Фізичні величини та одиниці їх виміру таблиця. Фізичні величини та їх виміри

Вимірювання засновані на порівнянні однакових властивостейматеріальних об'єктів Для властивостей, при кількісному порівнянні яких застосовуються фізичні методи, у метрології встановлено єдине узагальнене поняття – фізична величина. Фізична величина-властивість, загальна в якісному відношенні багатьом фізичним об'єктамале в кількісному відношенні індивідуальне для кожного об'єкта, наприклад, довжина, маса, електропровідність і теплоємність тіл, тиск газу в посудині і т. п. Але запах не є фізичною величиною, так як він встановлюється за допомогою суб'єктивних відчуттів.

Мірою для кількісного порівняння однакових властивостей об'єктів служить одиниця фізичної величини -фізична величина, якій за згодою присвоєно числове значення, рівне 1. Одиницям фізичних величин надається повне та скорочене символьне позначення - розмірність. Наприклад, маса – кілограм (кг), час – секунда (с), довжина – метр (м), сила – Ньютон (Н).

Значення фізичної величини -оцінка фізичної величини як деякого числа прийнятих нею одиниць - характеризує кількісну індивідуальність об'єктів. Наприклад, діаметр отвору – 0,5 мм, радіус земної кулі – 6378 км, швидкість бігуна – 8 м/с, швидкість світла – 3 10 5 м/с.

Вимірюваннямназивається знаходження значення фізичної величини за допомогою спеціальних технічних засобів. Наприклад, вимірювання діаметра валу штангенциркулем або мікрометром, температури рідини – термометром, тиску газу – манометром або вакуумметром. Значення фізичної величини х^,отримане при вимірі, визначають за формулою х^ = аі,де а-числове значення (розмір) фізичної величини; та - одиниця фізичної величини.

Оскільки значення фізичних величин знаходять дослідним шляхом, вони містять похибку вимірів. У зв'язку з цим розрізняють справжнє та дійсне значення фізичних величин. Справжнє значення -значення фізичної величини, яке ідеальним чиномвідображає в якісному та кількісному відношеннях відповідну властивість об'єкта. Воно є межею, до якої наближається значення фізичної величини із підвищенням точності вимірів.

Справжнє значення -значення фізичної величини, знайдене експериментальним шляхом і настільки наближається до справжнього значення, що для певної мети може бути використане замість нього. Це значення змінюється залежно від необхідної точності вимірів. При технічних вимірах значення фізичної величини, знайдене з припустимою похибкою, приймається дійсне значення.

Похибка вимірюванняє відхилення результату вимірів від істинного значення вимірюваної величини. Абсолютною похибкоюназивають похибку вимірювання, виражену в одиницях вимірюваної величини: Ах = х^-х,де х-справжнє значення вимірюваної величини. Відносна похибка -ставлення абсолютної похибкивимірювання до істинному значеннюфізичної величини: 6 = Ах / х.Відносна похибка може бути виражена також у відсотках.

Оскільки справжнє значення виміру залишається невідомим, практично можна знайти лише наближену оцінку похибки виміру. При цьому замість істинного значення набувають дійсного значення фізичної величини, отримане при вимірах тієї ж величини з більш високою точністю. Наприклад, похибка вимірювання лінійних розмірів штангенциркулем становить ±0,1 мм,а мікрометром – ±0,004 мм.

Точність вимірів може бути виражена кількісно як обернена величина модуля відносної похибки. Наприклад, якщо похибка виміру ±0,01, то точність виміру дорівнює 100.

У науці та техніці використовуються одиниці виміру фізичних величин, що утворюють певні системи. В основу сукупності одиниць, яка встановлюється стандартом для обов'язкового застосування, покладено одиниці Міжнародної системи (СІ). У теоретичних розділахФізики широко використовуються одиниці систем СГС: СГСЕ, СГСМ та симетричної Гауссової системи СГС. Певне застосування знаходять також одиниці технічної системиМКГСС та деякі позасистемні одиниці.

Міжнародна система (СІ) побудована на 6 основних одиницях (метр, кілограм, секунда, кельвін, ампер, кандела) та 2 додаткових (радіан, стерадіан). В остаточній редакції проекту стандарту "Одиниці фізичних величин" наведено: одиниці системи СІ; одиниці, що допускаються до застосування нарівні з одиницями СІ, наприклад: тонна, хвилина, година, градус Цельсія, градус, хвилина, секунда, літр, кіловат-година, оборот за секунду, оборот за хвилину; одиниці системи СГС та інші одиниці, що застосовуються у теоретичних розділах фізики та астрономії: світловий рік, парсек, барн, електронвольт; одиниці, що тимчасово допускаються до застосування такі, як: ангстрем, кілограм-сила, кілограм-сила-метр, кілограм-сила на квадратний сантиметр, мм ртутного стовпа, кінська сила, калорія, кілокалорія, рентген, кюрі. Найважливіші з цих одиниць та співвідношення між ними наведено у табл.П1.

Скорочені позначення одиниць, наведені у таблицях, застосовуються лише після числового значення величини або у заголовках граф таблиць. Не можна застосовувати скорочені позначення замість повних найменуваньодиниць у тексті без числового значення величин. З використанням як російських, і міжнародних позначень одиниць використовується прямий шрифт; позначення (скорочені) одиниць, назви яких дано за іменами вчених (ньютон, паскаль, ват тощо) слід писати з великої літери(Н, Па, Вт); у позначеннях одиниць точку як знак скорочення не застосовують. Позначення одиниць, що входять до твору, поділяються точками як знаками множення; як знак розподілу застосовують зазвичай косу межу; якщо знаменник входить добуток одиниць, воно полягає у дужки.

Для утворення кратних та дольних одиницьвикористовуються десяткові приставки (див. табл. П2). Особливо рекомендується застосування приставок, що є ступенем числа 10 з показником, кратним трьом. Доцільно використовувати долеві та кратні одиниці, утворені від одиниць СІ та які призводять до числових значень, що лежать між 0,1 та 1000 (наприклад: 17 000 Па слід записати як 17 кПа).

Не допускається приєднання двох або більше приставок до однієї одиниці (наприклад: 10 –9 м слід записати як 1 нм). Для утворення одиниць маси приставку приєднують до основного найменування "грам" (наприклад: 10 -6 кг = = 10 -3 г = 1 мг). Якщо складне найменування вихідної одиниці є твір або дріб, то приставку приєднують до найменування першої одиниці (наприклад кН∙м). У необхідних випадках допускається в знаменнику застосовувати долеві одиниці довжини, площі та обсягу (наприклад, В/см).

У табл.П3 наведено основні фізичні та астрономічні постійні.

Таблиця П1

ОДИНИЦІ ВИМІРЮВАННЯ ФІЗИЧНИХ ВЕЛИЧИН У СИСТЕМІ СІ

ТА ЇХ СПІВДІЛЕННЯ З ІНШИМИ ОДИНИЦЯМИ

Продовження табл.

Продовження табл.

Закінчення табл.

У часі живучи ми часу не знаємо
Тим самим ми себе не розуміємо
У такий час ми, однак, народились?
Який час нам накаже: "Вдалися"!
І як нам розпізнати, що наш час означає?
І що за майбутнє наш час ховає?
Але час – це ми! Ніхто інший!
Ми з вами!

П.Флемінг

Серед численних фізичних величин існують основні базові, якими виражаються решта з допомогою певних кількісних співвідношень. Це – довжина, час та маса. Розглянемо докладніше ці величини та його одиниці виміру.

1. ДОВЖИНА. МЕТОДИ ВИМІРЮВАННЯ ВІДСТАН

Довжина – міра для вимірювання відстані . Вона характеризує протяжність у просторі. Спроби суб'єктивних вимірівдовжини відзначалися понад 4000 років тому: у III столітті в Китаї винайшли прилад для вимірювання відстаней: легкий візок мав систему зубчастих передач, з'єднану з колесом та барабаном. Чи кожен (576 м) відзначалося ударом барабана. За допомогою цього винаходу міністр Пий Сюстворив «Регіональний атлас» на 18 аркушах та велику картуКитаю на шовку, яка була така велика, що одній людині було важко її розгорнути.
Існують цікаві фактивиміру довжини. Так, наприклад, моряки виміряли свій шлях трубками , тобто відстанню, що проходить судно за час, за який моряк викурює трубку. В Іспанії схожою одиницею була сигара , а в Японії - кінський черевик (Солом'яна підошва, що заміняла підкову). Були і кроки (у стародавніх римлян), та аршини (? 71 см), і п'яди (? 18 см). Тому неоднозначність результатів вимірів показала необхідність запровадження узгодженої одиниці. Справді, дюйм (2,54 см, введений як довжина великого пальця, від дієслова «дюйм») і фут (30 см, як довжина ступні від англійського "фут" – ступня) було важко порівнювати.

Рис.1. Метр як зразок довжини з 1889 по 1960р.

З 1889 по 1960 р. як одиниця довжини використовувалася одна десятимільйонна частина відстані, виміряної вздовж Паризького меридіана від Північного полюсадо екватора, - метр (Від грец. Metron - міра) (рис.1).
Як зразок довжини використовувався стрижень із платиново-іріадієвого сплаву, зберігався він у Півночі, біля Парижа. До 1983 р метр вважався рівним 1650763,73 довжини хвилі помаранчевої спектральної лінії, що випромінюється криптоновою лампою.
Відкриття лазера (1960 року у США) дозволило виміряти швидкість світла з більшою мірою точності (?с=299 792 458 м/с) проти криптоновой лампою.
Метр – одиниця довжини, що дорівнює відстані, яка проходить світло у вакуумі за час? 99792458 с.

Діапазон вимірювання розміру об'єктів у природі наведено малюнку 2.

Рис.2. Діапазон вимірювання розміру об'єктів у природі

Методи виміру відстаней. Для вимірювання порівняно невеликих відстаней та розмірів тіл застосовують рулетку, лінійку, метр. Якщо вимірювані обсяги малі і потрібна більша точність, то вимірювання проводять мікрометром, штангельциркулем. При вимірі великих відстаней використовують різні методи: тріангуляцію, радіолокацію. Наприклад, відстань до будь-якої зірки або Місяця вимірюють методом тріангуляції (Рис.3).

Рис.3. Метод тріангуляції

Знаючи базу – відстань lміж двома телескопами, розташованими в точках А і В на Землі, та кути а1і а2, під якими вони спрямовані на Місяць, – можна знайти відстані АС та ПС:

При визначенні відстані до зірки як основу можна використовувати діаметр орбіти Землі, що обертається навколо Сонця (рис. 4).

Рис.4. Визначення відстані до зірки

В даний час відстань найближчих до Землі планет вимірюється методом лазерної локації . Промінь лазера, посланий, наприклад, у бік Місяця, відбивається і, повертаючись Землю, приймається фотоелементом (Рис. 5).

Рис. 5. Вимірювання відстаней методом лазерної локації

Вимірюючи проміжок часу t0, через який повертається відбитий промінь і знаючи швидкість світла «с», можна знайти відстань до планети: .

Для вимірювання малих відстаней за допомогою звичайного мікроскопа можна поділити метр на мільйон частин і отримати мікрометр, або мікрон. Однак продовжувати таким чином поділ неможливо, оскільки предмети, розміри яких менше 0,5 мікрона, не можна побачити у звичайний мікроскоп.

Рис.6. Фотографія атомів вуглецю у графіті, зроблена за допомогою іонного мікроскопа

Іонний мікроскоп (рис. 6) дозволяє проводити вимірювання діаметра атомів і молекул близько 10-10м. Відстань між атомами - 1,5×10~10м. Внутрішньоатомний простір практично порожній, з крихітним ядром у центрі атома. Спостереження розсіювання частинок високої енергіїпри проходженні крізь шар речовини дозволяє зондувати речовину аж до розміру атомних ядер(10-15м).

2. ЧАС. ВИМІР РІЗНИХ ПРОМІЖКІВ ЧАСУ

Час – міра вимірювання різних проміжків часу . Це міра швидкості, з якою відбуваються будь-які зміни, тобто. міра швидкості розвитку подій. В основу вимірювання часом покладено періодичні циклічні процеси, що повторюються.
Вважають, що першим годинником був гномон , винайдений у Китаї в наприкінці XVIстоліття. Час вимірювали за довжиною та напрямом тіні від вертикального жердини (гномона), освітленого сонцем. Цей покажчик тіні і служив першим годинником.
Давно помічено було: максимальну стійкість і повторюваність мають астрономічні явища; день змінюється вночі регулярно чергуються пори року. Всі ці явища пов'язані з рухом Сонця на небесній сфері. На їх основі створено календар.
Вимірювання невеликих проміжків часу (близько 1 година) довго залишалося важким завданням, з яким блискуче впорався голландський учений Християн Гюйгенс(Мал.7).

Рис.7. Християн Гюйгенс

Він у 1656 р сконструював маятниковий годинник, коливання в яких підтримувала гиря і похибка яких становила 10 с на добу. Але, незважаючи на постійне вдосконалення годинника і збільшення точності вимірювання часу, секунду (визначену як 1/86400 діб) не можна було використовувати як постійний зразок часу. Це незначним уповільненням швидкості обертання Землі навколо своєї осі і збільшенням періоду звернення, тобто. тривалості доби.
Отримання стабільного зразка часу виявилося можливим у результаті досліджень спектрів випромінювання різних атомівта молекул, що дозволило виміряти час з унікальною точністю. Період електромагнітних коливань, випромінюваних атомами, вимірюється відносною похибкою близько 10-10 с (рис.8).

Рис.8. Діапазон вимірювання часу об'єктів Всесвіту

У 1967 р було запроваджено новий стандарт секунди. Секунда - ця одиниця часу, що дорівнює 9192631770 періодів випромінювання ізотопу атома цезію - 133.

Випромінювання цезію – 133 легко відтворюється та вимірюється в лабораторних умов. Похибка таких « атомного годинника» За рік становить 3 * 10-7 с.
Для більшого проміжку часу використовується періодичність іншого роду. Численні дослідження радіоактивних (розпадаються з часом) ізотопів показали, що час, за який їхня кількість зменшується в 2 рази (період напіврозпаду),є незмінною величиною. Це означає, що період напіврозпаду дозволяє вибирати масштаб часу.
Вибір ізотопу для вимірювання часу залежить від того, який орієнтовно інтервал часу вимірюється. Період напіврозпаду повинен бути порівнянний з передбачуваним інтервалом часу (табл. 1).

Таблиця 1

Період напіврозпаду деяких ізотопів

При археологічних дослідженняхнайчастіше вимірюють вміст ізотопу вуглецю 14С, період напіврозпаду якого становить 5730 років. Вік стародавнього рукописуоцінюється в 5730 років, якщо вміст 14С в ній у 2 рази менший від початкового (яке відомо). При зменшенні вмісту 14С в 4 рази в порівнянні з початковим, вік об'єкта кратний двом періодам напіврозпаду, тобто дорівнює 11460 рокам. Для виміру ще більшого інтервалу часу використовуються інші радіоактивні ізотопи, що мають більший періоднапіврозпаду. Ізотоп урану 238U (період напіврозпаду 4,5 млрд. років) внаслідок розпаду перетворюється на свинець. Порівняння вмісту урану та свинцю в гірських породах та воді океанів дозволило встановити приблизний вік Землі, що становить близько 5,5 млрд. років.

3. МАСА

Якщо довжина та час – фундаментальні характеристики часу та простору, то маса є фундаментальною характеристикою речовини. Масу мають всі тіла: тверді, рідкі, газоподібні; різні за розмірами (від 10-30 до 1050 кг), вказані на рис.

Рис.9. Діапазон виміру маси об'єктів Всесвіту

Маса характеризує рівні властивостіматерії.

Про масу тіл людина згадує в різних ситуаціях: при купівлі продуктів, у спортивних іграх, будівництві ... - У всіх видах діяльності знайдеться привід поцікавитися масою того або іншого тіла. Маса не менш загадкова величина, ніж час. Еталоном маси 1 кг, починаючи з 1884 р., є платиново-іридієвий циліндр, що зберігається у Міжнародній палаті заходів та терезів поблизу Парижа. Національні палати заходів та терезів мають копії такого зразка.
Кілограм – одиниця маси, що дорівнює масі міжнародного зразка кілограма.
Кілограм (від французьких слів kilo – тисяча та gramme – дрібна міра). Кілограм приблизно дорівнює масі 1 л чистої водипри 150С.
Робота з реальним еталоном маси вимагає особливої ​​ретельності, тому що дотик щипців і навіть вплив атмосферного повітряможе призвести до зміни маси зразка. Визначення маси об'єктів, що мають об'єм, порівнянний з обсягом еталона маси, можна проводити відносною похибкою близько 10-9кг.

4. ФІЗИЧНІ ПРИЛАДИ

Для проведення різноманітних досліджень та експериментів застосовують фізичні прилади. З розвитком фізики вони вдосконалювалися і ускладнювалися (див. прикладна програма ).
Деякі фізичні прилади дуже прості, наприклад лінійка (рис.10), схил (вантаж, підвішений на нитки), що дозволяє перевіряти вертикальність конструкцій, рівень, термометр, секундомір, джерело струму; електричний двигун, реле та ін.

Рис.10. Лінійка

У наукових експериментах часто використовують складні прилади та установки, які вдосконалювалися та ускладнювались у міру розвитку науки та техніки. Так, для вивчення властивостей елементарних частинок, що входять до складу будь-якої речовини, використовують прискорювачі - Великі, складні установки, забезпечені безліччю різних вимірювальних та реєструючих приладів. У прискорювачах частки розганяються до величезних швидкостей, близьких до швидкості світла, і стають «снарядами», що бомбардують речовину, вміщену в спеціальних камерах. Події, що відбуваються при цьому, дозволяють зробити висновки про будову атомних ядер і елементарних частинок. Створений у 1957 р. великий прискорювач вм. Дубні під Москвою має діаметр 72 м, а прискорювач у м. Серпухові має діаметр 6 км (рис 11).

Рис.11. Прискорювач

При виконанні астрономічних спостережень використовують різні прилади. Основним астрономічним приладом є телескоп. Він дозволяє отримати зображення сонця, місяця, планет.

5. МЕТРИЧНА МІЖНАРОДНА СИСТЕМА ОДИНИЦЬ «СІ»

Вимірюють усі: медики визначають температуру тіла, об'єм легень, ріст, пульс пацієнтів; продавці зважують продукти, відміряють метри тканин; кравці знімають мірку з модниць; музиканти строго витримують ритм і темп, рахуючи такти; фармацевти зважують порошки та відміряють у склянки необхідна кількістьмікстури; вчителі фізкультури не розлучаються з рулеткою і секундоміром, визначаючи видатні спортивні досягнення школярів...
Кожен з нас, без сумніву, знає, що, перш ніж вимірювати, потрібно встановити «одиницю, з якою ви порівнюватимете вимірюваний відрізок шляху або проміжок часу, або масу».
Зрозуміло й інше: про одиниці треба домовлятися всім світом, інакше виникне неймовірна плутанина. В іграх і то можливі непорозуміння: в одного крок набагато коротший, в іншого – довший (Приклад: «Битимемо пенальті з семи кроків»). Вчені всього світу воліють працювати з узгодженою та логічно послідовною системою одиниць виміру. На Генеральній конференції заходів та ваг у 1960 р. було досягнуто згоди про міжнародну систему одиниць – Systems International d "Unite"s (скорочено – «одиниці вимірювання СІ»). Ця система включає сім основних одиниць виміри, а решта одиниць виміру похідні виводяться з основних множенням чи розподілом однієї одиниці іншу без числових перерахунків (Табл. 2).

Таблиця 2

Основні одиниці виміру «Сі»

Міжнародна система одиниць метричної . Це означає, що кратні і подільні одиниці утворюються з основних завжди одним і тим же способом: множенням або поділом на 10. Це зручно, особливо при запису дуже великих і малих чисел. Наприклад, відстань від Землі до Сонця, що дорівнює 150.000.000 км, можна записати так: 1,5 * 100.000.000 км. Тепер замінимо число 100.000.000 на 108. Отже, відстань до Сонця записується як:

1,5*10 8 км = l,5 * 10 8 * 10 3 M = l,5 * 10 8 + 3 м = l,5 * 10 11 м.

Інший приклад.
Діаметр молекули водню дорівнює 0,00000002 см.
Число 0,00000002 = 2/100.000.000 = 2/10 8 . Для кратності число 1/10 8 пишуть як 10 –8 . Отже, діаметр молекули водню дорівнює 2*10 –8 див.
Але залежно від діапазону вимірювань, зручно використовувати одиниці, більші чи менші за величиною. Ці кратні і дольні одиниці від основних на порядки величин. Назва основної величини є коренем слова, а приставка характеризує відповідну відмінність у порядку.

Наприклад, приставка «кіло» означає введення одиниці в тисячу разів (на 3 порядки) більшої, ніж основна: 1 км = 10 3 м.

У таблиці 3 наведено приставки для утворення кратних та дольних одиниць.

Таблиця 3

Приставки для утворення десяткових кратних та дольних одиниць

Введені в такий спосіб кратні і дольные одиниці часто порядку величини характеризують фізичні об'єкти.
Багато фізичних величин є постійними - константами (від латинського слова constans- Постійний, постійний) (табл.4). Наприклад, постійні в умовах температура танення льоду і температура кипіння води, швидкість поширення світла, щільності різних речовин. Константи ретельно вимірюють у наукових лабораторіях та заносять до таблиць довідників та енциклопедій. Довідковими таблицями користуються вчені та інженери.

Таблиця 4

Фундаментальні константи

6. НЕМЕТРИЧНІ РОСІЙСЬКІ ОДИНИЦІ

Вони наведені у таблиці 5.

Таблиця 5

Неметричні російські одиниці

* Найменування російських одиниць сили та ваги збігалися з найменуваннями російських одиниць маси.

7. ВИМІР ФІЗИЧНИХ ВЕЛИЧИН

Практично будь-який досвід, будь-яке спостереження у фізиці супроводжується вимірюванням фізичних величин. Фізичні величини вимірюють за допомогою спеціальних приладів. Багато хто з цих приладів вам уже відомий. Наприклад, лінійкою (рис. 7). Можна виміряти лінійні розміри тіл: довжину, висоту та ширину; годинами чи секундоміром – час; за допомогою важелів ваги визначають масу тіла, порівнюючи її з масою гирі, прийнятої за одиницю маси. Мензурка дозволяє вимірювати обсяги рідких або сипких тіл (речовин).

Зазвичай, прилад має шкалу зі штрихами. Відстань між двома штрихами, біля яких написані значення фізичної величини, можуть бути розділені на кілька поділів, не позначених числами. Поділу (проміжки між штрихами) та числа – це і є шкала приладу. На шкалі приладу, як правило, проставлена ​​одиниця величини (найменування), в якій виражається фізична величина, що вимірюється. У випадку, коли числа стоять не проти кожного штриха, постає питання: як дізнатися числове значення вимірюваної величини, якщо його не можна прочитати за шкалою? Для цього потрібно знати ціну розподілу шкали приладу – значення найменшого розподілу шкали вимірювального приладу.

Відбираючи прилади щодо вимірювань, важливо враховувати межі вимірювань. Найчастіше зустрічаються прилади лише з однією – верхньою межею вимірів. Іноді трапляються двограничні прилади. У таких приладів нульовий поділ знаходиться усередині шкали.

Уявімо, що їдемо в автомобілі, і стрілка його спідометра зупинилася проти поділу «70». Чи можна бути впевненими, що швидкість автомобіля дорівнює точно 70 км/год? Ні, оскільки спідометр має похибку. Можна, звичайно, сказати, що швидкість автомобіля дорівнює приблизно 70 км/год, але цього недостатньо. Напимер, гальмівний шляхавтомобіля залежить від швидкості, і її «приблизність» може привести до аварії. Тому на заводі-виготовлювачі визначають найбільшу похибка спідометрата вказує її у паспорті цього приладу. Значення похибки спідометра дозволяє визначити, у яких межах істинне значення швидкості автомобіля.

Нехай похибка спідометра, зазначена у паспорті, дорівнює 5 км/год. Знайдемо в нашому прикладі різницю та суму показання спідометра та його похибки:

70 км/год – 5 км/год = 65 км/год.
70 км/год + 5 км/год = 75 км/год.

Не знаючи істинного значення швидкості, ми можемо бути впевнені, що швидкість автомобіля не менше 65 км/год і не більше 75 км/год. Цей результат можна записати з використанням символів « < (менше чи одно) і « > »(Більш чи одно): 65 км/год < швидкості автомобіля < 75 км/год.

Те, що при показанні спідометра 70 км/год справжня швидкість може бути рівною 75 км/год, треба обов'язково враховувати. Наприклад, дослідження показали, що якщо легковий автомобіль рухається мокрим асфальтом зі швидкістю 70 км/год, його гальмівний шлях не перевищує 46 м, а при швидкості 75 км/год гальмівний шлях зростає до 53 м.
Наведений приклад дозволяє зробити наступний висновок: всі прилади мають похибку, в результаті виміру не можна отримати справжнє значення вимірюваної величини. Можна лише вказати інтервал у вигляді нерівності, якій належить невідоме значенняфізичної величини.
Для проходження меж цієї нерівності потрібно знати похибку приладу.

Х- Пр < х< Х+ін.

Похибка вимірювання хніколи не буває менше похибки приладу.
Часто покажчик приладу не співпадає зі штрихом шкали. Тоді визначити відстань від штриха до вказівника дуже важко. Ось інша причина виникнення похибки, яка називається похибкою відліку . Ця похибка відліку, наприклад, для спідометра, не перевищує половини ціни поділу.

Фізичні величини

Фізична величина– це характеристика фізичних об'єктів чи явищ матеріального світу, загальна для безлічі об'єктів чи явищ у якісному відношенні, але індивідуальна у кількісному відношенні для кожного з них. Наприклад, маса, довжина, площа, температура тощо.

Кожна фізична величина має свої якісну та кількісну характеристики .

Якісна характеристика визначається тим, яке властивість матеріального об'єкта чи якусь особливість матеріального світу ця величина характеризує. Так, властивість "міцність" у кількісному відношенні характеризує такі матеріали, як сталь, дерево, тканина, скло та багато інших, тоді як кількісне значення міцності для кожного з них зовсім різне

Для виявлення кількісної відмінності змісту властивості в якомусь об'єкті, що відображається фізичною величиною, вводиться поняття розміру фізичної величини . Цей розмір встановлюється у процесі вимірювання- сукупність операцій, що виконуються для визначення кількісного значеннявеличини (ФЗ «Про забезпечення єдності вимірів»

Метою вимірювань є визначення значення фізичної величини - деякої кількості прийнятих для неї одиниць (наприклад, результат вимірювання маси виробу становить 2 кг, висоти будівлі -12 м та ін.). Між розмірами кожної фізичної величини існують відносини у вигляді числових форм (типу «більше», «менше», «рівності», «суми» тощо), які можуть бути моделлю цієї величини.

Залежно від рівня наближення до об'єктивності розрізняють справжнє, дійсне та виміряне значення фізичної величини .

Справжнє значення фізичної величини -це значення, що ідеально відображає в якісному та кількісному відношеннях відповідну властивість об'єкта. Через недосконалість засобів та методів вимірювань справжні значення величин практично отримати не можна. Їх можна уявити лише теоретично. А значення величини, отримані при вимірі, лише більшою чи меншою мірою наближаються до справжнього значення.

Справжнє значення фізичної величини -це значення величини, знайдене експериментальним шляхом і настільки, що наближається до істинного значення, що для цієї мети може бути використане замість нього.

Виміряне значення фізичної величини -це значення, отримане при вимірі із застосуванням конкретних методів та засобів вимірювань.

При плануванні вимірювань слід прагнути до того, щоб номенклатура вимірюваних величин відповідала вимогам вимірювальної задачі (наприклад, при контролі величини, що вимірюються, повинні відображати відповідні показники якості продукції).

Для кожного параметра продукції повинні дотримуватись вимог:

Коректність формулювання вимірюваної величини, що виключає можливість різного тлумачення(наприклад, необхідно чітко визначати, у яких випадках визначається "маса" або "вага" виробу, "обсяг" або "місткість" судини і т.д.);

Визначеність властивостей об'єкта, що підлягають вимірюванню (наприклад, "температура в приміщенні не більше...°С" допускає можливість різного тлумачення. Необхідно так змінити формулювання вимоги, щоб було зрозуміло, чи встановлена ​​ця вимога до максимальної або до середній температуріприміщення, що буде надалі враховано під час виконання вимірювань);

Використання стандартизованих термінів.

Фізичні одиниці

Фізична величина, якій за визначенням надано числове значення, рівну одиниці, називається одиницею фізичної величини.

Багато одиниць фізичних величин відтворюються мірами, які застосовуються для вимірювань (наприклад, метр, кілограм). на ранніх стадіяхрозвитку матеріальної культури(у рабовласницьких та феодальних суспільствах) існували одиниці для невеликого кола фізичних величин – довжини, маси, часу, площі, обсягу. Одиниці фізичних величин вибиралися поза зв'язком один з одним, і до того ж різні в різних країнахі географічних районах. Так виникло велика кількістьчасто однакових за назвою, але різних за розміром одиниць – ліктів, футів, фунтів.

У міру розширення торгових зв'язківміж народами та розвитку науки і техніки кількість одиниць фізичних величин збільшувалася і дедалі більше відчувалася потреба уніфікації одиниць та у створенні систем одиниць. Про одиниці фізичних величин та їх системи стали укладати спеціальні міжнародні угоди. У 18 в. у Франції було запропоновано метрична системазаходів, що набула надалі міжнародне визнання. На її основі було побудовано цілий рядметричні системи одиниць. Нині відбувається подальше впорядкування одиниць фізичних величин з урахуванням Міжнародної системи одиниць (СІ).

Одиниці фізичних величин поділяються на системні, т. е. що входять до якоїсь системи одиниць, і позасистемні одиниці (наприклад, мм рт. ст., кінська сила, електрон-вольт).

Системні одиниціфізичних величин поділяються на основні, що вибираються довільно (метр, кілограм, секунда та ін), і похідні, що утворюються за рівняннями зв'язку між величинами (метр за секунду, кілограм на кубічний метр, ньютон, джоуль, ват тощо).

Для зручності вираження величин, у багато разів більших чи менших одиниць фізичних величин, застосовуються кратні одиниці (наприклад, кілометр - 10 3 м, кіловат - 10 3 Вт) та долеві одиниці (Наприклад, міліметр - 10 -3 м, мілісекунду - 10-3 с).

У метричних системах одиниць кратні та ділові одиниці фізичних величин (за винятком одиниць часу та кута) утворюються множенням системної одиниці на 10 n , де n - ціле позитивне або від'ємне число. Кожному з цих чисел відповідає одна з десяткових приставок, прийнятих для утворення кратних та ділових одиниць.

У 1960 р. на XI Генеральній конференції з заходів та ваг Міжнародної організації заходів та ваг (МОМВ) було прийнято Міжнародну систему одиниць(SI).

Основними одиницями у міжнародній системі одиницьє: метр (м) – довжина, кілограм (кг) - маса, секунда (с) – час, ампер (А) – сила електричного струму, кельвін (К) – термодинамічна температура, кандела (кд) – сила світла, моль - кількість речовини.

Поряд із системами фізичних величин у практиці вимірювань, як і раніше, використовуються так звані позасистемні одиниці. До них відносяться, наприклад: одиниці тиску – атмосфера, міліметр ртутного стовпа, одиниця довжини – ангстрем, одиниця кількість теплоти – калорія, одиниці акустичних величин – децибел, фон, октава, одиниці часу – хвилина і година тощо. Нині намітилася тенденція до скорочення до мінімуму.

Міжнародна система одиниць має цілу низку переваг: універсальність, уніфікація одиниць для всіх видів вимірювань, когерентність (узгодженість) системи (коефіцієнти пропорційності в фізичних рівнянняхбезрозмірні), краще взаєморозуміння між різними фахівцями в процесі науково-технічних і економічних зв'язківміж країнами.

В даний час застосування одиниць фізичних величин у Росії узаконено Конституцією РФ (ст. 71) (стандарти, зразки, метрична система та обчислення часу перебувають у віданні Російської Федерації) та федеральним законом"Про забезпечення єдності вимірів". Стаття 6 Закону визначає застосування в Російській Федерації одиниць величин Міжнародної системи одиниць, прийнятих Генеральною конференцією за мірами та вагами та рекомендовані до застосування Міжнародною організацією законодавчої метрології. У той самий час у Російської Федерації можуть бути допущені до застосування нарівні з одиницями величин СІ позасистемні одиниці величин, найменування, позначення, правила написання та застосування яких встановлюються Урядом Російської Федерації.

У практичної діяльностіслід керуватися одиницями фізичних величин, регламентованих ГОСТ 8.417-2002. Державна системазабезпечення єдності вимірів. Одиниці величин».

Стандартом поряд із обов'язковим застосуванням основних та похідних одиниць Міжнародної системи одиниць, а також десяткових кратних і дольних цих одиниць допускається застосовувати деякі одиниці, що не входять до СІ, їх поєднання з одиницями СІ, а також деякі, що знайшли широке застосуванняпрактично десяткові кратні і дольные перелічених одиниць.

Стандарт визначає правила утворення найменувань та позначень десяткових кратних та дольних одиниць СІ за допомогою множників (від 10 –24 до 10 24) та приставок, правила написання позначень одиниць, правила утворення когерентних похідних одиниць СІ

Множники та приставки, що використовуються для утворення найменувань та позначень десяткових кратних та дольних одиниць СІ, наведені в табл.

Множники та приставки, що використовуються для утворення найменувань та позначень десяткових кратних та дольних одиниць СІ

Когерентні похідні одиниці p align="justify"> Міжнародної системи одиниць, як правило, утворюють за допомогою найпростіших рівнянь зв'язку між величинами (визначальних рівнянь), в яких числові коефіцієнти рівні 1. Для утворення похідних одиниць позначення величин в рівняннях зв'язку замінюють позначеннями одиниць СІ.

Якщо рівняння зв'язку містить числовий коефіцієнт, відмінний від 1, то для утворення когерентної похідної одиниці СІ праву частинупідставляють позначення величин зі значеннями в одиницях СІ, що дають після множення на коефіцієнт загальне числове значення, що дорівнює 1.