Системы физических величин и их единиц.
Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

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: 187.