и се използва за количествено изразяване на физически величини, подобни на нея;

система от физични величини  набор от физически величини, формирани в съответствие с приетите принципи, когато някои величини се приемат като независими, докато други се определят като функции на тези независими величини;

основен физическо количество – физическа величина, включена в система от количества и условно приета като независима от други величини на тази система.

получено физическо количество – физическа величина, включена в система от величини и определена чрез основните величини на тази система;

система от единици от физически единици  набор от основни и производни единици на физични величини, формирани в съответствие с принципите за дадена система от физични величини.

Метрология, стандартизация и сертификация Демидова Н.В.

4 Концепцията за физична величина. Значението на системите от физически единици

Физическото количество е понятие от поне две науки: физика и метрология. По дефиниция физическото количество е определено свойство на обект или процес, общо за редица обекти по отношение на качествени параметри, но различно в количествено отношение (индивидуално за всеки обект). Съществуват редица класификации, създадени според различни критерии. Основните са разделени на:

1) активни и пасивни физични величини – когато се разделят по отношение на измервателните информационни сигнали. Освен това първите (активни) в този случай са количества, които без използването на спомагателни енергийни източници имат вероятност да бъдат преобразувани в измервателен информационен сигнал. А вторият (пасивен) са количества, за които е необходимо да се използват спомагателни източници на енергия, които създават сигнал за измервателна информация;

2) адитивни (или екстензивни) и неадитивни (или интензивни) физични величини - при разделяне на базата на адитивност. Смята се, че първите (добавъчни) количества се измерват на части, освен това те могат да бъдат точно възпроизведени с помощта на многозначна мярка въз основа на сумирането на размерите на отделните мерки. Но вторите (неадитивни) количества не се измерват директно, тъй като те се преобразуват в директно измерване на количество или измерване чрез косвени измервания. През 1791 г. първата система от единици за физични величини е приета от френското Национално събрание. Това беше метрична система от мерки. Той включва: единици за дължина, площ, обем, капацитет и тегло. И те се основаваха на две вече добре познати единици: метър и килограм.

Ученият основава методологията си на три основни независими величини: маса, дължина, време. И математикът взе милиграма, милиметъра и секундата като основни мерни единици за тези количества, тъй като всички останали мерни единици могат лесно да бъдат изчислени с помощта на минималните. По този начин на настоящия етап на развитие се разграничават следните основни системи от единици от физически величини:

1) GHS система(1881);

2) MKGSS система(края на 19 век);

3) MKSA система(1901)

От книгата Творчеството като точна наука [Теория за решаване на изобретателски проблеми] автор Алтшулер Генрих Саулович

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 ПРИЛОЖЕНИЕ НА НЯКОИ ФИЗИЧНИ ЕФЕКТИ И ФЕНОМЕНИ ПРИ РЕШАВАНЕ НА ИЗОБРЕТАТЕЛСКИ ЗАДАЧИ Необходимо действие, свойство Физическо явление, ефект, фактор, метод1. Измерване на температурата Термично разширение и произтичащата от това промяна в естествената честота

От книгата Метрология, стандартизация и сертификация автор Демидова Н В

4 Понятие за физическа величина Значение на системи от физически единици Физическата величина е понятие от най-малко две науки: физика и метрология. По дефиниция физическата величина е определено свойство на обект, процес, общо за редица обекти според

От книгата Междуотраслови правила за защита на труда по време на експлоатация на газови съоръжения на организации във въпроси и отговори. Ръководство за учене и подготовка за изпитване автор Красник Валентин Викторович

Приложение 11. Стойност на стръмността на откоса

От книгата История на инженерството автор Морозов В В

Тема XIII. ИНЖЕНЕРСТВО И НАНОТЕХНОЛОГИИ: СЪЩНОСТ, ПЕРСПЕКТИВИ ЗА РАЗВИТИЕ, ЗНАЧЕНИЕ Човечеството навлезе уверено в 21 век, който, както често чуваме, ще премине под знака на генетиката, биотехнологиите и информационните технологии. Чуваме също, че учените

От книгата Феноменът на науката [Кибернетичен подход към еволюцията] автор Турчин Валентин Федорович

2.1. Концепция на концепцията Нека разгледаме нервна мрежа, която има много рецептори на входа и само един ефектор на изхода, така че нервната мрежа разделя набора от всички ситуации на две подгрупи: ситуации, които предизвикват възбуждане на ефектора, и ситуации които го оставят вътре

От книгата TRIZ Учебник автор Гасанов А И

7.6. Логическа концепция Почти приключихме с анализа на основите на логиката от гледна точка, която разглежда мозъка като черна кутия. Остава само да се дефинира общото понятие „логическо понятие“. Дефиницията е проста: понятието е предикат или логическа връзка. База

От книгата Индустриално изследване на космоса автор Циолковски Константин Едуардович

3. Понятието идеалност

От книгата Обща структура на корабите автор Чайников К.Н.

Значението на индустрията* Л.Н.Толстой и И.С.Тургенев мечтаеха за щастлив селянин и бяха враждебни към фабриката. Толстой си представя всеки щастлив човек като селянин със земя и семейство. Той има кон, крава, овце и кокошки, прасета и други неща. Човекът имаше силен

От книгата Нанотехнологии [наука, иновации и възможности] от Фостър Лин

§ 25. Концепцията за якост на кораба Якостта на кораба е способността на корпуса му да не се срутва или да променя формата си под въздействието на постоянни и временни сили. Прави се разлика между общата и местната якост на корпуса на кораба

От книгата История на електротехниката автор Авторски колектив

12.1. Ролята и значението на федералните лаборатории В момента основните федерални ведомства (и съответно подчинените им лаборатории) са включени в програмата за действие на Националната инициатива за нанотехнологии (NNI) и участват активно в различни

От книгата Технически регламенти за изискванията за пожарна безопасност. Федерален закон № 123-FZ от 22 юли 2008 г автор Авторски колектив

4.2. ФОРМИРАНЕ НА ФИЗИЧЕСКИТЕ ОСНОВИ НА TE D.K. Максуел през 1855–1873 г., обобщавайки резултатите от експериментални изследвания, известни под формата на законите на C. Coulomb, A. Ampere, законите и идеите на M. Faraday и E.H. Ленц формира на тяхна основа система от уравнения на ЕМП, която описва

От книгата Материалознание. Детско легло автор Буслаева Елена Михайловна

От книгата Мотоциклет в армията от Ърнест Н.

От книгата на автора

19. Значението на механичните и физичните свойства по време на експлоатацията на продуктите. Свойствата като показатели за качеството на материала Свойствата на металите се делят на физични, химични, механични и технологични. Физическите свойства включват: цвят, специфично тегло, плавимост,

От книгата на автора

25. Зависимост на механичните и физичните свойства от състава в системи от различни типове Свойството е количествена или качествена характеристика на материала, която определя неговата прилика или разлика с други материали. Има три основни групи свойства:

От книгата на автора

Значението на мотоциклета В наши дни мотоциклетът се е превърнал в необходим аксесоар към икономическия и културния живот на страната; проникна и в армията. Дълго време на мотоциклета във военните дела е възложена изключително спомагателна роля като средство за комуникация; той в момента има

Физическа величина и нейните характеристики.

Всички обекти на материалния свят имат редица свойства, които ни позволяват да разграничим един обект от друг.

Имотпредметът е обективна характеристика, която се проявява при неговото създаване, експлоатация и потребление.

Свойството на обекта трябва да бъде изразено качествено - под формата на словесно описание, и количествено - под формата на графики, фигури, диаграми, таблици.

Метрологичната наука се занимава с измерване на количествените характеристики на материални обекти - физични величини.

Физическо количество- ϶ᴛᴏ свойство, което е качествено присъщо на много обекти, а количествено е индивидуално за всеки от тях.

напр. масаимат всички материални обекти, но всеки от тях масова стойностиндивидуален.

Физическите величини се делят на измеримиИ оценени.

Измеримифизическите величини могат да бъдат изразени количествено под формата на определен брой установени мерни единици.

напр, стойността на мрежовото напрежение е 220 IN.

Физическите величини, които нямат мерна единица, могат да бъдат само оценени. Например мирис, вкус. Тяхната оценка се извършва чрез дегустация.

Някои количества могат да бъдат оценени по скала. Например: твърдост на материала - по скалата на Викерс, Бринел, Рокуел, земетръсна якост - по скалата на Рихтер, температура - по скалата на Целзий (Келвин).

Физическите величини могат да бъдат квалифицирани по метрологични критерии.

от видове явленияте се делят на

а) истински, описващи физичните и физико-химичните свойства на веществата, материалите и продуктите, произведени от тях.

Например маса, плътност, електрическо съпротивление (за да се измери съпротивлението на проводник, токът трябва да премине през него, това измерване се нарича пасивен).

б) енергия, описваща характеристиките на процесите на трансформация, пренос и използване на енергията.

Те включват: ток, напрежение, мощност, енергия. Тези физични величини се наричат активен. Те не се нуждаят от допълнителен източник на енергия.

Има група физически величини, които характеризират хода на процесите във времето, например спектрални характеристики, корелационни функции.

от аксесоарикъм различни групи физични процеси, количествата са

· пространствено-времеви,

· механични,

· електрически,

· магнитни,

· термична,

· акустичен,

· светлина,

· физични и химични,

· йонизиращи лъчения, атомна и ядрена физика.

от степени на условна независимостфизическите величини се делят на

· основен (независим),

· производни (зависими),

· допълнителен.

от наличие на измерениефизическите величини се делят на размерни и безразмерни.

Пример размеренвеличината е сила, безразмерен- ниво звукова мощност.

За количествено определяне на физическо количество се въвежда концепцията размерфизическо количество.

Размер на физическото количество- това е количествената сигурност на физическо количество, присъщо на конкретен материален обект, система, процес или явление.

напр, всяко тяло има определена маса, следователно те могат да бъдат разграничени по маса, ᴛ.ᴇ. по физически размер.

Изразът на размера на физическо количество под формата на определен брой единици, приети за него, се определя като стойността на физическо количество.

Стойността на физическото количество еТова е израз на физическо количество под формата на определен брой мерни единици, приети за него.

Процесът на измерване е процедура за сравняване на неизвестна величина с известна физична величина (сравнена) и в тази връзка се въвежда понятието истински смисълфизическо количество.

Истинска стойност на физична величина- ϶ᴛᴏ стойността на физическа величина, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ идеално характеризира съответната физическа величина в качествено и количествено съотношение.

Истинската стойност на независимите физични величини се възпроизвежда в техните стандарти.

Истинското значение се използва рядко, по-често се използва реална стойностфизическо количество.

Реална стойност на физическа величина- Стойност на ϶ᴛᴏ, получена експериментално и донякъде близка до истинската стойност.

Преди това имаше понятието „измерими параметри“, но сега, съгласно регулаторния документ RMG 29-99, се препоръчва понятието „измерими количества“.

Физическите величини са много и те са систематизирани. Система от физически величини е набор от физически величини, формирани в съответствие с приетите правила, когато някои величини се приемат като независими, докато други се определят като функции на независими величини.

В името на система от физически величини се използват символи на величини, приети като основни.

Например в механиката, където дължините се приемат като основни - Л , тегло - м и време - T , името на системата съответно е Lm t .

Системата от основни величини, съответстваща на международната система от единици SI, се изразява със символи LmtIKNJ , ᴛ.ᴇ. използват се символи на основните величини: дължина - Л , тегло - М , време - T , сила на тока - аз , температура - К, количеството на веществото - н , силата на светлината - Дж .

Основните физични величини не зависят от стойностите на други величини на тази система.

Производна физична величина- ϶ᴛᴏ физическа величина, включена в система от количества и определена чрез основните величини на тази система. Например силата се определя като маса, умножена по ускорението.

3. Единици за измерване на физични величини.

Единица за измерване на физическа величина обикновено се нарича величина, на която по дефиниция е приписана числена стойност, равна на 1 и който служи за количествено изразяване на еднородни с него физични величини.

Единиците на физическите величини се обединяват в система. Първата система е предложена от Гаус К (милиметър, милиграм, секунда). Сега системата SI е в сила, преди имаше стандарт на страните от СИВ.

Мерните единици са разделенина основни, допълнителни, производни и несистемни.

В системата SIседем основни единици:

· дължина (метър),

· тегло (килограм),

· време (секунда),

· термодинамична температура (келвин),

· количество вещество (mol),

· сила на електрически ток (ампер),

· интензитет на светлината (кандела).

маса 1

Обозначаване на базовите единици SI

Физическо количество	Мерна единица
Име	Обозначаване	Име	Обозначаване
Руски	международни
основен
Дължина	Л	метър	м	м
Тегло	м	килограм	килограма	килограма
време	T	второ	с	с
Сила на електрически ток	аз	ампер	А	А
Термодинамична температура	T	келвин	ДА СЕ	ДА СЕ
Количество вещество	n,v	къртица	къртица	мол
Силата на светлината	Дж	кандела	cd	cd
допълнителен
Плосък ъгъл	-	радиан	радвам се	рад
Плътен ъгъл	-	стерадиан	ср	ср

Забележка. Радианът е ъгълът между два радиуса на окръжност, дъгата между които е равна по дължина на радиуса. В градуси един радиан е равен на 57 0 17 ’ 48 ’’ .

Стерадианът е плътен ъгъл, чийто връх се намира в центъра на сферата и който изрязва върху повърхността на сферата площ, равна на площта на квадрат с дължина на страната, равна на радиуса на сферата. . Плътният ъгъл се измерва чрез определяне на равнинни ъгли и извършване на допълнителни изчисления по формулата:

Q = 2p (1 - cosa/2),

Където Q- плътен ъгъл,а - плосък ъгъл при върха на конус, образуван вътре в сфера от даден телесен ъгъл.

Плътен ъгъл 1 ср съответства на плосък ъгъл, равен на 65 0 32 ’ , ъгълp ср - плосък ъгъл 120 0 , ъгъл2pср - 180 0 .

Допълнителни единици SI се използват за формиране на единиците за ъглова скорост, ъглово ускорение и някои други величини.

Самите радиан и стерадиан се използват главно за теоретични конструкции и изчисления, т.к Повечето практични стойности на ъгъл (пълен ъгъл, прав ъгъл и т.н.) в радиани се изразяват с трансцендентални числа ( 2p, p/2).

Дериватисе наричат ​​мерни единици, получени с помощта на уравнения за връзка между физическите величини. Например единицата за сила в SI е нютон ( н ):

н = kg∙m/s 2 .

Въпреки факта, че системата SI е универсална, тя позволява използването на някои несистемни единици, които са намерили широко практическо приложение (например хектар).

Те се наричат ​​несистемниединици, които не са включени в нито една от общоприетите системи от единици за физически величини.

За много практически случаи избраните размери на физическите величини са неудобни - твърде малки или големи. Поради тази причина в измервателната практика те често използват кратниИ подкратноединици.

МногократниОбичайно е единица да се нарича цяло число пъти по-голямо от системна или несистемна единица. Например кратно на едно 1км = 1000 м.

ДолнойОбичайно е единица да се нарича цяло число пъти по-малко от системна или несистемна единица. Например подкратна единица 1 см = 0,01 м.

След приемането на метричната система от мерки е възприета десетична система за образуване на кратни и подкратни, съответстваща на десетичната система на нашето числено броене. напр. 10 6 – мега, А 10 -6 – микро.

Физическа величина и нейните характеристики. - понятие и видове. Класификация и характеристики на категорията "Физична величина и нейните характеристики." 2017 г., 2018 г.