Fysikaaliset ominaisuudet ja määrät. Fysikaalisten suureiden luokitus. Fyysiset määrät. Metrologian pääasiallinen mittauskohde on fysikaaliset suureet, laajat ja intensiiviset fyysiset suureet.

10.12.2023

Fyysinen määrä

Fyysinen määrä- aineellisen esineen, fyysisen ilmiön, prosessin fyysinen ominaisuus, joka voidaan karakterisoida kvantitatiivisesti.

Fyysisen määrän arvo- yksi tai useampi (tensorifysikaalisen suuren tapauksessa) tätä fyysistä suuretta kuvaava luku, joka ilmaisee mittayksikön, jonka perusteella ne on saatu.

Fyysisen määrän koko- tekstissä esiintyvien numeroiden merkitykset fyysisen määrän arvo.

Esimerkiksi autoa voidaan luonnehtia fyysinen määrä, kuin massa. Jossa, merkitys tästä fyysisestä määrästä on esimerkiksi 1 tonni ja koko- numero 1 tai merkitys tulee olemaan 1000 kiloa ja koko- numero 1000. Samaa autoa voidaan luonnehtia toisella fyysinen määrä- nopeus. Jossa, merkitys tästä fysikaalisesta suuresta tulee esimerkiksi tietyn suunnan vektori 100 km/h, ja koko- numero 100.

Fyysisen suuren mitta- mittayksikkö, joka näkyy fyysisen määrän arvo. Fysikaalisella suurella on yleensä useita eri ulottuvuuksia: esimerkiksi pituudella on nanometri, millimetri, senttimetri, metri, kilometri, maili, tuuma, parsek, valovuosi jne. Jotkut näistä mittayksiköistä (ottamatta huomioon niiden desimaalitekijät) voidaan sisällyttää erilaisiin fyysisten yksikköjen järjestelmiin - SI, GHS jne.

Usein fyysinen määrä voidaan ilmaista muilla, perustavanlaatuisemmilla fysikaalisilla suureilla. (Esimerkiksi voima voidaan ilmaista kappaleen massalla ja sen kiihtyvyydellä.) Joka tarkoittaa vastaavasti mitat tällainen fyysinen suure voidaan ilmaista näiden yleisempien suureiden mittojen kautta. (Voiman ulottuvuus voidaan ilmaista massan ja kiihtyvyyden mitoilla.) (Usein tällainen tietyn fyysisen suuren mittasuhteen esittäminen muiden fysikaalisten suureiden mittojen kautta on itsenäinen tehtävä, jolla on joissain tapauksissa oma merkityksensä ja tarkoituksensa.) Tällaisten yleisempien määrien mitat ovat usein jo perusyksiköt yksi tai toinen fyysisten yksiköiden järjestelmä, toisin sanoen ne, jotka eivät enää ilmene muiden kautta, vielä yleisempi määriä.

Esimerkki.
Jos fyysisen suuren teho kirjoitetaan muodossa

P= 42,3 × 10³ W = 42,3 kW, R- tämä on tämän fyysisen suuren yleisesti hyväksytty kirjainnimitys, 42,3 × 10³ W- tämän fyysisen suuren arvo, 42,3 × 10³- tämän fyysisen suuren koko.

W- tämä on lyhenne Yksi tämän fyysisen suuren mittayksiköt (watti). Litera Vastaanottaja on kansainvälisen yksikköjärjestelmän (SI) nimitys desimaalikertoimelle "kilo".

Dimensioiset ja dimensiottomat fyysiset suureet

Dimensio fyysinen määrä- fyysinen suure, jonka arvon määrittämiseksi on tarpeen soveltaa jotakin tämän fyysisen suuren mittayksikköä. Suurin osa fysikaalisista suureista on ulottuvuuksia.
Mittaton fyysinen määrä- fyysinen määrä, jonka arvon määrittämiseen riittää sen koon osoittaminen. Esimerkiksi suhteellinen dielektrisyysvakio on dimensioton fysikaalinen suure.

Additiiviset ja ei-additiiviset fyysiset suuret

Lisättävä fyysinen määrä- fysikaalinen suure, jonka eri arvot voidaan laskea yhteen, kertoa numeerisella kertoimella tai jakaa keskenään. Esimerkiksi fyysisen suuren massa on additiivinen fysikaalinen suure.
Ei-additiivinen fyysinen määrä- fyysinen suure, jonka summauksella, kertomisella numeerisella kertoimella tai sen arvojen jakamisella toisilla ei ole fyysistä merkitystä. Esimerkiksi fysikaalisen suuren lämpötila on ei-additiivinen fysikaalinen suure.

Laajat ja intensiiviset fyysiset suuret

Fysikaalista määrää kutsutaan

laaja, jos sen arvon suuruus on tämän fyysisen suuren arvojen summa järjestelmän muodostaville osajärjestelmille (esimerkiksi tilavuus, paino);
intensiivinen, jos sen arvon suuruus ei riipu järjestelmän koosta (esimerkiksi lämpötila, paine).

Jotkut fysikaaliset suureet, kuten liikemäärä, pinta-ala, voima, pituus, aika, eivät ole laajoja eivätkä intensiivisiä.

Johdetut suuret muodostetaan joistakin laajoista määristä:

erityisiä määrä on määrä jaettuna massalla (esimerkiksi ominaistilavuus);
molaarinen määrä on määrä jaettuna aineen määrällä (esimerkiksi moolitilavuus).

Skalaari-, vektori-, tensorisuureet

Yleisimmässä tapauksessa voimme sanoa, että fyysistä määrää voidaan esittää tietyn asteen (valenssin) tensorilla.

Fysikaalisten suureiden yksikköjärjestelmä

Fysikaalisten suureiden yksikköjärjestelmä on joukko fysikaalisten suureiden mittayksiköitä, joissa on tietty määrä ns. perusmittayksiköitä ja loput mittayksiköt voidaan ilmaista näiden perusyksiköiden kautta. Esimerkkejä fyysisten yksikköjen järjestelmistä ovat kansainvälinen yksikköjärjestelmä (SI, GHS).

Fysikaalisten suureiden symbolit

Kirjallisuus

RMG 29-99 Metrologia. Perustermit ja määritelmät.
Burdun G.D., Bazakutsa V.A. Fysikaalisten määrien yksiköt. - Kharkov: Vishcha-koulu, .

Katso myös

Elektroanalyyttisen kemian menetelmät

Huomautuksia

Wikimedia Foundation. 2010.

Katso, mitä "fyysinen määrä" on muissa sanakirjoissa:

Fyysinen määrä- (määrä) – ominaisuus, joka on laadullisesti yhteinen monille fyysisille objekteille (fysikaalisille järjestelmille, niiden tiloille ja niissä tapahtuville prosesseille), mutta jokaiselle esineelle kvantitatiivisesti yksilöllinen. Ei pidä käyttää...... Rakennusmateriaalien termien, määritelmien ja selitysten tietosanakirja

fyysinen määrä- PV-arvo Yksi fyysisen kohteen (fyysinen järjestelmä, ilmiö tai prosessi) ominaisuuksista, laadullisesti yhteinen monille fyysisille objekteille, mutta kvantitatiivisesti yksilöllinen jokaiselle. Huomautus. SISÄÄN… … Teknisen kääntäjän opas

Ominaisuus, ominaisuus, joka on kvalitatiivisesti yhteinen monille fyysisille objekteille (fyysiset järjestelmät, niiden tilat jne.), mutta jokaiselle esineelle kvantitatiivisesti yksilöllinen. Esimerkkejä fysikaalisista suureista: tiheys, viskositeetti, ... ... Suuri Ensyklopedinen sanakirja

Fyysinen määrä- yksi fyysisen kohteen (fyysinen järjestelmä, ilmiö tai prosessi) ominaisuuksista, laadullisesti yhteinen monille fyysisille objekteille, mutta kvantitatiivisesti yksilöllinen jokaiselle... Lähde: SUOSITUKSET... ... Virallinen terminologia

FYSIKAALINEN MÄÄRÄ- fysiikan mitattu ominaisuus (ominaisuus). aineellisen maailman esineet (objektit, tilat, prosessit) tai ilmiöt. On perus- ja johdannainen F. v. ja perustavanlaatuinen (katso). Fysiikassa käytetään 7 perussuuretta: pituus, aika, massa,... ... Suuri ammattikorkeakoulun tietosanakirja

Ominaisuus, ominaisuus, joka on laadullisesti yhteinen monille fyysisille objekteille (fyysiset järjestelmät, niiden tilat jne.), mutta jokaiselle esineelle kvantitatiivisesti yksilöllinen. Esimerkkejä fysikaalisista suureista: tiheys, tiheys... ... tietosanakirja

fyysinen määrä- fizikinis dydis statusas T ala Standartisointi ir metrologian määritelmät Fizikinio objekto (fizikinės järjestelmät, reiškinio ar vyksmo) bet jonka ominaisuudet karakteristika, kuri kokybiškai bendrai fizikinių objektų, tač iauybiškai… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

fyysinen määrä- fizikinis size statusas T ala kemian määritelmä Fizikinio objekto ominaisuudet ominaisuus. atitikmenys: engl. fyysinen määrä rus. fyysinen määrä… Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

fyysinen määrä- fizikinis dydis statusas T ala fizika atitikmenys: engl. fyysinen määrä vok. physikalische Größe, f rus. fyysinen määrä, f pranc. grandeur physique, f … Fizikos terminų žodynas

Koko, fyysiset ominaisuudet. aineellisen maailman esineet tai ilmiöt, jotka ovat yhteisiä monille esineille tai ilmiöille laadultaan. suhteessa, mutta yksilöllinen määrällisesti. kunnioitusta jokaista heistä. Esimerkiksi massa, pituus, pinta-ala, tilavuus, sähkövoima. nykyinen F... Suuri tietosanakirja polytekninen sanakirja

Kirjat

Vetyatomi on atomeista yksinkertaisin. Jatkoa Niels Bohrin teorialle. Osa 5. Fotonisäteilyn taajuus osuu keskimääräiseen elektronisäteilyn taajuuteen siirtymävaiheessa, A. I. Shidlovsky, Bohrin vetyatomiteoriaa jatkettiin (rinnakkain kvanttimekaanisen lähestymistavan kanssa) pitkin perinteistä fysiikan kehityspolkua, jossa teoriassa esiintyvät havaittavissa olevat ja havaitsemattomat suuret rinnakkain. Sillä... Julkaisija:

M. V. Lomonosov

Katso ympärillesi. Mitä erilaisia esineitä ympäröi sinua: ihmisiä, eläimiä, puita. Tämä on televisio, auto, omena, kivi, hehkulamppu, lyijykynä jne. Kaikkea on mahdotonta luetella. Fysiikassa mitä tahansa esinettä kutsutaan fyysiseksi kehoksi.

Miten fyysiset kehot eroavat toisistaan? Paljon ihmisiä. Niillä voi esimerkiksi olla erilaisia tilavuuksia ja muotoja. Ne voivat koostua erilaisista aineista. Hopea ja kulta lusikat niillä on sama tilavuus ja muoto. Mutta ne koostuvat eri aineista: hopeasta ja kullasta. Puinen kuutio ja sylinteri on eri tilavuus ja muoto. Nämä ovat erilaisia fyysisiä kappaleita, mutta valmistettu samasta aineesta - puusta.

Fyysisten kehojen lisäksi on myös fyysisiä kenttiä. Kentät ovat meistä riippumattomia. Niitä ei aina voida havaita ihmisen aisteilla. Esimerkiksi magneetin ympärillä oleva kenttä, kenttä varautuneen kehon ympärillä. Mutta ne on helppo havaita instrumenteilla.

Kokemus osoittaa sähkökenttälinjojen sijainnin kahdesta vastakkaisesta sähkövarauksesta.

Fyysisten kehojen ja kenttien kanssa voi tapahtua erilaisia muutoksia. Kuumaan teehen kastettu lusikka lämpenee. Lätäkössä oleva vesi haihtuu ja jäätyy kylmänä päivänä. Lamppu lähettää valoa, tyttö ja koira juoksevat (liikkuvat). Magneetti demagnetoituu ja sen magneettikenttä heikkenee. Lämmitys, haihtuminen, jäätyminen, säteily, liike, demagnetointi jne. - kaikki nämä Fyysisten kappaleiden ja kenttien kanssa tapahtuvia muutoksia kutsutaan fyysisiksi ilmiöiksi.

Fysiikkaa opiskelemalla tutustut moniin fysikaalisiin ilmiöihin.

Fysikaaliset suureet otetaan käyttöön kuvaamaan fyysisten kappaleiden ja fysikaalisten ilmiöiden ominaisuuksia. Voit esimerkiksi kuvata puupallon ja -kuution ominaisuuksia käyttämällä fyysisiä suureita, kuten tilavuutta ja massaa. Fyysistä ilmiötä - liikettä (tytön, auton jne.) - voidaan kuvata tuntemalla sellaiset fyysiset suureet kuin polku, nopeus, ajanjakso. kiinnitä huomiota fyysisen suuren pääominaisuus: se voidaan mitata instrumenteilla tai laskea kaavan avulla. Kappaleen tilavuus voidaan mitata vesidekantterilasilla tai mittaamalla pituus a, leveys b ja korkeus viivaimella, se voidaan laskea kaavalla

V = a b c.

Kappaleen tilavuus voidaan mitata vesidekantterilasilla tai mittaamalla pituus a, leveys b ja korkeus viivaimella, se voidaan laskea kaavalla

Kaikilla fysikaalisilla suureilla on mittayksiköt. Olet kuullut joistakin mittayksiköistä useaan otteeseen: kilogramma, metri, sekunti, voltti, ampeeri, kilowatti jne. Fysikaalisiin suureisiin tutustut paremmin fysiikan opiskeluprosessissa.

Mieti ja vastaa

Mitä kutsutaan fyysiseksi kehoksi? Fyysinen ilmiö?
Mikä on fyysisen suuren päämerkki? Nimeä tuntemasi fyysiset suureet.
Nimeä edellä olevista käsitteistä ne, jotka liittyvät: a) fyysisiin kehoihin; b) fyysiset ilmiöt; c) fyysiset suureet: 1) pudotus; 2) lämmitys; 3) pituus; 4) ukkosmyrsky; 5) kuutio; 6) tilavuus; 7) tuuli; 8) uneliaisuus; 9) lämpötila; 10) lyijykynä; 11) ajanjakso; 12) auringonnousu; 13) nopeus; 14) kauneus.

Kotitehtävät

Meillä on kehossamme "mittauslaite". Tämä on sydän, jolla voit mitata (ei kovin suurella tarkkuudella) ajanjakson. Määritä pulssillasi (sydämenlyöntien määrällä) aika, jolloin lasi täyttää vesijohtovedellä. Oletetaan, että yhden iskun kesto on noin yksi sekunti. Vertaa tätä aikaa kellon lukemiin. Kuinka erilaiset tulokset ovat?

Jos olisin halunnut lukea, en ole vielä lukenut
kirjaimet tunteessa tämä olisi hölynpölyä.
Samalla tavalla, jos halusin tuomita
luonnonilmiöistä, ilman niitä
ideoita asioiden alkuun, tämä
se olisi yhtä hölynpölyä.
M. V. Lomonosov

Katso ympärillesi. Mitä erilaisia esineitä ympäröi sinua: ihmisiä, eläimiä, puita. Tämä on televisio, auto, omena, kivi, hehkulamppu, lyijykynä jne. Kaikkea on mahdotonta luetella. Fysiikassa mitä tahansa esinettä kutsutaan fyysiseksi kehoksi.

Riisi. 6

Miten fyysiset kehot eroavat toisistaan? Paljon ihmisiä. Niillä voi esimerkiksi olla erilaisia tilavuuksia ja muotoja. Ne voivat koostua erilaisista aineista. Hopea- ja kultalusikat (kuva 6) ovat tilavuudeltaan ja muodoltaan samanlaisia. Mutta ne koostuvat eri aineista: hopeasta ja kullasta. Puukuutiolla ja -pallolla (kuva 7) on eri tilavuus ja muoto. Nämä ovat erilaisia fyysisiä kappaleita, mutta valmistettu samasta aineesta - puusta.

Riisi. 7

Fyysisten kehojen lisäksi on myös fyysisiä kenttiä. Kentät ovat meistä riippumattomia. Niitä ei aina voida havaita ihmisen aisteilla. Esimerkiksi kenttä magneetin ympärillä (kuva 8), kenttä varautuneen kappaleen ympärillä (kuva 9). Mutta ne on helppo havaita instrumenteilla.

Riisi. 8

Riisi. 9

Fyysisten kehojen ja kenttien kanssa voi tapahtua erilaisia muutoksia. Kuumaan teehen kastettu lusikka lämpenee. Lätäkössä oleva vesi haihtuu ja jäätyy kylmänä päivänä. Lamppu (kuva 10) lähettää valoa, tyttö ja koira juoksevat (liikkuvat) (kuva 11). Magneetti demagnetoituu ja sen magneettikenttä heikkenee. Lämmitys, haihtuminen, jäätyminen, säteily, liike, demagnetointi jne. - kaikki nämä Fyysisten kappaleiden ja kenttien kanssa tapahtuvia muutoksia kutsutaan fyysisiksi ilmiöiksi.

Riisi. 10

Fysiikkaa opiskelemalla tutustut moniin fysikaalisiin ilmiöihin.

Riisi. yksitoista

Fysikaaliset suureet otetaan käyttöön kuvaamaan fyysisten kappaleiden ja fysikaalisten ilmiöiden ominaisuuksia. Voit esimerkiksi kuvata puupallon ja -kuution ominaisuuksia käyttämällä fyysisiä suureita, kuten tilavuutta ja massaa. Fyysistä ilmiötä - liikettä (tytön, auton jne.) - voidaan kuvata tuntemalla sellaiset fyysiset suureet kuin polku, nopeus, ajanjakso. Kiinnitä huomiota fyysisen määrän päämerkkiin: se voidaan mitata instrumenteilla tai laskea kaavan avulla. Kappaleen tilavuus voidaan mitata vesidekantterilasilla (kuva 12, a), tai mittaamalla pituus a, leveys b ja korkeus c viivaimella (kuva 12, b), se voidaan laskea käyttämällä kaava

V = a. b. c.

Riisi. 12

Mieti ja vastaa

Mitä kutsutaan fyysiseksi kehoksi? Fyysinen ilmiö?
Mikä on fyysisen suuren päämerkki? Nimeä tuntemasi fyysiset suureet.
Nimeä edellä olevista käsitteistä ne, jotka liittyvät: a) fyysisiin kehoihin; b) fyysiset ilmiöt; c) fyysiset suureet: 1) pudotus; 2) lämmitys; 3) pituus; 4) ukkosmyrsky; 5) kuutio; 6) tilavuus; 7) tuuli; 8) uneliaisuus; 9) lämpötila; 10) lyijykynä; 11) ajanjakso; 12) auringonnousu; 13) nopeus; 14) kauneus.

Kotitehtävät

Metrologian pääasialliset mittauskohteet ovat fysikaaliset suureet.

Fysikaalinen suure on yksi fyysisen kohteen (fyysisen järjestelmän, ilmiön tai prosessin) ominaisuuksista, joka on laadullisesti yhteinen monille fyysisille objekteille, mutta kvantitatiivisesti yksilöllinen jokaiselle niistä. Voidaan myös sanoa, että fysikaalinen suure on fysiikan yhtälöissä käytettävä fysiikan yhtälö, ja fysiikalla tässä tarkoitetaan tiedettä ja tekniikkaa yleisesti.

Viime aikoina suureiden jako fysikaalisiin ja ei-fysikaalisiin on yleistynyt, vaikka on huomattava, että tällaiselle suureiden jakamiselle ei vielä ole tiukkaa kriteeriä. Tässä tapauksessa fysikaalisilla suureilla tarkoitetaan fyysisen maailman ominaisuuksia kuvaavia ja fysikaalisissa tieteissä ja tekniikassa käytettyjä suureita. Niille on olemassa mittayksiköt. Fysikaaliset suureet, riippuen niiden mittaussäännöistä, jaetaan kolmeen ryhmään:

— esineiden ominaisuuksia kuvaavat suureet (pituus, massa);

— järjestelmän tilaa kuvaavat suuret (paine, lämpötila);

— prosesseja kuvaavat suuret (nopeus, teho).

Ei-fysikaaliset suureet sisältävät suuret, joille ei ole mittayksikköjä. Ne voivat luonnehtia sekä aineellisen maailman ominaisuuksia että yhteiskuntatieteissä, taloustieteissä ja lääketieteessä käytettyjä käsitteitä.

Arvot voidaan siis systematisoida seuraavasti (kuva 3).

Kuva 3 – Summien luokitus

Ideaalisuureet liittyvät pääasiassa matematiikkaan ja ovat tiettyjen reaalikäsitteiden yleistys (malli). Todelliset suuret jaetaan puolestaan fysikaalisiin ja ei-fyysisiin.

Tämän suureen jaon mukaisesti on tapana erottaa toisistaan fyysisten suureiden mittaukset ja ei-fysikaaliset mittaukset. Toinen tämän lähestymistavan ilmaus on kaksi erilaista ymmärrystä mittauksen käsitteestä:

- mittaus suppeassa merkityksessä yhden mitatun suuren kokeellisena vertailuna toiseen tunnettuun, samanlaatuiseen, yksikkönä hyväksyttyyn suureen;

― mittaaminen laajassa merkityksessä vastaavuuksien löytämistä lukujen ja kohteiden, niiden tilojen tai prosessien välillä tunnettujen sääntöjen mukaan.

Toinen määritelmä ilmestyi biolääketieteen tutkimuksessa, erityisesti psykologiassa, taloustieteessä, sosiologiassa ja muissa yhteiskuntatieteissä, esiintyvien ei-fyysisten suureiden mittausten viime aikoina laajalle levinneen käytön yhteydessä. Tässä tapauksessa olisi oikeampaa puhua ei mittauksesta, vaan suureiden arvioinnista, ymmärtämällä arvioinnin jonkin laadun, asteen, tason määrittämisenä vahvistettujen sääntöjen mukaisesti. Toisin sanoen tämä on toimenpide, jossa laskemalla, etsimällä tai määrittämällä luku liitetään esineen laatua kuvaavalle suurelle vahvistettujen sääntöjen mukaisesti. Esimerkiksi tuulen tai maanjäristyksen voimakkuuden määrittäminen, taitoluistelijan arvosana tai opiskelijoiden tietojen arviointi viiden pisteen asteikolla. Suureiden arvioinnin käsitettä ei pidä sekoittaa suureiden arvioinnin käsitteeseen, joka liittyy siihen, että mittausten tuloksena emme todellakaan saa mitatun suuren todellista arvoa, vaan vain sen arvion, jossain määrin tai toinen lähellä tätä arvoa.

Näin ollen fyysiset suureet jaetaan mitattuihin ja estimoituihin. Mitatut fysikaaliset suureet voidaan ilmaista kvantitatiivisesti tietyn määrän vakiintuneita mittayksiköitä; mahdollisuus ottaa käyttöön ja käyttää jälkimmäistä on mitattujen suureiden tärkeä erottava piirre.

Lukujoukon Q, joka edustaa erikokoisia homogeenisia määriä, on oltava identtisesti nimettyjen lukujen joukko. Tämä nimeäminen on fyysisen määrän yksikkö tai sen murto-osa. Fysikaalisen suuren yksikkö [Q] on kiinteän kokoinen fysikaalinen suure, jolle annetaan tavanomaisesti numeroarvo, joka on yhtä suuri kuin yksi ja jota käytetään homogeenisten fysikaalisten suureiden kvantitatiiviseen ilmaisuun.

Fyysisen suuren Q arvo on arvio sen koosta tietyn sille hyväksyttyjen yksiköiden lukumäärän muodossa. Fyysisen suuren q numeerinen arvo on abstrakti luku, joka ilmaisee suuren arvon suhdetta tietyn fyysisen suuren vastaavaan yksikköön.

Yhtälö Q=q[Q], jossa Q on fyysinen suure, jolle asteikko on rakennettu; [Q] – sen mittayksikkö; q on fyysisen suuren numeerinen arvo, jota kutsutaan perusmittausyhtälöksi. Yksinkertaisimman mittauksen ydin on verrata fyysistä suuruutta Q säädettävän moniarvoisen suuren q[Q] ulostulosuureen mittoihin. Vertailun tuloksena todetaan, että q[Q]< Q < (q+l)[Q]. Измерение – познавательный процесс, заключающийся в сравнении путем физического эксперимента данной физической величины с известной физической величиной, принятой за единицу измерения.

Edellä käsitelty "mittauksen" käsite, joka edellyttää mittayksikön (mitta) olemassaoloa, vastaa mittauksen käsitettä suppeassa merkityksessä ja on perinteisempi ja klassisempi. Tässä mielessä se ymmärretään alla - fyysisten määrien mittana.

Mittauksen laatu

Mikään tiede ei tule toimeen ilman mittauksia, joten metrologia on mittaustieteenä läheisessä yhteydessä kaikkiin muihin tieteisiin. Siksi metrologian pääkäsite on mittaus. GOST 16263 - 70:n mukaan mittaus on fysikaalisen suuren (PV) arvon löytämistä kokeellisesti erityisillä teknisillä keinoilla.

Mittausmahdollisuuden määrää mittauskohteen tietyn ominaisuuden alustava tutkimus, abstraktien mallien rakentaminen sekä ominaisuudesta että sen kantajasta - koko mittauskohteesta. Siksi mittauspaikka määritetään niiden kognitiivisten menetelmien joukossa, jotka varmistavat mittauksen luotettavuuden. Metrologisten menetelmien avulla ratkaistaan tiedon tuottamiseen (kognition tulosten kirjaamiseen) liittyvät ongelmat. Mittaus tästä näkökulmasta on menetelmä tiedon koodaamiseksi ja vastaanotetun tiedon tallentamiseksi.

Mittaukset antavat kvantitatiivista tietoa hallinta- tai ohjausobjektista, jota ilman on mahdotonta toistaa tarkasti kaikkia teknisen prosessin määriteltyjä olosuhteita, varmistaa tuotteiden korkea laatu ja kohteen tehokas hallinta. Kaikki tämä muodostaa mittausten teknisen puolen.

Vuoteen 1918 asti metrijärjestelmä otettiin Venäjällä käyttöön valinnaisesti vanhojen venäläisten ja englanninkielisten (tuuman) järjestelmien ohella. Merkittäviä muutoksia metrologisessa toiminnassa alkoi tapahtua sen jälkeen, kun RSFSR:n kansankomissaarien neuvosto allekirjoitti asetuksen "Kansainvälisen paino- ja mittajärjestelmän käyttöönotosta". Metrijärjestelmän käyttöönotto Venäjällä tapahtui vuosina 1918-1927. Suuren isänmaallisen sodan jälkeen ja tähän päivään asti maassamme metrologista työtä tehdään valtion standardikomitean (Gosstandart) johdolla.

Vuonna 1960 XI kansainvälinen paino- ja mittakonferenssi hyväksyi kansainvälisen VF-yksikköjärjestelmän - SI-järjestelmän. Nykyään metrijärjestelmä on laillistettu yli 124 maassa ympäri maailmaa.

Tällä hetkellä paino- ja mittakamarin pohjalta on maan korkein tieteellinen laitos - koko Venäjän metrologian tutkimuslaitos. DI. Mendelejev (VNIIM). Instituutin laboratorioissa kehitetään ja tallennetaan valtion mittayksikköstandardeja, määritetään aineiden ja materiaalien fysikaalisia vakioita ja ominaisuuksia. Instituutin työ kattaa lineaariset, kulma-, optiset ja fotometriset, akustiset, sähköiset ja magneettiset mittaukset, massan, tiheyden, voiman, paineen, viskositeetin, kovuuden, nopeuden, kiihtyvyyden ja useiden muiden suureiden mittaukset.

Vuonna 1955 Moskovan lähelle perustettiin maan toinen metrologinen keskus - nyt koko Venäjän fyysisten, teknisten ja radioteknisten mittausten tutkimuslaitos (VNIIFTRI). Hän kehittää standardeja ja tarkkuusmittaustyökaluja useilla tärkeillä tieteen ja teknologian aloilla: radioelektroniikka, aika- ja taajuuspalvelut, akustiikka, atomifysiikka, matalan lämpötilan ja korkean paineen fysiikka.

Kolmas metrologinen keskus Venäjällä on All-Russian Research Institute of Metrological Service (VNIIMS), johtava organisaatio soveltavan ja laillisen metrologian alalla. Hänelle on uskottu maan metrologisen palvelun koordinointi sekä tieteellinen ja metodologinen johtaminen. Listattujen lisäksi on useita alueellisia metrologisia laitoksia ja keskuksia.

Kansainvälisiin metrologisiin organisaatioihin kuuluu OIML (International Organisation of Legal Metrology), joka perustettiin vuonna 1956. International Bureau of Legal Metrology toimii OILM:n alaisuudessa Pariisissa. Sen toimintaa hallinnoi kansainvälinen laillisen metrologian komitea. Kansainvälinen standardointijärjestö ISO (International Organisation for Standardization) käsittelee joitakin metrologisia kysymyksiä.

Fysikaaliset ominaisuudet ja määrät. Fysikaalisten suureiden luokitus.

Mitta-asteikot

Kaikille ympäröivän maailman esineille on ominaista niiden ominaisuudet.

Omaisuus- filosofinen kategoria, joka ilmaisee esineen (ilmiön tai prosessin) sellaista puolta, joka määrittää sen eron tai yhteneväisyyden muihin esineisiin ja paljastuu sen suhteissa niihin. Kiinteistö - laatuluokka. Fyysisten kappaleiden, ilmiöiden ja prosessien eri ominaisuuksien kvantitatiiviseen kuvaamiseen otetaan käyttöön määrän käsite.

Suuruus- tämä on kohteen (ilmiön, prosessin tai jonkin muun) mitta, mitta siitä, mikä voidaan erottaa muista ominaisuuksista ja arvioida tavalla tai toisella, myös kvantitatiivisesti. Suurea ei ole olemassa yksinään, se on olemassa vain niin kauan kuin on olemassa esine, jolla on tietyn suuren ilmaisemia ominaisuuksia.

Siten määrän käsite on käsite, joka on yleisempi kuin laatu (ominaisuus, ominaisuus) ja määrä.

Fysikaaliset ominaisuudet ja määrät

On olemassa kahdenlaisia määriä: todellinen ja ihanteellinen.

Ideaalisuureet (suureiden numeeriset arvot, kuvaajat, funktiot, operaattorit jne.) liittyvät pääasiassa matematiikkaan ja ovat tiettyjen todellisten käsitteiden yleistys (matemaattinen malli). Ne lasketaan tavalla tai toisella.

Todelliset arvot, puolestaan jaetaan nimellä fyysistä Ja ei-fyysinen. Jossa, fyysinen määrä Yleisessä tapauksessa se voidaan määritellä luonnontieteissä (fysiikka, kemia) ja teknisissä tieteissä tutkituille aineellisille esineille (kehoille, prosesseille, ilmiöille) ominaiseksi suureksi. TO ei-fysikaaliset suuret yhteiskuntatieteiden (ei-fysikaalisten) tieteiden – filosofian, sosiologian, taloustieteen jne. – luontaiset arvot olisi sisällytettävä.

GOST 16263-70 -standardi tulkitsee fyysinen määrä, fyysisen kohteen tietyn ominaisuuden numeerisena ilmaisuna, laadullisessa mielessä, joka on yhteinen monille fyysisille objekteille, ja kvantitatiivisessa mielessä ehdottoman yksilöllinen jokaiselle niistä. Yksilöllisyys kvantitatiivisesti ymmärretään tässä siinä mielessä, että ominaisuus voi olla suurempi yhdelle esineelle, tietyn määrän kertoja tai pienempi kuin toisella.

Täten, Fyysiset suureet ovat fyysisten esineiden tai prosessien mitattuja ominaisuuksia, joiden avulla niitä voidaan tutkia.

On suositeltavaa luokitella fysikaaliset suureet (PV) edelleen mitattavissa Ja arvioitu.

Mitatut fyysiset suureet voidaan ilmaista kvantitatiivisesti tietyllä määrällä vahvistettuja mittayksiköitä. Kyky ottaa käyttöön ja käyttää mittayksiköitä on mitattujen PV:iden tärkeä erottava piirre.

Fysikaaliset suureet, joille ei syystä tai toisesta voida ottaa käyttöön mittayksikköä, voidaan vain arvioida. Tässä tapauksessa arviointi ymmärretään toimenpiteeksi, jossa tietty numero annetaan tietylle arvolle, joka suoritetaan vahvistettujen sääntöjen mukaisesti. Arvot arvioidaan asteikoilla.

Ei-fysikaaliset suureet, joille yksiköitä ja asteikkoja ei periaatteessa voida ottaa käyttöön, voidaan vain arvioida.

Fysikaalisten suureiden luokitus

PV:ien yksityiskohtaisempaa tutkimista varten on tarpeen luokitella ne tunnistamalla niiden yksittäisten ryhmien yleiset metrologiset ominaisuudet. PV:n mahdolliset luokitukset on esitetty kuvassa. 2.2.

Tekijä: ilmiötyypit ne on jaettu seuraaviin ryhmiin:

· todellinen, eli kuvataan aineiden, materiaalien ja niistä valmistettujen tuotteiden fysikaalisia ja fysikaalis-kemiallisia ominaisuuksia. Tähän ryhmään kuuluvat massa, tiheys, sähkövastus, kapasitanssi, induktanssi jne. Joskus näitä PV:itä kutsutaan passiivisiksi. Niiden mittaamiseen on käytettävä apuenergialähdettä, jonka avulla muodostetaan mittaustietosignaali. Tässä tapauksessa passiiviset PV:t muunnetaan aktiivisiksi, jotka mitataan;

· energiaa, eli suuret, jotka kuvaavat energian muuntumis-, siirto- ja käyttöprosessien energiaominaisuuksia. Näitä ovat virta, jännite, teho, energia. Näitä määriä kutsutaan aktiivisiksi. Ne voidaan muuntaa mittaustietosignaaleiksi ilman apuenergialähteitä;

·
luonnehtivaa prosessien kulku ajan myötä. Tämä ryhmä sisältää erilaisia spektriominaisuuksia, korrelaatiofunktioita jne.

Fysikaalisten prosessien eri ryhmiin kuulumisen mukaan Fysiikka jaetaan spatiotemporaaliseen, mekaaniseen, lämpö-, sähkö- ja magneettiseen, akustiseen, valo-, fysikaalis-kemialliseen, ionisoivaan säteilyyn, atomi- ja ydinfysiikkaan.

Ehdollisen riippumattomuuden asteen mukaan muista suureista tästä ryhmästä PV:t jaetaan perus (ehdollisesti riippumaton), johdannaiset (ehdollisesti riippuvainen) ja lisä. Tällä hetkellä SI-järjestelmä käyttää seitsemää fyysistä suuretta, jotka on valittu tärkeimmiksi: pituus, aika, massa, lämpötila, sähkövirta, valovoima ja ainemäärä. Fyysisiä lisäsuureita ovat taso- ja avaruuskulmat.

Koko saatavuuden mukaan PV:t jaetaan dimensioiksi, ts. jolla on ulottuvuus ja mitattomat.

Fyysisillä esineillä on rajoittamaton määrä ominaisuuksia, jotka ilmenevät äärettömänä moninaisina. Tämä tekee vaikeaksi heijastaa niitä lukujoukkoina, joilla on rajoitettu bittisyvyys, mikä syntyy niiden mittauksen aikana. Ominaisuuksien monien erityisten ilmentymien joukossa on myös useita yhteisiä. N.R. Campbell vahvisti fyysisen objektin ominaisuuksien X koko valikoimalle kolmen yleisimmän ilmentymän olemassaolon ekvivalenssi-, järjestys- ja additiivisuuksissa. Nämä matemaattisen logiikan suhteet kuvataan analyyttisesti yksinkertaisimmilla postulaateilla.

Summia verrattaessa paljastuu tilaussuhde (suurempi kuin, pienempi tai yhtä suuri), ts. määrien välinen suhde määritetään. Esimerkkejä intensiivisistä määristä ovat materiaalin kovuus, haju jne.

Voimakkaat suuret voidaan havaita, luokitella intensiteetin mukaan, ohjata, kvantifioida monotonisesti kasvavilla tai laskevilla numeroilla.

"Intensiivisen suuren" käsitteen perusteella otetaan käyttöön fysikaalisen suuren ja sen koon käsitteet. Fyysisen määrän koko- PV:n käsitettä vastaavan ominaisuuden määrällinen sisältö tietyssä objektissa.

Mitta-asteikot

Käytännön toiminnassa on tarpeen suorittaa erilaisten fysikaalisten suureiden mittauksia, jotka kuvaavat kappaleiden, aineiden, ilmiöiden ja prosessien ominaisuuksia. Jotkut ominaisuudet näkyvät vain laadullisesti, toiset - kvantitatiivisesti. Tutkimuskohteen yhden tai toisen ominaisuuden erilaiset ilmentymät (kvantitatiiviset tai kvalitatiiviset) muodostavat joukon, jonka elementtien yhdistämiset järjestetyksi lukujoukoksi, tai yleisemmässä tapauksessa sopimusmerkkejä, muodostavat mittausasteikko tämä omaisuus. Tietyn fyysisen suuren kvantitatiivisen ominaisuuden mitta-asteikko on kyseisen fyysisen suuren asteikko. Täten, fyysinen määräasteikko on järjestetty PV-arvojen sarja, joka hyväksytään sopimuksella tarkkojen mittausten tulosten perusteella. Mittausasteikkojen teorian termit ja määritelmät on esitetty asiakirjassa MI 2365-96.

Ominaisuuksien ilmentymisen loogisen rakenteen mukaisesti erotetaan viisi mitta-asteikkotyyppiä.

1. Nimiasteikko (luokitusasteikko). Tällaisia asteikkoja käytetään luokittelemaan empiirisiä objekteja, joiden ominaisuudet näkyvät vain suhteessa ekvivalenssiin. Näitä ominaisuuksia ei voida pitää fysikaalisina suureina, joten tämän tyyppiset vaa'at eivät ole PV-vaakoja. Tämä on yksinkertaisin asteikkotyyppi, joka perustuu numeroiden osoittamiseen esineiden laadullisille ominaisuuksille, toimien nimien roolissa. Nimeämisasteikoissa, joissa heijastuneen ominaisuuden määrittäminen tiettyyn ekvivalenssiluokkaan tehdään ihmisen aisteilla, sopivin tulos on se, jonka asiantuntijat enemmistön valitsevat. Tässä tapauksessa vastaavan asteikon luokkien oikea valinta on erittäin tärkeää - tarkkailijoiden ja tätä ominaisuutta arvioivien asiantuntijoiden on erotettava ne luotettavasti. Objektien numerointi nimiasteikolla tapahtuu periaatteen mukaisesti: "älä anna samaa numeroa eri kohteille". Objekteille osoitettujen numeroiden avulla voidaan määrittää tietyn objektin esiintymistodennäköisyys tai -taajuus, mutta niitä ei voida käyttää summaukseen tai muihin matemaattisiin operaatioihin.

Koska näille asteikoille on ominaista vain ekvivalenssisuhteet, ne eivät sisällä käsitteitä nolla, "enemmän" tai "vähemmän" ja mittayksiköitä. Esimerkkinä nimeämisasteikoista ovat laajasti käytetyt värikartat, jotka on suunniteltu värien tunnistamiseen.

2. Tilausasteikko (sijoitusasteikko). Jos tietyn empiirisen kohteen ominaisuus ilmenee suhteessa ekvivalenssiin ja järjestykseen ominaisuuden kvantitatiivisen ilmentymisen lisääntymisenä tai pienentymisenä, niin sille voidaan rakentaa järjestysasteikko. Se kasvaa tai laskee monotonisesti ja mahdollistaa suuremman/pienemän suhteen määriteltyä ominaisuutta kuvaavien määrien välille. Järjestysasteikoissa nolla on olemassa tai ei ole olemassa, mutta periaatteessa on mahdotonta ottaa käyttöön mittayksiköitä, koska niille ei ole muodostettu suhteellisuussuhdetta ja näin ollen ei ole mahdollista arvioida kuinka monta kertaa enemmän tai vähemmän tarkkoja ominaisuuden ilmentymiä ovat.

Tapauksissa, joissa ilmiön tietämyksen taso ei anna mahdollisuutta määrittää tarkasti tietyn ominaisuuden arvojen välisiä suhteita tai asteikon käyttö on kätevää ja riittävää harjoitteluun, ehdolliset (empiiriset) asteikot käytetään. Ehdollinen mittakaava on PV-asteikko, jonka alkuarvot ilmaistaan tavanomaisina yksikköinä. Esimerkiksi Engler-viskositeettiasteikko, 12-pisteinen Beaufort-asteikko merituulen voimakkuudelle.

Tilausvaa'at, joihin on merkitty referenssipisteet, ovat yleistyneet. Tällaisia asteikkoja ovat esimerkiksi mineraalien kovuuden määrittämiseen käytettävä Mohsin asteikko, joka sisältää 10 referenssimineraalia (referenssi) eri kovuusluvuilla: talkki - 1; kipsi - 2; kalsium - 3; fluoriitti - 4; apatiitti - 5; ortoklaasi - 6; kvartsi - 7; topaasi - 8; korundi - 9; timantti - 10. Mineraalin määrittäminen tiettyyn kovuusasteeseen suoritetaan kokeen perusteella, joka koostuu testimateriaalin raapimisesta tukiaineella. Jos testatun mineraalin kvartsilla (7) naarmuuntumisen jälkeen siihen jää jälki, mutta ortoklaasin (6) jälkeen ei ole jälkeä, niin testatun materiaalin kovuus on yli 6, mutta alle 7. On mahdotonta antaa tarkempi vastaus tässä tapauksessa.

Perinteisissä asteikoissa samat välit tietyn suuren kokojen välillä eivät vastaa kokoja näyttävien numeroiden samoja mittoja. Näitä lukuja käyttämällä voit löytää todennäköisyyksiä, moodeja, mediaaneja, kvantiileja, mutta niitä ei voi käyttää summaukseen, kertolaskuun tai muihin matemaattisiin operaatioihin.

Suureen arvon määrittämistä tilausasteikoilla ei voida pitää mittana, koska näille asteikoille ei voi syöttää mittayksiköitä. Toimintoa, jossa numero annetaan vaaditulle arvolle, tulee pitää estimaattina. Tilausasteikkojen arviointi on moniselitteistä ja hyvin ehdollista, kuten tarkasteltava esimerkki osoittaa.

3. Intervalliasteikko (eroasteikko). Nämä asteikot ovat järjestysasteikkojen jatkokehitys ja niitä käytetään kohteille, joiden ominaisuudet täyttävät ekvivalenssi-, järjestys- ja additiivisuussuhteet. Intervalliasteikko koostuu identtisistä intervalleista, siinä on mittayksikkö ja mielivaltaisesti valittu alku - nollapiste. Tällaisia asteikkoja ovat eri kalenterien mukaiset kronologiat, joissa lähtökohtana on joko maailman luominen tai Kristuksen syntymä jne.. Celsius-, Fahrenheit- ja Reaumur-lämpötila-asteikot ovat myös intervalliasteikkoja.

Intervalliasteikko määrittää intervallien yhteen- ja vähennystoiminnot. Todellakin, aika-asteikolla välit voidaan laskea yhteen tai vähentää ja verrata sen mukaan, kuinka monta kertaa yksi aikaväli on suurempi kuin toinen, mutta tapahtumien päivämäärien laskeminen yhteen on yksinkertaisesti turhaa.

4. Suhteen mittakaava. Nämä asteikot kuvaavat empiiristen objektien ominaisuuksia, jotka täyttävät ekvivalenssi-, järjestys- ja additiivisuussuhteet (toisen tyypin asteikot ovat additiivisia) ja joissakin tapauksissa suhteellisuutta (ensimmäisen tyypin asteikot ovat suhteellisia). Heidän esimerkkejään ovat massan asteikko (toinen laji), termodynaaminen lämpötila (ensimmäinen laji).

Suhdeasteikoissa on yksiselitteinen luonnollinen kriteeri ominaisuuden kvantitatiiviselle ilmaisulle nolla ja sopimuksella määrätty mittayksikkö. Muodollisesti suhdeasteikko on luonnollista alkuperää oleva intervalliasteikko. Kaikki aritmeettiset operaatiot soveltuvat tällä asteikolla saatuihin arvoihin, mikä on tärkeää EF:n mittauksessa.

Suhdeasteikot ovat edistyneimmät. Ne kuvataan yhtälöllä , jossa Q on PV, jolle asteikko on rakennettu, [Q] on sen mittayksikkö, q on PV:n numeerinen arvo. Siirtyminen suhteiden asteikolta toiseen tapahtuu yhtälön q 2 = q 1 / mukaisesti.

5. Absoluuttiset asteikot. Jotkut kirjoittajat käyttävät absoluuttisen asteikon käsitettä, jolla he tarkoittavat asteikkoja, joilla on kaikki suhdeasteikon ominaisuudet, mutta joilla on lisäksi luonnollinen yksiselitteinen mittayksikön määritelmä ja jotka eivät ole riippuvaisia omaksutusta mittayksikköjärjestelmästä. Tällaiset asteikot vastaavat suhteellisia arvoja: vahvistus, vaimennus jne. Useiden johdettujen yksiköiden muodostamiseksi SI-järjestelmässä käytetään absoluuttisen asteikon dimensiottomia ja laskentayksiköitä.

Huomaa, että nimien ja järjestyksen asteikkoja kutsutaan ei-metrisiksi (käsitteellisiksi) ja intervallien ja suhteiden asteikkoja kutsutaan metrisiksi (material). Absoluuttiset ja metriset asteikot kuuluvat lineaaristen luokkaan. Mitta-asteikkojen käytännön toteutus toteutetaan standardoimalla sekä itse asteikot että mittayksiköt sekä tarvittaessa menetelmät ja edellytykset niiden yksiselitteiselle toistamiselle.