Системы физических величин и их единиц

Понятие физической величины. Классификация ФВ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТРОЛОГИИ

Все объекты окружающего мира характеризуются своими свойствами.

Свойство – категория качественная. Для количественного описания различных свойств процессов и физических тел вводится понятие величины.

Величина – это свойство чего-либо, что может быть выделено среди других свойств и оценено тем или иным способом, в том числе и количественно. Величины можно разделить на два вида: реальные (действительные) и идеальные (истинные).

Первые представляют собой значения, идеальным образом отражающие в качественном и количественном отношении соответствующие свойства объекта, а вторые — значения, найденные экспериментальным путем и настолько приближенные к истине, что могут быть приняты вместо нее.

ВЕЛИЧИНЫ

/ \

Реальные

Идеальные

/ \ |

Физические

Не физические

Математические

/ \ /

Измеряемые

Оцениваемые

/ \

Размерные

Безразмерные

Рис.2

Физическая величина (ФВ) - одно из свойств физического объекта, которое является общим в качественном отношении для многих физических объектов, отличаясь при этом количественным значением.

Классическимпримером иллюстрации этого определения служит тотфакт, что, обладая собственной массой и температурой, всетела имеют индивидуальные числовые значения этих параметров. ФВ присутствуют в естественных науках и научно-технических областях.

Измеряемые ФВ могут быть выражены количественно в виде определенного числа установленных единиц измерения.

ФВ, для которых по тем или иным причинам не может быть введена единица измерения, могут быть только оценены.

Нефизические величины, для которых единица измерения в принципе не может быть введена, могут быть только оценены. Например, рейтинг популярности (НФВ существуют в гуманитарных науках: философии, экономике и т.д.)

По наличию размерности ФВ делятся на размерные и безразмерные.

Размер ФВ -это количественное содержание в данном объекте свойства, соответствующего понятию ФВ.

Значение ФВ - это оценка ее размера в виде некоторого числа принятых для нее единиц.

Соответственно размер физической величины считается ее количественным наполнением, содержанием, а в свою очередь значение физической величины представляет собой числовую оценку ее размеров.

В связи с этим существует понятие однородной физической величины, когда она является носителем аналогичного свойства в качественном смысле.

Таким образом, получение информации о значениях ФВ как некоего числа принятых для нее единиц и есть главная задача измерений. И, соответственно, физическая величина, которой по определению присвоено условное значение, равное единице, есть единица физической величины.

Однако этим классификация физических величин не исчерпывается. Есть целый ряд классификаций, созданных по различным признакам.

Основным из них является деления на:

1) активные и пассивные физические величины — при делении по отношению к сигналам измерительной информации.

а) Активные - представляют собой величины, которые без использования вспомогательных источников энергии имеют вероятность быть преобразованными в сигнал измерительной информации.

б) Пассивные - представляют собой такие величины, для измерения которых нужно использовать вспомогательные источники энергии, создающие сигнал измерительной информации;

2) аддитивные (или экстенсивные) и неаддитивные (или

интенсивные) физические величины — при делении по признаку аддитивности (Аддитивность (от лат. additivus — прибавляемый) (матем.), свойство величин, состоящее в том, что значение величины, соответствующее целому объекту, равно сумме значений величин, соответствующих его частям при любом разбиении объекта на части).

Считается, что первые (аддитивные) величины измеряются по частям, кроме того, их можно точно воспроизводить с помощью многозначной меры, основанной на суммировании размеров отдельных мер. А вторые (неаддитивные) величины прямо не измеряются, а получаются или путём преобразования измеряемой величины, или путем косвенных измерений.

В 1791 г. Национальным собранием Франции была принята первая в истории система единиц физических величин. Она представляла собой метрическую систему мер. В нее входили: единицы длин, площадей, объемов, вместимостей и веса. А в их основу были положены две общеизвестные ныне единицы: метр и килограмм.

И лишь в 1832 г. немецким математиком К. Гауссом была разработана и опубликована новейшая методика построения системы единиц, представляющая собой некую совокупность основных и производных единиц.

В основу своей методики ученый заложил три основные независимые друг от друга величины: массу, длину, время. А в качестве основных единиц измерения данных величин математик взял миллиграмм, миллиметр и секунду. К. Гаусс считал свою систему единиц абсолютной системой.

С развитием цивилизации и научно-технического прогресса возникли еще ряд систем единиц физических величин, основанием для которых служит принцип системы Гаусса. Все эти системы построены как метрические, однако их отличием служат различные основные единицы.

Так, в истории развития выделяют следующие основные системы единиц физических величин (СЕФВ):

1) система СГС (1874 г.) или Система единиц физических величин СГС, основными единицами которых являются следующие: сантиметр (см) — представленный в виде единицы длины, грамм (г) — в виде единицы массы, а также секунда (с) — в виде единицы времени;

2) В конце XIX века появилась СЕФВ, использующая первоначально килограмм как единицу веса, а впоследствии как единицу силы, что привело к созданию в 1889 г. системы МКГСС, основными единицами которой стали три физических единицы: метр как единица длины, килограмм-сила как единица силы и секунда как единица времени;

3) система МКСА (1901 г.), основы которой были созданы итальянским ученым Дж. Джорджи, который предложил в качестве единиц системы МКСА метр, килограмм, секунду и ампер.

На сегодняшний день в мировой науке существует огромное количество всевозможных систем единиц физических величин, а также немало так называемых внесистемных единиц. Что приводит к определенным неудобствам при вычислениях, вынуждая прибегать к пересчету при переводе физических величин из одной системы единиц в другую.

Поэтому возникла серьезная необходимость унификации единиц измерения. Требовалось создать такую систему единиц физических величин, которая подходила бы для большинства различных отраслей области измерений.

Подобный проект был создан в 1954 году комиссией по разработке единой Международной системы единиц. Он носил название «проект Международной системы единиц» и был, в конце концов, утвержден в 1960 году Генеральной конференцией по мерам и весам.

А в 1971 году на XIX Генеральной конференции по мерам и весам были внесены изменения. В частности, была добавлена единица количества вещества (моль).

Дата добавления: 2015-04-30