ფიზიკური რაოდენობის ფიზიკური სიდიდის ერთეული ფიზიკური ფენომენი. ფიზიკური რაოდენობების სიმბოლოები

შესავალი

ფიზიკური რაოდენობა არის ფიზიკური ობიექტის ერთ-ერთი თვისების მახასიათებელი (ფიზიკური სისტემა, ფენომენი ან პროცესი), რომელიც ხარისხობრივად საერთოა მრავალი ფიზიკური ობიექტისთვის, მაგრამ რაოდენობრივად ინდივიდუალურია თითოეული ობიექტისთვის.

ინდივიდუალობა გაგებულია იმ გაგებით, რომ რაოდენობის ან სიდიდის მნიშვნელობა შეიძლება იყოს ერთი ობიექტისთვის გარკვეული რაოდენობის ჯერ მეტი ან ნაკლები, ვიდრე მეორესთვის.

ფიზიკური სიდიდის ღირებულება არის მისი ზომის შეფასება მისთვის მიღებული ერთეულების გარკვეული რაოდენობის ან მისთვის მიღებული მასშტაბის რიცხვის სახით. მაგალითად, 120 მმ არის მნიშვნელობა წრფივი სიდიდე; 75 კგ არის სხეულის წონის მნიშვნელობა.

არსებობს ფიზიკური რაოდენობის ნამდვილი და რეალური მნიშვნელობები. ნამდვილი მნიშვნელობა არის მნიშვნელობა, რომელიც იდეალურად ასახავს ობიექტის თვისებას. რეალური მნიშვნელობა არის ექსპერიმენტულად ნაპოვნი ფიზიკური სიდიდის მნიშვნელობა, რომელიც საკმარისად ახლოს არის ნამდვილ მნიშვნელობასთან, რომლის ნაცვლად მისი გამოყენება შესაძლებელია.

ფიზიკური სიდიდის გაზომვა არის ოპერაციების ერთობლიობა, რომელიც მოიცავს ტექნიკური საშუალების გამოყენებას, რომელიც ინახავს ერთეულს ან ამრავლებს ფიზიკური სიდიდის სკალას, რომელიც შედგება გაზომილი სიდიდის შედარებაში (ცალსახად ან ირიბად) მის ერთეულთან ან მასშტაბთან, რათა მიიღეთ ამ რაოდენობის ღირებულება გამოსაყენებლად ყველაზე მოსახერხებელი ფორმით.

არსებობს სამი სახის ფიზიკური რაოდენობა, რომელთა გაზომვა ხორციელდება ფუნდამენტურად განსხვავებული წესების მიხედვით.

ფიზიკური სიდიდეების პირველი ტიპი მოიცავს რაოდენობებს ზომის სიმრავლეზე, რომელთა მხოლოდ რიგისა და ეკვივალენტობის მიმართებაა განსაზღვრული. ეს არის ურთიერთობები, როგორიცაა "უფრო რბილი", "მძიმე", "თბილი", "ცივი" და ა.შ.

ამ ტიპის რაოდენობა მოიცავს, მაგალითად, სიმტკიცეს, რომელიც განისაზღვრება, როგორც სხეულის უნარი, წინააღმდეგობა გაუწიოს მასში სხვა სხეულის შეღწევას; ტემპერატურა, როგორც სხეულის გაცხელების ხარისხი და ა.შ.

ასეთი ურთიერთობების არსებობა თეორიულად ან ექსპერიმენტულად დგინდება გამოყენებით სპეციალური საშუალებებიშედარება, ასევე რომელიმე ობიექტზე ფიზიკური სიდიდის ზემოქმედების შედეგებზე დაკვირვების საფუძველზე.

მეორე ტიპის ფიზიკური სიდიდეებისთვის, რიგისა და ეკვივალენტობის მიმართება ხდება როგორც ზომებს შორის, ასევე მათი ზომის წყვილებში განსხვავებებს შორის.

ტიპიური მაგალითია დროის ინტერვალის მასშტაბი. ამრიგად, დროის ინტერვალებში განსხვავებები განიხილება თანაბარი, თუ შესაბამის ნიშნებს შორის მანძილი ტოლია.

მესამე ტიპი შედგება დანამატი ფიზიკური რაოდენობით.

დანამატი ფიზიკური სიდიდეები არის სიდიდეები, რომელთა ზომების სიმრავლეზე განისაზღვრება არა მხოლოდ რიგისა და ეკვივალენტობის მიმართება, არამედ შეკრებისა და გამოკლების მოქმედებებიც.

ასეთ სიდიდეებში შედის, მაგალითად, სიგრძე, მასა, დენი და ა.შ. მათი გაზომვა შესაძლებელია ნაწილებად, ასევე შესაძლებელია გამრავლდეს მრავალმნიშვნელოვანი საზომის გამოყენებით, ინდივიდუალური ზომების შეჯამების საფუძველზე.

ორი სხეულის მასების ჯამი არის სხეულის მასა, რომელიც დაბალანსებულია პირველი ორით თანაბარი სასწორებით.

ნებისმიერი ორი ერთგვაროვანი PV-ის ან ერთი და იმავე PV-ის ნებისმიერი ორი ზომის ზომები შეიძლება შევადაროთ ერთმანეთს, ანუ თქვენ შეგიძლიათ იპოვოთ რამდენჯერ არის ერთი მეორეზე დიდი (ან პატარა). m ზომის Q", Q", ..., Q (m) ერთმანეთთან შესადარებლად აუცილებელია მათი მიმართებების C m 2 გათვალისწინება. უფრო ადვილია თითოეული მათგანის შედარება ერთგვაროვანი PV-ის ერთი ზომის [Q]-ით, თუ მას ავიღებთ PV ზომის ერთეულად (შემოკლებით PV-ის ერთეული). ამ შედარების შედეგად ვიღებთ გამონათქვამებს ზომებისთვის Q", Q", ... , Q (m) ზოგიერთი რიცხვის სახით n", n", .. . ,n (მ) PV ერთეული: Q" = n" [Q]; Q" = n"[Q]; ...; Q(m) = n(m)[Q]. თუ შედარება განხორციელდება ექსპერიმენტულად, მაშინ მხოლოდ m ექსპერიმენტი იქნება საჭირო (C m 2-ის ნაცვლად), ხოლო ზომების Q", Q", ..., Q (m) ერთმანეთთან შედარება შესაძლებელია მხოლოდ. გათვლებით, როგორიცაა

სადაც n (i) / n (j) არის აბსტრაქტული რიცხვები.

აკრიფეთ თანასწორობა

ეწოდება ძირითადი საზომი განტოლება, სადაც n [Q] არის PV ზომის მნიშვნელობა (შემოკლებით, როგორც PV მნიშვნელობა). PV მნიშვნელობა არის დასახელებული რიცხვი, რომელიც შედგება PV ზომის რიცხვითი მნიშვნელობიდან (შემოკლებით, როგორც PV რიცხვითი მნიშვნელობა) და PV ერთეულის დასახელებისგან. მაგალითად, n = 3,8 და [Q] = 1 გრამით, მასის ზომაა Q = n [Q] = 3,8 გრამი, n = 0,7 და [Q] = 1 ამპერი დენის ზომა Q = n [ Q ] = 0,7 ამპერი. ჩვეულებრივ, იმის ნაცვლად, რომ „მასის ზომა არის 3.8 გრამი“, „დენის ზომა არის 0.7 ამპერი“ და ა.შ., ამბობენ და უფრო მოკლედ წერენ: „მასა 3.8 გრამი“, „დენი არის 0.7 ამპერი“. " " და ასე შემდეგ.

PV-ის ზომა ყველაზე ხშირად განისაზღვრება მისი გაზომვით. PV-ს ზომის გაზომვა (შემოკლებით, როგორც საზომი PV) შედგება ექსპერიმენტული გამოყენებით სპეციალური ტექნიკური საშუალებებიიპოვეთ PV-ს მნიშვნელობა და შეაფასეთ ამ მნიშვნელობის სიახლოვე იმ მნიშვნელობასთან, რომელიც იდეალურად ასახავს ამ PV-ს ზომას. ამ გზით აღმოჩენილ PV მნიშვნელობას ეწოდება ნომინალური.

იგივე ზომა Q შეიძლება გამოისახოს სხვადასხვა მნიშვნელობასხვადასხვა რიცხვითი მნიშვნელობებით, PV ერთეულის არჩევის მიხედვით (Q = 2 საათი = 120 წუთი = 7200 წამი = = 1/12 დღე). თუ აიღებთ ორს სხვადასხვა ერთეულიდა , მაშინ შეგვიძლია დავწეროთ Q = n 1 და Q = n 2, საიდანაც

n 1 /n 2 = /,

ე.ი. რიცხვითი მნიშვნელობები PV უკუპროპორციულია მის ერთეულებთან.

იქიდან, რომ PV-ს ზომა არ არის დამოკიდებული მის არჩეულ ერთეულზე, გამომდინარეობს გაზომვების გაურკვევლობის პირობა, რომელიც მდგომარეობს იმაში, რომ გარკვეული PV-ის ორი მნიშვნელობის თანაფარდობა არ უნდა იყოს დამოკიდებული იმაზე, თუ რომელი ერთეული იყო. გამოიყენება გაზომვისას. მაგალითად, მანქანისა და მატარებლის სიჩქარის თანაფარდობა არ არის დამოკიდებული იმაზე, არის თუ არა ეს სიჩქარეები საათში კილომეტრებში თუ მეტრებში წამში. ეს მდგომარეობა, რომელიც ერთი შეხედვით უცვლელად გვეჩვენება, სამწუხაროდ, ჯერ კიდევ არ არის დაცული გარკვეული PV-ების (სიხისტე, ფოტომგრძნობელობა და ა.შ.) გაზომვისას.

1. თეორიული ნაწილი

1.1 ფიზიკური სიდიდის ცნება

მიმდებარე სამყაროს წონის ობიექტები ხასიათდება მათი თვისებებით. საკუთრება არის ფილოსოფიური კატეგორია, რომელიც გამოხატავს ობიექტის ისეთ ასპექტს (ფენომენს, პროცესს), რომელიც განსაზღვრავს მის განსხვავებას ან საერთოობას სხვა ობიექტებთან (ფენომენებთან, პროცესებთან) და ვლინდება მათთან ურთიერთობაში. საკუთრება - ხარისხის კატეგორია. რაოდენობრივი აღწერისთვის სხვადასხვა თვისებებიპროცესები და ფიზიკური სხეულებიშემოტანილია რაოდენობის ცნება. სიდიდე არის რაღაცის თვისება, რომელიც შეიძლება გამოირჩეოდეს სხვა თვისებებისგან და შეფასდეს ამა თუ იმ გზით, მათ შორის რაოდენობრივად. სიდიდე თავისთავად არ არსებობს, ის არსებობს მხოლოდ იმდენად, რამდენადაც არსებობს მოცემული რაოდენობით გამოხატული თვისებები.

რაოდენობების ანალიზი საშუალებას გვაძლევს დავყოთ ისინი (ნახ. 1) ორ ტიპად: რაოდენობებად. მატერიალური ფორმა(რეალური) და რაოდენობები იდეალური მოდელებირეალიები (იდეალი), რომლებიც ძირითადად მათემატიკას ეხება და წარმოადგენს კონკრეტული რეალური ცნებების განზოგადებას (მოდელს).

რეალური სიდიდეები, თავის მხრივ, იყოფა ფიზიკურად და არაფიზიკურად. ფიზიკური რაოდენობა ყველაზე ზოგად შემთხვევაში შეიძლება განისაზღვროს, როგორც რაოდენობის მახასიათებელი მატერიალური ობიექტები(პროცესები, ფენომენები) შესწავლილი ბუნებრივი (ფიზიკა, ქიმია) და ტექნიკური მეცნიერებები. არაფიზიკური სიდიდეები მოიცავს სოციალურ (არაფიზიკურ) მეცნიერებებს - ფილოსოფიას, სოციოლოგიას, ეკონომიკას და ა.შ.

ბრინჯი. 1. რაოდენობების კლასიფიკაცია.

დოკუმენტი RMG 29-99 განმარტავს ფიზიკურ რაოდენობას, როგორც ფიზიკური ობიექტის ერთ-ერთ თვისებას, რომელიც ხარისხობრივად საერთოა მრავალი ფიზიკური ობიექტისთვის, მაგრამ რაოდენობრივად ინდივიდუალურია თითოეული მათგანისთვის. ინდივიდუალობა რაოდენობრივი თვალსაზრისით გაგებულია იმ გაგებით, რომ საკუთრება შეიძლება იყოს გარკვეული რაოდენობის ჯერ მეტი ან ნაკლები ერთი ობიექტისთვის, ვიდრე მეორესთვის.

ფიზიკური რაოდენობებიმიზანშეწონილია დაიყოს გაზომილი და შეფასებული. გაზომილი EF შეიძლება რაოდენობრივად გამოიხატოს გარკვეული რაოდენობის დადგენილი საზომი ერთეულების სახით. მნიშვნელოვანია ასეთი ერთეულების დანერგვისა და გამოყენების შესაძლებლობა დამახასიათებელი ნიშანიგაზომილი PV. ფიზიკური სიდიდეები, რომლებისთვისაც, ამა თუ იმ მიზეზით, საზომი ერთეულის შეყვანა შეუძლებელია, შეიძლება მხოლოდ შეფასდეს. შეფასება გაგებულია, როგორც მოცემული მნიშვნელობისთვის გარკვეული რიცხვის მინიჭების ოპერაცია, რომელიც ხორციელდება შესაბამისად დადგენილი წესები. ღირებულებები ფასდება სასწორების გამოყენებით. რაოდენობის მასშტაბი არის რაოდენობის მნიშვნელობების შეკვეთილი ნაკრები, რომელიც ემსახურება მოცემული რაოდენობის გაზომვის საწყის საფუძველს.

არაფიზიკური სიდიდეები, რომლებისთვისაც საზომი ერთეულის შემოღება პრინციპში შეუძლებელია, შეიძლება მხოლოდ შეფასდეს. უნდა აღინიშნოს, რომ არაფიზიკური სიდიდეების შეფასება არ არის თეორიული მეტროლოგიის ამოცანების ნაწილი.

PV-ების უფრო დეტალური შესწავლისთვის აუცილებელია მათი ცალკეული ჯგუფების ზოგადი მეტროლოგიური მახასიათებლების კლასიფიკაცია და იდენტიფიცირება. PV-ს შესაძლო კლასიფიკაცია ნაჩვენებია ნახ. 2.

ფენომენის ტიპების მიხედვით, PV იყოფა:

რეალური, ე.ი. რაოდენობები, რომლებიც აღწერს ფიზიკურ და ფიზიკურ-ქიმიური მახასიათებლებიმათგან დამზადებული ნივთიერებები, მასალები და პროდუქტები. ეს ჯგუფი მოიცავს მასას, სიმკვრივეს, ელექტრული წინააღმდეგობა, ტევადობა, ინდუქციურობა და ა.შ. ზოგჯერ ამ PV-ებს პასიურს უწოდებენ. მათი გასაზომად საჭიროა დამხმარე ენერგიის წყაროს გამოყენება, რომლის დახმარებითაც წარმოიქმნება გაზომვის საინფორმაციო სიგნალი. ამ შემთხვევაში პასიური PV-ები გარდაიქმნება აქტიურებად, რომლებიც იზომება;

ენერგია, ე.ი. აღწერის რაოდენობები ენერგეტიკული მახასიათებლებიენერგიის ტრანსფორმაციის, გადაცემის და გამოყენების პროცესები. მათ შორისაა დენი, ძაბვა, სიმძლავრე, ენერგია. ამ რაოდენობას აქტიურს უწოდებენ.

ისინი შეიძლება გარდაიქმნას გაზომვის საინფორმაციო სიგნალებად დამხმარე ენერგიის წყაროების გამოყენების გარეშე;

დროთა განმავლობაში პროცესების მიმდინარეობის დამახასიათებელი ეს ჯგუფი მოიცავს სხვადასხვა სახის სპექტრალური მახასიათებლები, კორელაციის ფუნქციები და სხვა პარამეტრები.

მეცნიერებასა და ტექნოლოგიაში გამოიყენება ფიზიკური რაოდენობების საზომი ერთეულები, რომლებიც ქმნიან გარკვეულ სისტემებს. სავალდებულო გამოყენების სტანდარტით დადგენილი ერთეულების ნაკრები ეფუძნება საერთაშორისო სისტემის (SI) ერთეულებს. IN თეორიული სექციებიფიზიკოსები ფართოდ იყენებენ SGS სისტემების ერთეულებს: SGSE, SGSM და სიმეტრიულ გაუსიან სისტემას SGS. ერთეულები ასევე გამოიყენება გარკვეულწილად ტექნიკური სისტემა MKGSS და ზოგიერთი არასისტემური ერთეული.

საერთაშორისო სისტემა (SI) აგებულია 6 ძირითად ერთეულზე (მეტრი, კილოგრამი, წამი, კელვინი, ამპერი, კანდელა) და 2 დამატებით ერთეულზე (რადიანი, სტერადიანი). სტანდარტის პროექტის „ფიზიკური სიდიდის ერთეულების“ საბოლოო ვერსია შეიცავს: SI ერთეულებს; SI ერთეულებთან ერთად გამოსაყენებლად დაშვებული ერთეულები, მაგალითად: ტონა, წუთი, საათი, გრადუსი ცელსიუსი, გრადუსი, წუთი, წამი, ლიტრი, კილოვატ-საათი, რევოლუციები წამში, რევოლუციები წუთში; GHS სისტემის ერთეულები და სხვა ერთეულები, რომლებიც გამოიყენება ფიზიკისა და ასტრონომიის თეორიულ განყოფილებებში: სინათლის წელი, პარსეკი, ბეღელი, ელექტრონვოლტი; დროებით ნებადართული ერთეულები, როგორიცაა: ანგსტრომი, კილოგრამ-ძალა, კილოგრამი ძალის მეტრი, კილოგრამი ძალა კვადრატულ სანტიმეტრზე, ვერცხლისწყლის მილიმეტრი, ცხენის ძალა, კალორია, კილოკალორია, რენტგენი, კური. ამ ერთეულებიდან ყველაზე მნიშვნელოვანი და მათ შორის ურთიერთობა მოცემულია ცხრილში A1.

ცხრილებში მოცემული ერთეულების შემოკლებული აღნიშვნები გამოიყენება მხოლოდ მნიშვნელობის რიცხვითი მნიშვნელობის შემდეგ ან ცხრილის სვეტების სათაურებში. აბრევიატურების გამოყენება არ შეიძლება ტექსტში ერთეულების სრული სახელების ნაცვლად, რაოდენობების რიცხვითი მნიშვნელობის გარეშე. ერთეულების როგორც რუსული, ისე საერთაშორისო სიმბოლოების გამოყენებისას გამოიყენება სწორი შრიფტი; ერთეულების აღნიშვნები (შემოკლებით), რომელთა სახელები მოცემულია მეცნიერთა სახელებით (ნიუტონი, პასკალი, ვატი და ა.შ.) უნდა დაიწეროს დიდი ასო(N, Pa, W); ერთეულების აღნიშვნებში წერტილი არ გამოიყენება როგორც აბრევიატურა. პროდუქტში შემავალი ერთეულების აღნიშვნები გამოყოფილია წერტილებით, როგორც გამრავლების ნიშნები; სლეი ჩვეულებრივ გამოიყენება გაყოფის ნიშნად; თუ მნიშვნელი მოიცავს ერთეულების ნამრავლს, მაშინ ის ჩასმულია ფრჩხილებში.

ჯერადებისა და ქვემრავლების ფორმირებისთვის გამოიყენება ათობითი პრეფიქსები (იხ. ცხრილი A2). განსაკუთრებით რეკომენდირებულია პრეფიქსების გამოყენება, რომლებიც წარმოადგენენ 10-ის სიმძლავრის მაჩვენებლით, რომელიც არის სამის ნამრავლი. მიზანშეწონილია გამოიყენოთ SI ერთეულებიდან მიღებული ერთეულების ქვემრავალჯერადი და ჯერადები და მიიღება რიცხვითი მნიშვნელობები 0.1-დან 1000-მდე (მაგალითად: 17,000 Pa უნდა დაიწეროს, როგორც 17 kPa).

დაუშვებელია ორი ან მეტი დანართის მიმაგრება ერთ ერთეულზე (მაგალითად: 10 –9 მ უნდა ჩაიწეროს 1 ნმ). მასის ერთეულების შესაქმნელად, პრეფიქსი ემატება მთავარ სახელს "გრამი" (მაგალითად: 10-6 კგ = 10-3 გ = 1 მგ). თუ ორიგინალური ერთეულის რთული სახელწოდება არის პროდუქტი ან ფრაქცია, მაშინ პრეფიქსი მიმაგრებულია პირველი ერთეულის სახელზე (მაგალითად, kN∙m). აუცილებელ შემთხვევებში დასაშვებია მნიშვნელში სიგრძის, ფართობის და მოცულობის ქვემრავალჯერადი ერთეულის გამოყენება (მაგალითად, V/სმ).

ცხრილში A3 მოცემულია ძირითადი ფიზიკური და ასტრონომიული მუდმივები.

ცხრილი P1

ფიზიკური რაოდენობების საზომი ერთეულები SI სისტემაში

და მათი ურთიერთობა სხვა ერთეულებთან

P1 ცხრილის გაგრძელება

P1 ცხრილის გაგრძელება

P1 ცხრილის დასასრული

ფიზიკური რაოდენობა- ეს არის თვისება, რომელიც ხარისხობრივად საერთოა მრავალი ობიექტისთვის (სისტემები, მათი მდგომარეობა და მათში მიმდინარე პროცესები), მაგრამ რაოდენობრივად ინდივიდუალურია თითოეული ობიექტისთვის.

ინდივიდუალობა რაოდენობრივი თვალსაზრისით უნდა იქნას გაგებული იმ გაგებით, რომ საკუთრება შეიძლება იყოს ერთი ობიექტისთვის გარკვეული რაოდენობის ჯერ მეტი ან ნაკლები, ვიდრე მეორესთვის.

როგორც წესი, ტერმინი „რაოდენობა“ გამოიყენება თვისებებთან ან მათ მახასიათებლებთან მიმართებაში, რომლებიც შეიძლება რაოდენობრივად განისაზღვროს, ანუ გაზომოს. არის თვისებები და მახასიათებლები, რომელთა რაოდენობრივი შეფასება ჯერ არ ვისწავლეთ, მაგრამ ვცდილობთ ვიპოვოთ მათი რაოდენობრივი განსაზღვრის გზა, მაგალითად, სუნი, გემო და ა.შ. სანამ არ ვისწავლით მათ გაზომვას, მათ უნდა ვუწოდოთ არა რაოდენობა მაგრამ თვისებები.

სტანდარტი შეიცავს მხოლოდ ტერმინს „ფიზიკური რაოდენობა“, ხოლო სიტყვა „რაოდენობა“ მოცემულია როგორც ძირითადი ტერმინის მოკლე ფორმა, რომლის გამოყენებაც დასაშვებია იმ შემთხვევებში, რაც გამორიცხავს სხვადასხვა ინტერპრეტაციის შესაძლებლობას. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, შეგიძლიათ ფიზიკურ რაოდენობას მოკლედ უწოდოთ რაოდენობა, თუ აშკარაა თუნდაც ზედსართავი სახელის გარეშე, რომ ჩვენ ვსაუბრობთფიზიკური რაოდენობის შესახებ. ამ წიგნის დანარჩენ ნაწილში მოკლე ფორმატერმინი "რაოდენობა" გამოიყენება მხოლოდ მითითებული მნიშვნელობით.

მეტროლოგიაში სიტყვა „რაოდენობას“ ტერმინოლოგიური მნიშვნელობა ენიჭება ზედსართავი სახელის „ფიზიკური“ სახით შეზღუდვის დაწესებით. სიტყვა "რაოდენობა" ხშირად გამოიყენება მოცემული ფიზიკური სიდიდის ზომის გამოსახატავად. ისინი ამბობენ: წნევის რაოდენობა, სიჩქარის რაოდენობა, ძაბვის რაოდენობა. ეს არასწორია, რადგან წნევა, სიჩქარე, დაძაბულობა ამ სიტყვების სწორად გაგებაში არის სიდიდეები და სიდიდის სიდიდეზე საუბარი შეუძლებელია. ზემოაღნიშნულ შემთხვევებში სიტყვა „სიდიდის“ გამოყენება არასაჭიროა. მართლაც, რატომ ვსაუბრობთ წნევის დიდ ან მცირე „სიდიდაზე“, როცა შეიძლება ითქვას: დიდი ან მცირე წნევა და ა.შ.

ფიზიკური რაოდენობა აჩვენებს ობიექტების თვისებებს, რომლებიც რაოდენობრივად შეიძლება გამოისახოს მიღებულ ერთეულებში. ყოველი გაზომვა ახორციელებს ფიზიკური სიდიდეების ერთგვაროვანი თვისებების შედარების ოპერაციას „მეტ-ნაკლებად“ საფუძველზე. შედარების შედეგად, გაზომილი სიდიდის თითოეულ ზომას ენიჭება დადებითი რეალური რიცხვი:

x = q[x], (1.1)

სადაც ქ - სიდიდის რიცხვითი მნიშვნელობა ან შედარების შედეგი; [X] - სიდიდის ერთეული.

ფიზიკური რაოდენობის ერთეული- ფიზიკური რაოდენობა, რომელსაც, განსაზღვრებით, ენიჭება მნიშვნელობა, ერთის ტოლი. ასევე შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ფიზიკური სიდიდის ერთეული არის მისი მნიშვნელობა, რომელიც საფუძვლად არის მიღებული იმავე სახის ფიზიკური სიდიდეების შედარებისას მათ რაოდენობრივად.

განტოლება (1.1) არის ძირითადი საზომი განტოლება. q-ის რიცხვითი მნიშვნელობა შემდეგნაირად გვხვდება

შესაბამისად, ეს დამოკიდებულია მიღებულ საზომ ერთეულზე.

1. ფიზიკური სიდიდეების ერთეულების სისტემები

ნებისმიერი გაზომვის ჩატარებისას, გაზომილი რაოდენობა შედარებულია სხვა ერთგვაროვან რაოდენობასთან, აღებულ ერთეულში. ერთეულების სისტემის ასაგებად, რამდენიმე ფიზიკური სიდიდე ირჩევა თვითნებურად. მათ ძირითადს უწოდებენ. ფუნდამენტური რაოდენობებით განსაზღვრულ რაოდენობებს წარმოებულები ეწოდება. ძირითადი და მიღებული სიდიდეების ერთობლიობას ფიზიკური სიდიდეების სისტემა ეწოდება.

IN ზოგადი ხედიკავშირი წარმოებულ რაოდენობას შორის ზდა მთავარი შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგი განტოლებით:

ზ = ლ  მ  თ  მე    ჯ  ,

სად ლ, M, T,მე, ,ჯ- ძირითადი სიდიდეები , , , , ,  - განზომილებიანი ინდიკატორები. ამ ფორმულას ეწოდება განზომილების ფორმულა. რაოდენობების სისტემა შეიძლება შედგებოდეს როგორც განზომილებიანი, ასევე განზომილებიანი რაოდენობებისგან. განზომილებიანი სიდიდე არის სიდიდე, რომლის განზომილებაში მინიმუმ ერთი ძირითადი სიდიდე ამაღლებულია სიმძლავრემდე, არა ნულის ტოლი. განზომილებიანი სიდიდე არის სიდიდე, რომლის განზომილება მოიცავს ძირითად სიდიდეებს ნულის ტოლი ხარისხით. უგანზომილებიანი რაოდენობა რაოდენობათა ერთ სისტემაში შეიძლება იყოს განზომილებიანი რაოდენობა სხვა სისტემაში. ფიზიკური სიდიდეების სისტემა გამოიყენება ფიზიკური სიდიდეების ერთეულების სისტემის ასაგებად.

ფიზიკური სიდიდის ერთეული არის ამ სიდიდის მნიშვნელობა, რომელიც საფუძვლად არის მიღებული მასთან შედარებისას იმავე სახის რაოდენობების მნიშვნელობების რაოდენობრივად განსაზღვრისას. განმარტებით, მას ენიჭება რიცხვითი მნიშვნელობა 1-ის ტოლი.

ძირითადი და წარმოებული სიდიდეების ერთეულებს უწოდებენ შესაბამისად ძირითად და წარმოებულ ერთეულებს, ხოლო მათ ერთობლიობას ერთეულთა სისტემას. სისტემის შიგნით ერთეულების არჩევანი გარკვეულწილად თვითნებურია. თუმცა, ძირითადი ერთეულები არის ის, რაც, პირველ რიგში, შესაძლებელია რეპროდუცირდეს უმაღლესი სიზუსტით და მეორეც, მოსახერხებელია გაზომვების ან მათი რეპროდუქციის პრაქტიკაში. სისტემაში შემავალ სიდიდეების ერთეულებს სისტემური ერთეულები ეწოდება. სისტემური ერთეულების გარდა, ასევე გამოიყენება არასისტემური ერთეულები. არასისტემური ერთეულები არის ერთეულები, რომლებიც არ არიან სისტემის ნაწილი. ისინი მოსახერხებელია მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების გარკვეული დარგებისთვის ან რეგიონებისთვის და ამიტომ ფართოდ გავრცელდა. არასისტემურ ერთეულებს მიეკუთვნება: სიმძლავრის ერთეული - ცხენის ძალა, ენერგიის ერთეული - კილოვატ-საათი, დროის ერთეულები - საათი, დღე, ტემპერატურის ერთეული - გრადუსი ცელსიუსი და მრავალი სხვა. ისინი წარმოიშვა გაზომვის ტექნოლოგიის შემუშავების პროცესში პრაქტიკული მოთხოვნილებების დასაკმაყოფილებლად ან დაინერგა გაზომვების დროს მარტივად გამოყენებისთვის. იგივე მიზნებისთვის გამოიყენება რაოდენობის მრავალჯერადი და ქვემრავალჯერადი ერთეული.

მრავალჯერადი ერთეული არის ის, რომელიც სისტემურ ან არასისტემურ ერთეულზე მეტია მთელი რიცხვი: კილოჰერცი, მეგავატი. წილადური ერთეული არის ის, რომელიც არის სისტემურ ან ექსტრასისტემურ ერთეულზე მთელი რიცხვი ჯერ პატარა: მილიამპერი, მიკროვოლტი. მკაცრად რომ ვთქვათ, ბევრი არასისტემური ერთეული შეიძლება ჩაითვალოს მრავალჯერადად ან ქვემრავალედ.

მეცნიერებასა და ტექნოლოგიაში ასევე ფართოდ გამოიყენება ფარდობითი და ლოგარითმული სიდიდეები და მათი ერთეულები, რომლებიც ახასიათებენ ელექტრული სიგნალების გაძლიერებას და შესუსტებას, მოდულაციის კოეფიციენტებს, ჰარმონიებს და ა.შ. ფარდობითი მნიშვნელობები შეიძლება გამოისახოს განზომილებიანი ფარდობითი ერთეულებით, პროცენტულად ან ppm-ში. ლოგარითმული სიდიდე არის ლოგარითმი (ჩვეულებრივ ათწილადი რადიოელექტრონიკაში) ერთიდაიმავე სახელის ორი სიდიდის უგანზომილებიანი თანაფარდობის. ლოგარითმული მნიშვნელობის ერთეული არის bel (B), რომელიც განისაზღვრება მიმართებით:

ნ = ლგ პ 1/ / პ 2 = 2 ლგ ფ 1 / ფ 2 , (1.2)

სად პ 1 ,პ 2 - ამავე სახელწოდების ენერგეტიკული რაოდენობა (ძაბვის მნიშვნელობები, ენერგია, სიმძლავრის სიმკვრივის ნაკადი და ა.შ.); ფ 1 , ფ 2 - ამავე სახელწოდების სიმძლავრის რაოდენობა (ძაბვა, დენი, დაძაბულობა ელექტრომაგნიტური ველიდა ასე შემდეგ.).

როგორც წესი, გამოიყენება თეთრის ქვემრავალჯერადი ერთეული, რომელსაც ეწოდება დეციბელი, ტოლია 0.1 B. ამ შემთხვევაში, ფორმულაში (1.2) ემატება დამატებითი კოეფიციენტი 10 თანაბარი ნიშნების შემდეგ, მაგალითად, ძაბვის თანაფარდობა U 1 /U 2 = 10 შეესაბამება ლოგარითმულ ერთეულს 20 დბ.

არსებობს უნივერსალურ ფიზიკურ მუდმივებზე დაფუძნებული ერთეულების ბუნებრივი სისტემების გამოყენების ტენდენცია, რომლებიც შეიძლება მივიღოთ ძირითად ერთეულებად: სინათლის სიჩქარე, ბოლცმანის მუდმივა, პლანკის მუდმივი, ელექტრონული მუხტი და ა.შ. . ასეთი სისტემის უპირატესობა არის სისტემის ბაზის მუდმივობა და მუდმივების მაღალი სტაბილურობა. ზოგიერთ სტანდარტში უკვე გამოიყენება ასეთი მუდმივები: სიხშირისა და სიგრძის ერთეულის სტანდარტი, მუდმივი ძაბვის ერთეულის სტანდარტი. მაგრამ მუდმივებზე დაფუძნებული რაოდენობების ერთეულების ზომები არის თანამედროვე დონეზეტექნოლოგიური განვითარება მოუხერხებელია პრაქტიკული გაზომვებისთვის და არ იძლევა აუცილებელ სიზუსტეს ყველა მიღებული ერთეულის მისაღებად. ამასთან, ერთეულების ბუნებრივი სისტემის ისეთი უპირატესობები, როგორიცაა ურღვევობა, დროთა განმავლობაში უცვლელობა და ადგილმდებარეობისგან დამოუკიდებლობა, ასტიმულირებს მუშაობას მათი პრაქტიკული გამოყენების შესაძლებლობის შესასწავლად.

პირველად, ძირითადი და წარმოებული ერთეულების ნაკრები, რომლებიც ქმნიან სისტემას, შემოთავაზებული იქნა 1832 წელს კ.ფ.გაუსის მიერ. ამ სისტემაში ძირითადი ერთეულებია სამი თვითნებური ერთეული - სიგრძე, მასა და დრო, შესაბამისად მილიმეტრის, მილიგრამის და წამის ტოლი. მოგვიანებით, შემოთავაზებული იქნა ფიზიკური სიდიდეების ერთეულების სხვა სისტემები, რომლებიც დაფუძნებულია ზომების მეტრულ სისტემაზე და განსხვავდებოდა ძირითადი ერთეულებით. მაგრამ ყველა მათგანი, მიუხედავად იმისა, რომ აკმაყოფილებდა ზოგიერთ ექსპერტს, გამოიწვია წინააღმდეგობები სხვებისგან. ამას სჭირდებოდა შექმნა ახალი სისტემაერთეულები. გარკვეულწილად შესაძლებელი გახდა არსებული წინააღმდეგობების გადაჭრა 1960 წელს ერთეულთა საერთაშორისო სისტემის წონისა და ზომების XI გენერალური კონფერენციის მიღების შემდეგ, შემოკლებით SI (SI). რუსეთში პირველად მიიღეს როგორც სასურველი (1961), შემდეგ კი GOST 8.417-81-ის შემოღების შემდეგ „GSI. ფიზიკური რაოდენობების ერთეულები“ ​​- და როგორც სავალდებულო მეცნიერების, ტექნოლოგიების, ეროვნული ეკონომიკის ყველა დარგში, ასევე ყველა საგანმანათლებლო დაწესებულებაში.

ერთეულების საერთაშორისო სისტემაში (SI) საბაზო ერთეულებად შეირჩა შემდეგი შვიდი ერთეული: მეტრი, კილოგრამი, წამი, ამპერი, კელვინი, კანდელა, მოლი.

ერთეულების საერთაშორისო სისტემა მოიცავს ორ დამატებით ერთეულს - სიბრტყისა და მყარი კუთხის საზომი. ეს ერთეულები არ შეიძლება შევიდეს ძირითად კატეგორიაში, რადგან ისინი განისაზღვრება ორი რაოდენობის თანაფარდობით. ამავდროულად, ისინი არ არიან წარმოებული ერთეულები, რადგან ისინი არ არიან დამოკიდებული ძირითადი ერთეულების არჩევანზე.

რადიანი (რადიანი) - კუთხე წრის ორ რადიუსს შორის, რომელთა შორის რკალი სიგრძით უდრის რადიუსს.

სტერადიანი (sr) არის მყარი კუთხე, რომლის წვერო მდებარეობს სფეროს ცენტრში და ჭრის ზედაპირზე. სფეროს ფართობი ტოლია კვადრატის ფართობის გვერდითი სიგრძით რადიუსის ტოლისფეროები

რუსეთის ფედერაციაში გაზომვების ერთგვაროვნების უზრუნველყოფის შესახებ კანონის შესაბამისად ქ დადგენილი წესითლეგალური მეტროლოგიის საერთაშორისო ორგანიზაციის მიერ რეკომენდებული წონისა და ზომების გენერალური კონფერენციის მიერ მიღებული ერთეულების საერთაშორისო სისტემის რაოდენობების ერთეულები დასაშვებია გამოსაყენებლად.

რაოდენობების ერთეულების დაწერის სახელები, აღნიშვნები და წესები, აგრეთვე მათი გამოყენების წესები რუსეთის ფედერაციის ტერიტორიაზე, ადგენს რუსეთის ფედერაციის მთავრობას, გარდა კანონმდებლობით გათვალისწინებული შემთხვევებისა. რუსეთის ფედერაცია.

რუსეთის ფედერაციის მთავრობას შეუძლია დაუშვას რაოდენობების არასისტემური ერთეულების გამოყენება ერთეულთა საერთაშორისო სისტემის რაოდენობების ერთეულებთან ერთად.

ფიზიკური ფენომენების და მათი შაბლონების შესწავლა, აგრეთვე ამ შაბლონების გამოყენება პრაქტიკული აქტივობებიადამიანი დაკავშირებულია ფიზიკური რაოდენობების გაზომვასთან.

ფიზიკური რაოდენობა არის თვისება, რომელიც ხარისხობრივად საერთოა მრავალი ფიზიკური ობიექტისთვის ( ფიზიკური სისტემები, მათი მდგომარეობა და მათში მიმდინარე პროცესები), მაგრამ რაოდენობრივად ინდივიდუალური თითოეული ობიექტისთვის.

ფიზიკური სიდიდე არის, მაგალითად, მასა. სხვადასხვა ფიზიკურ ობიექტს აქვს მასა: ყველა სხეული, მატერიის ყველა ნაწილაკი, ელექტრომაგნიტური ველის ნაწილაკები და ა.შ. ხარისხობრივად, მასის ყველა სპეციფიკური რეალიზაცია, ანუ ყველა ფიზიკური ობიექტის მასა ერთნაირია. მაგრამ ერთი ობიექტის მასა შეიძლება იყოს გარკვეული რაოდენობის ჯერ მეტი ან ნაკლები მეორეს მასაზე. და ამ რაოდენობრივი გაგებით, მასა არის თვისება, რომელიც ინდივიდუალურია თითოეული ობიექტისთვის. ფიზიკური სიდიდეები ასევე არის სიგრძე, ტემპერატურა, ელექტრული ველის სიძლიერე, რხევის პერიოდი და ა.შ.

ერთიდაიგივე ფიზიკური სიდიდის სპეციფიკურ განხორციელებებს ერთგვაროვან სიდიდეებს უწოდებენ. მაგალითად, მანძილი თვალების გუგებსა და სიმაღლეს შორის ეიფელის კოშკიარსებობს ერთი და იგივე ფიზიკური სიდიდის - სიგრძის სპეციფიკური რეალიზაცია და შესაბამისად არის ერთგვაროვანი სიდიდეები. ამ წიგნის მასა და დედამიწის თანამგზავრის "Cosmos-897" მასა ასევე ერთგვაროვანი ფიზიკური სიდიდეებია.

ჰომოგენური ფიზიკური სიდიდეები ერთმანეთისგან ზომით განსხვავდება. ფიზიკური სიდიდის ზომა არის

„ფიზიკური სიდიდის“ ცნების შესაბამისი ქონების მოცემულ ობიექტში რაოდენობრივი შინაარსი.

სხვადასხვა ობიექტების ჰომოგენური ფიზიკური რაოდენობების ზომები შეიძლება შევადაროთ ერთმანეთს, თუ დადგინდება ამ რაოდენობების მნიშვნელობები.

ფიზიკური სიდიდის მნიშვნელობა არის ფიზიკური სიდიდის შეფასება მისთვის მიღებული ერთეულების გარკვეული რაოდენობის სახით (იხ. გვ. 14). მაგალითად, გარკვეული სხეულის სიგრძის მნიშვნელობა, 5 კგ არის გარკვეული სხეულის მასის მნიშვნელობა და ა.შ. აბსტრაქტულ რიცხვს, რომელიც შედის ფიზიკური სიდიდის მნიშვნელობაში (ჩვენს მაგალითებში 10 და 5) ეწოდება რიცხვითი მნიშვნელობა. ზოგადად, გარკვეული რაოდენობის X მნიშვნელობა შეიძლება გამოისახოს ფორმულის სახით

სადაც არის სიდიდის რიცხვითი მნიშვნელობა, მისი ერთეული.

აუცილებელია განასხვავოთ ფიზიკური სიდიდის ნამდვილი და რეალური მნიშვნელობები.

ფიზიკური სიდიდის ნამდვილი მნიშვნელობა არის იმ რაოდენობის მნიშვნელობა, რომელიც იდეალური გზითასახავს ობიექტის შესაბამის თვისებებს თვისობრივად და რაოდენობრივად.

ფიზიკური სიდიდის ფაქტობრივი მნიშვნელობა არის ექსპერიმენტულად აღმოჩენილი რაოდენობის მნიშვნელობა და იმდენად ახლოსაა ნამდვილ მნიშვნელობასთან, რომ მისი გამოყენება შესაძლებელია მოცემული მიზნისთვის.

ფიზიკური სიდიდის მნიშვნელობის ექსპერიმენტულად პოვნას სპეციალური ტექნიკური საშუალებების გამოყენებით გაზომვა ეწოდება.

ფიზიკური რაოდენობების ნამდვილი მნიშვნელობები ჩვეულებრივ უცნობია. მაგალითად, არავინ იცის სინათლის სიჩქარის, დედამიწიდან მთვარემდე მანძილის, ელექტრონის, პროტონის და სხვათა მასის ნამდვილი მნიშვნელობები. ელემენტარული ნაწილაკები. ჩვენ არ ვიცით ჩვენი სიმაღლისა და სხეულის წონის ნამდვილი მნიშვნელობა, არ ვიცით და ვერ გავარკვიეთ ჩვენს ოთახში ჰაერის ტემპერატურის ჭეშმარიტი მნიშვნელობა, მაგიდის სიგრძე, რომელზეც ვმუშაობთ და ა.შ.

თუმცა სპეციალური ტექნიკური საშუალებების გამოყენებით შესაძლებელია ფაქტობრივის დადგენა

ყველა ამ და მრავალი სხვა რაოდენობის მნიშვნელობები. ამავე დროს, მათი მიახლოების ხარისხი რეალური ღირებულებებიფიზიკური სიდიდეების ნამდვილ მნიშვნელობებზე დამოკიდებულია გამოყენებული ტექნიკური საზომი ხელსაწყოების სრულყოფილებაზე.

საზომი ხელსაწყოები მოიცავს საზომებს, საზომ ინსტრუმენტებს და ა.შ. საზომი გაგებულია, როგორც საზომი ინსტრუმენტი, რომელიც შექმნილია ფიზიკური სიდიდის რეპროდუცირებისთვის. მოცემული ზომა. მაგალითად, წონა არის მასის საზომი, სახაზავი მილიმეტრიანი გაყოფით არის სიგრძის საზომი, საზომი კოლბა არის მოცულობის (ტევადობის) საზომი, ნორმალური ელემენტი არის ელექტრომოძრავი ძალის საზომი, კვარცის ოსცილატორი არის საზომი. ელექტრული რხევების სიხშირეზე და ა.შ.

საზომი მოწყობილობა არის საზომი ხელსაწყო, რომელიც შექმნილია საზომი ინფორმაციის სიგნალის წარმოქმნისთვის დაკვირვებით პირდაპირი აღქმისთვის ხელმისაწვდომი ფორმით. საზომი ხელსაწყოები მოიცავს დინამომეტრს, ამპერმეტრს, წნევის ლიანდაგს და ა.შ.

არსებობს პირდაპირი და არაპირდაპირი გაზომვები.

პირდაპირი გაზომვა არის გაზომვა, რომელშიც სიდიდის სასურველი მნიშვნელობა პირდაპირ ექსპერიმენტული მონაცემებიდან არის ნაპოვნი. პირდაპირი გაზომვები მოიცავს, მაგალითად, მასის გაზომვას თანაბარი შკალით, ტემპერატურა - თერმომეტრით, სიგრძე - სასწორის სახაზავი.

არაპირდაპირი გაზომვა არის გაზომვა, რომლის დროსაც სიდიდის სასურველი მნიშვნელობა გვხვდება მასსა და პირდაპირ გაზომვებს დაქვემდებარებულ სიდიდეებს შორის ცნობილი ურთიერთობის საფუძველზე. არაპირდაპირი გაზომვებია, მაგალითად, სხეულის სიმკვრივის პოვნა მისი მასის და გეომეტრიული ზომების მიხედვით, გამტარის ელექტრული წინაღობის პოვნა მისი წინააღმდეგობის, სიგრძისა და განივი კვეთის ფართობის მიხედვით.

ფიზიკური რაოდენობების გაზომვები ეფუძნება სხვადასხვა ფიზიკურ მოვლენებს. მაგალითად, ტემპერატურის გასაზომად გამოიყენება თერმული გაფართოებასხეულები ან თერმოელექტრული ეფექტი, აწონით სხეულების მასის გასაზომად - გრავიტაციის ფენომენი და ა.შ. ფიზიკური ფენომენების ერთობლიობას, რომელსაც ეფუძნება გაზომვები, ეწოდება გაზომვის პრინციპი. გაზომვის პრინციპები არ არის გათვალისწინებული ამ სახელმძღვანელოს. მეტროლოგია ეხება გაზომვის პრინციპებისა და მეთოდების შესწავლას, საზომი ხელსაწყოების ტიპებს, გაზომვის შეცდომებს და გაზომვებთან დაკავშირებულ სხვა საკითხებს.

1.2. ფიზიკური რაოდენობები

1.2.1. ფიზიკური სიდიდეები, როგორც გაზომვის ობიექტი

მაგნიტუდა- ეს არის რაღაცის თვისება, რომელიც შეიძლება გამოირჩეოდეს სხვა თვისებებისგან და შეფასდეს ამა თუ იმ გზით, მათ შორის რაოდენობრივად. სიდიდე თავისთავად არ არსებობს, ის არსებობს მხოლოდ იმდენად, რამდენადაც არსებობს მოცემული რაოდენობით გამოხატული თვისებები.

ღირებულებები შეიძლება დაიყოს ორ ტიპად: რეალური და იდეალური. იდეალური ღირებულებებიძირითადად ეხება მათემატიკას და წარმოადგენს კონკრეტული რეალური ცნებების განზოგადებას (მოდელს) (იხ. სურ. 1.1).

რეალური ღირებულებებიიყოფა ფიზიკურად და არაფიზიკურად. ფიზიკური რაოდენობაზოგადად, ის შეიძლება განისაზღვროს, როგორც საბუნებისმეტყველო და ტექნიკურ მეცნიერებებში შესწავლილი მატერიალური ობიექტების (პროცესების, ფენომენების) დამახასიათებელი რაოდენობა. არაფიზიკურამდეუნდა შეიცავდეს სოციალურ (არაფიზიკურ) მეცნიერებებს - ფილოსოფიას, სოციოლოგიას, ეკონომიკას და ა.შ.

ნახ.1.1 რაოდენობების კლასიფიკაცია

რეკომენდაციები RMG 29-99 განმარტავს ფიზიკურ რაოდენობას, როგორც ფიზიკური ობიექტის ერთ-ერთ თვისებას, რომელიც ხარისხობრივად საერთოა მრავალი ფიზიკური ობიექტისთვის და რაოდენობრივად - ინდივიდუალური თითოეული მათგანისთვის. . ინდივიდუალობა რაოდენობრივი თვალსაზრისით გაგებულია იმ გაგებით, რომ საკუთრება შეიძლება იყოს მოცემული ობიექტისთვის გარკვეული რაოდენობის ჯერ მეტი ან ნაკლები, ვიდრე სხვა. ამრიგად, ფიზიკური რაოდენობით – ეს არის ფიზიკური ობიექტებისა და პროცესების გაზომილი თვისებები, რომლებითაც შეიძლება მათი შესწავლა.

ფიზიკური სიდიდეებია:

· გაზომვადი;

· შეაფასა.

გაზომილი ფიზიკური სიდიდეები შეიძლება რაოდენობრივად გამოისახოს საზომი დადგენილი ერთეულების გარკვეული რაოდენობის მიხედვით. ფიზიკური სიდიდეები, რომლებისთვისაც, ამა თუ იმ მიზეზით, საზომი ერთეულის შეყვანა შეუძლებელია, შეიძლება მხოლოდ შეფასდეს. ღირებულებები ფასდება სასწორების გამოყენებით .

მაგნიტუდის მასშტაბი- მისი მნიშვნელობების მოწესრიგებული თანმიმდევრობა, მიღებული შეთანხმებით ზუსტი გაზომვების შედეგების საფუძველზე.

ფიზიკური სიდიდეების უფრო დეტალური შესწავლისთვის აუცილებელია მათი ცალკეული ჯგუფების საერთო მეტროლოგიური მახასიათებლების კლასიფიკაცია და იდენტიფიცირება.

ფენომენების ტიპების მიხედვით ფიზიკური სიდიდეები იყოფა შემდეგ ჯგუფებად:

· რეალური, ანუ აღწერს მათგან დამზადებული ნივთიერებების, მასალების და პროდუქტების ფიზიკურ და ფიზიკურ-ქიმიურ თვისებებს. ამ ჯგუფში შედის მასა, სიმკვრივე, ელექტრული წინააღმდეგობა, ტევადობა, ინდუქცია და ა.შ. ზოგჯერ ამ ფიზიკურ სიდიდეებს პასიურს უწოდებენ. მათი გასაზომად საჭიროა გამოიყენოთ დამატებითი წყაროენერგია, რომლის დახმარებით წარმოიქმნება საზომი საინფორმაციო სიგნალი. ამ შემთხვევაში პასიური ფიზიკური სიდიდეები გარდაიქმნება აქტიურებად, რომლებიც იზომება;

· ენერგია, ანუ სიდიდეები, რომლებიც აღწერს ენერგიის ტრანსფორმაციის, გადაცემის და გამოყენების პროცესების ენერგეტიკულ მახასიათებლებს. მათ შორისაა დენი, ძაბვა, სიმძლავრე, ენერგია. ამ რაოდენობას აქტიურს უწოდებენ. ისინი შეიძლება გარდაიქმნას გაზომვის საინფორმაციო სიგნალებად დამხმარე ენერგიის წყაროების გამოყენების გარეშე;

· ახასიათებს პროცესების მიმდინარეობას დროთა განმავლობაში. ეს ჯგუფი მოიცავს სხვადასხვა სახის სპექტრულ მახასიათებლებს, კორელაციის ფუნქციებს და ა.შ.

კუთვნილების მიხედვით სხვადასხვა ჯგუფები ფიზიკური პროცესები ფიზიკური რაოდენობა იყოფა:

· სივრცითი დროითი;

· მექანიკური;

· თერმული;

· ელექტრო;

· მაგნიტური;

· აკუსტიკური;

· მსუბუქი;

· ფიზიკური და ქიმიური;

· მაიონებელი გამოსხივება;

· ატომური და ბირთვული ფიზიკა.

სხვა რაოდენობებისგან პირობითი დამოუკიდებლობის ხარისხის მიხედვით

ძირითადი (პირობითად დამოუკიდებელი),

· წარმოებულები (პირობითად დამოკიდებული),

· დამატებითი.

ამჟამად, SI სისტემა იყენებს შვიდ ფიზიკურ რაოდენობას, რომლებიც არჩეულია ძირითადი: სიგრძე, დრო, მასა, ტემპერატურა, ძალა. ელექტრო დენი, მანათობელი ინტენსივობა და მატერიის რაოდენობა. დამატებითი ფიზიკური სიდიდეები მოიცავს სიბრტყეს და მყარ კუთხეებს.

ფიზიკური რაოდენობის ერთეულიარის ფიქსირებული ზომის ფიზიკური სიდიდე, რომელსაც პირობითად ენიჭება ერთის ტოლი რიცხვითი მნიშვნელობა. ფიზიკური სიდიდის ერთეული გამოიყენება ერთგვაროვანი ფიზიკური სიდიდეების რაოდენობრივად გამოსახატავად.

ფიზიკური რაოდენობის მნიშვნელობაარის მისი ზომის შეფასება მისთვის მიღებული ერთეულების გარკვეული რაოდენობის სახით (Q).

რიცხვითი მნიშვნელობა ფიზიკური რაოდენობა (რ)არის აბსტრაქტული რიცხვი, რომელიც გამოხატავს სიდიდის მნიშვნელობის შეფარდებას მოცემული ფიზიკური სიდიდის შესაბამის ერთეულთან.

განტოლება Q=q[Q]დაურეკა ძირითადი საზომი განტოლება. უმარტივესი გაზომვის არსი არის ფიზიკური სიდიდის შედარება ქრეგულირებადი მრავალმნიშვნელოვანი საზომის გამომავალი მნიშვნელობის ზომებით q[Q]. შედარების შედეგად დადგინდა, რომ q[Q] ‹ Q ‹ (q+1)[Q].

1.2.2. ფიზიკური სიდიდეების ერთეულების სისტემები

ძირითადი და წარმოებული ერთეულების სიმრავლეს ეწოდება ფიზიკური სიდიდეების ერთეულების სისტემა.

განიხილება ერთეულების პირველი სისტემა მეტრულ სისტემას, სადაც მეტრი მიიღება სიგრძის ძირითად ერთეულად, ხოლო 1 სმ 3 - წონის ერთეულად ქიმიურად სუფთა წყალიდაახლოებით +40°C ტემპერატურაზე. 1799 წელს დამზადდა მეტრისა და კილოგრამის პირველი პროტოტიპები (სტანდარტები). ამ ორი ერთეულის გარდა, მეტრულ სისტემას მის ორიგინალი ვერსიაასევე მოიცავდა ფართობის ერთეულებს (აპ - კვადრატის ფართობი გვერდით 10 მ), მოცულობა (სტერი - კუბის მოცულობა 10 მ კიდეზე) და მოცულობა (ლიტრი, ტოლი მოცულობის კუბი 0,1 მ კიდით). IN მეტრულ სისტემასჯერ კიდევ არ არსებობდა ერთეულების მკაფიო დაყოფა ძირითად და წარმოებულებად.

სურ.1.2. ფიზიკური სიდიდეების კლასიფიკაცია

ერთეულთა სისტემის ცნება, როგორც ძირითადი და წარმოებულების ერთობლიობა, პირველად შემოგვთავაზა გერმანელმა მეცნიერმა გაუსმა 1832 წელს. ამ სისტემის ძირითადი პირობა იყო: სიგრძის ერთეული - მილიმეტრი, მასის ერთეული - მილიგრამი, დროის ერთეული - წამი. ამ სისტემას ერქვა აბსოლუტური.

1881 წელს მიიღეს GHS სისტემა(სანტიმეტრი-გრამ-წამი), მეოცე საუკუნის დასაწყისში ასევე არსებობდა იტალიელი მეცნიერის გიორგის სისტემა - MCSA (მეტრი, კილოგრამი, წამი, ამპერი). იყო დანაყოფების სხვა სისტემები. დღესაც, ზოგიერთი ქვეყანა არ შორდება ისტორიულად ჩამოყალიბებულ საზომ ერთეულებს. დიდ ბრიტანეთში, აშშ-ში, კანადაში მასის ერთეული არის ფუნტი და მისი ზომა მერყეობს.

ყველაზე ფართო გამოყენებამიღებული მსოფლიოში ერთეულების საერთაშორისო სისტემაSI -სისტემასაერთაშორისო.

წონისა და ზომების გენერალურმა კონფერენციამ (GCPM) 1954 წელს განსაზღვრა ფიზიკური სიდიდეების ექვსი ძირითადი ერთეული მათი გამოყენებისთვის საერთაშორისო ურთიერთობებში: მეტრი, კილოგრამი, წამი, ამპერი, კელვინი, სანთელი. შემდგომში სისტემას დაემატა ერთი ძირითადი, დამატებითი და წარმოებული ერთეული. გარდა ამისა, შემუშავებულია ძირითადი ერთეულების განმარტებები.

სიგრძის ერთეული - მეტრი- ბილიკის სიგრძე, რომელსაც სინათლე ვაკუუმში გადის წამის 1/2-ში.

მასის ერთეული – კილოგრამი- წონა, მასის ტოლიკილოგრამის საერთაშორისო პროტოტიპი.

დროის ერთეული – წამი- გამოსხივების პერიოდების ხანგრძლივობა, რომელიც შეესაბამება ცეზიუმ-133 ატომის ძირითადი მდგომარეობის ჰიპერწვრილი სტრუქტურის ორ დონეს შორის გადასვლას გარე ველებიდან დარღვევის არარსებობის შემთხვევაში.

ელექტრული დენის ერთეული არის ამპერი.- მუდმივი დენის სიძლიერე, რომელიც ორზე გავლისას პარალელური გამტარებიუსასრულო სიგრძე და უმნიშვნელო მრგვალი განყოფილება, რომელიც მდებარეობს ვაკუუმში ერთმანეთისგან 1 მ დაშორებით, შექმნიდა ძალას ამ გამტარებს შორის, რომელიც უდრის 2·10-7 ნ მეტრ სიგრძეზე.

თერმოდინამიკური ტემპერატურის ერთეული არის კელვინი.– წყლის სამმაგი წერტილის თერმოდინამიკური ტემპერატურის 1/273,16 ნაწილი. ასევე ნებადართულია ცელსიუსის შკალის გამოყენება.

ნივთიერების რაოდენობის ერთეული – მოლი- ნივთიერების რაოდენობა სისტემაში, რომელიც შეიცავს იმავე რაოდენობას სტრუქტურული ელემენტები, რამდენ ატომს შეიცავს ნახშირბად-12 ნუკლიდი, რომლის წონაა 0,012 კგ.

მანათობელი ინტენსივობის ერთეული არის კანდელა.- მანათობელი ინტენსივობა მონოქრომატული გამოსხივების წყაროს მოცემული მიმართულებით 540·1012 ჰც სიხშირით, ენერგეტიკული ძალარომელიც ამ მიმართულებით არის 1/683 W/sr2.

ზემოაღნიშნული განმარტებები საკმაოდ რთულია და მოითხოვს საკმარისი დონეცოდნა, პირველ რიგში ფიზიკაში. მაგრამ ისინი აძლევენ წარმოდგენას ბუნებრივზე, ბუნებრივი წარმოშობამიღებული ერთეულები.

საერთაშორისო SI სისტემა ყველაზე მოწინავე და უნივერსალურია მის წინამორბედებთან შედარებით. SI სისტემაში ძირითადი ერთეულების გარდა არსებობს დამატებითი ერთეულისიბრტყე და მყარი კუთხეების საზომად - რადიანები და სტერადიანები, შესაბამისად, ასევე დიდი რიცხვისივრცისა და დროის მიღებული ერთეულები, მექანიკური რაოდენობებიელექტრული და მაგნიტური სიდიდეები, თერმული, მსუბუქი და აკუსტიკური სიდიდეები, ასევე მაიონებელი გამოსხივება (ცხრილი 1.2.) ერთიანი საერთაშორისო სისტემაერთეულები მიღებულ იქნა წონებისა და ზომების XI გენერალურმა კონფერენციამ 1960 წელს. ჩვენი ქვეყნის ტერიტორიაზე ერთეულების SI სისტემა მოქმედებს 1982 წლის 1 იანვრიდან GOST 8.417-81 შესაბამისად. SI სისტემა არის ლოგიკური განვითარება GHS და MKGSS სისტემები, რომლებიც მას უძღოდა წინ. SI სისტემის უპირატესობები და უპირატესობები მოიცავს:

· უნივერსალურობა, ანუ მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების ყველა სფეროს გაშუქება;

· ყველა უბნისა და ტიპის აზომვების გაერთიანება;

· რაოდენობების თანმიმდევრულობა;

· ერთეულების მაღალი სიზუსტით რეპროდუცირების უნარი მათი განმარტების შესაბამისად;

· ჩაწერის ფორმულების გამარტივება კონვერტაციის ფაქტორების არარსებობის გამო;

· ნებადართული ერთეულების რაოდენობის შემცირება;

· ერთი სისტემამრავლობითი და ქვემრავლობითი;

ცხრილი 1.1

ფიზიკური სიდიდეების ძირითადი და დამატებითი ერთეულები

მიღებული ერთეულიარის ერთეულთა სისტემის ფიზიკური სიდიდის წარმოებულის ერთეული, რომელიც ჩამოყალიბებულია ძირითად ერთეულებთან ან ძირითად და უკვე განსაზღვრულ წარმოებულებთან დამაკავშირებელი განტოლებების შესაბამისად. მიღებული SI ერთეულები, რომლებსაც აქვთ სათანადო სახელი, მოცემულია ცხრილში 1.2.

მიღებული ერთეულების ჩამოყალიბება:

· შეარჩიოს ფიზიკური სიდიდეები, რომელთა ერთეულები მიიღება ძირითადებად;

· დააყენეთ ამ ერთეულების ზომა;

· აირჩიეთ განმსაზღვრელი განტოლება, რომელიც აკავშირებს ძირითადი ერთეულებით გაზომილ სიდიდეებს იმ რაოდენობასთან, რომლისთვისაც მიღებული ერთეულია დადგენილი. ამ შემთხვევაში, განმსაზღვრელ განტოლებაში შემავალი ყველა სიდიდის სიმბოლოები უნდა ჩაითვალოს არა თავად სიდიდეებად, არამედ მათ დასახელებულ რიცხვობრივ მნიშვნელობებად;

· ერთობის (ან სხვა მუდმივი რიცხვის) ტოლფასი პროპორციულობის კოეფიციენტი k, რომელიც შედის განმსაზღვრელ განტოლებაში. ეს განტოლება უნდა დაიწეროს მკაფიო ფორმით ფუნქციური დამოკიდებულებარაოდენობის წარმოებული ძირითადი რაოდენობებიდან.

ამ გზით შექმნილი წარმოებული ერთეულები შეიძლება გამოყენებულ იქნას ახალი წარმოებული ერთეულების დანერგვისთვის.

ფიზიკური სიდიდეების ერთეულები იყოფა სისტემურ და არასისტემურად. Სისტემის ერთეული- ფიზიკური სიდიდის ერთეული, რომელიც შედის ერთ-ერთში მიღებული სისტემები. ყველა ძირითადი, წარმოებული, მრავლობითი და ქვემრავალჯერადი ერთეული სისტემურია. არასისტემური ერთეულიარის ფიზიკური სიდიდის ერთეული, რომელიც არ შედის ერთეულების არცერთ მიღებულ სისტემაში. არასისტემური ერთეულები SI სისტემის ერთეულებთან მიმართებაში იყოფა ოთხ ტიპად:

ცხრილი 1.2.

სისტემის მიღებული ერთეულებიSI-ს განსაკუთრებული სახელი აქვს

· მიღებულია SI ერთეულებთან ერთად, მაგალითად, მასის ერთეულები - ტონა; ბრტყელი კუთხე– ხარისხი, წუთი, წამი; მოცულობა - ლიტრი და ა.შ. SI ერთეულებთან ერთად გამოსაყენებლად დაშვებული არასისტემური ერთეულები მოცემულია ცხრილში 1.3;

· ნებადართულია გამოყენება სპეციალურ ადგილებში, მაგალითად, ასტრონომიული ერთეული - პარსეკი, სინათლის წელი - სიგრძის ერთეული ასტრონომიაში; დიოპტრია – ერთეული ოპტიკური სიმძლავრეოპტიკაში; ელექტრონ-ვოლტი არის ენერგიის ერთეული ფიზიკაში და სხვ.;

· დროებით მიღებულია SI ერთეულებთან ერთად გამოსაყენებლად, მაგალითად, საზღვაო მილი- ვ საზღვაო ნავიგაცია; კარატი – მასის ერთეული სამკაულებში და ა.შ. ეს ერთეულები უნდა გამოირიცხოს ხმარებიდან საერთაშორისო ხელშეკრულებების შესაბამისად;

· ხმარებიდან ამოღებული, მაგალითად, ვერცხლისწყლის მილიმეტრი - წნევის ერთეული; ცხენის ძალა არის სიმძლავრის ერთეული და ზოგიერთი სხვა.

ცხრილი 1.3

არასისტემური ერთეულები ნებადართულია გამოსაყენებლად

ერთეულებთან ერთადს.ი.

არსებობს ფიზიკური სიდიდეების მრავალი და ქვემრავალჯერადი ერთეული .

მრავალჯერადი ერთეულიარის ფიზიკური სიდიდის ერთეული, რომელიც სისტემურ ან არასისტემურ ერთეულზე მეტია მთელი რიცხვი. ქვემრავალჯერადი ერთეულიარის ფიზიკური სიდიდის ერთეული, რომლის მნიშვნელობა არის სისტემურ ან არასისტემურ ერთეულზე მთელი რიცხვი რამდენჯერმე ნაკლები. მრავლობითი და ქვემრავლობითი ფორმირების პრეფიქსები მოცემულია ცხრილში 1.4.

ცხრილი 1.4

ათწილადების ფორმირების პრეფიქსები

და ქვემრავალჯერადი ერთეული და მათი სახელები