محاضرة الممتلكات. قيمة. معادلة القياس الأساسية. قياسات. قم بمراجعة تعريف الدرجات والتسجيل والقياس. تسليط الضوء على سماتها المشتركة والمميزة يشير مصطلح الكمية المادية إلى خاصية

تنزيل من Depositfiles

محاضرة 1- الملكية. قيمة. معادلة القياس الأساسية

2. القياسات

تتم دراسة الكميات والقياسات وأدوات القياس بالتفصيل في دورة "المترولوجيا" ، والتي ستتم قراءتها لك في السنة الرابعة. هنا سننظر في النقاط الرئيسية التي سنحتاج إلى معرفتها في دورة "الأدوات والقياسات الجيوديسية".

1. الملكية. قيمة. معادلة القياس الأساسية

تتميز جميع كائنات العالم المحيط بخصائصها.

على سبيل المثال ، يمكنك تسمية خصائص الكائنات مثل اللون والوزن والطول والارتفاع والكثافة والصلابة والليونة ، إلخ. ومع ذلك ، من حقيقة أن الكائن ملون أو طويل ، فإننا لا نتعلم أكثر من أنه يمتلك خاصية اللون أو الامتداد.

للحصول على وصف كمي خصائص مختلفةوالعمليات و أجساد ماديةيتم تقديم مفهوم الحجم.

يمكن تقسيم جميع الكميات إلى نوعين:حقيقي و مثالي .

مثالي تتعلق الكميات أساسًا بالرياضيات وهي تعميم (نموذج) لمفاهيم حقيقية محددة. نحن لسنا مهتمين بهم.

حقيقي القيم ، بدورها ، من خلالبدني و غير جسدية .

ل غير جسدية من الضروري عزو القيم المتأصلة في العلوم الاجتماعية (غير الفيزيائية) - الفلسفة وعلم الاجتماع والاقتصاد ، إلخ. هذه القيم لا تهمنا.

بدني يمكن تعريف الكمية في الحالة العامة على أنها كمية متأصلة في الأشياء المادية (العمليات والظواهر) التي تمت دراستها في العلوم الطبيعية (الفيزياء والكيمياء) والعلوم التقنية. هذه هي القيم التي تهمنا.

تُفهم الفردية من الناحية الكمية بمعنى أن الخاصية يمكن أن تكون لكائن واحد عددًا معينًا من المرات أكثر أو أقل من عنصر آخر.

على سبيل المثال ، كل كائن على الأرض له خاصية مثل الوزن. إذا كنت تأخذ عدة تفاحات ، فسيكون لكل منها وزن. لكن في نفس الوقت ، سيختلف وزن كل تفاحة عن وزن التفاحات الأخرى.

يمكن تقسيم الكميات المادية إلىقابل للقياس و مقيمة.

الكميات المادية التي ، لسبب أو لآخر ، لا يمكن إجراء قياس لها أو لا يمكن إدخال وحدة قياس ، يمكن فقط تقديرها. تسمى هذه الكميات الفيزيائية مقيمة . تقييم من هذا القبيل كميات فيزيائيةأنتجت باستخدام المقاييس الشرطية. على سبيل المثال ، يتم تقدير شدة الزلازل بواسطةمقياس ريختر ، صلابة المعادن - على مقياس موس.

وفقًا لدرجة الاستقلال الشرطي عن الكميات الأخرى ، يتم تقسيم الكميات الفيزيائية إلى رئيسي (مستقل بشروط) ،المشتقات (يعتمد بشكل مشروط) وإضافي .

يمكن بناء جميع الفيزياء الحديثة على سبع كميات أساسية تميز الخصائص الأساسية للعالم المادي. وتشمل هذهسبعة الكميات الفيزيائية المختارة فينظام SI مثل رئيسي ، و اثنين إضافي كميات فيزيائية.

بمساعدة سبع كميات أساسية وكميتين إضافيتين ، تم تقديمها فقط للراحة ، يتم تكوين مجموعة كاملة من الكميات الفيزيائية المشتقة ويتم تقديم وصف لخصائص الأشياء المادية والظواهر.

وفقًا لوجود الأبعاد ، يتم تقسيم الكميات الفيزيائية إلىالأبعاد ، أي. لها أبعاد ، وبلا أبعاد .

مفهوم أبعاد كمية مادية كانت مقدمة فورييهفي عام 1822.

البعد جودة صفته ويشار إليه بالرمز
مشتق من الكلمة البعد (اللغة الإنجليزية - الحجم ، البعد). البعد رئيسي يتم الإشارة إلى الكميات الفيزيائية بالمقابل بأحرف كبيرة. على سبيل المثال ، الطول والكتلة والوقت

يتم التعبير عن بُعد مشتق من الكمية المادية من حيث أبعاد الكميات الفيزيائية الأساسية باستخدام قوة أحادية:

أين ,
,،… هي أبعاد الكميات الفيزيائية الرئيسية ؛

, ,،… هي مؤشرات الأبعاد.

علاوة على ذلك ، يمكن أن يكون كل من مؤشرات الأبعاد موجبًا أو سالبًا ، أو عددًا صحيحًا أو كسريًا ، وكذلك صفرًا.

إذا كانت كل الأبعاد صفر ، ثم هذه الكمية تسمى بلا أبعاد .

مقاس القيمة المقاسةكمي صفتها.

على سبيل المثال ، يعد طول اللوحة خاصية كمية للوحة. لا يمكن تحديد الطول إلا كنتيجة للقياس.

يجب أن تكون مجموعة الأرقام التي تمثل كميات متجانسة ذات أحجام مختلفة مجموعة من الأرقام ذات الأسماء المتشابهة. هذه التسمية وحدة الكمية المادية أو نصيبها. نفس المثال مع طول اللوحة. هناك مجموعة من الأرقام التي تميز طول الألواح المختلفة: 110 ، 115 ، 112 ، 120 ، 117. تسمى جميع الأرقام بالسنتيمترات. سنتيمتر التسمية هو وحدة كمية مادية ، وهي في هذه الحالة وحدة طول.

على سبيل المثال ، متر ، كيلوغرام ، ثانية.

على سبيل المثال ، 54.3 مترًا ، 76.8 كيلوجرامًا ، 516 ثانية.

على سبيل المثال ، 54.3 ، 76.8 ، 516.

كل هذه المعلمات الثلاثة مرتبطة ببعضها البعض من خلال العلاقة

, (3.1) من اتصلمعادلة القياس الأساسية .

2. القياسات

ويترتب على ذلك من معادلة القياس الأساسيةقياس - هذا هو تعريف قيمة الكمية ، أو بعبارة أخرى ، هي مقارنة كمية بوحدتها. يتم قياس الكميات المادية باستخدام الوسائل التقنية. يمكننا إعطاء التعريف التالي للبعد.

يحتوي هذا التعريف على أربع سمات لمفهوم القياس.

1. يمكن قياس الكميات الفيزيائية فقط(أي خصائص الأشياء المادية والظواهر والعمليات).

2. القياس هو تقييم الكمية بالخبرة.، أي. إنها دائمًا تجربة.

من المستحيل استدعاء قياس ما هو التحديد المحسوب للكمية وفقًا للصيغ والبيانات الأولية المعروفة.

3. يتم إجراء القياس باستخدام وسائل تقنية خاصة - حاملات أحجام الوحدات أو المقاييس ، تسمى أدوات القياس.

4. القياس هو تحديد قيمة الكمية ، أي هي مقارنة كمية بوحدتها أو مقياسها. تم تطوير هذا النهج على مدى قرون من ممارسة القياس. إنه يتوافق تمامًا مع محتوى مفهوم "القياس" ، الذي قدمه إل. أويلر منذ أكثر من 200 عام: " من المستحيل تحديد أو قياس كمية ما بخلاف أخذ كمية أخرى معروفة من نفس النوع والإشارة إلى النسبة التي تكون فيها. » .

يشمل قياس الكمية المادية مرحلتين (بشكل عام ، قد يكون هناك عدة):

أ) مقارنة القيمة المقاسة بالوحدة;

ب) التحويل إلى شكل صالح للاستخدام (طرق مختلفةإشارة).

القياسات هي:

أ) مبدأ القياسهي الظاهرة الفيزيائية أو التأثير الكامن وراء القياسات ؛

ب) طريقة القياس- استقبال أو مجموعة طرق لمقارنة الكمية المادية المقاسة بوحدتها وفقًا لمبدأ القياس المطبق. عادة ما يتم تحديد طريقة القياس من خلال تصميم أدوات القياس.

يمكن تصنيف جميع القياسات الممكنة التي تمت مواجهتها في الممارسة البشرية في عدة اتجاهات.

1. التصنيف حسب أنواع القياسات :

أ) القياس المباشر - قياس يتم فيه الحصول على القيمة المرغوبة لكمية مادية مباشرة.

أمثلة: قياس طول الخط بشريط قياس ، وقياس الزوايا الأفقية أو الرأسية باستخدام جهاز قياس الزوايا ؛

ب) القياس غير المباشر - تحديد القيمة المرغوبة للكمية المادية بناءً على نتائج القياسات المباشرة للكميات المادية الأخرى المرتبطة وظيفيًا بالقيمة المطلوبة.

مثال 1. قياس أطوال الخطوط بطريقة اختلاف المنظر ، حيث تُقاس الزاوية الأفقية على علامات سكة القاعدة ، والمسافة بينها معروفة ؛ يتم حساب الطول المطلوب بواسطة الصيغ التي تربط هذا الطول بالزاوية الأفقية والأساس.

مثال 2. قياس طول الخط باستخدام أداة تحديد المدى. في هذه الحالة ، لا يتم قياس طول الخط نفسه بشكل مباشر ، ولكن وقت مرور النبضة الكهرومغناطيسية بين الباعث والعاكس المركب فوق النقاط التي يتم قياس طول الخط بينها.

مثال 3. تحديد الإحداثيات المكانية لنقطة سطح الأرضباستخدام نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (GNSS). في هذه الحالة ، لا يتم قياس الإحداثيات أو حتى الأطوال ، ولكن مرة أخرى الوقت الذي تستغرقه الإشارة للانتقال من كل قمر صناعي إلى جهاز الاستقبال. وفقًا للوقت الذي تم قياسه ، يتم تحديد المسافات من الأقمار الصناعية إلى جهاز الاستقبال بشكل غير مباشر ، ثم مرة أخرى ، بشكل غير مباشر ، إحداثيات نقطة الوقوف.

الخامس) قياسات مشتركة - قياسات متزامنة لكميتين متباينتين أو أكثر لتحديد العلاقة بينهما.

مثال. قياس طول القضيب المعدني ودرجة الحرارة التي يقاس بها طول القضيب. نتيجة هذه القياسات هي تحديد معامل التمدد الخطي للمعدن الذي صنع منه القضيب ، بسبب التغيرات في درجات الحرارة.

ز) القياسات الإجمالية - قياسات متزامنة لعدة كميات تحمل نفس الاسم ، حيث يتم تحديد القيم المرغوبة للكميات من خلال حل نظام معادلات يتم الحصول عليها عن طريق قياس هذه الكميات في مجموعات مختلفة.

2. التصنيف حسب طرق القياس :

أ) طريقة التقييم المباشر- طريقة يتم فيها تحديد قيمة الكمية مباشرة بواسطة أداة القياس المبينة ؛

أمثلة لقياس الضغط بمقياس الضغط الجوي أو درجة الحرارة بميزان حرارة ؛

ب) طريقة قياس المقارنة- طريقة قياس يتم فيها مقارنة الكمية التي يتم قياسها بالكمية التي يمكن إعادة إنتاجها بواسطة القياس ؛

أمثلة:

تطبيق مسطرة بأقسام على أي جزء ، في الواقع ، يقارنون حجمها بالوحدة المخزنة بواسطة المسطرة ، وبعد العد ، يحصلون على قيمة الكمية (الطول ، الارتفاع ، السماكة والمعلمات الأخرى) ؛

باستخدام أداة قياسقارن حجم القيمة (على سبيل المثال ، الزاوية) المحولة إلى حركة المؤشر (alidade) ، مع الوحدة المخزنة بمقياس هذا الجهاز (الدائرة الأفقية ، تقسيم الدائرة مقياس) ، واتخاذ قراءة.

من خصائص دقة القياس هو الخطأ أو عدم اليقين.

عند إجراء القياسات ، يتم دائمًا استبدال الكائن الحقيقي للقياس بنموذجه ، والذي يختلف ، بسبب نقصه ، عن الكائن الحقيقي. نتيجة لذلك ، فإن القيم التي تميز الكائن الحقيقي ستختلف أيضًا عن القيم المماثلة لنفس الكائن. هذا يؤدي إلى أخطاء قياس حتمية ، والتي تنقسم عمومًا إلى عشوائية ومنهجية.

طريقة القياس. يتم تحديد اختيار طريقة القياس من خلال النموذج المقبول لكائن القياس و الوسائل المتاحةقياسات. عند اختيار طريقة القياس ، فإنهم يضمنون أن خطأ طريقة القياس ، أي عنصر خطأ القياس المنهجي ، بسبب النقص في النموذج المقبول وطريقة القياس (خلاف ذلك ، الخطأ النظري) ، لم يؤثر بشكل ملحوظ على خطأ القياس الناتج ، أي لم تتجاوز 30٪ منها.

نموذج الكائن. التغييرات في المعلمات المقاسة للنموذج أثناء دورة المراقبة ، كقاعدة عامة ، يجب ألا تتجاوز 10٪ من خطأ القياس المحدد. إذا كانت البدائل ممكنة ، فإن الاعتبارات الاقتصادية تؤخذ أيضًا في الاعتبار: إن المبالغة غير الضرورية في تقدير دقة النموذج وطريقة القياس تؤدي إلى تكاليف غير معقولة. الأمر نفسه ينطبق على اختيار أدوات القياس.

أدوات القياس. يتم تحديد اختيار أدوات القياس والأجهزة المساعدة من خلال القيمة المقاسة وطريقة القياس المقبولة والدقة المطلوبة لنتائج القياس (معايير الدقة). تعتبر القياسات التي تستخدم أدوات قياس ذات دقة غير كافية ذات قيمة قليلة (حتى لا معنى لها) ، لأنها يمكن أن تؤدي إلى استنتاجات غير صحيحة. استخدام أدوات القياس المفرطة الدقة غير مربح اقتصاديًا. يتم أيضًا أخذ نطاق التغييرات في القيمة المقاسة وظروف القياس وأداء أدوات القياس وتكلفتها في الاعتبار.

يتم إيلاء الاهتمام الرئيسي لأخطاء أدوات القياس. من الضروري أن يكون الخطأ الكلي لنتيجة القياس
أقل من الحد الأقصى لخطأ القياس المسموح به
، أي.

- خطأ هامشي بسبب عامل التشغيل.<

الكمية المادية وخصائصها.

تحتوي جميع كائنات العالم المادي على عدد من الخصائص التي تجعل من الممكن تمييز كائن عن آخر.

ملكيةالكائن - ميزة موضوعية تتجلى أثناء إنشائها وتشغيلها واستهلاكها.

يجب التعبير عن خاصية الكائن بطريقة نوعية - في شكل وصف شفهي وكمي - في شكل رسوم بيانية وأرقام ومخططات وجداول.

يتعامل علم المقاييس مع قياس الخصائص الكمية للأشياء المادية - كميات فيزيائية.

الكمية المادية- ϶ᴛᴏ خاصية ، نوعيا متأصلة في العديد من الأشياء ، وفردية كميا لكل منها.

على سبيل المثال ، كتلةلديها كل الأشياء المادية ، ولكن كل منها قيمة الكتلةفردي.

الكميات الفيزيائية مقسمة إلى قابل للقياسو مقيمة.

تقاسيتم التعبير عن الكميات الفيزيائية كميا في شكل عدد معين من وحدات القياس المحددة.

على سبيل المثال، قيمة الجهد في الشبكة 220 في.

يتم تقدير الكميات المادية التي لا تحتوي على وحدة قياس فقط. على سبيل المثال ، الشم والذوق. يتم تقييمهم عن طريق التذوق.

يمكن تقدير بعض الكميات على مقياس. على سبيل المثال: صلابة المادة - على مقياس فيكرز ، برينل ، روكويل ، قوة الزلزال - على مقياس ريختر ، درجة الحرارة - على مقياس سيليزيوس (كلفن).

يمكن تحديد الكميات الفيزيائية من خلال الخصائص المترولوجية.

بواسطة أنواع الظواهرهم مقسمون إلى

أ) حقيقيوصف الخواص الفيزيائية والكيميائية للمواد والمواد والمنتجات منها.

على سبيل المثال ، الكتلة والكثافة والمقاومة الكهربائية (لقياس مقاومة الموصل ، يجب أن يمر التيار عبره ، ويسمى هذا القياس سلبي).

ب) طاقةوصف خصائص عمليات تحويل ونقل واستخدام الطاقة.

وتشمل هذه: التيار ، الجهد ، الطاقة ، الطاقة. تسمى هذه الكميات الفيزيائية نشيط. Οʜᴎ لا تتطلب مصدر طاقة إضافي.

هناك مجموعة من الكميات الفيزيائية التي تميز مسار العمليات في الوقت المناسب ، على سبيل المثال ، الخصائص الطيفية ، وظائف الارتباط.

بواسطة مُكَمِّلاتلمجموعات مختلفة من العمليات الفيزيائية ، والكميات

المكانية الزمانية

ميكانيكي،

الكهرباء،

مغناطيسي،

حراري

صوتي

ضوء،

فيزيائية كيميائية

· الإشعاع المؤين والفيزياء الذرية والنووية.

بواسطة درجة الاستقلال المشروطالكميات الفيزيائية مقسومة على

رئيسي (مستقل) ،

المشتقات (التابعة) ،

إضافي.

بواسطة البعدالكميات الفيزيائية مقسمة إلى أبعاد وأبعاد.

مثال الأبعادالحجم قوة, بلا أبعاد- مستوى قوة الصوت.

لتحديد الكمية المادية ، يتم تقديم المفهوم مقاسالكمية المادية.

حجم الكمية المادية- هذا هو اليقين الكمي لكمية مادية متأصلة في شيء مادي معين أو نظام أو عملية أو ظاهرة.

على سبيل المثال، كل جسم له كتلة معينة ، لذلك يمكن تمييزها بالكتلة ، ᴛ.ᴇ. حسب حجم الكمية المادية.

يتم تعريف التعبير عن حجم الكمية المادية في شكل عدد معين من الوحدات المقبولة لها على أنها قيمة الكمية المادية.

قيمة الكمية المادية -هذا تعبير عن كمية مادية في شكل عدد معين من وحدات القياس المقبولة لها.

عملية القياس - إجراء مقارنة كمية غير معروفة بكمية مادية معروفة (قابلة للمقارنة) وفي هذا الصدد يتم تقديم المفهوم قيمة حقيقيةالكمية المادية.

القيمة الحقيقية للكمية المادية- ϶ᴛᴏ قيمة الكمية المادية ، يميز الكمية المادية المقابلة بطريقة نوعية وكمية.

يتم إعادة إنتاج القيمة الحقيقية للكميات المادية المستقلة في معاييرها.

نادرًا ما يتم استخدام القيمة الحقيقية ، ويتم استخدامها بشكل أكبر القيمة الفعليةالكمية المادية.

القيمة الفعلية للكمية المادية- القيمة التي تم الحصول عليها تجريبياً وقريبة إلى حد ما من القيمة الحقيقية.

في السابق ، كان هناك مفهوم "المعلمات المقاسة" ، والآن ، وفقًا للوثيقة التنظيمية RMG 29-99 ، يوصى بمفهوم "القيم المقاسة".

هناك العديد من الكميات المادية وهي منظمة. نظام الكميات الفيزيائية هو مجموعة من الكميات الفيزيائية تتشكل وفقًا للقواعد المقبولة ، عندما يتم أخذ بعض الكميات على أنها مستقلة ، بينما يتم تعريف البعض الآخر على أنه وظائف كميات مستقلة.

باسم نظام الكميات الفيزيائية ، يتم استخدام رموز الكميات ، والتي يتم قبولها على أنها الرموز الرئيسية.

على سبيل المثال ، في الميكانيكا ، حيث يتم أخذ الطول على أنه أساسي - إل ، وزن - م و الوقت - ر ، اسم النظام ، على التوالي - م ت .

يتم التعبير عن نظام الكميات الأساسية المقابلة للنظام الدولي للوحدات SI بواسطة الرموز لمتيكنج ، ᴛ.ᴇ. يتم تطبيق رموز الوحدات الأساسية: الطول - إل ، وزن - م ، وقت - ر ، القوة الحالية - أنا ، درجة حرارة - ككمية المادة - ن قوة الضوء - ي .

لا تعتمد الكميات الفيزيائية الأساسية على قيم الكميات الأخرى لهذا النظام.

الكمية المادية المشتقة- ϶ᴛᴏ هي كمية مادية تدخل في نظام الكميات ويتم تحديدها من خلال الكميات الأساسية لهذا النظام. على سبيل المثال ، تُعرَّف القوة بأنها تسارع ضرب الكتلة.

3. وحدات قياس الكميات الفيزيائية.

عادة ما تسمى وحدة قياس الكمية المادية بالكمية ، والتي ، بحكم التعريف ، يتم تعيين قيمة عددية مساوية لها 1 والتي تستخدم للتعبير الكمي عن الكميات الفيزيائية المتجانسة معها.

يتم دمج وحدات الكميات الفيزيائية في نظام. تم اقتراح النظام الأول بواسطة Gauss K (مليمتر ، مليغرام ، ثانيًا). الآن نظام SI ساري المفعول ، وكان هناك سابقًا معيار لدول CMEA.

وحدات القياس مقسمةإلى الأساسي والإضافي والمشتق وخارج النظام.

في نظام SIسبع وحدات أساسية:

· الطول (متر) ،

· الكتلة (كيلوغرام) ،

· الوقت (الثاني) ،

· درجة الحرارة الديناميكية الحرارية (كلفن) ،

· كمية المادة (مول) ،

· التيار الكهربائي (أمبير),

· شدة الضوء (الشمعة).

الجدول 1

تعيين الوحدات الأساسية لنظام SI

الكمية المادية	وحدة قياس
اسم	تعيين	اسم	تعيين
الروسية	دولي
رئيسي
طول	إل	متر	م	م
وزن	م	كيلوغرام	كلغ	كلغ
وقت	ر	ثانية	مع	س
قوة التيار الكهربائي	أنا	أمبير	أ	أ
درجة الحرارة الديناميكية الحرارية	تي	كلفن	ل	ل
كمية الجوهر	ن ، ت	خلد	خلد	مول
قوة الضوء	ي	كانديلا	قرص مضغوط	قرص مضغوط
إضافي
زاوية مسطحة	-	راديان	مسرور	راد
زاوية صلبة	-	ستيراديان	تزوج	ريال سعودى

ملحوظة. الراديان هو الزاوية الواقعة بين نصف قطر دائرة ، القوس الذي يقع بينهما يساوي في الطول نصف القطر. بالدرجات ، راديان هو 57 0 17 ’ 48 ’’ .

ستيراديان - ϶ᴛᴏ زاوية صلبة ، يقع رأسها في مركز الكرة والتي تقطع على سطح الكرة مساحة مساوية لمساحة مربع بطول ضلع يساوي نصف قطر جسم كروي. يتم قياس الزاوية الصلبة بتحديد الزوايا المسطحة وإجراء حسابات إضافية باستخدام الصيغة:

Q \ u003d 2p (1 - cosa / 2) ،

أين س- زاوية صلبة،أ - زاوية مسطحة في الجزء العلوي من المخروط تكونت داخل الكرة بالزاوية الصلبة المعطاة.

ركن الجسم 1 تزوج يتوافق مع زاوية مسطحة تساوي 65 0 32 ’ ، الزاويةص cf - زاوية مسطحة 120 0 ، الزاوية2pav - 180 0 .

تُستخدم وحدات SI الإضافية لتكوين وحدات السرعة الزاوية والتسارع الزاوي وبعض الكميات الأخرى.

في حد ذاتها ، يتم استخدام الراديان والاستراديين بشكل أساسي في الإنشاءات النظرية والحسابات ، لأن يتم التعبير عن معظم قيم الزاوية العملية (الزاوية الكاملة ، الزاوية اليمنى ، إلخ) بالراديان بالأرقام المتعالية ( 2 ص ، ص / 2).

المشتقاتاستدعاء وحدات القياس التي تم الحصول عليها باستخدام معادلات الاتصال بين الكميات المادية. على سبيل المثال ، وحدة القوة في النظام الدولي للوحدات هي نيوتن ( ح ):

ح = كجم ∙ م / ث 2 .

على الرغم من حقيقة أن نظام SI عالمي ، إلا أنه يسمح باستخدام البعض وحدات خارج النظام، والتي وجدت تطبيقات عملية واسعة (على سبيل المثال ، هكتار).

خارج النظام يسمىالوحدات التي لم يتم تضمينها في أي من الأنظمة المقبولة عمومًا لوحدات الكميات المادية.

بالنسبة للعديد من الحالات العملية ، تكون الأحجام المختارة للكميات المادية غير ملائمة - صغيرة جدًا أو كبيرة جدًا. لهذا السبب ، في ممارسة القياسات ، غالبًا ما يستخدمونها مضاعفاتو الواديالوحدات.

عديدمن المعتاد استدعاء وحدة عددًا صحيحًا من المرات أكبر من وحدة النظام أو غير النظام. على سبيل المثال ، وحدة متعددة 1كم = 1000 م.

دولنيمن المعتاد استدعاء وحدة ، عدد صحيح من المرات أقل من نظام أو وحدة غير نظام. على سبيل المثال ، وحدة كسرية 1 سم = 0,01 م.

بعد اعتماد النظام المتري للقياسات ، تم اعتماد نظام عشري لتشكيل المضاعفات والمضاعفات الفرعية ، بما يتوافق مع النظام العشري لحسابنا العددي. على سبيل المثال ، 10 6 – ميجا، أ 10 -6 – مجهري.

الكمية المادية وخصائصها. - المفهوم والأنواع. تصنيف وخصائص فئة "الكمية المادية وخصائصها". 2017 ، 2018.

قياس- مجموعة من العمليات التجريبية في الغالب التي يتم إجراؤها بمساعدة أداة فنية تخزن وحدة كمية ، مما يسمح لك بمقارنة القيمة المقاسة بوحدتها والحصول عليها

القيمة المطلوبة للكمية. هذه القيمة تسمى نتيجة القياس.

لتحديد الفرق في القيمة الكمية للكائن المعروض ، يتم تقديم مفهوم الكمية المادية.

الكمية المادية (PV)تسمى إحدى خصائص الكائن المادي (الظاهرة ، العملية) ، وهي شائعة نوعياً للعديد من الأشياء المادية ، ولكنها فردية من الناحية الكمية لكل كائن (الشكل 4.1).

على سبيل المثال ، الكثافة ، الجهد ، معامل الانكسار ، إلخ.

لذلك ، باستخدام جهاز قياس ، على سبيل المثال ، مقياس الجهد المستمر ، نقيس الجهد بالفولت في دائرة كهربائية معينة ، ونقارن موضع المؤشر (السهم) بوحدة الجهد الكهربائي المخزنة بواسطة مقياس الفولتميتر. تمثل قيمة الجهد الموجودة بعدد فولتات نتيجة القياس.

أرز. 4.1

يمكن أن تكون السمة المميزة للكمية وحدة قياس ، أو إجراء قياس ، أو مادة مرجعية ، أو مزيج من كليهما.

مع الضرورة العملية ، من الممكن قياس ليس فقط الكمية المادية ، ولكن أيضًا أي شيء مادي وغير مادي.

إذا كانت كتلة الجسم 50 كجم ، فإننا نتحدث عن حجم الكمية المادية.

حجم الكمية المادية- اليقين الكمي لكمية مادية متأصلة في كائن مادي معين (ظاهرة ، عملية).

الحجم الحقيقيالكمية المادية هي حقيقة موضوعية ، والتي لا تعتمد على ما إذا كانت الخاصية المقابلة لخصائص الكائن تقاس أم لا. القيمة الفعليةتم العثور على الكمية المادية تجريبيًا. إنه يختلف عن القيمة الحقيقية بحجم الخطأ.

يعتمد حجم الكمية على الوحدة المستخدمة في قياس الكمية.

يمكن التعبير عن الحجم كرقم مجرد ، دون تحديد وحدة القياس التي تتوافق مع القيمة العددية للكمية المادية.يسمى التقييم الكمي للكمية المادية ، ممثلة برقم يشير إلى وحدة هذه الكمية قيمة الكمية المادية.

يمكننا التحدث عن أحجام الوحدات المختلفة لكمية فيزيائية معينة. في هذه الحالة ، يختلف حجم الكيلوغرام ، على سبيل المثال ، عن حجم الجنيه (1 رطل = 32 قطعة = 96 بكرة = 409.512 جم) ، كيس (1 ص = 40 رطل = 1280 حصة = 16.3805 كلغ) ، إلخ د.

وبالتالي ، يجب أن تؤخذ في الاعتبار التفسيرات المختلفة للكميات المادية في مختلف البلدان ، وإلا فإن هذا يمكن أن يؤدي إلى صعوبات لا يمكن التغلب عليها ، حتى إلى الكوارث.

على سبيل المثال ، في عام 1984 ، قامت طائرة ركاب كندية من طراز Boeing-647 بهبوط اضطراري في موقع اختبار السيارات بعد فشل المحركات أثناء الطيران على ارتفاع 10000 متر بسبب الوقود المستهلك. كان تفسير هذا الحادث هو أن الأدوات الموجودة على متن الطائرة تمت معايرتها باللتر ، بينما تمت معايرة أدوات شركة الطيران الكندية التي زودت الطائرة بالوقود بالغالون (حوالي 3.8 لتر). وبالتالي ، تمت تعبئة وقود أقل بأربع مرات مما هو مطلوب.

لذا ، إذا كان هناك بعض القيمة س ،وحدة القياس المقبولة لها هي [X] ، ثم يمكن حساب قيمة كمية مادية معينة بواسطة الصيغة

س = ف [X], (4.1)

أين ف-القيمة العددية للكمية المادية ؛ [ X] وحدة للكمية المادية.

على سبيل المثال ، طول الأنبوب ل= 5 م أين لهي قيمة الطول ، 5 هي قيمتها العددية ، م هي وحدة الطول المقبولة في هذه الحالة.

المعادلة (4.1) تسمى معادلة القياس الرئيسية ،تبين أن القيمة العددية للكمية تعتمد على حجم وحدة القياس المقبولة.

اعتمادًا على مجال المقارنة ، يمكن أن تكون القيم متجانسو غير متجانسة.على سبيل المثال ، يعتبر القطر ، المحيط ، الطول الموجي ، كقاعدة عامة ، كميات متجانسة تتعلق بالكمية المسماة الطول.

في إطار نظام واحد للكميات ، يكون للكميات المتجانسة نفس البعد. ومع ذلك ، فإن الكميات ذات البعد نفسه ليست دائمًا متجانسة. على سبيل المثال ، لحظة القوة والطاقة ليستا كميات متجانسة ، لكن لها نفس البعد.

نظام القيمهي مجموعة من الكميات مع مجموعة من المعادلات المتسقة المتعلقة بهذه الكميات.

الكمية الأساسيةيمثل قيمة يتم اختيارها بشروط لنظام معين من الكميات ويتم تضمينها في مجموعة الكميات الأساسية. على سبيل المثال ، الكميات الأساسية لنظام SI. الكميات الرئيسية لا ترتبط ببعضها البعض.

القيمة المشتقةيتم تحديد نظام الكميات من خلال الكميات الأساسية لهذا النظام. على سبيل المثال ، في نظام الكميات حيث الكميات الرئيسية هي الطول والكتلة ، فإن كثافة الكتلة هي كمية مشتقة ، والتي يتم تعريفها على أنها حاصل قسمة الكتلة مقسومًا على الحجم (الطول إلى القوة الثالثة).

وحدة متعددةتم الحصول عليها بضرب وحدة القياس المعينة في عدد صحيح أكبر من واحد. على سبيل المثال ، الكيلومتر هو مضاعف عشري للمتر ؛ والساعة مضاعف غير عشري للثاني.

وحدة فرعيةيتم الحصول عليها بقسمة وحدة القياس على عدد صحيح أكبر من واحد. على سبيل المثال ، المليمتر وحدة عشرية ، جزء من المتر.

وحدة خارج النظامالقياس لا ينتمي إلى نظام الوحدات هذا. على سبيل المثال ، اليوم ، الساعة ، الدقيقة هي وحدات قياس غير منهجية فيما يتعلق بنظام SI.

لنقدم مفهومًا مهمًا آخر - تحويل القياس.

يُفهم على أنه عملية إنشاء تطابق واحد لواحد بين أحجام كميتين: القيمة المحولة (المدخلات) والقيمة المحولة نتيجة القياس (المدخلات).

مجموعة أحجام متغير الإدخال الخاضعة للتحويل بمساعدة جهاز تقني - يسمى محول طاقة القياس نطاق التحويل.

يمكن إجراء قياس التحول بطرق مختلفة اعتمادًا على أنواع الكميات الفيزيائية ، والتي تقسم عادةً إلى ثلاث مجموعات.

المجموعة الأولىيمثل الكميات الموجودة في مجموعة الأحجام التي يتم تحديد نسبها فقط في شكل مقارنات "أضعف - أقوى" ، "أكثر ليونة - أصلب" ، "أبرد - أدفأ" ، إلخ.

يتم إنشاء هذه العلاقات على أساس الدراسات النظرية أو التجريبية وتسمى علاقات النظام(علاقات التكافؤ).

للكميات المجموعة الأولىتشمل ، على سبيل المثال ، قوة الرياح (ضعيفة ، قوية ، معتدلة ، عاصفة ، إلخ) ، الصلابة ، وتتميز بقدرة الجسم قيد الدراسة على مقاومة التجويف أو الخدش.

المجموعة الثانيةيمثل الكميات التي يتم تحديد علاقات الترتيب (التكافؤ) لها ليس فقط بين أحجام الكميات ، ولكن أيضًا بين الاختلافات في الكميات في أزواج من أحجامها.

وتشمل هذه ، على سبيل المثال ، الوقت والطاقة ودرجة الحرارة التي يحددها مقياس الحرارة السائل.

تكمن إمكانية مقارنة الفروق في أحجام هذه القيم في تحديد قيم المجموعة الثانية.

لذلك ، عند استخدام مقياس حرارة زئبقي ، تعتبر الاختلافات في درجات الحرارة (على سبيل المثال ، في النطاق من +5 إلى +10 درجة مئوية) متساوية. وهكذا ، في هذه الحالة ، تحدث كل من نسبة ترتيب الحجم (25 "أكثر دفئًا" من 10 درجة مئوية) وعلاقة التكافؤ بين الاختلافات في أزواج أحجام الكميات: اختلاف الزوج (25-20 درجة) С) يتوافق مع اختلاف الزوج (10-5 درجات مئوية).

في كلتا الحالتين ، يتم تحديد علاقة الترتيب بشكل لا لبس فيه عن طريق أداة قياس (محول طاقة القياس) ، والذي يُطلق عليه مقياس حرارة سائل.

من السهل استنتاج أن درجة الحرارة تنتمي إلى قيم كل من المجموعتين الأولى والثانية.

المجموعة الثالثةتتميز الكميات بحقيقة أنه في مجموعة أحجامها (باستثناء الترتيب المشار إليه وعلاقات التكافؤ المتأصلة في كميات المجموعة الثانية) ، من الممكن إجراء عمليات مشابهة لعملية الجمع أو الطرح (خاصية الجمع).

تتضمن قيم المجموعة الثالثة عددًا كبيرًا من الكميات الفيزيائية ، على سبيل المثال ، الطول والكتلة.

لذلك ، جسمان يزن كل منهما 0.5 كجم ، موضوعا على أحد الكؤوس ذات المقاييس المتساوية للذراع ، متوازنة بوزن 1 كجم ، موضوعة على الوعاء الآخر.

الكمية المادية هي إحدى خصائص الشيء المادي (ظاهرة ، عملية) ، وهي شائعة نوعياً للعديد من الأشياء المادية ، بينما تختلف في القيمة الكمية.

الغرض من القياسات هو تحديد قيمة الكمية المادية - عدد معين من الوحدات المعتمدة لها (على سبيل المثال ، نتيجة قياس كتلة المنتج هي 2 كجم ، وارتفاع المبنى 12 مترًا ، إلخ. ).

اعتمادًا على درجة النهج تجاه الموضوعية ، يتم التمييز بين القيم الحقيقية والفعلية والمقاسة للكمية المادية.

هذه هي القيمة التي تعكس بشكل مثالي الخاصية المقابلة للكائن من الناحية النوعية والكمية. بسبب النقص في وسائل وطرق القياس ، لا يمكن عمليا الحصول على القيم الحقيقية للكميات. لا يمكن تخيلها إلا من الناحية النظرية. وقيم الكمية التي تم الحصول عليها أثناء القياس تقترب فقط بدرجة أكبر أو أقل من القيمة الحقيقية.

هذه هي قيمة كمية تم العثور عليها تجريبيًا وقريبة جدًا من القيمة الحقيقية بحيث يمكن استخدامها بدلاً من ذلك لهذا الغرض.

هذه هي القيمة التي يتم الحصول عليها عن طريق القياس باستخدام طرق وأدوات قياس محددة.

9. تصنيف القياسات تبعاً لاعتماد القيمة المقاسة في الوقت المحدد ووفقاً لمجموع القيم المقاسة.

حسب طبيعة التغيير في القيمة المقاسة - قياسات ثابتة وديناميكية.

القياس الديناميكي - قياس كمية يتغير حجمها بمرور الوقت.يتطلب التغيير السريع في حجم القيمة المقاسة قياسها بأدق تحديد للحظة في الوقت المناسب. على سبيل المثال ، قياس المسافة إلى مستوى سطح الأرض من بالون أو قياس الجهد المباشر للتيار الكهربائي. في الأساس ، القياس الديناميكي هو قياس الاعتماد الوظيفي للمقياس بمرور الوقت.

قياس ثابت - قياس الكمية المقبولة فيها وفقًا لمهمة القياس المحددة لعدم التغيير خلال فترة القياس.على سبيل المثال ، يمكن اعتبار قياس الحجم الخطي لمنتج مُصنَّع في درجة الحرارة العادية ثابتًا ، نظرًا لأن تقلبات درجة الحرارة في ورشة العمل على مستوى أعشار الدرجة تؤدي إلى خطأ في القياس لا يزيد عن 10 ميكرومتر / م ، وهو تافهة مقارنة بخطأ التصنيع للجزء. لذلك ، في مهمة القياس هذه ، يمكن اعتبار الكمية المقاسة دون تغيير. عند معايرة خط قياس الطول وفقًا لمعيار الولاية الأساسي ، يضمن الترموستات ثبات الحفاظ على درجة الحرارة عند مستوى 0.005 درجة مئوية. هذه التقلبات في درجات الحرارة تسبب خطأ قياس أصغر ألف مرة - لا يزيد عن 0.01 ميكرومتر / م. ولكن في مهمة القياس هذه ، يعد ذلك ضروريًا ، ويصبح مراعاة التغيرات في درجات الحرارة في عملية القياس شرطًا لضمان دقة القياس المطلوبة. لذلك ، يجب إجراء هذه القياسات وفقًا لطريقة القياسات الديناميكية.

وفقًا لمجموعات القيم المقاسة المحددةعلى الكهرباء (التيار والجهد والطاقة) ، ميكانيكي (الكتلة وعدد المنتجات والجهود) ؛ ، الطاقة الحرارية(درجة الحرارة ، الضغط) ؛ ، بدني(الكثافة ، اللزوجة ، التعكر) ؛ المواد الكيميائية(التركيب ، الخواص الكيميائية ، التركيز) ، هندسة الراديوإلخ.

تصنيف القياسات حسب طريقة الحصول على النتيجة (حسب النوع).

حسب طريقة الحصول على نتائج القياس هناك: قياسات مباشرة وغير مباشرة وتراكمية ومشتركة.

القياسات المباشرة هي تلك التي يتم فيها العثور على القيمة المرغوبة للكمية المقاسة مباشرة من البيانات التجريبية.

القياسات غير المباشرة هي تلك التي يتم فيها العثور على القيمة المرغوبة للكمية المقاسة على أساس علاقة معروفة بين الكمية المقاسة والكميات المحددة باستخدام القياسات المباشرة.

القياسات الإجمالية هي تلك التي يتم فيها قياس عدة كميات من نفس الاسم في وقت واحد ويتم العثور على القيمة المحددة من خلال حل نظام المعادلات التي يتم الحصول عليها على أساس القياسات المباشرة للكميات التي تحمل الاسم نفسه.

تسمى القياسات المشتركة بكميتين أو أكثر من الكميات المتباينة لإيجاد العلاقة بينهما.

تصنيف القياسات حسب الشروط التي تحدد دقة النتيجة وحسب عدد القياسات للحصول على النتيجة.

وفقًا للشروط التي تحدد دقة النتيجة ، تنقسم القياسات إلى ثلاث فئات:

1. قياسات بأعلى دقة ممكنة يمكن تحقيقها مع حالة الفن الحالية.

تشمل هذه ، أولاً وقبل كل شيء ، القياسات المرجعية المتعلقة بأقصى دقة ممكنة لإعادة إنتاج الوحدات المحددة للكميات الفيزيائية ، بالإضافة إلى قياسات الثوابت الفيزيائية ، والقياسات العالمية في المقام الأول (على سبيل المثال ، القيمة المطلقة لتسريع الجاذبية ، النسبة الجيرومغناطيسية للبروتون ، إلخ).

بعض القياسات الخاصة التي تتطلب دقة عالية تنتمي أيضًا إلى هذه الفئة.

2. قياسات التحكم والتحقق ، التي يجب ألا يتجاوز الخطأ فيها ، مع وجود احتمال معين ، قيمة معينة محددة.

وتشمل هذه القياسات التي تقوم بها مختبرات إشراف الدولة على تنفيذ ومراعاة المعايير وحالة معدات القياس ومختبرات قياس المصنع ، والتي تضمن خطأ النتيجة باحتمالية معينة ، لا تتجاوز بعض القيمة المحددة مسبقًا.

3. القياسات الفنية ، حيث يتم تحديد خطأ النتيجة من خلال خصائص أدوات القياس.

من أمثلة القياسات الفنية القياسات التي يتم إجراؤها أثناء عملية الإنتاج في مؤسسات بناء الآلات ، على لوحات المفاتيح لمحطات الطاقة ، إلخ.

وفقًا لعدد القياسات ، يتم تقسيم القياسات إلى فردية ومتعددة.

القياس الفردي هو قياس كمية واحدة يتم إجراؤها مرة واحدة. القياسات الفردية في الممارسة العملية لها خطأ كبير ، في هذا الصدد ، يوصى بإجراء قياسات من هذا النوع ثلاث مرات على الأقل لتقليل الخطأ ، وأخذ المتوسط ​​الحسابي كنتيجة لذلك.

القياسات المتعددة هي قياسات لكمية واحدة أو أكثر تؤخذ أربع مرات أو أكثر. القياس المتعدد هو سلسلة من القياسات الفردية. الحد الأدنى لعدد القياسات التي يمكن اعتبار القياس لها متعددًا هو أربعة. نتيجة القياسات المتعددة هي المتوسط ​​الحسابي لنتائج جميع القياسات المأخوذة. مع القياسات المتكررة ، يتم تقليل الخطأ.

تصنيف أخطاء القياس العشوائية.

خطأ عشوائي - أحد مكونات خطأ القياس الذي يتغير بشكل عشوائي أثناء القياسات المتكررة لنفس الكمية.

1) خشن - لا يتعدى الخطأ الجائز

2) ملكة جمال - خطأ جسيم ، يعتمد على الشخص

3) متوقع - تم الحصول عليه نتيجة التجربة عند الإنشاء. شروط

مفهوم المترولوجيا

علم القياس- علم القياسات وطرق ووسائل ضمان وحدتها وسبل تحقيق الدقة المطلوبة. يقوم على مجموعة من المصطلحات والمفاهيم ، ويرد أدناه أهمها.

الكمية المادية- خاصية مشتركة نوعيًا في العديد من الأشياء المادية ، ولكنها فردية من الناحية الكمية لكل كائن. الكميات الفيزيائية هي الطول والكتلة والكثافة والقوة والضغط وما إلى ذلك.

وحدة الكمية الماديةيتم أخذ هذه القيمة في الاعتبار ، والتي ، بحكم التعريف ، يتم تعيين قيمة مساوية لها. على سبيل المثال ، الكتلة 1 كجم ، القوة 1N ، الضغط 1Pa. في أنظمة الوحدات المختلفة ، قد تختلف الوحدات من نفس الكمية في الحجم. على سبيل المثال ، بقوة 1kgf ≈ 10N.

قيمة الكمية المادية- التقييم العددي للقيمة المادية لشيء معين في الوحدات المقبولة. على سبيل المثال ، قيمة كتلة الطوب 3.5 كجم.

البعد الفني- تحديد قيم الكميات الفيزيائية المختلفة بالطرق والوسائل الفنية الخاصة. في سياق الاختبارات المعملية ، يتم تحديد قيم الأبعاد الهندسية والكتلة ودرجة الحرارة والضغط والقوة وما إلى ذلك ، ويجب أن تفي جميع القياسات الفنية بمتطلبات التجانس والدقة.

القياس المباشر- مقارنة تجريبية لقيمة معينة بأخرى ، كوحدة ، من خلال القراءة على مقياس الجهاز. على سبيل المثال ، قياس الطول والكتلة ودرجة الحرارة.

القياسات غير المباشرة- النتائج التي تم الحصول عليها باستخدام نتائج القياسات المباشرة عن طريق الحسابات باستخدام الصيغ المعروفة. على سبيل المثال ، تحديد كثافة وقوة المادة.

وحدة القياسات- حالة القياسات ، حيث يتم التعبير عن نتائجها بوحدات قانونية وتُعرف أخطاء القياس باحتمالية معينة. تعد وحدة القياسات ضرورية حتى نتمكن من مقارنة نتائج القياسات التي تم إجراؤها في أماكن مختلفة ، وفي أوقات مختلفة ، باستخدام مجموعة متنوعة من الأدوات.

دقة القياسات- جودة القياسات التي تعكس مدى قرب النتائج المتحصل عليها من القيمة الحقيقية للكمية المقاسة. يميز بين القيمة الحقيقية والفعلية للكميات المادية.

قيمة حقيقيةتعكس الكمية المادية بشكل مثالي من الناحية النوعية والكمية الخصائص المقابلة للكائن. القيمة الحقيقية خالية من أخطاء القياس. نظرًا لأن جميع قيم الكمية المادية تم العثور عليها تجريبيًا وتحتوي على أخطاء في القياس ، تظل القيمة الحقيقية غير معروفة.

القيمة الفعليةتم العثور على الكميات الفيزيائية تجريبيا. إنه قريب جدًا من القيمة الحقيقية بحيث يمكن استخدامه بدلاً من ذلك لأغراض معينة. في القياسات الفنية ، يتم أخذ قيمة الكمية المادية التي تم العثور عليها مع وجود خطأ تسمح به المتطلبات الفنية كقيمة حقيقية.

خطأ في القياس- ينتج انحراف القياس عن القيمة الحقيقية للكمية المقاسة. نظرًا لأن القيمة الحقيقية للكمية المقاسة لا تزال غير معروفة ، يتم تقدير خطأ القياس عمليًا فقط تقريبًا من خلال مقارنة نتائج القياس بقيمة نفس الكمية التي تم الحصول عليها بدقة أعلى عدة مرات. لذلك يمكن تقدير الخطأ في قياس أبعاد العينة بمسطرة وهي ± 1 مم عن طريق قياس العينة بفرجار مع خطأ لا يزيد عن ± 0.5 مم.

الخطأ المطلقمعبرا عنها بوحدات الكمية المقاسة.

خطأ نسبي- نسبة الخطأ المطلق إلى القيمة الفعلية للكمية المقاسة.

أدوات القياس - الوسائل التقنية المستخدمة في القياسات والتي لها خصائص مترولوجية طبيعية. تنقسم أدوات القياس إلى مقاييس وأدوات قياس.

يقيس- أداة قياس مصممة لنسخ كمية مادية بحجم معين. على سبيل المثال ، الوزن هو مقياس للكتلة.

جهاز قياس- أداة قياس تعمل على إعادة إنتاج معلومات القياس في شكل يسهل على المراقب إدراكه. أبسط أدوات القياس تسمى أدوات القياس. على سبيل المثال ، المسطرة ، الفرجار.

المؤشرات المترولوجية الرئيسية لأدوات القياس هي:

قيمة تقسيم المقياس هي الفرق في قيم القيمة المقاسة المقابلة لعلامتي مقياس متجاورتين ؛

القيمة الأولية والنهائية للمقياس - على التوالي ، أصغر وأكبر قيمة للقيمة المقاسة المبينة على المقياس ؛

نطاق القياس - نطاق قيم الكمية المقاسة ، والتي يتم فيها تطبيع الأخطاء المسموح بها.

خطأ في القياس- نتيجة التراكب المتبادل للأخطاء الناتجة عن أسباب مختلفة: خطأ أدوات القياس نفسها ، والأخطاء التي تظهر عند استخدام الجهاز وقراءة نتائج القياس والأخطاء الناتجة عن عدم الامتثال لشروط القياس. مع وجود عدد كبير بما فيه الكفاية من القياسات ، يقترب المتوسط ​​الحسابي لنتائج القياس من القيمة الحقيقية ، ويقل الخطأ.

خطأ منهجي- خطأ يظل ثابتًا أو يتغير بانتظام أثناء القياسات المتكررة ويحدث لأسباب معروفة. على سبيل المثال ، إزاحة مقياس الأداة.

خطأ عشوائي - خطأ في حدوثه لا يوجد اتصال منتظم مع الأخطاء السابقة أو اللاحقة. يرجع ظهوره إلى العديد من الأسباب العشوائية ، والتي لا يمكن أخذ تأثيرها على كل بُعد في الاعتبار مسبقًا. تشمل الأسباب التي تؤدي إلى ظهور خطأ عشوائي ، على سبيل المثال ، عدم تجانس المادة ، والانتهاكات أثناء أخذ العينات ، والخطأ في قراءات الأداة.

إذا كان ما يسمى ب الخطأ الفادح، مما يزيد بشكل كبير من الخطأ المتوقع في ظل ظروف معينة ، ثم يتم استبعاد نتائج القياس هذه من اعتبارها غير موثوقة.

يتم ضمان وحدة جميع القياسات من خلال إنشاء وحدات القياس وتطوير معاييرها. منذ عام 1960 ، كان النظام الدولي للوحدات (SI) يعمل ، والذي حل محل مجموعة معقدة من أنظمة الوحدات والوحدات الفردية غير النظامية التي تم تطويرها على أساس النظام المتري للقياسات. في روسيا ، تم اعتماد نظام SI كمعيار ، وتم تنظيم استخدامه في مجال البناء منذ عام 1980.

المحاضرة 2. الكميات الفيزيائية. وحدات القياس

2.1 الكميات والمقاييس المادية

2.2 وحدات الكمية المادية

2.3 النظام الدولي للوحدات (SI system

2.4 الكميات الفيزيائية للعمليات التكنولوجية

إنتاج الغذاء

2.1 الكميات والمقاييس المادية

الكمية المادية هي خاصية شائعة نوعياً للعديد من الأشياء المادية (الأنظمة الفيزيائية وحالاتها والعمليات التي تحدث فيها) ، ولكنها فردية من الناحية الكمية لكل منها.

الفرد من الناحية الكميةيجب أن يكون مفهوما أن نفس الخاصية لكائن واحد يمكن أن تكون عدد مرات أكبر أو أقل من عدد مرات لعنصر آخر.

عادةً ما يتم تطبيق مصطلح "الكمية المادية" على الخصائص أو الخصائص التي يمكن قياسها كمياً. تشمل الكميات الفيزيائية الكتلة ، والطول ، والوقت ، والضغط ، ودرجة الحرارة ، وما إلى ذلك. تحدد جميعها الخصائص الفيزيائية الشائعة من الناحية النوعية ، وقد تختلف خصائصها الكمية.

من المستحسن التمييز بين الكميات الفيزيائية قابلة للقياس والقيمة.يمكن التعبير عن المؤشرات المالية المقاسة كميًا كعدد معين من وحدات القياس المحددة. تعد إمكانية إدخال الأخير واستخدامه سمة مميزة مهمة لـ PV المقاسة.

ومع ذلك ، هناك خصائص مثل الذوق والرائحة وما إلى ذلك لا يمكن إدخال وحدات لها. يمكن تقدير هذه الكميات. يتم تقييم القيم باستخدام المقاييس.

بواسطة دقة النتيجةهناك ثلاثة أنواع من قيم الكميات الفيزيائية: حقيقية ، حقيقية ، مُقاسة.

القيمة الحقيقية للكمية المادية(القيمة الحقيقية للكمية) - قيمة الكمية المادية ، والتي من الناحية النوعية والكمية ستعكس بشكل مثالي الخاصية المقابلة للكائن.

وتشمل مسلمات علم القياس

توجد القيمة الحقيقية لكمية معينة وهي ثابتة

لا يمكن العثور على القيمة الحقيقية للكمية المقاسة.

لا يمكن الحصول على القيمة الحقيقية للكمية المادية إلا نتيجة لعملية لا نهائية من القياسات مع تحسين لا نهاية له في الأساليب وأدوات القياس. لكل مستوى من مستويات تطوير تقنية القياس ، يمكننا فقط معرفة القيمة الفعلية للكمية المادية ، والتي يتم استخدامها بدلاً من القيمة الحقيقية.

القيمة الفعلية للكمية المادية- قيمة كمية مادية تم العثور عليها تجريبياً وقريبة جدًا من القيمة الحقيقية بحيث يمكن استبدالها بمهمة القياس المحددة. مثال نموذجي يوضح تطور تكنولوجيا القياس هو قياس الوقت. في وقت واحد ، تم تعريف الوحدة الزمنية - الثانية على أنها 1/86400 من متوسط ​​اليوم الشمسي مع خطأ 10 -7 . حاليًا ، يتم تحديد الثانية بخطأ 10 -14 ، أي 7 أوامر من حيث الحجم أقرب إلى القيمة الحقيقية لتعريف الوقت على المستوى المرجعي.

عادة ما تؤخذ القيمة الحقيقية للكمية المادية على أنها المتوسط ​​الحسابي لسلسلة من القيم للكمية التي تم الحصول عليها بقياسات دقيقة متساوية ، أو المتوسط ​​الحسابي المرجح مع قياسات غير متكافئة.

القيمة المقاسة لكمية فيزيائية- قيمة كمية مادية تم الحصول عليها باستخدام تقنية معينة.

حسب أنواع الظواهر الكهروضوئيةمقسمة إلى المجموعات التالية :

- حقيقي , أولئك. وصف الخواص الفيزيائية والكيميائية للمواد. المواد والمنتجات منها. وتشمل هذه الكتلة والكثافة وما إلى ذلك. هذه هي PVs سلبية ، tk. لقياسها ، من الضروري استخدام مصادر الطاقة المساعدة ، والتي يتم من خلالها تكوين إشارة قياس المعلومات.

- طاقة - وصف خصائص الطاقة لعمليات تحويل ونقل واستخدام الطاقة (الطاقة والجهد والطاقة. هذه الكميات نشطة ويمكن تحويلها إلى إشارات معلومات القياس دون استخدام مصادر الطاقة المساعدة ؛

- تميز مسار العمليات الزمنية . تتضمن هذه المجموعة أنواعًا مختلفة من الخصائص الطيفية ووظائف الارتباط وما إلى ذلك.

وفقًا لدرجة الاعتماد المشروط على القيم الكهروضوئية الأخرىمقسمة إلى أساسي ومشتق

الكمية المادية الأساسيةهي كمية مادية مدرجة في نظام الكميات ومقبولة بشروط باعتبارها مستقلة عن الكميات الأخرى في هذا النظام.

اختيار الكميات المادية التي تؤخذ على أنها أساسية ، وعددها يتم بشكل تعسفي. بادئ ذي بدء ، تم اختيار الكميات التي تميز الخصائص الرئيسية للعالم المادي على أنها الكميات الرئيسية: الطول والكتلة والوقت. يتم اختيار الكميات الفيزيائية الأساسية الأربعة المتبقية بحيث يمثل كل منها أحد أقسام الفيزياء: القوة الحالية ، ودرجة الحرارة الديناميكية الحرارية ، وكمية المادة ، وشدة الضوء.

يتم تعيين رمز لكل كمية فيزيائية أساسية لنظام الكميات على شكل حرف صغير من الأبجدية اللاتينية أو اليونانية: الطول - L ، الكتلة - M ، الوقت - T ، التيار الكهربائي - I ، درجة الحرارة - O ، مقدار مادة - N ، شدة الضوء - J. يتم تضمين هذه الرموز في اسم نظام الكميات الفيزيائية. وهكذا ، فإن نظام الكميات الفيزيائية للميكانيكا ، الكميات الرئيسية منها الطول والكتلة والوقت ، يسمى "نظام LMT".

الكمية المادية المشتقةهي كمية مادية مدرجة في نظام الكميات ويتم تحديدها من خلال الكميات الأساسية لهذا النظام.

1.3 الكميات الفيزيائية وقياساتها

الكمية المادية - إحدى خصائص الكائن المادي (النظام الفيزيائي أو الظاهرة أو العملية) ، وهي شائعة نوعياً للعديد من الأشياء المادية ، ولكنها فردية من الناحية الكمية لكل منها. يمكن القول أيضًا أن الكمية الفيزيائية هي كمية يمكن استخدامها في معادلات الفيزياء ، علاوة على ذلك ، فإن الفيزياء هنا تعني العلم والتكنولوجيا بشكل عام.

كلمة " ضخامة"غالبًا ما يستخدم من ناحيتين: كملكية عامة ، ينطبق عليها مفهوم أكثر أو أقل ، وكمية لهذه الخاصية. في الحالة الأخيرة ، سيتعين على المرء أن يتحدث عن "حجم الكمية" ، وبالتالي ، فيما يلي ، سنتحدث عن الكمية على وجه التحديد باعتبارها خاصية كائن مادي ، بالمعنى الثاني - كقيمة لـ الكمية المادية.

في الآونة الأخيرة ، تم تقسيم الكميات إلى الجسدية وغير الجسدية ، على الرغم من أنه تجدر الإشارة إلى أنه لا يوجد حتى الآن معيار صارم لمثل هذا التقسيم للكميات. في نفس الوقت ، تحت بدني فهم الكميات التي تميز خصائص العالم المادي والمستخدمة في العلوم الفيزيائية والتكنولوجيا. لديهم وحدات قياس. الكميات المادية ، اعتمادًا على قواعد قياسها ، تنقسم إلى ثلاث مجموعات:

القيم التي تميز خصائص الأشياء (الطول والكتلة) ؛

الكميات التي تميز حالة النظام (الضغط ،

درجة حرارة)؛

الكميات التي تميز العمليات (السرعة ، القوة).

ل غير جسدية تشير إلى الكميات التي لا توجد لها وحدات قياس. يمكنهم وصف خصائص العالم المادي والمفاهيم المستخدمة في العلوم الاجتماعية والاقتصاد والطب. وفقًا لتقسيم الكميات هذا ، من المعتاد تحديد قياسات الكميات الفيزيائية و القياسات غير الفيزيائية . تعبير آخر عن هذا النهج هو فهمان مختلفان لمفهوم القياس:

القياس في بالمعنى الضيق كمقارنة تجريبية

كمية واحدة قابلة للقياس بكمية أخرى معروفة

نفس الجودة ، كوحدة ؛

القياس في بالمعنى الواسع كيف تجد التطابقات

بين الأرقام والأشياء ، حالاتها أو عملياتها وفقًا لـ

القواعد المعروفة.

ظهر التعريف الثاني فيما يتعلق بالاستخدام الواسع النطاق مؤخرًا لقياسات الكميات غير الفيزيائية التي تظهر في البحوث الطبية الحيوية ، على وجه الخصوص ، في علم النفس والاقتصاد وعلم الاجتماع والعلوم الاجتماعية الأخرى. في هذه الحالة ، سيكون من الأصح الحديث ليس عن القياس ، ولكن عن تقدير الكميات ، فهم التقييم على أنه تحديد الجودة والدرجة والمستوى لشيء ما وفقًا للقواعد المعمول بها. بمعنى آخر ، هذه عملية عزو عن طريق حساب أو إيجاد أو تحديد رقم لقيمة تميز جودة كائن ، وفقًا للقواعد المعمول بها. على سبيل المثال ، تحديد قوة الرياح أو الزلزال ، أو تصنيف المتزلجين أو تقدير معرفة الطلاب على مقياس من خمس نقاط.

مفهوم تقييملا ينبغي الخلط بين الكميات ومفهوم تقدير الكميات ، المرتبط بحقيقة أنه نتيجة للقياسات ، فإننا في الواقع لا نحصل على القيمة الحقيقية للكمية المقاسة ، ولكن فقط تقديرها ، إلى حد ما قريب من هذه القيمة.

المفهوم الذي تمت مناقشته أعلاه قياس"، مما يشير إلى وجود وحدة قياس (قياس) ، يتوافق مع مفهوم القياس بالمعنى الضيق وهو أكثر تقليدية وكلاسيكية. بهذا المعنى ، سيتم فهمه أدناه - على أنه قياس للكميات المادية.

فيما يلي حول مفاهيم أساسية تتعلق بكمية مادية (من الآن فصاعدًا ، يتم تقديم جميع المفاهيم الأساسية للقياس وتعريفاتها وفقًا للتوصية المذكورة أعلاه بشأن التقييس بين الولايات RMG 29-99):

- حجم الكمية المادية - اليقين الكمي لكمية مادية متأصلة في شيء مادي معين أو نظام أو ظاهرة أو عملية ؛

- قيمة كمية مادية - التعبير عن حجم كمية مادية في شكل عدد معين من الوحدات المقبولة لها ؛

- القيمة الحقيقية للكمية المادية - قيمة الكمية المادية ، التي تميز بشكل مثالي الكمية المادية المقابلة من الناحية النوعية والكمية (يمكن ربطها بمفهوم الحقيقة المطلقة والتي يتم الحصول عليها فقط كنتيجة لعملية قياس لا نهاية لها مع تحسين لا نهاية له للطرق وأدوات القياس) ؛

القيمة الفعلية للكمية المادية  قيمة الكمية المادية التي تم الحصول عليها تجريبياً وقريبة جدًا من القيمة الحقيقية بحيث يمكن استخدامها بدلاً منها في مهمة القياس المحددة ؛

وحدة قياس كمية مادية  كمية مادية ذات حجم ثابت ، يتم تعيينها بشكل مشروط بقيمة عددية تساوي 1 ، وتستخدم لتقدير الكميات المادية المتجانسة معها ؛

نظام الكميات الفيزيائية  مجموعة من الكميات الفيزيائية تتشكل وفقًا للمبادئ المقبولة ، عندما يتم أخذ بعض الكميات على أنها مستقلة ، ويتم تحديد البعض الآخر كوظائف لهذه الكميات كميات مستقلة

رئيسي الكمية المادية – كمية مادية مدرجة في نظام الكميات ومقبولة بشروط باعتبارها مستقلة عن الكميات الأخرى لهذا النظام.

الكمية المادية المشتقة – كمية مادية مدرجة في نظام الكميات ومحددة من خلال الكميات الأساسية لهذا النظام ؛

نظام وحدة الوحدات المادية - مجموعة من الوحدات الأساسية والمشتقة للكميات الفيزيائية ، تتشكل وفقًا لمبادئ نظام معين للكميات المادية.