Paskaitos turtas. Didumas. Pagrindinė matavimo lygtis. Išmatavimai. Peržiūrėkite skaičiavimo, įvertinimo ir matavimo apibrėžimus. Pabrėžkite jų bendrus ir skiriamuosius bruožus.. Terminas fizinis dydis reiškia savybę.
Atsisiųskite iš „Depositfiles“.
Paskaita 1.Turtas. Didumas. Pagrindinė matavimo lygtis
2. Išmatavimai
Kiekiai, išmatavimai ir matavimo prietaisai detaliai studijuojami kurse „Metrologija“, kuris jums bus dėstomas ketvirtame kurse. Čia apžvelgsime pagrindinius dalykus, kuriuos turėsime žinoti kurse „Geodeziniai instrumentai ir matavimai“.
1. Turtas. Didumas. Pagrindinė matavimo lygtis
Visi aplinkinio pasaulio objektai pasižymi savo savybėmis.
Pavyzdžiui, galime įvardyti tokias objektų savybes kaip spalva, svoris, ilgis, aukštis, tankis, kietumas, minkštumas ir kt. Tačiau iš to, kad koks nors objektas yra spalvotas arba ilgas, nieko nesužinome, išskyrus tai, kad jis turi spalvos ar ilgio savybę.
Dėl kiekybinio aprašymo įvairių savybių, procesai ir fiziniai kūnaiįvedama kiekio sąvoka.
Visus kiekius galima suskirstyti į du tipus:tikras Ir puikus .
Idealus dydžiai daugiausia susiję su matematika ir yra konkrečių realių sąvokų apibendrinimas (modelis). Mums jie neįdomūs.
Tikras kiekiai savo ruožtu dalijami išfizinis Ir nefizinis .
KAM nefizinis turėtų būti įtrauktos vertybės, būdingos socialiniams (ne fiziniams) mokslams – filosofijai, sociologijai, ekonomikai ir kt. Mums šie kiekiai neįdomūs.
Fizinis dydis bendruoju atveju gali būti apibrėžiamas kaip dydis, būdingas materialiems objektams (procesams, reiškiniams), tirtiems gamtos (fizikos, chemijos) ir technikos moksluose. Būtent šie kiekiai mus domina.
Individualumas kiekybine prasme suprantamas ta prasme, kad vieno objekto savybė gali būti tam tikrą skaičių kartų didesnė ar mažesnė už kitą.
Pavyzdžiui, kiekvienas objektas Žemėje turi tokią savybę kaip svoris. Jei paimsite kelis obuolius, kiekvienas iš jų turi svorį. Tačiau tuo pačiu metu kiekvieno obuolio svoris skirsis nuo kitų obuolių svorio.
Fizinius kiekius galima suskirstyti įišmatuojamas Ir įvertinti.
Fizikinius dydžius, kuriems dėl vienokių ar kitokių priežasčių negalima atlikti matavimo arba įvesti matavimo vieneto, galima tik įvertinti. Tokie fizikiniai dydžiai vadinami įvertinti . Įvertinimas tokių fiziniai kiekiai gaminami naudojant įprastas svarstykles. Pavyzdžiui, žemės drebėjimų intensyvumas apskaičiuojamas pagal Richterio skalė, mineralinis kietumas – Moso skalė.
Pagal sąlyginės nepriklausomybės nuo kitų dydžių laipsnį fizikiniai dydžiai skirstomi į pagrindinis (sąlygiškai nepriklausomas),dariniai (sąlygiškai priklausomas) irpapildomas .
Visa šiuolaikinė fizika gali būti paremta septyniais pagrindiniais dydžiais, apibūdinančiais pagrindines materialaus pasaulio savybes. Jie apimaseptyni pasirinkti fiziniai dydžiaiSI sistema kaip pagrindinis , Ir du papildomas fiziniai dydžiai.
Naudojant pagrindinius septynis ir du papildomus dydžius, įvestus vien dėl patogumo, formuojama visa išvestinių fizikinių dydžių įvairovė ir pateikiamas fizinių objektų ir reiškinių savybių aprašymas.
Pagal matmenų buvimą fizikiniai dydžiai skirstomi įmatmenų , t.y. turintys matmenis irbe matmenų .
Koncepcija fizinio dydžio matmenys buvo pristatytas Furjė 1822 metais.
Matmenys
kokybės
jo charakteristikos ir yra pažymėtas simboliu 
, kilęs iš žodžio matmuo
(angliškai – dydis, dimension). Matmenys pagrindinis
fiziniai dydžiai žymimi atitinkamais didžiosiomis raidėmis. Pavyzdžiui, ilgiui, masei ir laikui
Išvestinio fizinio dydžio matmenys išreiškiami pagrindinių fizinių dydžių matmenimis naudojant galios monomiją:
Kur 
, 
,
, … – pagrindinių fizikinių dydžių matmenys;
, 
,
, … – matmenų rodikliai.
Be to, kiekvienas matmenų rodiklis gali būti teigiamas arba neigiamas, sveikasis arba trupmeninis skaičius, taip pat nulis.
Jei visi matmenų rodikliai yra lygūs nuliui , tada šis kiekis vadinamas be matmenų .
Dydis išmatuotas kiekis yrakiekybinis jo charakteristikos.
Pavyzdžiui, lentos ilgis yra kiekybinė lentos charakteristika. Pats ilgis gali būti nustatytas tik išmatuojant.
Skaičių rinkinys, vaizduojantis vienodus skirtingo dydžio kiekius, turi būti vienodai pavadintų skaičių rinkinys. Šis įvardijimas yra fizinio kiekio vienetas arba jos dalis. Tas pats pavyzdys su lentos ilgiu. Yra aibė skaičių, apibūdinančių įvairių lentų ilgį: 110, 115, 112, 120, 117. Visi skaičiai vadinami centimetrais. Vardinis centimetras yra fizinio dydžio vienetas, šiuo atveju ilgio vienetas.
Pavyzdžiui, metras, kilogramas, sekundė.
Pavyzdžiui, 54,3 metro, 76,8 kilogramo, 516 sekundžių.
Pavyzdžiui, 54,3, 76,8, 516.
Visi trys išvardyti parametrai yra tarpusavyje susiję ryšiu
, (3.1) kuris vadinamaspagrindinė matavimo lygtis
.
2. Išmatavimai
Iš pagrindinės matavimo lygties išplaukia, kadmatavimas - tai yra kiekio vertės nustatymas arba, kitaip tariant, tai yra kiekio palyginimas su jo vienetu. Fizinių dydžių matavimai atliekami naudojant technines priemones. Galima pateikti tokį matavimo apibrėžimą.
Šiame apibrėžime yra keturios matavimo sąvokos ypatybės.
1. Galima išmatuoti tik fizikinius dydžius(t.y. materialių objektų, reiškinių, procesų savybės).
2. Matavimas yra kiekio įvertinimas eksperimentiniu būdu, t.y. tai visada yra eksperimentas.
Apskaičiuotas dydžio nustatymas naudojant formules ir žinomus pradinius duomenis negali būti vadinamas matavimu.
3. Matavimas atliekamas naudojant specialias technines priemones – vienetų dydžių ar svarstyklių laikiklius, vadinamus matavimo prietaisais.
4. Matavimas – tai kiekio vertės nustatymas, t.y. yra kiekio palyginimas su jo vienetu arba mastu. Šis metodas buvo sukurtas per šimtmečius trukusią matavimo praktiką. Tai visiškai atitinka sąvokos „matavimas“, kurią daugiau nei prieš 200 metų pateikė L. Euleris, turinį: „ Neįmanoma apibrėžti ar išmatuoti vieno dydžio, išskyrus tai, kad žinomas kitas tos pačios rūšies kiekis ir nurodomas santykis, kuriuo jis randamas. » .
Fizinio dydžio matavimas apima du (paprastai gali būti keli) etapai:
A) išmatuoto dydžio palyginimas su vienetu;
b) transformacija į patogią naudoti formą (įvairių būdų indikacija).
Išmatavimai išskiria:
A) matavimo principas– tai fizinis reiškinys arba poveikis, kuriuo grindžiami matavimai;
b) matavimo metodas– metodas arba metodų rinkinys, skirtas išmatuotam fizikiniam dydžiui palyginti su jo vienetu pagal įgyvendintą matavimo principą. Matavimo būdas dažniausiai nustatomas pagal matavimo priemonių konstrukciją.
Visi galimi žmogaus praktikoje pasitaikantys matavimai gali būti klasifikuojami keliomis kryptimis.
1. Klasifikavimas pagal matavimų tipus :
A) tiesioginis matavimas – matavimas, kurio metu tiesiogiai gaunama norima fizikinio dydžio reikšmė.
Pavyzdžiai: linijos ilgio matavimas matavimo juostele, horizontalių arba vertikalių kampų matavimas teodolitu;
b) netiesioginis matavimas – norimos fizikinio dydžio reikšmės nustatymas remiantis tiesioginių kitų fizikinių dydžių, funkciškai susijusių su norimu dydžiu, matavimų rezultatais.
1 pavyzdys. Linijų ilgių matavimas paralakso metodu, kai matuojamas horizontalus kampas ant pagrindinio bėgio žymių, atstumas tarp kurių žinomas; reikalingas ilgis apskaičiuojamas pagal formules, susiejančias šį ilgį su horizontaliu kampu ir pagrindu.
2 pavyzdys. Linijos ilgio matavimas nuotolio ieškikliu. Šiuo atveju tiesiogiai matuojamas ne pats linijos ilgis, o elektromagnetinio impulso praėjimo tarp emiterio ir reflektoriaus, įrengto virš taškų, tarp kurių matuojamas linijos ilgis, laikas.
3 pavyzdys. Taško erdvinių koordinačių nustatymas žemės paviršiaus naudojant pasaulinę palydovinės navigacijos sistemą (GNSS). Šiuo atveju matuojamos ne koordinatės ar net ilgiai, o vėlgi laikas, per kurį signalas iš kiekvieno palydovo nukeliauja į imtuvą. Naudojant išmatuotą laiką, netiesiogiai nustatomi atstumai nuo palydovų iki imtuvo, o tada vėlgi netiesioginiu būdu – stovinčio taško koordinatės.
V) sąnarių matavimai – tuo pačiu metu atliekami dviejų ar daugiau skirtingų dydžių matavimai, siekiant nustatyti jų ryšį.
Pavyzdys. Metalinio strypo ilgio ir temperatūros, kuriai esant matuojamas strypo ilgis, matavimas. Tokių matavimų rezultatas yra metalo, iš kurio pagamintas strypas dėl temperatūros pokyčių, linijinio plėtimosi koeficiento nustatymas.
G) suvestiniai matavimai – vienu metu atliekami kelių to paties pavadinimo dydžių matavimai, kurių metu norimos dydžių reikšmės nustatomos sprendžiant lygčių sistemą, gautą matuojant šiuos dydžius įvairiais deriniais.
2. Klasifikavimas pagal matavimo metodus :
A) tiesioginio vertinimo metodas– metodas, kai kiekio vertė nustatoma tiesiogiai iš rodomosios matavimo priemonės;
slėgio matavimo barometru arba temperatūros termometru pavyzdžiai;
b) palyginimo metodas su matu– matavimo metodas, kai išmatuota vertė lyginama su matavimo dydžiu;
pavyzdžiai:
bet kuriai daliai taikydami liniuotę su padalomis, jos iš esmės lygina jos dydį su liniuotėje saugomu vienetu ir, atlikę rodmenis, gauna kiekio reikšmę (ilgį, aukštį, storį ir kitus parametrus);
naudojant matavimo priemonė palyginkite dydžio (pavyzdžiui, kampo), konvertuoto į rodyklės judesį (alidadė), dydį su vienetu, saugomu šio prietaiso skalėje (horizontalus apskritimas, apskritimo dalijimas yra matas) ir nešiokite išskaičiuoti.
Matavimo tikslumo charakteristika yra jo paklaida arba neapibrėžtis.
Atliekant matavimus realus matuojamas objektas visada pakeičiamas jo modeliu, kuris dėl savo netobulumo skiriasi nuo realaus objekto. Dėl to realų objektą apibūdinantys dydžiai taip pat skirsis nuo panašių to paties objekto dydžių. Tai lemia neišvengiamus matavimo paklaidas, kurios paprastai skirstomos į atsitiktines ir sistemines.
Matavimo metodas. Matavimo metodo pasirinkimą lemia priimtas matavimo objekto modelis ir turimų priemonių matavimai. Renkantis matavimo būdą, užtikrinama, kad matavimo metodo paklaida, t.y. sisteminio matavimo paklaidos dedamoji, dėl priimto modelio ir matavimo metodo netobulumo (kitaip teorinės paklaidos), pastebimai neįtakojo susidariusios matavimo paklaidos, t.y. neviršijo 30 proc. nuo jos.
Objekto modelis. Išmatuotų modelio parametrų pokyčiai stebėjimo ciklo metu, kaip taisyklė, neturėtų viršyti 10 proc. nuo nurodytos matavimo paklaidos. Jei galimos alternatyvos, atsižvelgiama ir į ekonominius sumetimus: bereikalingas modelio ir matavimo metodo tikslumo pervertinimas sukelia nepagrįstų išlaidų. Tas pats pasakytina ir apie matavimo priemonių pasirinkimą.
Matavimo prietaisai. Matavimo priemonių ir pagalbinių prietaisų pasirinkimą lemia matuojamas kiekis, priimtas matavimo būdas ir reikalingas matavimo rezultatų tikslumas (tikslumo standartai). Matavimai naudojant nepakankamo tikslumo matavimo priemones yra mažai vertingi (net beprasmiai), nes gali padaryti neteisingas išvadas. Pernelyg tikslių matavimo priemonių naudojimas ekonomiškai neapsimoka. Taip pat atsižvelgiama į išmatuotos vertės pokyčių diapazoną, matavimo sąlygas, matavimo priemonių eksploatacines charakteristikas, jų kainą.
Pagrindinis dėmesys skiriamas matavimo priemonių paklaidoms. Būtina, kad bendra matavimo rezultato paklaida 
buvo mažesnė už didžiausią leistiną matavimo paklaidą 
, t.y.
— didžiausia klaida dėl operatoriaus.<
Fizinis kiekis ir jo savybės.
Visi materialaus pasaulio objektai turi nemažai savybių, leidžiančių atskirti vieną objektą nuo kito.
Nuosavybė daiktas yra objektyvi savybė, pasireiškianti jo kūrimo, veikimo ir vartojimo metu.
Daikto savybė turi būti išreikšta kokybiškai – žodinio aprašymo forma, o kiekybiškai – grafikais, paveikslais, diagramomis, lentelėmis.
Metrologijos mokslas nagrinėja materialių objektų kiekybinių charakteristikų matavimą. fiziniai kiekiai.
Fizinis kiekis- ϶ᴛᴏ savybė, kuri kokybiškai būdinga daugeliui objektų ir kiekybiškai yra individuali kiekvienam iš jų.
Pvz., masė turi visus materialius objektus, bet kiekvienas iš jų masės vertė individualus.
Fiziniai dydžiai skirstomi į išmatuojamas Ir įvertinti.
Išmatuojamas galima išreikšti fizikinius dydžius kiekybiškai tam tikro skaičiaus nustatytų matavimo vienetų pavidalu.
Pvz, tinklo įtampos vertė yra 220 IN.
Fizinius dydžius, kurie neturi matavimo vieneto, galima tik įvertinti. Pavyzdžiui, kvapas, skonis. Jų vertinimas atliekamas ragaujant.
Kai kuriuos kiekius galima įvertinti pagal skalę. Pavyzdžiui: medžiagos kietumas – pagal Vickers, Brinel, Rockwell skalę, žemės drebėjimo stiprumas – pagal Richterio skalę, temperatūra – pagal Celsijaus (Kelvino) skalę.
Fizinius kiekius galima kvalifikuoti pagal metrologinius kriterijus.
Autorius reiškinių tipai jie skirstomi į
A) tikras, apibūdinančios medžiagų, medžiagų ir iš jų pagamintų gaminių fizines ir fizikines bei chemines savybes.
Pavyzdžiui, masė, tankis, elektrinė varža (norint matuoti laidininko varžą, per jį turi praeiti srovė, šis matavimas vadinamas pasyvus).
b) energijos, apibūdinantis energijos transformacijos, perdavimo ir naudojimo procesų charakteristikas.
Jie apima: srovė, įtampa, galia, energija. Šie fizikiniai dydžiai vadinami aktyvus. Jiems nereikia pagalbinio energijos šaltinio.
Yra grupė fizikinių dydžių, apibūdinančių procesų eigą laikui bėgant, pavyzdžiui, spektrinės charakteristikos, koreliacinės funkcijos.
Autorius priedaiįvairioms fizikinių procesų grupėms, kiekiai yra
· laiko ir erdvės,
· mechaninis,
· elektros,
· magnetinis,
· terminis,
· akustinis,
· šviesa,
· fizinės ir cheminės,
· jonizuojanti spinduliuotė, atominė ir branduolinė fizika.
Autorius sąlyginio nepriklausomumo laipsniai fizikiniai dydžiai skirstomi į
· pagrindinis (nepriklausomas),
· dariniai (priklausomi),
· papildomas.
Autorius dimensijos buvimas fizikiniai dydžiai skirstomi į matmenis ir bedimensinius.
Pavyzdys matmenų dydis yra jėga, be matmenų- lygis garso galia.
Norint kiekybiškai įvertinti fizinį dydį, įvedama sąvoka dydis fizinis kiekis.
Fizinio kiekio dydis- tai fizinio dydžio, būdingo konkrečiam materialiam objektui, sistemai, procesui ar reiškiniui, kiekybinis tikrumas.
Pvz, kiekvienas kūnas turi tam tikrą masę, todėl juos galima atskirti pagal masę, ᴛ.ᴇ. pagal fizinį dydį.
Fizinio kiekio dydžio išraiška tam tikro priimtinų vienetų skaičiumi apibrėžiama kaip fizinio dydžio vertė.
Fizinio dydžio reikšmė yra Tai yra fizinio dydžio išraiška tam tikro priimtinų matavimo vienetų skaičiumi.
Matavimo procesas yra nežinomo dydžio palyginimo su žinomu fiziniu dydžiu (palyginamas) procedūra ir šiuo atžvilgiu pristatoma sąvoka tikroji prasmė fizinis kiekis.
Tikroji fizinio dydžio vertė- ϶ᴛᴏ fizinio dydžio reikšmė, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ idealiai apibūdina atitinkamą fizikinį dydį kokybiniu ir kiekybiniu santykiu.
Tikroji nepriklausomų fizikinių dydžių vertė yra atkurta jų standartuose.
Tikroji reikšmė vartojama retai, dažniau naudojama tikroji vertė fizinis kiekis.
Tikroji fizinio dydžio vertė- ϶ᴛᴏ vertė, gauta eksperimentiniu būdu ir šiek tiek artima tikrajai vertei.
Anksčiau buvo „išmatuojamų parametrų“ sąvoka, tačiau dabar pagal norminį dokumentą RMG 29-99 rekomenduojama sąvoka „išmatuojami kiekiai“.
Fizinių dydžių yra daug ir jie susisteminti. Fizinių dydžių sistema yra fizikinių dydžių visuma, suformuota pagal priimtas taisykles, kai vieni dydžiai laikomi nepriklausomais, o kiti apibrėžiami kaip nepriklausomų dydžių funkcijos.
Fizinių dydžių sistemos pavadinime naudojami dydžių, priimtų kaip pagrindiniai, simboliai.
Pavyzdžiui, mechanikoje, kur ilgiai laikomi pagrindiniais - L , svoris - m ir laikas - t , sistemos pavadinimas atitinkamai yra Lm t .
Tarptautinę SI vienetų sistemą atitinkanti bazinių dydžių sistema išreiškiama simboliais LmtIKNJ , ᴛ.ᴇ. naudojami pagrindinių dydžių simboliai: ilgis - L , svoris - M , laikas - t , srovės stiprumas - aš , temperatūra - K, medžiagos kiekis - N , šviesos galia - J .
Pagrindiniai fiziniai dydžiai nepriklauso nuo kitų šios sistemos dydžių verčių.
Išvestinis fizikinis dydis- ϶ᴛᴏ fizinis dydis, įtrauktas į dydžių sistemą ir nustatytas naudojant pagrindinius šios sistemos dydžius. Pavyzdžiui, jėga apibrėžiama kaip masės pagreitis.
3. Fizinių dydžių matavimo vienetai.
Fizinio dydžio matavimo vienetu paprastai vadinamas dydis, kuriam pagal apibrėžimą priskiriama skaitinė vertė, lygi 1 ir kuris naudojamas su juo vienalyčių fizikinių dydžių kiekybinei išraiškai.
Fizinių dydžių vienetai sujungiami į sistemą. Pirmąją sistemą pasiūlė Gauss K (milimetras, miligramas, antrasis). Dabar galioja SI sistema, anksčiau buvo CMEA šalių standartas.
Matavimo vienetai skirstomiį pagrindinį, papildomą, išvestinį ir nesisteminį.
SI sistemoje septyni pagrindiniai vienetai:
· ilgis (metras),
· svoris (kg),
· laikas (antra),
· termodinaminė temperatūra (kelvinais),
· medžiagos kiekis (mol),
· elektros srovės stiprumas (amper),
· šviesos intensyvumas (kandela).
1 lentelė
SI bazinių vienetų žymėjimas
| Fizinis kiekis | Matavimo vienetas | |||
| vardas | Paskyrimas | vardas | Paskyrimas | |
| rusų | tarptautinis | |||
| pagrindinis | ||||
| Ilgis | L | metras | m | m |
| Svoris | m | kilogramas | kilogramas | kilogramas |
| Laikas | t | antra | Su | s |
| Elektros srovės stiprumas | aš | amperas | A | A |
| Termodinaminė temperatūra | T | kelvinas | KAM | KAM |
| Medžiagos kiekis | n, v | apgamas | apgamas | mol |
| Šviesos galia | J | kandela | cd | cd |
| papildomas | ||||
| Plokščias kampas | - | radianas | džiaugiuosi | rad |
| Tvirtas kampas | - | steradianas | trečia | sr |
Pastaba. Radianas yra kampas tarp dviejų apskritimo spindulių, tarp kurių esantis lankas yra lygus spinduliui. Laipsniais radianas yra lygus 57 0 17 ’ 48 ’’ .
Steradianas yra kietasis kampas, kurio viršūnė yra sferos centre ir kuris rutulio paviršiuje išpjauna plotą, lygų kvadrato plotui, kurio kraštinės ilgis lygus rutulio spinduliui. . Kietasis kampas matuojamas nustatant plokštumos kampus ir atliekant papildomus skaičiavimus pagal formulę:
Q = 2p (1 – coza/2),
Kur K- kietasis kampas,a - plokštumos kampas kūgio, suformuoto rutulio viduje tam tikru kietojo kampu, viršūnėje.
Tvirtas kampas 1 trečia atitinka plokštumos kampą, lygų 65 0 32 ’ , kampasp vid - plokščias kampas 120 0 , kampas2 pср - 180 0 .
Papildomi SI vienetai naudojami kampinio greičio, kampinio pagreičio ir kai kurių kitų dydžių vienetams formuoti.
Patys radianas ir steradianas daugiausia naudojami teorinėms konstrukcijoms ir skaičiavimams, nes Dauguma praktinių kampų verčių (visas kampas, stačiakampis ir kt.) radianais išreiškiamos transcendentiniais skaičiais ( 2p, p/2).
Dariniai vadinami matavimo vienetais, gautais naudojant fizikinių dydžių ryšio lygtis. Pavyzdžiui, SI jėgos vienetas yra niutonas ( N ):
N = kg∙m/s 2 .
Nepaisant to, kad SI sistema yra universali, ji leidžia naudoti kai kurias nesisteminiai vienetai, kurie rado platų praktinį pritaikymą (pavyzdžiui, hektaras).
Jie vadinami nesisteminiais vienetai, kurie nėra įtraukti į jokią visuotinai priimtą fizikinių dydžių vienetų sistemą.
Daugeliu praktinių atvejų pasirinkti fizinių dydžių dydžiai yra nepatogūs – per maži arba dideli. Dėl šios priežasties matavimo praktikoje jie dažnai naudojami kartotiniai Ir subdaugelis vienetų.
DaugkartinisĮprasta vienetu vadinti sveikąjį skaičių kartų didesnį už sisteminį ar nesisteminį vienetą. Pavyzdžiui, vieno kartotinis 1km = 1000 m.
DolnoyĮprasta vienetu vadinti sveikąjį skaičių kartų mažiau nei sisteminį ar nesisteminį vienetą. Pavyzdžiui, kelių vienetas 1 cm = 0,01 m.
Priėmus metrinę matų sistemą, buvo priimta dešimtainė kartotinių ir dalinių sudarymo sistema, atitinkanti mūsų skaitinio skaičiavimo dešimtainę sistemą. Pvz., 10 6 – mega, A 10 -6 – mikro.
Fizinis kiekis ir jo savybės. - koncepcija ir rūšys. Kategorijos "Fizikinis kiekis ir jo savybės" klasifikacija ir ypatybės. 2017 m., 2018 m.
Matavimas– daugiausia eksperimentinių operacijų visuma, atliekama naudojant technines priemones, kuriose išsaugomas kiekio vienetas, leidžiantis palyginti išmatuotą kiekį su jo vienetu ir gauti
norimą kiekio vertę. Ši vertė vadinama matavimo rezultatu.
Norint nustatyti rodomo objekto kiekybinės vertės skirtumus, įvedama fizikinio dydžio sąvoka.
Fizinis kiekis (PV) yra viena iš fizinio objekto (reiškinio, proceso) savybių, kokybine prasme bendra daugeliui fizinių objektų, bet kiekybiškai individuali kiekvienam objektui (4.1 pav.).
Pavyzdžiui, tankis, įtampa, lūžio rodiklis ir kt.
Taigi, naudodami matavimo prietaisą, pavyzdžiui, nuolatinės srovės voltmetrą, išmatuojame tam tikros elektros grandinės įtampą voltais, lygindami rodyklės (rodyklės) padėtį su elektros įtampos vienetu, saugomu voltmetro skalėje. Rasta įtampos vertė kaip tam tikras voltų skaičius parodo matavimo rezultatą.
Ryžiai. 4.1.
Išskirtinis kiekio požymis gali būti matavimo vienetas, matavimo technika, standartinis mėginys arba jų derinys.
Esant poreikiui galima išmatuoti ne tik fizikinį dydį, bet ir bet kokį fizinį bei nefizinį objektą.
Jei kūno masė yra 50 kg, tai mes kalbame apie fizikinio dydžio dydį.
Fizinio kiekio dydis– konkrečiam materialiam objektui (reiškiniui, procesui) būdingo fizikinio dydžio kiekybinis nustatymas.
Tikras dydis fizikinis dydis yra objektyvi tikrovė, kuri nepriklauso nuo to, ar matuojama atitinkama objekto savybių charakteristika, ar ne. Tikra vertė fizinis dydis randamas eksperimentiniu būdu. Jis skiriasi nuo tikrosios vertės klaidos dydžiu.
Kiekio dydis priklauso nuo to, kuris vienetas naudojamas matuojant kiekį.
Dydis gali būti išreikštas kaip abstraktus skaičius, nenurodant matavimo vieneto, kuris atitinka fizinio dydžio skaitinė reikšmė. Fizinio dydžio kiekybinis įvertinimas, pavaizduotas skaičiumi, nurodančio šio dydžio vienetą, vadinamas fizinio dydžio vertė.
Galime kalbėti apie skirtingų tam tikro fizikinio dydžio vienetų dydžius. Šiuo atveju, pavyzdžiui, kilogramo dydis skiriasi nuo svaro (1 svaras = 32 lotai = 96 ritės = 409,512 g), pudo (1 taškas = 40 svarų = 1280 lotų = 16,3805 kg) ir kt. d.
Vadinasi, reikia atsižvelgti į skirtingą fizikinių dydžių interpretavimą įvairiose šalyse, kitaip tai gali sukelti neįveikiamų sunkumų, net nelaimių.
Taip 1984 metais Kanados keleivinis lėktuvas Boeing-647 avariniu būdu nusileido transporto priemonių bandymų poligone po to, kai skrydžio metu 10 tūkst.m aukštyje dėl panaudoto kuro sugedo varikliai. Šio incidento paaiškinimas buvo toks, kad prietaisai lėktuve buvo sukalibruoti litrais, tačiau Kanados aviakompanijos, kuri papildė degalus į lėktuvą, prietaisai buvo kalibruoti galonais (maždaug 3,8 L). Taigi degalų pripilta beveik keturis kartus mažiau nei reikia.
Taigi, jei yra tam tikras kiekis X, jam priimtas matavimo vienetas yra [X], tada konkretaus fizikinio dydžio reikšmę galima apskaičiuoti naudojant formulę
X = q [X], (4.1)
Kur q – fizikinio dydžio skaitinė reikšmė; [ X] – fizinio dydžio vienetas.
Pavyzdžiui, vamzdžio ilgis l= 5m, kur l– ilgio reikšmė, 5 – jo skaitinė reikšmė, m – šiuo atveju priimtas ilgio vienetas.
Lygtis (4.1) vadinama pagrindinė matavimo lygtis, rodantis, kad dydžio skaitinė reikšmė priklauso nuo priimto matavimo vieneto dydžio.
Priklausomai nuo palyginimo srities, vertės gali būti vienalytis Ir nevienalytis. Pavyzdžiui, skersmuo, apskritimas, bangos ilgis, kaip taisyklė, laikomi vienarūšiais dydžiais, susijusiais su dydžiu, vadinamu ilgiu.
Toje pačioje dydžių sistemoje vienarūšiai dydžiai turi tą patį matmenį. Tačiau to paties dydžio kiekiai ne visada yra vienarūšiai. Pavyzdžiui, jėgos momentas ir energija nėra vienarūšiai dydžiai, bet turi tą patį matmenį.
Kiekių sistema reiškia dydžių rinkinį kartu su nuoseklių lygčių, jungiančių šiuos dydžius, rinkiniu.
Pagrindinis kiekis reiškia kiekį, kuris yra sąlygiškai parinktas tam tikrai dydžių sistemai ir yra įtrauktas į pagrindinių dydžių rinkinį. Pavyzdžiui, pagrindiniai SI sistemos dydžiai. Pagrindiniai kiekiai vienas su kitu nesusiję.
Išvestinis kiekis dydžių sistema nustatoma per pagrindinius šios sistemos dydžius. Pavyzdžiui, dydžių sistemoje, kurioje pagrindiniai dydžiai yra ilgis ir masė, masės tankis yra išvestinis dydis, kuris apibrėžiamas kaip masės, padalytos iš tūrio (ilgio iki trečiojo laipsnio), santykis.
Keli vienetai gaunamas duotą matavimo vienetą padauginus iš sveikojo skaičiaus, didesnio už vienetą. Pavyzdžiui, kilometras yra metro dešimtainis kartotinis; o valanda yra ne dešimtainis vienetas, kuris yra sekundės kartotinis.
daugybinis vienetas gaunamas padalijus matavimo vienetą iš sveikojo skaičiaus, didesnio už vienetą. Pavyzdžiui, milimetras yra dešimtainis vienetas, metro kartotinis.
Nesisteminis vienetas matavimas nepriklauso šiai vienetų sistemai. Pavyzdžiui, diena, valanda, minutė yra nesisteminiai matavimo vienetai SI sistemos atžvilgiu.
Pristatykime dar vieną svarbią sąvoką – matavimo konvertavimas.
Jis suprantamas kaip dviejų dydžių dydžių „vienas su vienu“ atitikimo nustatymo procesas: konvertuojamo (įvesties) ir kiekio, transformuojamo dėl matavimo (įvesties), dydžių.
Įėjimo dydžio, transformuojamo naudojant techninį prietaisą - matavimo keitiklį, dydžių rinkinys vadinamas konversijų diapazonas.
Matavimų konvertavimas gali būti atliekamas įvairiais būdais, priklausomai nuo fizinių dydžių tipų, kurie paprastai skirstomi į tris grupes.
Pirmoji grupė reiškia kiekius dydžių rinkinyje, kurių tik jų santykiai nustatomi palyginimų forma „silpnesnis - stipresnis“, „minkštesnis - kietesnis“, „šaltesnis - šiltesnis“ ir kt.
Šie ryšiai nustatomi remiantis teoriniais arba eksperimentiniais tyrimais ir vadinami užsakymo santykiai(ekvivalentiškumo santykiai).
Prie kiekių pirmoji grupė apima, pavyzdžiui, vėjo stiprumą (silpną, stiprų, vidutinį, audringą ir kt.), kietumą, apibūdinamą tiriamo kūno gebėjimu atsispirti įspaudimams ar įbrėžimams.
Antroji grupėžymi dydžius, kurių eilės (ekvivalentiškumo) santykiai nustatomi ne tik tarp kiekių dydžių, bet ir tarp kiekių skirtumų jų dydžių poromis.
Tai apima, pavyzdžiui, laiką, energiją, temperatūrą, nustatytą skysčio termometro skalėje.
Galimybė palyginti šių dydžių dydžių skirtumus yra nustatant antrosios grupės kiekius.
Taigi, naudojant gyvsidabrio termometrą, temperatūros skirtumai (pavyzdžiui, nuo +5 iki +10 ° C) laikomi vienodais. Taigi šiuo atveju egzistuoja ir dydžio eilės (25 „šilčiau“ nei 10°C), ir lygiavertiškumo ryšys tarp porų dydžio reikšmių skirtumų: poros skirtumas (25–20°C). ) atitinka poros skirtumą (10–5°C).
Abiem atvejais eilės santykis vienareikšmiškai nustatomas naudojant matavimo priemonę (matavimo keitiklį), kuris yra minėtas skysčio termometras.
Nesunku daryti išvadą, kad temperatūra priklauso tiek pirmosios, tiek antrosios grupės vertėms.
Trečioji grupė dydžiai pasižymi tuo, kad jų dydžių aibėje (išskyrus nurodytus antrosios grupės dydžiams būdingus eilės ir lygiavertiškumo ryšius) galima atlikti operacijas, panašias į sudėjimą ar atimtį (sudimumo savybė).
Trečiosios grupės dydžiai apima daug fizikinių dydžių, pavyzdžiui, ilgį, masę.
Taigi du kūnus, sveriančius po 0,5 kg, padėtus ant vieno iš vienodų svarstyklių keptuvių, subalansuoja 1 kg sveriantis svoris, uždėtas ant kitos keptuvės.
Fizinis dydis yra viena iš fizinio objekto (reiškinio, proceso) savybių, kuri kokybiškai būdinga daugeliui fizinių objektų, tačiau skiriasi kiekybine verte.
Matavimų tikslas yra nustatyti fizikinio dydžio reikšmę – tam tikrą jam priimtų vienetų skaičių (pvz., gaminio masės matavimo rezultatas 2 kg, pastato aukštis 12 m ir kt.). ).
Priklausomai nuo objektyvumo priartėjimo laipsnio, išskiriamos tikrosios, faktinės ir išmatuotos fizinio dydžio vertės.
Tai vertė, kuri idealiai atspindi atitinkamą objekto savybę kokybiniu ir kiekybiniu požiūriu. Dėl matavimo priemonių ir metodų netobulumo praktiškai neįmanoma gauti tikrųjų dydžių verčių. Juos galima įsivaizduoti tik teoriškai. Ir matavimo metu gautos vertės tik didesniu ar mažesniu mastu artėja prie tikrosios vertės.
Tai yra eksperimentiniu būdu rasto kiekio vertė, kuri yra tokia artima tikrajai vertei, kad ją galima naudoti tam tikram tikslui.
Tai vertė, gauta matuojant naudojant specifinius metodus ir matavimo priemones.
9. Matavimų klasifikavimas pagal išmatuotos vertės priklausomybę nuo laiko ir pagal išmatuotų verčių rinkinius.
Pagal išmatuotos vertės kitimo pobūdį – statiniai ir dinaminiai matavimai.
Dinaminis matavimas - dydžio, kurio dydis kinta laikui bėgant, matavimas. Greitai pasikeitus išmatuoto dydžio dydžiui, reikia jį išmatuoti tiksliausiai nustatant laiko momentą. Pavyzdžiui, išmatuoti atstumą iki Žemės paviršiaus nuo baliono arba išmatuoti nuolatinę elektros srovės įtampą. Iš esmės dinaminis matavimas yra išmatuoto kiekio funkcinės priklausomybės nuo laiko matavimas.
Statinis matavimas - dydžio, į kurį atsižvelgiama, matavimas pagal paskirtą matavimo užduotį ir nesikeičia per visą matavimo laikotarpį. Pavyzdžiui, pagaminto gaminio linijinio dydžio matavimas esant normaliai temperatūrai gali būti laikomas statiniu, nes temperatūros svyravimai dirbtuvėse dešimtųjų laipsnių lygyje sukelia ne didesnę kaip 10 μm/m matavimo paklaidą, kuri palyginus yra nereikšminga. dėl detalės gamybos klaidos. Todėl atliekant šią matavimo užduotį išmatuotas dydis gali būti laikomas nepakitusiu. Kalibruojant linijos ilgio matą pagal valstybės pirminį standartą, termostatas užtikrina 0,005 °C temperatūros palaikymo stabilumą. Tokie temperatūros svyravimai sukelia tūkstantį kartų mažesnę matavimo paklaidą – ne daugiau kaip 0,01 μm/m. Tačiau atliekant šią matavimo užduotį tai yra būtina, o temperatūros pokyčių atsižvelgimas į matavimo procesą tampa sąlyga užtikrinti reikiamą matavimo tikslumą. Todėl šie matavimai turėtų būti atliekami naudojant dinaminio matavimo metodą.
Remiantis esamais išmatuotų verčių rinkiniaisįjungta elektrinis ( srovė, įtampa, galia) , mechaninis ( masė, gaminių skaičius, pastangos); , šiluminė galia(temperatūra, slėgis); , fizinis(tankis, klampumas, drumstumas); cheminis(sudėtis, cheminės savybės, koncentracija) , radijo inžinerija ir tt
Matavimų klasifikavimas pagal rezultato gavimo būdą (pagal tipą).
Pagal matavimo rezultatų gavimo būdą skiriami: tiesioginiai, netiesioginiai, kaupiamieji ir jungtiniai matavimai.
Tiesioginiai matavimai yra tie, kurių metu norima išmatuoto dydžio vertė randama tiesiogiai iš eksperimentinių duomenų.
Netiesioginiai matavimai yra tokie, kai norima išmatuoto dydžio vertė randama pagal žinomą ryšį tarp išmatuoto kiekio ir dydžių, nustatytų naudojant tiesioginius matavimus.
Kaupiamieji matavimai yra tokie, kai vienu metu matuojami keli to paties pavadinimo dydžiai ir nustatyta reikšmė randama sprendžiant lygčių sistemą, kuri gaunama remiantis tiesioginiais to paties pavadinimo dydžių matavimais.
Jungtiniai matavimai yra dviejų ar daugiau skirtingų pavadinimų kiekių matavimai, siekiant nustatyti ryšį tarp jų.
Matavimų klasifikavimas pagal sąlygas, kurios lemia rezultato tikslumą ir matavimų skaičių rezultatui gauti.
Pagal sąlygas, kurios lemia rezultato tikslumą, matavimai skirstomi į tris klases:
1. Didžiausio įmanomo tikslumo, kurį galima pasiekti naudojant esamą technologijos lygį, matavimai.
Tai visų pirma apima standartinius matavimus, susijusius su didžiausiu įmanomu nustatytų fizikinių dydžių vienetų atkūrimo tikslumu, ir, be to, fizinių konstantų, pirmiausia universaliųjų, matavimus (pavyzdžiui, absoliučią gravitacijos pagreičio vertę, protono giromagnetinis santykis ir kt.).
Ši klasė taip pat apima keletą specialių matavimų, kuriems reikalingas didelis tikslumas.
2. Kontroliniai ir patikros matavimai, kurių paklaida su tam tikra tikimybe neturėtų viršyti tam tikros nurodytos vertės.
Tai – standartų įgyvendinimo ir laikymosi valstybinės priežiūros laboratorijų atliekami matavimai ir matavimo įrangos būklės bei gamyklinių matavimų laboratorijos, kurios garantuoja rezultato paklaidą su tam tikra tikimybe, neviršijančia tam tikros iš anksto nustatytos reikšmės.
3. Techniniai matavimai, kurių metu rezultato paklaida nustatoma pagal matavimo priemonių charakteristikas.
Techninių matavimų pavyzdžiai yra matavimai, atliekami gamybos proceso metu mašinų gamybos įmonėse, elektrinių skirstomuosiuose skyduose ir kt.
Pagal matavimų skaičių matavimai skirstomi į vienkartinius ir daugkartinius.
Vienas matavimas yra vieno dydžio matavimas, atliktas vieną kartą. Praktikoje pavieniai matavimai turi didelę paklaidą, todėl norint sumažinti paklaidą, rekomenduojama tokio tipo matavimus atlikti bent tris kartus, o kaip rezultatą paimti jų aritmetinį vidurkį.
Keli matavimai – tai vieno ar kelių dydžių matavimai, atliekami keturis ar daugiau kartų. Daugkartinis matavimas yra pavienių matavimų serija. Mažiausias matavimų skaičius, kurį atlikus matavimas gali būti laikomas kartotiniu, yra keturi. Kelių matavimų rezultatas yra visų atliktų matavimų rezultatų aritmetinis vidurkis. Atliekant pakartotinius matavimus, paklaida sumažėja.
Atsitiktinių matavimo paklaidų klasifikacija.
Atsitiktinė paklaida yra matavimo paklaidos komponentas, kuris atsitiktinai kinta pakartotinai matuojant tą patį kiekį.
1) Grubus – neviršija leistinos paklaidos
2) Praleidimas yra grubi klaida, priklauso nuo žmogaus
3) Tikėtina – gauta kaip eksperimento kūrimo metu rezultatas. sąlygos
Metrologijos samprata
Metrologija– mokslas apie matavimus, jų vienovę užtikrinančius metodus ir priemones bei reikiamo tikslumo pasiekimo būdus. Jis pagrįstas terminų ir sąvokų rinkiniu, iš kurių svarbiausi pateikiami toliau.
Fizinis kiekis- savybė, kuri kokybiškai būdinga daugeliui fizinių objektų, bet kiekybiškai individuali kiekvienam objektui. Fiziniai dydžiai yra ilgis, masė, tankis, jėga, slėgis ir kt.
Fizinio kiekio vienetas laikomas kiekiu, kuriam pagal apibrėžimą priskiriama reikšmė lygi 1. Pavyzdžiui, masė 1 kg, jėga 1 N, slėgis 1 Pa. Skirtingose vienetų sistemose to paties kiekio vienetai gali skirtis pagal dydį. Pavyzdžiui, 1 kgf ≈ 10 N jėgai.
Fizinio kiekio vertė– konkretaus objekto fizinio dydžio skaitinis įvertinimas priimtais vienetais. Pavyzdžiui, plytos masė yra 3,5 kg.
Techninis matmuo– įvairių fizikinių dydžių verčių nustatymas naudojant specialius techninius metodus ir priemones. Laboratorinių tyrimų metu nustatomi geometrinių matmenų, masės, temperatūros, slėgio, jėgos ir kt. reikšmės Visi techniniai matavimai turi atitikti vieningumo ir tikslumo reikalavimus.
Tiesioginis matavimas– eksperimentinis tam tikros vertės palyginimas su kita, imama vienetu, nuskaitant instrumento skalę. Pavyzdžiui, matuojant ilgį, masę, temperatūrą.
Netiesioginiai matavimai– rezultatai, gauti naudojant tiesioginių matavimų rezultatus skaičiuojant pagal žinomas formules. Pavyzdžiui, medžiagos tankio ir stiprumo nustatymas.
Matavimų vienovė– matavimų būsena, kai jų rezultatai išreiškiami teisiniais vienetais, o matavimo paklaidos žinomos su nurodyta tikimybe. Matavimų vienovė būtina tam, kad būtų galima palyginti skirtingose vietose, skirtingu laiku, naudojant įvairius prietaisus, atliktų matavimų rezultatus.
Matavimų tikslumas– matavimų kokybė, atspindinti gautų rezultatų artumą tikrajai išmatuotos vertės reikšmei. Atskirkite tikrąsias ir faktines fizikinių dydžių vertes.
Tikra prasmė fizinis dydis idealiai atspindi atitinkamas objekto savybes kokybine ir kiekybine prasme. Tikroji vertė neturi matavimo klaidų. Kadangi visos fizikinio dydžio reikšmės randamos empiriškai ir jose yra matavimo klaidų, tikroji reikšmė lieka nežinoma.
Tikra vertė fiziniai dydžiai randami eksperimentiškai. Jis yra toks artimas tikrosios vertės, kad tam tikrais tikslais gali būti naudojamas vietoje jo. Atliekant techninius matavimus faktine verte laikoma fizinio dydžio, kurio paklaida yra priimtina pagal techninius reikalavimus, reikšmė.
Matavimo klaida– matavimo rezultato nuokrypis nuo tikrosios išmatuotos vertės vertės. Kadangi tikroji išmatuoto dydžio reikšmė lieka nežinoma, praktikoje matavimo paklaida tik apytiksliai įvertinama lyginant matavimo rezultatus su kelis kartus didesniu tikslumu gauta to paties dydžio verte. Taigi pavyzdžio matmenų matavimo liniuote paklaida, kuri yra ± 1 mm, gali būti įvertinta matuojant pavyzdį slankmačiu, kurio paklaida ne didesnė kaip ± 0,5 mm.
Absoliuti klaida išreikštas išmatuoto kiekio vienetais.
Santykinė klaida- absoliučios paklaidos ir tikrosios išmatuotos vertės vertės santykis.
Matavimo priemonės yra techninės priemonės, naudojamos matavimams ir turinčios standartizuotas metrologines savybes. Matavimo priemonės skirstomos į matas ir matavimo priemones.
Išmatuoti– matavimo priemonė, skirta atkurti tam tikro dydžio fizinį dydį. Pavyzdžiui, svoris yra masės matas.
Matavimo prietaisas– matavimo priemonė, skirta matavimo informacijai atkurti tokia forma, kurią stebėtojas gali suvokti. Paprasčiausios matavimo priemonės vadinamos matavimo priemonėmis. Pavyzdžiui, liniuotė, suportas.
Pagrindiniai matavimo priemonių metrologiniai rodikliai yra šie:
Skalės padalijimo vertė yra išmatuoto dydžio verčių skirtumas, atitinkantis du gretimus skalės ženklus;
Pradinė ir galutinė skalės reikšmės yra atitinkamai mažiausia ir didžiausia skalėje nurodytos išmatuotos vertės reikšmės;
Matavimo diapazonas yra išmatuotos vertės verčių diapazonas, kuriam normalizuojamos leistinos paklaidos.
Matavimo klaida– klaidų tarpusavio superpozicijos rezultatas, atsiradęs dėl įvairių priežasčių: pačių matavimo priemonių paklaidos, paklaidos, atsirandančios naudojant prietaisą ir nuskaitant matavimo rezultatus bei paklaidas dėl matavimo sąlygų nesilaikymo. Atliekant pakankamai didelį matavimų skaičių, matavimo rezultatų aritmetinis vidurkis artėja prie tikrosios vertės, o paklaida mažėja.
Sisteminė klaida- paklaida, kuri išlieka pastovi arba natūraliai kinta atliekant pakartotinius matavimus ir atsiranda dėl gerai žinomų priežasčių. Pavyzdžiui, instrumento skalės poslinkis.
Atsitiktinė klaida – tai klaida, kai nėra natūralaus ryšio su ankstesnėmis ar vėlesnėmis klaidomis. Jo atsiradimą lemia daugybė atsitiktinių priežasčių, kurių įtakos kiekvienam matavimui negalima iš anksto atsižvelgti. Priežastys, dėl kurių atsiranda atsitiktinė klaida, yra, pavyzdžiui, medžiagos nevienalytiškumas, mėginių ėmimo nelygumai ir prietaiso rodmenų klaidos.
Jei matavimų metu atsiranda vadinamasis grubi klaida, o tai ženkliai padidina laukiamą paklaidą tam tikromis sąlygomis, tada tokie matavimo rezultatai neįtraukiami į nepatikimus.
Visų matavimų vienovę užtikrina matavimo vienetų nustatymas ir jų etalonų kūrimas. Nuo 1960 metų galioja Tarptautinė vienetų sistema (SI), kuri pakeitė metrinės matų sistemos pagrindu sukurtą kompleksinį vienetų sistemų ir atskirų nesisteminių vienetų rinkinį. Rusijoje SI sistema buvo priimta kaip standartinė, o jos naudojimas statybos srityje reglamentuojamas nuo 1980 m.
Paskaita 2. FIZINIAI KIEKYS. MATAVIMO VIENETAI
2.1 Fiziniai dydžiai ir svarstyklės
2.2 Fizinių dydžių vienetai
2.3. Tarptautinė vienetų sistema (SI sistema)
2.4 Technologinių procesų fizikiniai kiekiai
maisto produkcija
2.1 Fiziniai dydžiai ir svarstyklės
Fizinis dydis – tai savybė, kuri kokybiškai bendra daugeliui fizinių objektų (fizinių sistemų, jų būsenų ir jose vykstančių procesų), tačiau kiekybiškai individuali kiekvienam iš jų.
Individualus kiekybine prasme turėtų būti suprantama taip, kad vieno objekto ta pati savybė gali būti tam tikrą skaičių kartų didesnė arba mažesnė nei kito objekto.
Paprastai terminas „fizinis kiekis“ vartojamas kalbant apie savybes ar charakteristikas, kurias galima kiekybiškai įvertinti. Fizikiniai dydžiai apima masę, ilgį, laiką, slėgį, temperatūrą ir kt. Visi jie lemia kokybiškai bendras fizines savybes, jų kiekybinės charakteristikos gali būti skirtingos.
Patartina atskirti fizikinius dydžius į išmatuotas ir įvertintas. Išmatuotas EF gali būti išreikštas kiekybiškai tam tikru nustatytų matavimo vienetų skaičiumi. Galimybė įdiegti ir naudoti pastarąjį yra svarbus skiriamasis išmatuoto EF bruožas.
Tačiau yra savybių, tokių kaip skonis, kvapas ir kt., kurių vienetų įvesti negalima. Tokius kiekius galima apskaičiuoti. Vertės įvertinamos naudojant skales.
Autorius rezultato tikslumas Yra trys fizinių dydžių verčių tipai: tikroji, faktinė, išmatuota.
Tikroji fizinio dydžio vertė(tikroji kiekio vertė) – fizinio dydžio vertė, kuri kokybiniu ir kiekybiniu požiūriu idealiai atspindėtų atitinkamą objekto savybę.
Metrologijos postulatai apima
Tikroji tam tikro dydžio vertė egzistuoja ir ji yra pastovi
Neįmanoma rasti tikrosios išmatuoto kiekio vertės.
Tikroji fizinio dydžio vertė gali būti gauta tik dėl nesibaigiančio matavimo proceso, be galo tobulinant metodus ir matavimo priemones. Kiekvienam matavimo technologijos išsivystymo lygiui galime žinoti tik tikrąją fizinio dydžio vertę, kuri naudojama vietoj tikrosios.
Tikroji fizinio dydžio vertė– fizinio dydžio vertė, nustatyta eksperimentiniu būdu ir tiek arti tikrosios vertės, kad gali ją pakeisti atliekant nurodytą matavimo užduotį. Tipiškas pavyzdys, iliustruojantis matavimo technologijos raidą, yra laiko matavimas. Vienu metu laiko vienetas, antrasis, buvo apibrėžtas kaip 1/86400 vidutinės saulės dienos su 10 paklaida. -7 . Šiuo metu antrasis nustatomas su 10 paklaida -14 , t.y., mes esame 7 dydžiais arčiau tikrosios laiko nustatymo etaloniniame lygmenyje reikšmės.
Faktinė fizinio dydžio vertė paprastai laikoma dydžių verčių serijos aritmetiniu vidurkiu, gautu atliekant vienodo tikslumo matavimus, arba svertiniu aritmetiniu vidurkiu, kai matavimai buvo nevienodo tikslumo.
Išmatuota fizinio dydžio vertė– fizinio dydžio, gauto naudojant konkrečią techniką, vertė.
Pagal PV reiškinių tipą suskirstyti į tokias grupes :
- tikras , tie. apibūdinantys medžiagų fizines ir fizikines bei chemines savybes. Iš jų pagamintos medžiagos ir gaminiai. Tai apima masę, tankį ir kt. Tai pasyvūs PV, nes joms matuoti reikia naudoti pagalbinius energijos šaltinius, kurių pagalba generuojamas matavimo informacijos signalas.
- energijos – aprašomos energijos transformacijos, perdavimo ir panaudojimo procesų energetinės charakteristikos (energija, įtampa, galia. Šie dydžiai yra aktyvūs. Juos galima paversti matavimo informaciniais signalais nenaudojant pagalbinių energijos šaltinių);
- charakterizuojantys laiko procesų tėkmę . Į šią grupę įeina įvairios spektrinės charakteristikos, koreliacinės funkcijos ir kt.
Pagal sąlyginės priklausomybės nuo kitų PV verčių laipsnį skirstomi į pagrindinius ir išvestinius
Pagrindinis fizinis kiekis– fizinis dydis, įtrauktas į dydžių sistemą ir paprastai laikomas nepriklausomu nuo kitų šios sistemos dydžių.
Pagrindiniais laikomų fizikinių dydžių ir jų skaičiaus pasirinkimas atliekamas savavališkai. Visų pirma, pagrindiniais buvo pasirinkti dydžiai, apibūdinantys pagrindines materialaus pasaulio savybes: ilgis, masė, laikas. Likę keturi pagrindiniai fizikiniai dydžiai parenkami taip, kad kiekvienas iš jų reprezentuotų vieną iš fizikos šakų: srovės stiprumą, termodinaminę temperatūrą, medžiagos kiekį, šviesos intensyvumą.
Kiekvienam pagrindiniam dydžių sistemos fiziniam dydžiui priskiriamas simbolis lotyniškos arba graikiškos abėcėlės mažosiomis raidėmis: ilgis - L, masė - M, laikas - T, elektros srovė - I, temperatūra - O, kiekis medžiaga – N, šviesos intensyvumas – J. Šie simboliai įtraukti į fizikinių dydžių sistemos pavadinimą. Taigi mechanikos fizikinių dydžių sistema, kurios pagrindiniai dydžiai yra ilgis, masė ir laikas, vadinama „LMT sistema“.
Išvestinis fizikinis dydis– fizinis dydis, įtrauktas į dydžių sistemą ir nustatomas pagal šios sistemos pagrindinius dydžius.
1.3 Fiziniai dydžiai ir jų matavimai
Fizinis kiekis – viena iš fizinio objekto (fizinės sistemos, reiškinio ar proceso) savybių, kokybine prasme bendra daugeliui fizinių objektų, bet kiekybiškai individuali kiekvienam iš jų. Taip pat galime sakyti, kad fizikinis dydis yra dydis, kurį galima panaudoti fizikos lygtyse, o fizika čia turime omenyje mokslą ir techniką apskritai.
žodis" dydžio“ dažnai vartojamas dviem prasmėmis: kaip bendra savybė, kuriai taikoma daugiau ar mažiau sąvoka, ir kaip šios savybės kiekis. Pastaruoju atveju turėtume kalbėti apie „dydžio dydį“, todėl toliau apie kiekį kalbėsime būtent kaip apie fizinio objekto savybę, o antrąja prasme – kaip apie fizinio dydžio reikšmę. .
Pastaruoju metu kiekių skirstymas į fizinis ir nefizinis , nors reikia pažymėti, kad tokiam vertybių skirstymui griežto kriterijaus nėra. Tuo pačiu metu, pagal fizinis suprasti fizinio pasaulio savybes apibūdinančius dydžius, naudojamus fiziniuose moksluose ir technikoje. Yra jų matavimo vienetai. Fiziniai dydžiai, priklausomai nuo jų matavimo taisyklių, skirstomi į tris grupes:
Daiktų savybes apibūdinantys kiekiai (ilgis, masė);
dydžiai, apibūdinantys sistemos būseną (slėgis,
temperatūra);
Procesus apibūdinantys kiekiai (greitis, galia).
KAM nefizinis nurodyti dydžius, kuriems nėra matavimo vienetų. Jie gali apibūdinti tiek materialaus pasaulio savybes, tiek socialiniuose moksluose, ekonomikoje ir medicinoje vartojamas sąvokas. Pagal šį dydžių skirstymą įprasta skirti fizikinių dydžių matavimus ir nefiziniai matavimai . Kita šio požiūrio išraiška yra du skirtingi matavimo sąvokos supratimai:
matavimas in siaurąja prasme kaip eksperimentinis palyginimas
vienas išmatuojamas dydis su kitu žinomu dydžiu
ta pati kokybė, priimta kaip vienetas;
matavimas in plačiąja prasme kaip rasti atitikmenis
tarp skaičių ir objektų, jų būsenų ar procesų pagal
žinomos taisyklės.
Antrasis apibrėžimas atsirado dėl pastaruoju metu plačiai paplitusio nefizinių dydžių matavimų, kurie atsiranda biomedicinos tyrimuose, ypač psichologijos, ekonomikos, sociologijos ir kituose socialiniuose moksluose. Šiuo atveju teisingiau būtų kalbėti ne apie matavimą, o apie kiekių įvertinimas , vertinimą supranta kaip kažko kokybės, laipsnio, lygio nustatymą pagal nustatytas taisykles. Kitaip tariant, tai yra operacija, kai pagal nustatytas taisykles priskiriamas objekto kokybę apibūdinantis kiekis apskaičiuojant, surandant ar nustatant skaičių. Pavyzdžiui, nustatyti vėjo ar žemės drebėjimo stiprumą, vertinti dailiojo čiuožimo sportininkus arba vertinti mokinių žinias penkiabalėje sistemoje.
Koncepcija įvertinimas dydžių nereikėtų painioti su dydžių įvertinimo sąvoka, susijusia su tuo, kad matavimų metu iš tikrųjų gauname ne tikrąją išmatuoto dydžio vertę, o tik jos įvertinimą, vienaip ar kitaip artimą šiai vertei.
Aukščiau aptarta koncepcija matavimas“, kuris suponuoja matavimo vieneto (mato) buvimą, atitinka matavimo sąvoką siaurąja prasme ir yra labiau tradicinis bei klasikinis. Šia prasme jis bus suprantamas toliau – kaip fizikinių dydžių matavimas.
Žemiau yra apie pagrindinės sąvokos , susijęs su fizikiniu dydžiu (toliau visos pagrindinės metrologijos sąvokos ir jų apibrėžimai pateikiami pagal pirmiau minėtą rekomendaciją dėl tarpvalstybinio standartizavimo RMG 29-99):
- fizinio dydžio dydis - fizinio dydžio, būdingo konkrečiam materialiam objektui, sistemai, reiškiniui ar procesui, kiekybinis tikrumas;
- fizinio kiekio vertė - fizinio dydžio dydžio išraiška tam tikro priimtinų vienetų skaičiumi;
- tikroji fizinio dydžio vertė - fizinio dydžio vertė, kuri idealiai apibūdina atitinkamą fizikinį dydį kokybiniu ir kiekybiniu požiūriu (gali būti koreliuojama su absoliučios tiesos samprata ir gaunama tik dėl nesibaigiančio matavimo proceso, be galo tobulinant metodus ir matavimo priemones). );
tikroji fizinio dydžio vertė fizinio dydžio vertė, gauta eksperimentiniu būdu ir taip artima tikrajai vertei, kad ją būtų galima naudoti vietoj jo atliekant pateiktą matavimo užduotį;
fizinio dydžio matavimo vienetas fiksuoto dydžio fizikinis dydis, kuriam sutartinai priskiriama skaitinė reikšmė, lygi 1, ir naudojamas į jį panašių fizikinių dydžių kiekybinei išraiškai;
fizikinių dydžių sistema fizinių dydžių rinkinys, sudarytas pagal priimtus principus, kai vieni dydžiai laikomi nepriklausomais, o kiti apibrėžiami kaip šių dydžių funkcijos. nepriklausomi kiekiai;
pagrindinis fizinis kiekis – fizinis dydis, įtrauktas į dydžių sistemą ir sutartinai priimtas kaip nepriklausomas nuo kitų šios sistemos dydžių.
išvestinis fizikinis dydis – fizinis dydis, įtrauktas į dydžių sistemą ir nustatytas per bazinius šios sistemos dydžius;
fizinių vienetų vienetų sistema pagrindinių ir išvestinių fizikinių dydžių vienetų rinkinys, suformuotas pagal tam tikros fizikinių dydžių sistemos principus.
