Фізичні величини як основний об’єкт вимірювання

Термін „вимірювання” є одним із основних у теорії і практиці метрології. Він забезпечує зв’язок з об’єктом досліджень чи управління в різних галузях науки, техніки, виробництва.

Внаслідок вимірювання обчислення отримують значення фізичної величини. Фізична величина – властивість, спільна для багатьох фізичних об’єктів у якісному аспекті, але різна, індивідуальна для кожного з них – в кількісному. Прикладами фізичних величин можуть бути швидкість, довжина, температура та ін. Для кожної фізичної величини умовно приймається поняття „одиниця фізичної величини” – таке її значення, яке обирають за основу для порівнювання з нею фізичних величин одного виду при їх кількісній оцінці. Фізичну величину характеризують в якісному і кількісному аспектах. Розмір фізичної величини вказує на її кількісний вміст у досліджуваному об’єкті, який встановлюють за допомогою вимірювань. Розмірність фізичних величин формалізовано відображає у якісному аспекті різницю між вимірювальними величинами і прийнята за домовленістю щодо семи основних і двох додаткових одиниць системи СІ.

Фізичні величини класифікують на енергетичні (активні), речовинні (пасивні) та ті, що характеризують процеси.

Енергетичні фізичні величини характеризують, як правило, виконану роботу (потужність електричного двигуна; напругу в електричній мережі).

Речовинні фізичні величини найчастіше використовують, з’ясовуючи параметри якості об’єктів (концентрацію сажі у викидах котелень (мг/м³), ємність посуду (мл)).

Фізичними величинами характеризуються процеси (швидкість руху, прискорення, кутова швидкість, частота обертання, тобто похідні одиниці простору і часу).

За ієрархічним принципом фізичні величини умовно поділяють на основні, похідні, додаткові, що є основою класифікації системи СІ.

Основними фізичними величинами є ті, що формують певну систему і умовно приймаються як незалежні від інших величин цієї системи (наприклад, маса – 1 кг, довжина – 1 м).

Похідні фізичні величини визначаються через основні величини системи (наприклад, прискорення, м/с²). Похідні фізичні величини міжнародної системи одиниць СІ поділяють на просторові, механічні, теплові, акустичні, світлові, електричні, йонізуючих випромінювань, атомної і ядерної фізики.

Додаткові фізичні величини складаються з умовно прийнятих додатковими: радіан (одиниця плоского кута) і стерадіан (одиниця тілесного кута). Вони не належать ні до основних, ні до похідних фізичних величин.

За наявністю або відсутністю розмірності фізичні величини поділяють на розмірні та відносні (безрозмірні).

Розмірною фізичною величиною є така, в розмірності якої показник ступеня розмірності хоча б однієї з однакових величин не дорівнює нулю.

Відносною величиною називають відношення певної фізичної величини до однорідної (наприклад, коефіцієнт корисної дії).

Розмірність фізичної величини відображає її зв’язок з основними величинами системи величин, наприклад, площу території вимірюють у квадратних метрах. Розмірність основної величини позначають умовним символом фізичної (в одній системі величин). Наприклад, розмірність часу записується: dim (t) = T (dim – від англ. dimenson – розмірність).

Розмірність похідної величини знаходять через добуток розмірностей основних величин, піднесених до відповідних ступенів, наприклад розмірність швидкості:

.

За особливістю додавання виокремлюють адивні величини, які можна додавати (наприклад, маси тіл) і неадивні, що не додаються (наприклад, щільність, яка визначається шляхом інших вимірювань).

Логарифмічні та відносні одиниці належать до позасистемних, їх використовують на практиці з огляду на необхідність характеристики складу і властивостей матеріалів, відношення енергетичних та силових величин.

Логарифмічною величиною називають логарифм відношення фізичної величини до однорідної величини (наприклад, бел, децибел, октава, декада).

Відносні величини виражають у відсотках (%, 1% = 10^-2); в проміле

(%₀, 1%₀ = 10^-3) і т.д.

Розміри фізичних величин можуть змінюватись неперервно або стрибкоподібно (дискретно). Неперервними (аналоговими) величинами називають величини, можливі розміри яких у скінченому проміжку часу, змінюючись, утворюють незліченну множину, а дискретними величинами – такі, що утворюють злічену множину.

Розрізняють також скалярні та векторні величини. Скалярні величини, які мають лише розмір, можуть бути неполярними, тобто мати тільки розмір (маса, об’єм), обо полярними, тобто мати крім розміру, ще й знак (електричний заряд). Векторні величини (сила, швидкість, прискорення) мають не лише розмір, а й напрямок.

Фізичні величини існують у часі і просторі. Тому їх розміри є функціями часу та координат простору. Якщо розміри скалярних або розміри та напрямки векторних величин не змінюються, їх називають сталими (незмінними), якщо змінюються – змінними величинами.

Дата добавления: 2015-07-11