ФВ — количественная характеристика физического тела, явления или процесса. Например, каждое тело обладает определенной массой, вследствие чего тела можно различать по их массе, т. е. по размеру интересующей нас ФВ.
Значение физической величины получают в результате ее измерения или вычисления в соответствии с основным уравнением измерения:
Q = q[Q], связывающим между собой значение ФВ Q , числовое значение q и выбранную для измерения единицу [Q].
В зависимости от размера единицы будет меняться числовое значение ФВ, тогда как размер ее будет оставаться неизменным.
Размер единиц ФВ устанавливается законодательно путем закрепления определения метрологическими органами государства.
Важной характеристикой ФВ является ее размерность dim Q — выражение в форме степенного многочлена, отражающее связь данной величины с основными ФВ. Коэффициент пропорциональности принят равным единице:
где L , М, Т, I — условные обозначения основных величин данной системы; α,β,γ,η — целые или дробные, положительные или отрицательные вещественные числа. Показатель степени, в которую возведена размерность основной величины, называют показателем размерности.
Если все показатели размерности равны нулю, то такую величину называют безразмерной.
Размерность ФВ является более общей характеристикой, чем представляющее ее уравнение связи, поскольку одна и та же размерность может быть присуща величинам, имеющим разную качественную природу и различающимся по форме определяющего уравнения. Например, работа силы F на расстоянии L описывается уравнением:
A1 = FL .
Кинетическая энергия тела массой т, движущегося со скоростью υ, равна:
А 2 = mυ 2 /2 .
Размерности этих качественно различных величин одинаковы.
Над размерностями можно производить действия умножения, деления, возведения в степень и извлечение корня. Размерность используется для:
• для перевода единиц из одной системы в другую;
• для проверки правильности расчетных формул;
• при выяснении зависимости между величинами;
• в теории физического подобия.
Различают два типа таких уравнений:
1. Уравнения связи между величинами — уравнения, отражающие законы природы, в которых под буквенными символами понимаются ФВ. Они могут быть записаны в виде, не зависящем от набора единиц измерений входящих в них ФВ:
Коэффициент K не зависит от выбора единиц измерений, он определяет связь между величинами. Например, площадь треугольника S равна половине произведения основания L на высоту h. S = 0,5 Lh . Коэффициент К= 0,5 появился в связи с выбором не единиц измерений, а формы фигур.
2. Уравнения связи между числовыми значениями физических величин — уравнения, в которых под буквенными символами понимают числовые значения величин, соответствующие выбранным единицам. Вид этих уравнений зависит от выбранных единиц измерения. Они могут быть записаны в виде:
где Ke — числовой коэффициент, зависящий от выбранной системы единиц. Например, уравнение связи между числовыми значениями площади треугольника и его геометрическими размерами имеет вид при условии, что площадь измеряется в квадратных метрах, а основание и высота соответственно в метрах и миллиметрах:
S = 0.5 Lh, т.е. K =1, или
S = 0.5 ∙10-6 Lh, т.е. Ke = 10-6 м2/мм2.
Совокупность ФВ - когда одни величины принимаются за независимые, а другие являются их функциями, называется системой физических величин.
Обоснованно выбираются несколько ФВ, называемые основными.
Остальные величины, называемые производными, выражаются через основные на основе известных уравнений связи между ними: плотность; ускорение, уд. соспротивление и др.
В названии системы ФВ применяют символы величин, принятых за основные. Например, система величин механики, в которой в качестве основных используются длина (L) масса (М) и время (Т), называется системой LMT.
Международная система СИ должна обозначаться символами LMTIQNJ, соответствующими символам основных величин: длине (L), массе (М), времени (T), силе электрического тока (I), температуре (Q), количеству вещества (N) и силе света (I).
Совокупность основных и производных единиц ФВ, образованная в соответствии с принятыми принципами, называется системой единиц физических величин. Единица основной ФВ является основной единицей данной системы.
В Российской Федерации используется система единиц СИ, введенная ГОСТ 8.417—81. В качестве основных единиц приняты метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль и канделла.
Производная единица — это единица производной ФВ системы единиц, образованная в соответствии с уравнениями, связывающими ее с основными единицами или с основными и уже определенными производными.
Дата: 2019-12-10, просмотров: 226.