Fizikālās īpašības un daudzumi. Fizikālo lielumu klasifikācija. Fiziskie daudzumi. Galvenais mērīšanas objekts metroloģijā ir fizikālie lielumi.Plaši un intensīvi fizikālie lielumi.

10.12.2023

Fiziskais daudzums

Fiziskais daudzums- materiāla objekta, fiziskas parādības, procesa fiziska īpašība, ko var raksturot kvantitatīvi.

Fiziskā daudzuma vērtība- viens vai vairāki (tensora fizikālā lieluma gadījumā) šo fizisko lielumu raksturojoši skaitļi, norādot mērvienību, uz kuras pamata tie iegūti.

Fiziskā daudzuma lielums- skaitļu nozīmes, kas parādās fiziskā daudzuma vērtība.

Piemēram, automašīnu var raksturot ar fiziskais daudzums, kā masa. kurā, nozīmē no šī fiziskā daudzuma būs, piemēram, 1 tonna, un Izmērs- numurs 1 vai nozīmē būs 1000 kilogrami, un Izmērs- numurs 1000. To pašu automašīnu var raksturot, izmantojot citu fiziskais daudzums- ātrums. kurā, nozīmē no šī fiziskā daudzuma būs, piemēram, noteikta virziena vektors 100 km/h, un Izmērs- numurs 100.

Fiziskā daudzuma izmērs- mērvienība, kas parādās fiziskā daudzuma vērtība. Parasti fiziskajam daudzumam ir daudz dažādu izmēru: piemēram, garumam ir nanometrs, milimetrs, centimetrs, metrs, kilometrs, jūdze, colla, parseks, gaismas gads utt. Dažas no šīm mērvienībām (neņemot vērā to decimāldaļas) var iekļaut dažādās fizisko vienību sistēmās – SI, GHS u.c.

Bieži vien fizisko lielumu var izteikt citos, fundamentālākos fizikālos lielumos. (Piemēram, spēku var izteikt ar ķermeņa masu un tā paātrinājumu.) Kas nozīmē attiecīgi dimensijašādu fizisko lielumu var izteikt ar šo vispārīgāko lielumu izmēriem. (Spēka dimensiju var izteikt ar masas un paātrinājuma izmēriem.) (Bieži vien šāda noteikta fiziskā lieluma dimensijas attēlošana caur citu fizisko lielumu izmēriem ir patstāvīgs uzdevums, kam dažos gadījumos ir sava nozīme un mērķis.)Šādu vispārīgāku daudzumu izmēri bieži vien jau ir pamatvienības viena vai cita fizisko vienību sistēma, tas ir, tās, kuras pašas vairs netiek izteiktas caur citiem, vēl vispārīgāks daudzumus.

Piemērs.
Ja fiziskā daudzuma jauda ir uzrakstīta kā

P= 42,3 × 10³ W = 42,3 kW, R- šis ir šī fiziskā daudzuma vispārpieņemtais burtu apzīmējums, 42,3 × 10³ W- šī fiziskā daudzuma vērtība, 42,3 × 10³- šī fiziskā daudzuma lielums.

W- tas ir saīsinājums viens nošī fiziskā daudzuma mērvienības (vati). Litera Uz ir Starptautiskās mērvienību sistēmas (SI) apzīmējums decimālajam faktoram "kilo".

Dimensiju un bezdimensiju fizikālie lielumi

Izmēru fiziskais daudzums- fizikāls lielums, kura vērtības noteikšanai jāpiemēro kāda šī fizikālā lieluma mērvienība. Lielākajai daļai fizisko lielumu ir izmēri.
Bezizmēra fiziskais daudzums- fiziskais lielums, kura lieluma noteikšanai pietiek norādīt tā lielumu. Piemēram, relatīvā dielektriskā konstante ir bezizmēra fiziskais lielums.

Piedevas un nepievienojas fizikālie lielumi

Piedevu fiziskais daudzums- fiziskais lielums, kura dažādās vērtības var summēt, reizināt ar skaitlisko koeficientu vai dalīt viena ar otru. Piemēram, fiziskā daudzuma masa ir aditīvs fiziskais daudzums.
Fiziskais daudzums bez piedevām- fizikāls lielums, kura summēšanai, reizināšanai ar skaitlisko koeficientu vai tā vērtību dalīšanai savā starpā nav fiziskas nozīmes. Piemēram, fiziskā daudzuma temperatūra ir nepievienojošs fiziskais lielums.

Plaši un intensīvi fiziski daudzumi

Fizisko lielumu sauc

plašs, ja tā vērtības lielums ir šī fiziskā daudzuma vērtību summa apakšsistēmām, kas veido sistēmu (piemēram, tilpums, svars);
intensīva, ja tās vērtības lielums nav atkarīgs no sistēmas izmēra (piemēram, temperatūra, spiediens).

Daži fiziskie lielumi, piemēram, leņķiskais impulss, laukums, spēks, garums, laiks, nav ne plaši, ne intensīvi.

Atvasinātos daudzumus veido no dažiem ekstensīviem daudzumiem:

specifisks daudzums ir daudzums, kas dalīts ar masu (piemēram, īpatnējais tilpums);
molārs daudzums ir daudzums, kas dalīts ar vielas daudzumu (piemēram, molārais tilpums).

Skalārie, vektoru, tenzoru lielumi

Vispārīgākajā gadījumā mēs varam teikt, ka fizisko lielumu var attēlot ar noteikta ranga (valences) tenzoru.

Fizikālo lielumu vienību sistēma

Fizikālo lielumu mērvienību sistēma ir fizisko lielumu mērvienību kopums, kurā ir noteikts skaits tā saukto pamatmērvienību, un atlikušās mērvienības var izteikt caur šīm pamatvienībām. Fizisko vienību sistēmu piemēri ir Starptautiskā vienību sistēma (SI), GHS.

Fizikālo lielumu simboli

Literatūra

RMG 29-99 Metroloģija. Pamattermini un definīcijas.
Burduns G.D., Bazakutsa V.A. Fizikālo lielumu vienības. - Harkova: Viščas skola, .

Skatīt arī

Elektroanalītiskās ķīmijas metodes

Piezīmes

Wikimedia fonds. 2010. gads.

Skatiet, kas ir “fiziskais daudzums” citās vārdnīcās:

Fiziskais daudzums- (kvantitāte) – īpašība, kas ir kvalitatīvi kopīga daudziem fiziskiem objektiem (fizikālām sistēmām, to stāvokļiem un tajos notiekošajiem procesiem), bet katram objektam kvantitatīvā nozīmē individuāla. Nedrīkst lietot...... Būvmateriālu terminu, definīciju un skaidrojumu enciklopēdija

fiziskais daudzums- PV vērtība Viena no fiziska objekta (fiziskās sistēmas, parādības vai procesa) īpašībām, kvalitatīvā izteiksmē kopīga daudziem fiziskiem objektiem, bet kvantitatīvi individuāla katram no tiem. Piezīme. IN…… Tehniskā tulkotāja rokasgrāmata

Pazīme, īpašība, kas ir kvalitatīvi kopīga daudziem fiziskiem objektiem (fiziskām sistēmām, to stāvokļiem utt.), bet kvantitatīvi individuāla katram objektam. Fizikālo lielumu piemēri: blīvums, viskozitāte,...... Lielā enciklopēdiskā vārdnīca

Fiziskais daudzums- viena no fiziska objekta (fiziskas sistēmas, parādības vai procesa) īpašībām, kvalitatīvā ziņā kopīga daudziem fiziskiem objektiem, bet kvantitatīvi individuāla katram no tiem... Avots: IETEIKUMI... ... Oficiālā terminoloģija

FIZISKAIS DAUDZUMS- izmērīts fizikālās īpašības (īpašība). materiālās pasaules objekti (objekti, stāvokļi, procesi) vai parādības. Ir pamata un atvasinātie F. v. un fundamentāli (sk.). Fizikā tiek izmantoti 7 pamatlielumi: garums, laiks, masa,... ... Lielā Politehniskā enciklopēdija

fiziskais daudzums- fizikinis dydis statusas T joma Standartizācija ir metroloģija apzīmēts Fizikinio objekts (fizikinės sistēmas, reiškinio ar vyksmo) bet kuru īpašības ir raksturīgas, kuri kokybiškai bendrai fizikinių objektų, bet cikybiškai… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

fiziskais daudzums- fizikinis dydis statusas T joma chemija apibrėžtis Fizikinio objekto īpašību raksturojums. atitikmenys: engl. fiziskais daudzums rus. fiziskais daudzums… Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

fiziskais daudzums- fizikinis dydis statusas T joma fizika atitikmenys: engl. fiziskais daudzums vok. physikalische Größe, f rus. fiziskais daudzums, f pranc. grandeur physique, f … Fizikos terminų žodynas

Izmērs, fiziskās īpašības. materiālās pasaules objekti vai parādības, kas raksturīgas daudziem objektiem vai parādībām pēc īpašībām. attiecībā, bet individuāls kvantitātē. cieņa pret katru no viņiem. Piemēram, masa, garums, laukums, tilpums, elektriskais spēks. pašreizējais F... Lielā enciklopēdiskā politehniskā vārdnīca

Grāmatas

Ūdeņraža atoms ir vienkāršākais no atomiem. Nīlsa Bora teorijas turpinājums. 5. daļa. Fotonu starojuma frekvence sakrīt ar vidējo elektronu starojuma frekvenci pārejā, A. I. Šidlovskis, Bora teorija par ūdeņraža atomu tika turpināta (paralēli kvantu mehāniskajai pieejai) pa tradicionālo fizikas attīstības ceļu, kur Teorijā līdzās pastāv novērojami un nenovērojami lielumi. Priekš... Izdevējs:

M. V. Lomonosovs

Paskaties sev apkārt. Cik daudz dažādu objektu jūs ieskauj: cilvēki, dzīvnieki, koki. Tas ir televizors, automašīna, ābols, akmens, spuldze, zīmulis utt. Visu nav iespējams uzskaitīt. Fizikā jebkuru objektu sauc par fizisko ķermeni.

Kā atšķiras fiziskie ķermeņi? Daudz cilvēku. Piemēram, tiem var būt dažādi tilpumi un formas. Tie var sastāvēt no dažādām vielām. Sudraba un zelta karotes ir vienāds tilpums un forma. Bet tie sastāv no dažādām vielām: sudraba un zelta. Koka kubs un cilindrs ir atšķirīgs tilpums un forma. Tie ir dažādi fiziski ķermeņi, bet izgatavoti no vienas un tās pašas vielas – koka.

Papildus fiziskajiem ķermeņiem pastāv arī fiziskie lauki. Lauki pastāv neatkarīgi no mums. Tos ne vienmēr var noteikt, izmantojot cilvēka maņas. Piemēram, lauks ap magnētu, lauks ap uzlādētu ķermeni. Bet tos ir viegli noteikt, izmantojot instrumentus.

Pieredze rāda elektriskā lauka līniju stāvokli no diviem pretējiem elektriskiem lādiņiem.

Ar fiziskajiem ķermeņiem un laukiem var notikt dažādas izmaiņas. Karstā tējā iemērkta karote uzsilst. Ūdens peļķē iztvaiko un aukstā dienā sasalst. Lampa izstaro gaismu, meitene un suns skrien (kustas). Magnēts kļūst demagnetizēts un tā magnētiskais lauks vājinās. Sildīšana, iztvaikošana, sasalšana, starojums, kustība, demagnetizācija utt. – tas viss izmaiņas, kas notiek ar fiziskajiem ķermeņiem un laukiem, sauc par fiziskām parādībām.

Studējot fiziku, jūs iepazīsities ar daudzām fiziskām parādībām.

Fizikālie lielumi tiek ieviesti, lai aprakstītu fizisko ķermeņu un fizikālo parādību īpašības. Piemēram, varat aprakstīt koka lodītes un kuba īpašības, izmantojot tādus fiziskos lielumus kā tilpums un masa. Fizisku parādību - kustību (meitenes, mašīnas utt.) - var raksturot, zinot tādus fiziskus lielumus kā ceļš, ātrums, laika periods. pievērs uzmanību fiziskā daudzuma galvenā iezīme: to var izmērīt, izmantojot instrumentus, vai aprēķināt, izmantojot formulu. Ķermeņa tilpumu var izmērīt ar ūdens vārglāzi, vai ar lineālu izmērot garumu a, platumu b un augstumu, to var aprēķināt pēc formulas

V= a b c.

Ķermeņa tilpumu var izmērīt ar ūdens vārglāzi, vai ar lineālu izmērot garumu a, platumu b un augstumu, to var aprēķināt pēc formulas

Visiem fiziskajiem lielumiem ir mērvienības. Par dažām mērvienībām esat dzirdējis daudzkārt: kilograms, metrs, sekunde, volts, ampērs, kilovats utt. Fizikas apgūšanas procesā jūs iepazīsities ar fiziskiem lielumiem.

Padomā un atbildi

Ko sauc par fizisko ķermeni? Fiziska parādība?
Kāda ir fiziskā daudzuma galvenā pazīme? Nosauciet jums zināmos fiziskos lielumus.
No iepriekšminētajiem jēdzieniem nosauciet tos, kas attiecas uz: a) fiziskiem ķermeņiem; b) fizikālās parādības; c) fizikālie lielumi: 1) kritums; 2) apkure; 3) garums; 4) pērkona negaiss; 5) kubs; 6) apjoms; 7) vējš; 8) miegainība; 9) temperatūra; 10) zīmulis; 11) laika periods; 12) saullēkts; 13) ātrums; 14) skaistums.

Mājasdarbs

Mūsu ķermenī ir “mērīšanas ierīce”. Šī ir sirds, ar kuru jūs varat izmērīt (ar ne pārāk augstu precizitāti) laika periodu. Pēc pulsa (sirdspukstu skaita) nosakiet laika periodu, kurā glāzi piepilda ar krāna ūdeni. Uzskatiet, ka viena sitiena laiks ir aptuveni viena sekunde. Salīdziniet šo laiku ar pulksteņa rādījumiem. Cik atšķirīgi ir iegūtie rezultāti?

Ja es gribēju lasīt, tad vēl neesmu
zinot burtus, tas būtu muļķības.
Tādā pašā veidā, ja es gribēju spriest
par dabas parādībām, bez tām
idejas par lietu pirmsākumiem, šis
tas būtu tikpat absurds.
M. V. Lomonosovs

Rīsi. 6

Kā atšķiras fiziskie ķermeņi? Daudz cilvēku. Piemēram, tiem var būt dažādi tilpumi un formas. Tie var sastāvēt no dažādām vielām. Sudraba un zelta karotēm (6. att.) ir vienāds tilpums un forma. Bet tie sastāv no dažādām vielām: sudraba un zelta. Koka kubam un bumbiņai (7. att.) ir dažādi tilpumi un formas. Tie ir dažādi fiziski ķermeņi, bet izgatavoti no vienas un tās pašas vielas – koka.

Rīsi. 7

Papildus fiziskajiem ķermeņiem pastāv arī fiziskie lauki. Lauki pastāv neatkarīgi no mums. Tos ne vienmēr var noteikt, izmantojot cilvēka maņas. Piemēram, lauks ap magnētu (8. att.), lauks ap uzlādētu ķermeni (9. att.). Bet tos ir viegli noteikt, izmantojot instrumentus.

Rīsi. 8

Rīsi. 9

Ar fiziskajiem ķermeņiem un laukiem var notikt dažādas izmaiņas. Karstā tējā iemērkta karote uzsilst. Ūdens peļķē iztvaiko un aukstā dienā sasalst. Lampa (10. att.) izstaro gaismu, meitene un suns skrien (kustas) (11. att.). Magnēts kļūst demagnetizēts un tā magnētiskais lauks vājinās. Sildīšana, iztvaikošana, sasalšana, starojums, kustība, demagnetizācija utt. – tas viss izmaiņas, kas notiek ar fiziskajiem ķermeņiem un laukiem, sauc par fiziskām parādībām.

Rīsi. 10

Studējot fiziku, jūs iepazīsities ar daudzām fiziskām parādībām.

Rīsi. vienpadsmit

Fizikālie lielumi tiek ieviesti, lai aprakstītu fizisko ķermeņu un fizikālo parādību īpašības. Piemēram, varat aprakstīt koka lodītes un kuba īpašības, izmantojot tādus fiziskos lielumus kā tilpums un masa. Fizisku parādību - kustību (meitenes, mašīnas utt.) - var raksturot, zinot tādus fiziskus lielumus kā ceļš, ātrums, laika periods. Pievērsiet uzmanību galvenajai fiziskā daudzuma pazīmei: to var izmērīt, izmantojot instrumentus, vai aprēķināt, izmantojot formulu. Ķermeņa tilpumu var izmērīt ar ūdens vārglāzi (12. att., a), vai ar lineālu izmērot garumu a, platumu b un augstumu c (12. att., b), to var aprēķināt, izmantojot formula

V = a. b. c.

Rīsi. 12

Padomā un atbildi

Ko sauc par fizisko ķermeni? Fiziska parādība?
Kāda ir fiziskā daudzuma galvenā pazīme? Nosauciet jums zināmos fiziskos lielumus.
No iepriekšminētajiem jēdzieniem nosauciet tos, kas attiecas uz: a) fiziskiem ķermeņiem; b) fizikālās parādības; c) fizikālie lielumi: 1) kritums; 2) apkure; 3) garums; 4) pērkona negaiss; 5) kubs; 6) apjoms; 7) vējš; 8) miegainība; 9) temperatūra; 10) zīmulis; 11) laika periods; 12) saullēkts; 13) ātrums; 14) skaistums.

Mājasdarbs

Galvenie mērīšanas objekti metroloģijā ir fizikālie lielumi.

Fizikālais lielums ir viena no fiziska objekta (fiziskās sistēmas, parādības vai procesa) īpašībām, kas ir kvalitatīvi kopīga daudziem fiziskiem objektiem, bet kvantitatīvi individuāla katram no tiem. Var arī teikt, ka fiziskais lielums ir lielums, ko var izmantot fizikas vienādojumos, un ar fiziku šeit tiek domāta zinātne un tehnika kopumā.

Pēdējā laikā arvien plašāk izplatās lielumu dalīšana fiziskajos un nefiziskajos, lai gan jāņem vērā, ka šādam daudzumu dalījumam vēl nav strikta kritērija. Šajā gadījumā fizikālie lielumi tiek saprasti kā lielumi, kas raksturo fiziskās pasaules īpašības un tiek izmantoti fiziskajās zinātnēs un tehnoloģijās. Viņiem ir mērvienības. Fizikālos lielumus atkarībā no to mērīšanas noteikumiem iedala trīs grupās:

— objektu īpašības raksturojošie lielumi (garums, masa);

— sistēmas stāvokli raksturojošie lielumi (spiediens, temperatūra);

— procesus raksturojošie lielumi (ātrums, jauda).

Nefizikālie lielumi ietver lielumus, kuriem nav mērvienību. Tie var raksturot gan materiālās pasaules īpašības, gan sociālajās zinātnēs, ekonomikā un medicīnā lietotos jēdzienus.

Tādējādi vērtības var sistematizēt šādi (3. attēls).

3. attēls – Daudzumu klasifikācija

Ideālie lielumi galvenokārt attiecas uz matemātiku un ir konkrētu reālu jēdzienu vispārinājums (modelis). Reālos daudzumus savukārt iedala fiziskajos un nefiziskajos.

Atbilstoši šim lielumu dalījumam ir ierasts atšķirt fizisko lielumu mērījumus un nefiziskus mērījumus. Vēl viena šīs pieejas izpausme ir divas dažādas mērīšanas jēdziena izpratnes:

- mērīšana šaurā nozīmē kā viena izmērītā daudzuma eksperimentāls salīdzinājums ar citu zināmu tādas pašas kvalitātes lielumu, kas pieņemts kā vienība;

― mērīšana plašā nozīmē kā atbilstības atrašana starp skaitļiem un objektiem, to stāvokļiem vai procesiem saskaņā ar zināmiem noteikumiem.

Otrā definīcija parādījās saistībā ar neseno plaši izplatīto nefizikālo daudzumu mērījumu izmantošanu, kas parādās biomedicīnas pētījumos, jo īpaši psiholoģijā, ekonomikā, socioloģijā un citās sociālajās zinātnēs. Pareizāk šajā gadījumā būtu runāt nevis par mērīšanu, bet par lielumu novērtēšanu, vērtējumu saprotot kā kaut kā kvalitātes, pakāpes, līmeņa noteikšanu saskaņā ar noteiktiem noteikumiem. Citiem vārdiem sakot, šī ir darbība, kas, aprēķinot, atrodot vai nosakot skaitli, tiek attiecināta uz lielumu, kas raksturo objekta kvalitāti, saskaņā ar noteiktiem noteikumiem. Piemēram, vēja vai zemestrīces stipruma noteikšana, daiļslidotāju vērtēšana vai skolēnu zināšanu novērtēšana piecu ballu skalā. Lielumu novērtēšanas jēdzienu nevajadzētu jaukt ar lielumu novērtēšanas jēdzienu, kas saistīts ar to, ka mērījumu rezultātā mēs faktiski nesaņemam izmērītā lieluma patieso vērtību, bet tikai tā novērtējumu, vienā pakāpē vai vēl viens tuvu šai vērtībai.

Tādējādi fizikālie lielumi tiek sadalīti izmērītajos un novērtētajos. Izmērītos fiziskos lielumus var kvantitatīvi izteikt noteikta skaita noteikto mērvienību veidā; iespēja ieviest un izmantot pēdējo ir svarīga izmērīto lielumu atšķirības iezīme.

Ciparu kopai Q, kas attēlo dažāda lieluma viendabīgus daudzumus, ir jābūt identisku skaitļu kopai. Šis nosaukums ir fiziskā daudzuma vienība vai tā daļa. Fiziskā daudzuma vienība [Q] ir fiksēta lieluma fizikāls lielums, kam nosacīti tiek piešķirta skaitliska vērtība, kas vienāda ar vienu, un ko izmanto viendabīgu fizisko lielumu kvantitatīvai izteiksmei.

Fiziskā lieluma Q vērtība ir tā lieluma novērtējums noteikta tam pieņemto vienību skaita veidā. Fiziskā lieluma q skaitliskā vērtība ir abstrakts skaitlis, kas izsaka daudzuma vērtības attiecību pret attiecīgā fiziskā lieluma vienību.

Vienādojums Q=q[Q], kur Q ir fiziskais lielums, kuram skala ir konstruēta; [Q] – tās mērvienība; q ir fiziska lieluma skaitliskā vērtība, ko sauc par pamata mērījumu vienādojumu. Vienkāršākā mērījuma būtība ir fizikālā lieluma Q salīdzināšana ar regulējamā daudzvērtību mēra q[Q] izejas daudzuma izmēriem. Salīdzināšanas rezultātā tiek konstatēts, ka 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.

Iepriekš apspriestais “mērīšanas” jēdziens, kas paredz mērvienības (mēra) klātbūtni, atbilst mērīšanas jēdzienam šaurā nozīmē un ir tradicionālāks un klasiskāks. Šajā ziņā tas tiks saprasts tālāk - kā fizisko lielumu mērījums.

Mērījumu kvalitāte

Neviena zinātne nevar iztikt bez mērījumiem, tāpēc metroloģija kā mērījumu zinātne ir ciešā saistībā ar visām pārējām zinātnēm. Tāpēc metroloģijas galvenais jēdziens ir mērīšana. Saskaņā ar GOST 16263-70 mērīšana ir fiziskā daudzuma (PV) vērtības noteikšana eksperimentāli, izmantojot īpašus tehniskos līdzekļus.

Mērīšanas iespēju nosaka mērīšanas objekta dotās īpašības iepriekšēja izpēte, abstraktu modeļu konstruēšana gan pašai īpašībai, gan tās nesējam - mērījumu objektam kopumā. Tāpēc mērīšanas vieta tiek noteikta starp izziņas metodēm, kas nodrošina mērījuma ticamību. Ar metroloģisko procedūru palīdzību tiek risinātas datu ģenerēšanas (izziņas rezultātu reģistrēšanas) problēmas. Mērīšana no šī viedokļa ir informācijas kodēšanas un saņemtās informācijas reģistrēšanas metode.

Mērījumi sniedz kvantitatīvu informāciju par apsaimniekošanas vai kontroles objektu, bez kuras nav iespējams precīzi reproducēt visus norādītos tehniskā procesa nosacījumus, nodrošināt augstu produkcijas kvalitāti un efektīvu objekta pārvaldību. Tas viss veido mērījumu tehnisko aspektu.

Līdz 1918. gadam metriskā sistēma Krievijā tika ieviesta pēc izvēles kopā ar vecajām krievu un angļu (collu) sistēmām. Būtiskas izmaiņas metroloģiskās darbībās sākās pēc tam, kad RSFSR Tautas komisāru padome parakstīja dekrētu "Par starptautiskās svaru un mēru metriskās sistēmas ieviešanu". Metriskās sistēmas ieviešana Krievijā notika no 1918. līdz 1927. gadam.Pēc Lielā Tēvijas kara un līdz šai dienai metroloģiskie darbi mūsu valstī tiek veikti Valsts standartu komitejas (Gosstandart) vadībā.

1960. gadā XI Starptautiskajā svaru un mēru konferencē tika pieņemta Starptautiskā VF mērvienību sistēma - SI sistēma. Mūsdienās metriskā sistēma ir legalizēta vairāk nekā 124 valstīs visā pasaulē.

Pašlaik uz Galvenās svaru un mēru kameras bāzes atrodas valsts augstākā zinātniskā institūcija - Viskrievijas Metroloģijas pētniecības institūts. DI. Mendeļejevs (VNIIM). Institūta laboratorijās tiek izstrādāti un uzglabāti valsts mērvienību etaloni, noteiktas vielu un materiālu fizikālās konstantes un īpašības. Institūta darbs aptver lineāros, leņķiskos, optiskos un fotometriskos, akustiskos, elektriskos un magnētiskos mērījumus, masas, blīvuma, spēka, spiediena, viskozitātes, cietības, ātruma, paātrinājuma un virkni citu lielumu mērījumus.

1955. gadā netālu no Maskavas tika izveidots valsts otrais metroloģijas centrs - tagad Viskrievijas Fizikālo, tehnisko un radioinženiertehnisko mērījumu pētniecības institūts (VNIIFTRI). Viņš izstrādā standartus un precizitātes mērīšanas rīkus vairākās nozīmīgās zinātnes un tehnoloģiju jomās: radioelektronikā, laika un frekvenču dienestos, akustikā, atomfizikā, zemas temperatūras un augsta spiediena fizikā.

Trešais metroloģijas centrs Krievijā ir Viskrievijas Metroloģiskā dienesta pētniecības institūts (VNIIMS), kas ir vadošā organizācija lietišķās un juridiskās metroloģijas jomā. Viņam uzticēta valsts metroloģiskā dienesta koordinācija un zinātniskā un metodiskā vadība. Papildus uzskaitītajiem ir vairāki reģionālie metroloģijas institūti un centri.

Starp starptautiskajām metroloģijas organizācijām ir Starptautiskā Legālās metroloģijas organizācija (OIML), kas izveidota 1956. gadā. Starptautiskais legālās metroloģijas birojs darbojas Parīzē OIML pakļautībā. Tās darbību pārvalda Starptautiskā juridiskās metroloģijas komiteja. Dažus metroloģijas jautājumus risina Starptautiskā standartizācijas organizācija (ISO).

Fizikālās īpašības un daudzumi. Fizikālo lielumu klasifikācija.

Mēru svari

Visus apkārtējās pasaules objektus raksturo to īpašības.

Īpašums- filozofiska kategorija, kas izsaka tādu objekta (parādības vai procesa) aspektu, kas nosaka tā atšķirību vai kopību ar citiem objektiem, un atklājas attiecībās ar tiem. Īpašums - kvalitātes kategorija. Fizisko ķermeņu, parādību un procesu dažādu īpašību kvantitatīvam aprakstam tiek ieviests kvantitātes jēdziens.

Lielums- tas ir objekta (parādība, process vai kaut kas cits) mērs, mērs tam, ko var atšķirt starp citām īpašībām un vienā vai otrā veidā novērtēt, tostarp kvantitatīvi. Daudzums neeksistē pats par sevi; tas pastāv tikai tiktāl, ciktāl ir objekts ar īpašībām, kas izteiktas ar noteiktu daudzumu.

Tādējādi kvantitātes jēdziens ir jēdziens ar lielāku vispārīgumu nekā kvalitāte (īpašība, atribūts) un kvantitāte.

Fizikālās īpašības un daudzumi

Ir divu veidu daudzumi: reāls un ideāls.

Ideālie daudzumi (lielumu skaitliskās vērtības, grafiki, funkcijas, operatori utt.) galvenokārt attiecas uz matemātiku un ir konkrētu reālu jēdzienu vispārinājums (matemātiskais modelis). Tie tiek aprēķināti vienā vai otrā veidā.

Īstas vērtības, savukārt, tiek sadalīti kā fiziskais Un nefizisks. kurā, fiziskais daudzums vispārīgā gadījumā var definēt kā lielumu, kas raksturīgs dabas (fizika, ķīmija) un tehniskajās zinātnēs pētītajiem materiāliem objektiem (ķermeņiem, procesiem, parādībām). UZ nefiziskie lielumi jāiekļauj vērtības, kas raksturīgas sociālajām (nefiziskajām) zinātnēm - filozofijai, socioloģijai, ekonomikai utt.

GOST 16263-70 standarts interpretē fiziskais daudzums, kā fiziska objekta konkrētas īpašības skaitliska izteiksme, kvalitatīvā nozīmē, kas ir kopīga daudziem fiziskiem objektiem, un kvantitatīvā nozīmē absolūti individuāla katram no tiem. Individualitāte kvantitatīvā izteiksmē šeit tiek saprasta tādā nozīmē, ka īpašība vienam objektam var būt lielāka, noteiktu skaitu reižu vai mazāka nekā citam.

Tādējādi fizikālie lielumi ir izmērāmas fizisko objektu vai procesu īpašības, ar kuru palīdzību tos var pētīt.

Vēlams sīkāk klasificēt fiziskos lielumus (PV) kā izmērāms Un novērtēts.

Izmērītie fizikālie lielumi var izteikt kvantitatīvi ar noteiktu skaitu noteikto mērvienību. Spēja ieviest un izmantot mērvienības ir svarīga izmērīto PV atšķirības iezīme.

Fizikālos lielumus, kuriem viena vai otra iemesla dēļ nevar ieviest mērvienību, var tikai novērtēt. Šajā gadījumā novērtējums tiek saprasts kā darbība, kas noteikta skaitļa piešķiršanai noteiktai vērtībai, kas tiek veikta saskaņā ar noteiktiem noteikumiem. Vērtības tiek novērtētas, izmantojot skalas.

Nefiziskus lielumus, kuriem principā nevar ieviest mērvienības un skalas, var tikai novērtēt.

Fizikālo lielumu klasifikācija

Detalizētākai PV izpētei nepieciešams tos klasificēt, identificējot to atsevišķo grupu vispārējās metroloģiskās pazīmes. Iespējamās PV klasifikācijas ir parādītas attēlā. 2.2.

Autors parādību veidi tos iedala šādās grupās:

· īsts, t.i. aprakstot vielu, materiālu un no tiem izgatavoto izstrādājumu fizikālās un fizikāli ķīmiskās īpašības. Šajā grupā ietilpst masa, blīvums, elektriskā pretestība, kapacitāte, induktivitāte utt. Dažreiz šos PV sauc par pasīviem. To mērīšanai nepieciešams izmantot palīgenerģijas avotu, ar kura palīdzību tiek ģenerēts mērījumu informācijas signāls. Šajā gadījumā pasīvie PV tiek pārveidoti par aktīvajiem, kas tiek izmērīti;

· enerģiju, t.i. lielumi, kas raksturo enerģijas pārveidošanas, pārvades un izmantošanas procesu enerģētiskos raksturlielumus. Tie ietver strāvu, spriegumu, jaudu, enerģiju. Šos daudzumus sauc par aktīviem. Tos var pārvērst mērījumu informācijas signālos, neizmantojot papildu enerģijas avotus;

·
raksturojošs procesu norise laika gaitā. Šajā grupā ietilpst dažāda veida spektrālie raksturlielumi, korelācijas funkcijas utt.

Pēc piederības dažādām fizisko procesu grupām Fiziku iedala spatiotemporālajā, mehāniskajā, termiskajā, elektriskajā un magnētiskajā, akustiskajā, gaismas, fizikāli ķīmiskajā, jonizējošā starojuma, atomu un kodolfizikā.

Atbilstoši nosacītās neatkarības pakāpei no citiem lielumiem no šīs grupas PV iedala pamata (nosacīti neatkarīgos), atvasinātajos (nosacīti atkarīgos) un papildu. Šobrīd SI sistēmā tiek izmantoti septiņi fizikālie lielumi, kas izvēlēti kā galvenie: garums, laiks, masa, temperatūra, elektriskā strāva, gaismas intensitāte un vielas daudzums. Papildu fizikālie lielumi ietver plaknes un telpiskos leņķus.

Pamatojoties uz izmēru pieejamību PV iedala dimensiju, t.i. kam ir dimensija un bezizmēra.

Fiziskiem objektiem ir neierobežots skaits īpašību, kas izpaužas bezgalīgā daudzveidībā. Tas apgrūtina to atspoguļošanu kā skaitļu kopas ar ierobežotu bitu dziļumu, kas rodas to mērīšanas laikā. Starp daudzajām specifiskajām īpašību izpausmēm ir arī vairākas kopīgas. N.R. Kempbels noteica visai fiziska objekta īpašību X daudzveidībai trīs vispārīgāko izpausmju klātbūtni ekvivalences, secības un aditivitātes attiecībās. Šīs attiecības matemātiskajā loģikā analītiski apraksta ar vienkāršākajiem postulātiem.

Salīdzinot daudzumus, tiek atklāta pasūtījuma sakarība (lielāka par, mazāka vai vienāda ar), t.i. nosaka attiecību starp daudzumiem. Intensīvu daudzumu piemēri ir materiāla cietība, smaka utt.

Intensīvus daudzumus var noteikt, klasificēt pēc intensitātes, pakļaut kontrolei, kvantitatīvi noteikt ar monotoni pieaugošiem vai samazinošiem skaitļiem.

Pamatojoties uz jēdzienu “intensīvs daudzums”, tiek ieviesti fiziskā daudzuma un tā lieluma jēdzieni. Fiziskā daudzuma lielums- PV jēdzienam atbilstoša īpašuma kvantitatīvais saturs dotajā objektā.

Mēru svari

Praktiskajā darbībā nepieciešams veikt dažādu fizikālu lielumu mērījumus, kas raksturo ķermeņu, vielu, parādību un procesu īpašības. Dažas īpašības parādās tikai kvalitatīvi, citas - kvantitatīvi. Dažādas vienas vai otras pētāmā objekta īpašību izpausmes (kvantitatīvās vai kvalitatīvās) veido kopu, kuras elementu samērojumi sakārtotā skaitļu kopā vai, vispārīgākā gadījumā, nosacītās zīmes, veido. mērīšanas skalašo īpašumu. Konkrēta fiziskā daudzuma kvantitatīvās īpašības mērīšanas skala ir šī fiziskā daudzuma skala. Tādējādi fizisko daudzumu skala ir sakārtota PV vērtību secība, kas pieņemta pēc vienošanās, pamatojoties uz precīzu mērījumu rezultātiem. Mērīšanas skalu teorijas termini un definīcijas ir izklāstītas dokumentā MI 2365-96.

Saskaņā ar īpašību izpausmes loģisko struktūru tiek izdalīti pieci galvenie mērījumu skalu veidi.

1. Nosaukuma skala (klasifikācijas skala). Šādas skalas tiek izmantotas, lai klasificētu empīriskus objektus, kuru īpašības parādās tikai saistībā ar ekvivalenci. Šīs īpašības nevar uzskatīt par fiziskiem lielumiem, tāpēc šāda veida svari nav PV svari. Šis ir vienkāršākais mēroga veids, kura pamatā ir skaitļu piešķiršana objektu kvalitatīvajām īpašībām, spēlējot nosaukumu lomu. Nosaucot skalas, kurās atspoguļotās īpašības piešķiršana noteiktai ekvivalences klasei tiek veikta, izmantojot cilvēka maņas, vispiemērotākais rezultāts ir ekspertu vairākuma izvēlētais rezultāts. Šajā gadījumā liela nozīme ir pareizai līdzvērtīgas skalas klašu izvēlei - novērotājiem un ekspertiem, novērtējot šo īpašību, tās ir ticami jānošķir. Objektu numerācija nosaukumu skalā tiek veikta pēc principa: “nepiešķiriet vienu un to pašu numuru dažādiem objektiem”. Objektiem piešķirtos skaitļus var izmantot, lai noteiktu dotā objekta rašanās varbūtību vai biežumu, bet tos nevar izmantot summēšanai vai citām matemātiskām darbībām.

Tā kā šīs skalas raksturo tikai ekvivalences attiecības, tās nesatur jēdzienus nulle, “vairāk” vai “mazāk” un mērvienības. Nosaukšanas skalu piemērs ir plaši izmantoti krāsu atlanti, kas paredzēti krāsu identificēšanai.

2. Pasūtījuma skala (rangu skala). Ja dotā empīriskā objekta īpašība izpaužas saistībā ar ekvivalenci un kārtību, palielinot vai samazinot īpašības kvantitatīvo izpausmi, tad tai var izveidot secības skalu. Tas monotoni palielinās vai samazinās un ļauj noteikt lielāku/mazāku attiecību starp daudzumiem, kas raksturo norādīto īpašību. Kārtības skalās nulle eksistē vai neeksistē, bet mērvienības principā nav iespējams ieviest, jo tām nav noteikta proporcionalitātes attiecība un attiecīgi nevar spriest, cik reižu vairāk vai mazāk konkrēta īpašuma izpausmes ir.

Gadījumos, kad parādības zināšanu līmenis neļauj precīzi noteikt attiecības, kas pastāv starp noteiktā raksturlieluma vērtībām, vai arī skalas izmantošana ir ērta un pietiekama praksei, nosacītās (empīriskās) kārtas skalas. tiek izmantoti. Nosacījuma mērogs ir PV skala, kuras sākotnējās vērtības ir izteiktas parastajās vienībās. Piemēram, Englera viskozitātes skala, 12 punktu Boforta skala jūras vēja stiprumam.

Plaši izplatītas ir pasūtījuma svari, uz kuriem ir atzīmēti atskaites punkti. Šādas skalas, piemēram, ietver Mosa skalu minerālu cietības noteikšanai, kurā ir 10 atsauces (references) minerāli ar dažādiem cietības skaitļiem: talks - 1; ģipsis - 2; kalcijs - 3; fluorīts - 4; apatīts - 5; ortoklāze - 6; kvarcs - 7; topāzs - 8; korunds - 9; dimants - 10. Minerāla piešķiršana noteiktai cietības pakāpei tiek veikta, pamatojoties uz eksperimentu, kas sastāv no testa materiāla skrāpēšanas ar balstu. Ja pēc pārbaudītā minerāla skrāpēšanas ar kvarcu (7) uz tā paliek pēda, bet pēc ortoklāzes (6) nav, tad pārbaudāmā materiāla cietība ir lielāka par 6, bet mazāka par 7. Iedot nevar. precīzāka atbilde šajā gadījumā.

Parastos svaros vieni un tie paši intervāli starp noteiktā daudzuma izmēriem neatbilst tiem pašiem skaitļu izmēriem, kas parāda izmērus. Izmantojot šos skaitļus, var atrast varbūtības, režīmus, mediānas, kvantiles, taču tos nevar izmantot summēšanai, reizināšanai un citām matemātiskām darbībām.

Daudzumu vērtības noteikšanu, izmantojot pasūtījuma skalas, nevar uzskatīt par mērījumu, jo šajās skalās nevar ievadīt mērvienības. Darbība ar skaitļa piešķiršanu vajadzīgajai vērtībai jāuzskata par aplēsi. Vērtējums pēc pasūtījuma skalām ir neskaidrs un ļoti nosacīts, par ko liecina aplūkotais piemērs.

3. Intervālu skala (atšķirības skala). Šīs skalas ir secības skalu tālāka attīstība un tiek izmantotas objektiem, kuru īpašības apmierina ekvivalences, secības un aditivitātes attiecības. Intervālu skala sastāv no identiskiem intervāliem, tai ir mērvienība un patvaļīgi izvēlēts sākums - nulles punkts. Šādi mērogi ietver hronoloģiju pēc dažādiem kalendāriem, kuros par izejas punktu tiek ņemta vai nu pasaules radīšana, vai Kristus piedzimšana utt. Celsija, Fārenheita un Reaumura temperatūras skalas ir arī intervālu skalas.

Intervālu skala nosaka intervālu saskaitīšanas un atņemšanas darbības. Patiešām, laika skalā intervālus var summēt vai atņemt un salīdzināt ar to, cik reižu viens intervāls ir lielāks par citu, taču jebkuru notikumu datumu saskaitīšana ir vienkārši bezjēdzīga.

4. Attiecību skala. Šīs skalas apraksta empīrisko objektu īpašības, kas apmierina ekvivalences, secības un aditivitātes attiecības (otrā veida skalas ir aditīvas), un dažos gadījumos proporcionalitāti (pirmā veida skalas ir proporcionālas). To piemēri ir masas skala (otrais veids), termodinamiskā temperatūra (pirmais veids).

Attiecību skalās ir nepārprotams dabisks kritērijs īpašības nulles kvantitatīvā izpausme un mērvienība, kas noteikta vienošanās. No formālā viedokļa attiecību skala ir intervālu skala ar dabisku izcelsmi. Visas aritmētiskās darbības ir piemērojamas šajā skalā iegūtajām vērtībām, kas ir svarīgi, mērot EF.

Attiecību skalas ir vismodernākās. Tos apraksta vienādojums , kur Q ir PV, kuram skala ir konstruēta, [Q] ir tās mērvienība, q ir PV skaitliskā vērtība. Pāreja no vienas attiecību skalas uz otru notiek saskaņā ar vienādojumu q 2 = q 1 /.

5. Absolūtie svari. Daži autori izmanto absolūto skalu jēdzienu, ar to saprotot skalas, kurām piemīt visas attiecību skalu pazīmes, bet papildus ir dabiska viennozīmīga mērvienības definīcija un kas nav atkarīgas no pieņemtās mērvienību sistēmas. Šādas skalas atbilst relatīvajām vērtībām: pastiprinājums, vājināšanās uc Lai veidotu daudzas atvasinātās vienības SI sistēmā, tiek izmantotas absolūto skalu bezdimensiju un skaitīšanas vienības.

Ņemiet vērā, ka nosaukumu un secības skalas sauc par nemetriskām (konceptuālām), bet intervālu un attiecību skalas sauc par metrisko (materiālu). Absolūtās un metriskās skalas pieder pie lineārās kategorijas. Mērskalu praktiskā realizācija tiek veikta, standartizējot gan pašus svarus, gan mērvienības, gan, ja nepieciešams, metodes un nosacījumus to nepārprotamai atveidei.