Designación de magnitudes físicas y sus unidades de medida. Cantidades y unidades físicas. Unidades SI

Para una descripción cuantitativa de varias propiedades de objetos físicos, sistemas físicos, fenómenos o procesos en RMG 29-99 (Recomendaciones para la estandarización interestatal) introdujo el concepto magnitudes.

La magnitud es una propiedad que puede distinguirse de otras propiedades y evaluarse de una forma u otra, incluso cuantitativamente.

Las cantidades se dividen por ideal y verdadero .

Valores ideales se relacionan principalmente con el campo de las matemáticas y son una generalización (modelo) de conceptos reales específicos. Se calculan de una forma u otra.

Valores reales están divididos en físico y no físico.

Cantidad física en el caso general, se puede definir como una cantidad inherente a algunos objetos materiales (procesos, fenómenos) estudiados en ciencias naturales (física, química) y técnicas. La cantidad física incluye masa, temperatura, tiempo, longitud, voltaje, presión, velocidad, etc.

PARA no fisico se refiere a los valores inherentes a las ciencias sociales (no físicas): filosofía, sociología, economía, etc. Las cantidades no físicas para las que no se puede ingresar una unidad solo se pueden estimar. Ejemplos de cantidades no físicas: evaluación de los estudiantes en una escala de 5 puntos, número de empleados en la organización, precio de los bienes, tipo impositivo, etc. La evaluación de cantidades no físicas no está incluida en las tareas de metrología teórica .

Cantidad física- una de las propiedades de un objeto físico, cualitativamente común a muchos objetos físicos, pero cuantitativamente individual para cada uno de ellos (el lado cualitativo determina el "tipo" de cantidad, por ejemplo, la resistencia eléctrica como propiedad comun conductores de electricidad, y cuantitativos - su "tamaño", por ejemplo, la resistencia de un conductor en particular).

Distinguir entre cantidades físicas mensurable y juzgado.

Cantidades físicas medidas se puede cuantificar como un número específico de unidades fijas.

Cantidades físicas estimadas- Cantidades para las cuales, por alguna razón, no se puede ingresar la unidad de medida, y solo se pueden estimar.

Evaluación- la operación de asignar a una determinada cantidad física un determinado número de unidades adoptadas para ella, realizada de acuerdo con las reglas establecidas. La evaluación se lleva a cabo utilizando escamas.

Para expresar el contenido cuantitativo de una propiedad de un objeto específico se utiliza el concepto de "tamaño de una cantidad física", cuya valoración se establece en el proceso de medición.

El tamaño de la cantidad física.(tamaño de una cantidad) es una determinación cuantitativa de una cantidad física inherente a un objeto, sistema, fenómeno o proceso material específico.

Por ejemplo, cada persona tiene una cierta altura, masa, como resultado de lo cual las personas se pueden distinguir por su altura o masa, es decir. por el tamaño de las cantidades físicas que nos interesan.

El tamaño es una característica cuantitativa objetiva que no depende de la elección de unidades de medida.

Por ejemplo, si anotamos 3,5 kg y 3500 g, entonces estas son dos versiones de la presentación del mismo tamaño. Cada uno de ellos es valor cantidad física (en este caso - masa).

Valor de la cantidad física Es una expresión del tamaño de una cantidad física en forma de cierto número de unidades adoptadas para ella.

Valor de la cantidad física Q obtenido como resultado de la medición y calculado de acuerdo con ecuación de medición básica:

Q = q [Q], (1)

donde q es un número abstracto llamado valor numérico y [Q] - tamaño de la unidad medición de una determinada cantidad física.

El valor numérico de una cantidad física.- un número abstracto que expresa la relación entre el valor de una cantidad y la unidad correspondiente de una determinada cantidad física.

Valor numérico el resultado de la medición dependerá de la elección de la unidad de la magnitud física. (Un ejemplo sobre una boa constrictor de una caricatura).

Los números 3.5 y 3500 son números abstractos que se incluyen en el valor de una cantidad física e indican los valores numéricos de una cantidad física. En este ejemplo, la masa del objeto se da en números: 3.5 y 3500, y las unidades son kilogramo (kg) y gramo (g).

Sentido cantidades no deben confundirse con el tamaño... El tamaño de la cantidad física de un objeto dado existe en la realidad e independientemente de que lo sepamos o no, lo expresemos en algunas unidades o no. El valor de una cantidad física aparece solo después de que el tamaño de la cantidad de un objeto dado se expresa usando alguna unidad.

Unidad física- una cantidad física de un tamaño fijo, que se asigna convencionalmente valor numérico igual a uno. Se utiliza para cuantificar cantidades físicas homogéneas.

Las cantidades físicas homogéneas son cantidades físicas que se expresan en las mismas unidades y se pueden comparar entre sí (por ejemplo, la longitud y el diámetro de una pieza).

Las cantidades físicas se combinan en el sistema.

Sistema de cantidades físicas(sistema de cantidades) es un conjunto de cantidades físicas formadas de acuerdo con principios aceptados, cuando algunas cantidades se toman como independientes, mientras que otras se definen como funciones de estas cantidades independientes.

Todas las cantidades incluidas en el sistema de cantidades físicas se dividen por el principal y derivados.

Cantidad física básica- una cantidad física incluida en el sistema de cantidades y convencionalmente considerada independiente de otras cantidades de este sistema.

Cantidad física derivada- una cantidad física incluida en el sistema de cantidades y determinada a través de las cantidades básicas de este sistema.

Un reflejo formalizado de la diferencia cualitativa en cantidades físicas es su dimensión.

La dimensión de una cantidad física esÉsta es una expresión que refleja la relación de una cantidad dada con cantidades físicas adoptadas en un sistema dado de unidades como básicas con un coeficiente de proporcionalidad igual a uno.

La dimensión de una cantidad física se designa con el símbolo tenue (del latín dimensión - dimensión).

La dimensión de las magnitudes físicas básicas se indica con las letras mayúsculas correspondientes:

longitud - dim l = L

masa - dim m = METRO

tiempo - dim t = T

corriente eléctrica - dim i = I

temperatura termodinámica - dim Q = Q

cantidad de sustancia - dim n = norte

intensidad luminosa - dim j = J

Dimensión tenue x cualquier derivado de una cantidad física NS determinado a través de la ecuación de la relación entre las cantidades. Tiene la forma de un producto de cantidades básicas elevadas a las potencias correspondientes:

dim x = L a M b T g I e Q yo N contra J t,(2)

donde L, M, T, I ... - símbolos de los principales valores de este sistema;

a, b, g, e… - indicadores de dimensión, cada uno de los cuales puede ser positivo o negativo, entero o fraccionario, así como cero.

Indicador de dimensión - el exponente al que se eleva la dimensión de la cantidad física básica, que se incluye en la dimensión de la derivada de la cantidad física.

Según la presencia de dimensión, las cantidades físicas se dividen por dimensional y adimensional.

Cantidad física dimensional- una magnitud física, en cuya dimensión al menos una de las magnitudes físicas básicas se eleva a una potencia que no es igual a cero.

Cantidad física adimensional- todos los indicadores de dimensión son iguales a cero. No tienen unidades de medida, es decir, no se miden en nada ( Por ejemplo, el coeficiente de fricción).

Escalas de medida

La evaluación y medición de las cantidades físicas se lleva a cabo utilizando varias escalas.

Escala de medición es un conjunto ordenado de valores de una cantidad física, que sirve como base para su medición.

Expliquemos este concepto utilizando el ejemplo de escalas de temperatura. En la escala Celsius, la temperatura de fusión del hielo se toma como punto de referencia y el punto de ebullición del agua se toma como intervalo principal (punto de referencia). La centésima parte de este intervalo es la unidad de temperatura (grados Celsius).

Existen los siguientes tipos principales escalas de medida: nombres, orden, diferencias (intervalos), ratios y escalas absolutas.

Escalas de nombres reflejan propiedades de calidad. Los elementos de estas escalas se caracterizan solo por la equivalencia (igualdad) y las proporciones de similitud de manifestaciones cualitativas específicas de propiedades.

Un ejemplo de tales escalas es la escala para clasificar (evaluar) el color de los objetos por su nombre (rojo, naranja, amarillo, verde, etc.), basada en atlas estandarizados de colores clasificados por similitud. Las medidas en la escala de colores se realizan comparando, bajo cierta iluminación, muestras de color del atlas con el color del objeto en estudio y estableciendo la igualdad (equivalencia) de sus colores.

En las escalas de nomenclatura no existen conceptos como "cero", "unidad de medida", "dimensión", "más" o "menos". La escala de nombres puede constar de cualquier carácter (número, nombre, otros símbolos). Los números o números de tal escala no son más que marcas de código.

La escala de nomenclatura le permite realizar clasificaciones, identificar y distinguir objetos.

Escala de pedidos(escala de rangos): ordena los objetos en relación con cualquiera de sus propiedades en orden descendente o ascendente.

La serie ordenada resultante se llama clasificado... Puede dar respuestas a las preguntas: "¿Qué es más o menos?", "¿Qué es peor o mejor?" La escala de orden no puede dar información más detallada: cuánto más o menos, cuántas veces mejor o peor.

Un ejemplo de escala de orden es un grupo de personas construidas según la altura, donde cada una de las siguientes es más baja que todas las anteriores; puntuación de la evaluación del conocimiento; el lugar del atleta; escala de viento (escala de Beaufort) y terremotos (escala de Richter); escalas numéricas de dureza (escalas Rockwell, Brinell, Vickers), etc.

Las escalas de pedido pueden tener o no un elemento cero ( por ejemplo, clases de precisión de instrumentos graduados (0,1 y 2)).

Con la ayuda de escalas de orden, puede medir indicadores cualitativos que no tienen una medida cuantitativa estricta. Estas escalas se utilizan especialmente en las humanidades: pedagogía, psicología, sociología.

Escala de diferencia(intervalos) contiene la diferencia en los valores de la cantidad física. Para estas escalas, tienen sentido las relaciones de equivalencia, orden, sumatoria de intervalos (diferencias) entre manifestaciones cuantitativas de propiedades.

Esta escala consta de intervalos iguales, tiene una unidad de medida convencional (aceptada de común acuerdo) y un origen elegido arbitrariamente: cero.

En principio, uno puede imaginar una gran cantidad de sistemas diferentes de unidades, pero solo unos pocos están muy extendidos. En todo el mundo para mediciones científicas y técnicas y en la mayoría de los países de la industria y la vida cotidiana utilizan el sistema métrico.

Unidades básicas.

En el sistema de unidades para cada magnitud física medida, se debe proporcionar una unidad de medida correspondiente. Por lo tanto, se necesita una unidad de medida separada para longitud, área, volumen, velocidad, etc., y cada una de estas unidades se puede determinar eligiendo uno u otro estándar. Pero el sistema de unidades resulta mucho más conveniente si en él solo se seleccionan unas pocas unidades como las principales, y el resto se determina a través de las principales. Entonces, si la unidad de longitud es un metro, cuyo estándar está almacenado en el Servicio Metrológico Estatal, entonces la unidad de área puede considerarse metro cuadrado, unidad de volumen - metro cúbico, unidad de velocidad - metro por segundo, etc.

La conveniencia de tal sistema de unidades (especialmente para científicos e ingenieros, quienes tienen muchas más probabilidades de lidiar con mediciones que otras personas) es que las relaciones matemáticas entre las unidades básicas y derivadas del sistema son más simples. En este caso, la unidad de velocidad es la unidad de distancia (longitud) por unidad de tiempo, la unidad de aceleración es la unidad de cambio de velocidad por unidad de tiempo, la unidad de fuerza es la unidad de aceleración de la unidad de masa, etc. En notación matemática, se ve así: v = l/t, a = v/t, F = mamá = ml/t 2. Las fórmulas presentadas muestran la "dimensión" de las cantidades consideradas, estableciendo la relación entre las unidades. (Fórmulas similares le permiten determinar las unidades para cantidades tales como presión o corriente eléctrica). Tales relaciones son de naturaleza general y se llevan a cabo independientemente de las unidades en las que (metro, pie o arshin) se mida la longitud y qué unidades sean elegido para otras cantidades.

En tecnología, la unidad básica para medir cantidades mecánicas no suele ser una unidad de masa, sino una unidad de fuerza. Así, si en el sistema más comúnmente utilizado en la investigación física se toma un cilindro metálico como patrón de masa, entonces en un sistema técnico se considera como patrón de fuerza que equilibra la fuerza de gravedad que actúa sobre él. Pero dado que la fuerza de la gravedad no es la misma en diferentes puntos de la superficie de la Tierra, para la implementación exacta del estándar, es necesaria una indicación de la ubicación. Históricamente, se ha adoptado una ubicación al nivel del mar a una latitud de 45 °. En la actualidad, tal estándar se define como la fuerza requerida para impartir una cierta aceleración al cilindro especificado. Es cierto que en ingeniería las mediciones no se suelen realizar con una precisión tan alta que es necesario cuidar las variaciones en la fuerza de gravedad (si no estamos hablando de la calibración de instrumentos de medición).

Mucha confusión tiene que ver con los conceptos de masa, fuerza y ​​peso. El hecho es que hay unidades de estas tres cantidades que llevan el mismo nombre. La masa es la característica inercial de un cuerpo, que muestra lo difícil que es sacarlo de un estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo por una fuerza externa. Una unidad de fuerza es una fuerza que, actuando sobre una unidad de masa, cambia su velocidad por unidad de velocidad por unidad de tiempo.

Todos los cuerpos se atraen unos a otros. Por lo tanto, todos los cuerpos cercanos a la Tierra se sienten atraídos por ella. En otras palabras, la Tierra crea la fuerza de gravedad que actúa sobre el cuerpo. Esta fuerza se llama peso. La fuerza del peso, como se indicó anteriormente, no es la misma en diferentes puntos de la superficie de la Tierra y en diferentes altitudes sobre el nivel del mar debido a las diferencias en la atracción gravitacional y en la manifestación de la rotación de la Tierra. Sin embargo, la masa total de una determinada cantidad de sustancia no cambia; es lo mismo en el espacio interestelar y en cualquier punto de la Tierra.

Experimentos precisos han demostrado que la fuerza de gravedad que actúa sobre diferentes cuerpos (es decir, su peso) es proporcional a su masa. Por lo tanto, las masas se pueden comparar en las escalas, y las masas que son iguales en un lugar serán las mismas en cualquier otro lugar (si la comparación se realiza al vacío para excluir el efecto del aire desplazado). Si se pesa un cuerpo en una balanza de resorte, equilibrando la fuerza de la gravedad con la fuerza de un resorte extendido, los resultados de la medición del peso dependerán del lugar donde se tomen las medidas. Por lo tanto, el balance del resorte debe ajustarse en cada nueva ubicación para que muestre el peso correcto. La simplicidad del procedimiento de pesaje en sí fue la razón por la que la fuerza de gravedad que actúa sobre la masa de referencia se tomó como una unidad de medida independiente en la tecnología. CALOR.

Sistema métrico de unidades.

El sistema métrico es el nombre general del sistema decimal internacional de unidades, cuyas unidades básicas son metro y kilogramo. Con algunas diferencias en los detalles, los elementos del sistema son los mismos en todo el mundo.

Historia.

El sistema métrico surgió de los decretos aprobados por la Asamblea Nacional de Francia en 1791 y 1795 para definir el metro como una décima millonésima parte de la sección del meridiano de la tierra desde el Polo Norte hasta el ecuador.

Por decreto emitido el 4 de julio de 1837, el sistema métrico fue declarado obligatorio en todas las transacciones comerciales en Francia. Suplantó gradualmente los sistemas locales y nacionales en otros países europeos y fue legalmente reconocido como aceptable en el Reino Unido y los EE. UU. Un acuerdo firmado el 20 de mayo de 1875 por diecisiete países creó una organización internacional diseñada para preservar y mejorar el sistema métrico.

Está claro que al definir el metro como una décima millonésima parte de un cuarto del meridiano terrestre, los creadores del sistema métrico buscaron lograr la invariancia y la reproducibilidad precisa del sistema. Para una unidad de masa, tomaron un gramo, definiéndolo como la masa de una millonésima parte de un metro cúbico de agua en su densidad máxima. Dado que no sería muy conveniente realizar mediciones geodésicas de una cuarta parte del meridiano terrestre en cada venta de un metro de tela, o equilibrar una canasta de papas en el mercado con la cantidad adecuada de agua, se crearon patrones metálicos que reproducir estas definiciones ideales con extrema precisión.

Pronto quedó claro que los patrones de longitud de los metales se pueden comparar entre sí, introduciendo un error mucho menor que cuando se compara cualquier patrón de este tipo con una cuarta parte del meridiano de la Tierra. Además, quedó claro que la precisión de comparar patrones de masa de metal entre sí es mucho mayor que la precisión de comparar cualquier patrón similar con la masa del volumen de agua correspondiente.

En este sentido, la Comisión Internacional del Metro en 1872 decidió tomar el metro "de archivo" almacenado en París, "tal cual", como el estándar de longitud. Asimismo, los miembros de la Comisión adoptaron como patrón de masa el kilogramo de platino-iridio de archivo, “tomando en cuenta que la relación simple establecida por los creadores del sistema métrico entre la unidad de peso y la unidad de volumen está representada por la kilogramo existente con una precisión suficiente para aplicaciones ordinarias en la industria y el comercio, y Ciencias Exactas no se necesita una simple razón numérica de este tipo, sino una definición extremadamente perfecta de esta razón ". En 1875, muchos países del mundo firmaron un acuerdo sobre el medidor, y este acuerdo estableció un procedimiento para la coordinación de estándares metrológicos para la comunidad científica mundial a través de la Oficina Internacional de Pesas y Medidas y la Conferencia General de Pesas y Medidas.

La nueva organización internacional inmediatamente se dedicó al desarrollo de estándares internacionales de longitud y masa y la transferencia de sus copias a todos los países participantes.

Normas de longitud y peso, prototipos internacionales.

Los prototipos internacionales de patrones de longitud y masa (metro y kilogramo) se depositaron en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas, ubicada en Sevres, un suburbio de París. El estándar del medidor era una regla hecha de aleación de platino con un 10% de iridio, a la sección transversal se le dio una forma de X especial para aumentar la rigidez a la flexión con un volumen mínimo de metal. En la ranura de dicha regla había una superficie plana longitudinal, y el metro se definió como la distancia entre los centros de dos trazos aplicados a través de la regla en sus extremos, a una temperatura de referencia igual a 0 ° C.La masa de un Se tomó como prototipo internacional del kilogramo un cilindro fabricado con el mismo platino. de una aleación de iridio, que es el estándar de un metro, con una altura y diámetro de unos 3,9 cm. El peso de esta masa de referencia, igual a 1 kg al nivel del mar en una latitud geográfica de 45 °, a veces se le llama kilogramo-fuerza. Por lo tanto, se puede utilizar como estándar de masa para un sistema absoluto de unidades o como estándar de fuerza para un sistema técnico de unidades, en el que una de las unidades básicas es una unidad de fuerza.

Se seleccionaron prototipos internacionales de un gran lote de materiales de referencia idénticos producidos al mismo tiempo. Otros estándares de este lote se transfirieron a todos los países participantes como prototipos nacionales (estándares primarios estatales), que se devuelven periódicamente a la Oficina Internacional para compararlos con los estándares internacionales. Las comparaciones realizadas en diferentes momentos desde entonces muestran que no detectan desviaciones (de los estándares internacionales) que vayan más allá de la precisión de las mediciones.

Sistema SI internacional.

El sistema métrico fue recibido muy favorablemente por los científicos del siglo XIX. en parte porque se propuso como un sistema internacional de unidades, en parte porque se suponía teóricamente que sus unidades eran reproducibles de forma independiente, y también por su simplicidad. Los científicos comenzaron a derivar nuevas unidades para las diferentes cantidades físicas con las que trataban, basándose en las leyes elementales de la física y vinculando estas unidades con las unidades de longitud y masa del sistema métrico. Este último conquistó cada vez más varios países europeos, en los que anteriormente circulaban muchas unidades no relacionadas para diferentes cantidades.

Aunque los estándares de unidades métricas fueron casi los mismos en todos los países que adoptaron el sistema métrico de unidades, hubo diferentes discrepancias en las unidades derivadas entre diferentes países y diferentes disciplinas. En el campo de la electricidad y el magnetismo, aparecieron dos sistemas separados de unidades derivadas: electrostático, basado en la fuerza con la que dos cargas eléctricas actúan entre sí, y electromagnético, basado en la fuerza de interacción de dos hipotéticos polos magnéticos.

La situación se complicó aún más con la llegada del llamado sistema. unidades eléctricas prácticas, introducidas a mediados del siglo XIX. Por la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia para satisfacer las demandas de la tecnología del telégrafo alámbrico que avanza rápidamente. Tales unidades prácticas no coinciden con las unidades de los dos sistemas anteriores, pero difieren de las unidades del sistema electromagnético solo en factores iguales a potencias enteras de diez.

Por lo tanto, para cantidades eléctricas ordinarias como voltaje, corriente y resistencia, había varias opciones para las unidades de medida aceptadas, y cada científico, ingeniero, maestro tenía que decidir por sí mismo cuál de estas opciones debía usar. En relación con el desarrollo de la ingeniería eléctrica en la segunda mitad del siglo XIX y la primera mitad del siglo XX. Las unidades prácticas encontraron un uso cada vez más extendido, que finalmente comenzó a dominar esta área.

Eliminar tal confusión a principios del siglo XX. Se presentó una propuesta para combinar unidades eléctricas prácticas con las mecánicas correspondientes, basadas en unidades métricas de longitud y masa, y construir algún tipo de sistema coherente (coherente). En 1960, la XI Conferencia General de Pesas y Medidas adoptó el Sistema Internacional Unificado de Unidades (SI), definió las unidades básicas de este sistema y prescribió el uso de algunas unidades derivadas, "sin prejuzgar la cuestión de otras que puedan agregarse en el futuro." Así, por primera vez en la historia, se adoptó un acuerdo internacional mediante un sistema internacional coherente de unidades. Actualmente es aceptado como el sistema legal de unidades de medida por la mayoría de los países del mundo.

El Sistema Internacional de Unidades (SI) es un sistema acordado en el que hay una y solo una unidad de medida para cualquier cantidad física, como longitud, tiempo o fuerza. Algunas de las unidades reciben nombres especiales, un ejemplo es la unidad pascal de presión, mientras que los nombres de otras se forman a partir de los nombres de las unidades de las que se derivan, por ejemplo, la unidad de velocidad es un metro por segundo. Las unidades básicas, junto con dos geométricas adicionales, se presentan en la tabla. 1. Las unidades derivadas, para las que se adoptan nombres especiales, se dan en la tabla. 2. De todas las unidades mecánicas derivadas, las más importantes son la unidad de fuerza de newton, la unidad de energía en joule y la unidad de potencia en vatios. Newton se define como la fuerza que da a una masa de un kilogramo una aceleración de un metro por segundo al cuadrado. Un julio es igual al trabajo realizado cuando el punto de aplicación de una fuerza igual a un newton se mueve un metro en la dirección de la fuerza. Un vatio es la potencia a la que se realiza un julio de trabajo en un segundo. Las unidades eléctricas y otras derivadas se analizarán a continuación. Las definiciones oficiales de unidades básicas y adicionales son las siguientes.

Un metro es la longitud del camino recorrido por la luz en el vacío en 1/299 792 458 de segundo. Esta definición fue adoptada en octubre de 1983.

Kilogramo igual a la masa prototipo internacional de kilogramos.

Un segundo es la duración de 9 192 631 770 períodos de oscilaciones de radiación correspondientes a transiciones entre dos niveles de la estructura hiperfina del estado fundamental del átomo de cesio-133.

Kelvin es igual a 1 / 273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua.

Un mol es igual a la cantidad de una sustancia, que contiene tantos elementos estructurales como átomos en el isótopo de carbono-12 que pesa 0.012 kg.

Radian es el ángulo plano entre dos radios de un círculo, la longitud del arco entre los cuales es igual al radio.

El estereorradián es igual al ángulo sólido con el vértice en el centro de la esfera, recortando en su superficie un área igual al área de un cuadrado con un lado igual al radio de la esfera.

Para la formación de múltiplos y submúltiplos decimales, se prescriben una serie de prefijos y factores, indicados en la tabla. 3.

Tabla 3. Prefijos y multiplicadores de múltiplos decimales y unidades fraccionarias del sistema SI internacional
exa			deci
peta			centi
tera			Mili
giga			micro	mk
mega			nano
kilo			puntilla
hecto			femto
caja de resonancia	sí		en A

Por lo tanto, un kilómetro (km) es 1000 my un milímetro es 0,001 m (estos prefijos se aplican a todas las unidades como kilovatios, miliamperios, etc.)

Inicialmente se asumía que una de las unidades básicas debía ser el gramo, y esto se reflejaba en los nombres de las unidades de masa, pero ahora la unidad básica es el kilogramo. En lugar del nombre de megagramos, se utiliza la palabra "tonelada". En disciplinas físicas, como la medición de la longitud de onda de la luz visible o infrarroja, a menudo se utiliza una millonésima de metro (micrómetro). En espectroscopia, las longitudes de onda se expresan a menudo en angstroms (Å); angstrom es igual a una décima parte de un nanómetro, es decir 10 - 10 m Para radiación con una longitud de onda más corta, por ejemplo rayos X, en las publicaciones científicas se permite utilizar un picómetro y una unidad x (1 unidad x = 10 -13 m). Un volumen igual a 1000 centímetros cúbicos (un decímetro cúbico) se llama litro (l).

Misa, duración y tiempo.

Todas las unidades básicas del sistema SI, excepto el kilogramo, se definen actualmente en términos de constantes físicas o fenómenos que se consideran inalterados y reproducibles con alta precisión. En cuanto al kilogramo, aún no se ha encontrado un método para su implementación con el grado de reproducibilidad que se logra en los procedimientos de comparación de varios patrones de masa con el prototipo internacional del kilogramo. Tal comparación se puede llevar a cabo pesando en una balanza de resorte, cuyo error no exceda de 1 10 –8. Los estándares de múltiplos y submúltiplos de un kilogramo se establecen mediante pesaje combinado en la balanza.

Dado que el medidor se define en términos de la velocidad de la luz, se puede reproducir de forma independiente en cualquier laboratorio bien equipado. Por lo tanto, utilizando el método de interferencia, las medidas de longitud punteada y final, que se utilizan en talleres y laboratorios, pueden comprobarse comparándolas directamente con la longitud de onda de la luz. El error con tales métodos en condiciones óptimas no supera la mil millonésima (1P 10 –9). Con el desarrollo de la tecnología láser, tales mediciones se han simplificado enormemente y su rango se ha ampliado significativamente.

Asimismo, el segundo, según su definición moderna, se puede realizar de forma independiente en un laboratorio competente en una instalación de haz atómico. Los átomos del haz son excitados por un generador de alta frecuencia sintonizado a la frecuencia atómica, y el circuito electrónico mide el tiempo contando los períodos de oscilación en el circuito del generador. Estas medidas se pueden realizar con una precisión del orden de 1 × 10 –12, mucho mayor de lo que era posible con las definiciones anteriores del segundo, basadas en la rotación de la Tierra y su revolución alrededor del Sol. El tiempo y su recíproco, la frecuencia, son únicos en el sentido de que sus estándares pueden transmitirse por radio. Gracias a esto, cualquier persona con el equipo de recepción de radio adecuado puede recibir señales de la hora exacta y la frecuencia de referencia, que son casi las mismas en precisión que las transmitidas por aire.

Mecánica.

Temperatura y calor.

Las unidades mecánicas no permiten resolver todos los problemas científicos y técnicos sin involucrar otras proporciones. Aunque el trabajo realizado cuando la masa se mueve contra la acción de la fuerza, y la energía cinética de una determinada masa son por naturaleza equivalentes a la energía térmica de una sustancia, es más conveniente considerar la temperatura y el calor como cantidades separadas que no no depender de mecánicos.

Escala de temperatura termodinámica.

La unidad de temperatura termodinámica Kelvin (K), llamada kelvin, está determinada por el punto triple del agua, es decir, la temperatura a la que el agua está en equilibrio con el hielo y el vapor. Esta temperatura se toma igual a 273,16 K, que determina la escala de temperatura termodinámica. Esta escala, propuesta por Kelvin, se basa en la segunda ley de la termodinámica. Si hay dos reservorios térmicos con una temperatura constante y un motor térmico reversible que transfiere calor de uno a otro de acuerdo con el ciclo de Carnot, entonces la relación de las temperaturas termodinámicas de los dos reservorios viene dada por la igualdad T 2 /T 1 = –Q 2 Q 1, donde Q 2 y Q 1 - la cantidad de calor transferida a cada uno de los depósitos (el signo "menos" indica que el calor se toma de uno de los depósitos). Por tanto, si la temperatura de un depósito más caliente es 273,16 K, y el calor extraído de él es el doble del calor transferido a otro depósito, entonces la temperatura del segundo depósito es 136,58 K. Si la temperatura del segundo depósito es 0 K, entonces no se transferirá calor en absoluto, ya que toda la energía del gas se ha convertido en energía mecánica en el sitio de expansión adiabática del ciclo. Esta temperatura se llama cero absoluto. La temperatura termodinámica, generalmente utilizada en la investigación científica, coincide con la temperatura incluida en la ecuación de estado de un gas ideal PV = RT, dónde PAG- presión, V- volumen y R- constante de gas. La ecuación muestra que para un gas ideal, el producto del volumen y la presión es proporcional a la temperatura. Esta ley no se cumple exactamente para ninguno de los gases reales. Pero si hacemos correcciones por fuerzas viriales, entonces la expansión de los gases permite reproducir la escala de temperatura termodinámica.

Escala de temperatura internacional.

De acuerdo con la definición anterior, la temperatura se puede medir con una precisión muy alta (hasta aproximadamente 0,003 K cerca del punto triple) mediante termometría de gas. Un termómetro de resistencia de platino y un depósito con gas se colocan en una cámara aislada térmicamente. Cuando la cámara se calienta, la resistencia eléctrica del termómetro aumenta y la presión del gas en el depósito aumenta (de acuerdo con la ecuación de estado), y cuando la cámara se enfría, se observa la imagen opuesta. Al medir la resistencia y la presión simultáneamente, el termómetro se puede calibrar contra la presión del gas, que es proporcional a la temperatura. Luego, el termómetro se coloca en un termostato en el que el agua líquida se puede mantener en equilibrio con sus fases sólida y de vapor. Al medir su resistencia eléctrica a esta temperatura se obtiene una escala termodinámica, ya que a la temperatura del punto triple se le asigna un valor igual a 273,16 K.

Hay dos escalas de temperatura internacionales: Kelvin (K) y Celsius (C). La temperatura Celsius se obtiene de la temperatura Kelvin restando de los últimos 273,15 K.

Las mediciones precisas de temperatura mediante termometría de gas requieren mucho tiempo y trabajo. Por lo tanto, en 1968, se introdujo la Escala Práctica Internacional de Temperatura (IPTS). Con esta escala, se pueden calibrar diferentes tipos de termómetros en el laboratorio. Esta escala se estableció utilizando un termómetro de resistencia de platino, un termopar y un pirómetro de radiación utilizados en los intervalos de temperatura entre algunos pares de puntos de referencia fijos (puntos de referencia de temperatura). Se suponía que el MPTSh correspondía a la escala termodinámica con la mayor precisión posible, pero, como se vio más tarde, sus desviaciones eran muy significativas.

Escala de temperatura Fahrenheit.

La escala de temperatura Fahrenheit, que se usa ampliamente junto con el sistema de unidades de ingeniería británico, así como en mediciones no científicas en muchos países, generalmente se determina mediante dos puntos de referencia constantes: la temperatura de fusión del hielo (32 ° F) y el punto de ebullición del agua (212 ° F) a presión normal (atmosférica). Por lo tanto, para obtener la temperatura Celsius de la temperatura Fahrenheit, reste 32 de esta última y multiplique el resultado por 5/9.

Unidades de calor.

Dado que el calor es una forma de energía, se puede medir en julios, y esta unidad métrica fue adoptada por acuerdo internacional. Pero dado que la cantidad de calor una vez estuvo determinada por el cambio en la temperatura de una cierta cantidad de agua, una unidad llamada caloría se ha generalizado y es igual a la cantidad de calor requerida para aumentar la temperatura de un gramo de agua en 1 °. C. Debido al hecho de que la capacidad calorífica del agua depende de la temperatura, tuve que aclarar el valor calórico. Había al menos dos calorías diferentes: "termoquímica" (4,1840 J) y "vapor" (4,1868 J). La "caloría" utilizada en dietética es en realidad una kilocaloría (1000 calorías). La caloría no es una unidad SI y ha dejado de utilizarse en la mayoría de las áreas de la ciencia y la tecnología.

Electricidad y magnetismo.

Todas las unidades eléctricas y magnéticas comunes se basan en el sistema métrico. De acuerdo con las definiciones modernas de unidades eléctricas y magnéticas, todas son unidades derivadas de ciertas fórmulas físicas a partir de unidades métricas de longitud, masa y tiempo. Dado que la mayoría de las cantidades eléctricas y magnéticas no son tan fáciles de medir utilizando los estándares mencionados anteriormente, se consideró que es más conveniente establecer, mediante experimentos apropiados, estándares derivados para algunas de las cantidades indicadas y medir otras utilizando dichos estándares. .

Unidades SI.

A continuación se muestra una lista de unidades eléctricas y magnéticas SI.

Un amperio, la unidad de corriente eléctrica, es una de las seis unidades básicas del sistema SI. El amperio es la fuerza de una corriente constante que, al pasar por dos conductores rectilíneos paralelos de longitud infinita con un área de sección transversal circular despreciable, ubicados en el vacío a una distancia de 1 m entre sí, provocaría una fuerza de interacción igual a 2 × 10 en cada sección de un conductor de 1 m de largo - 7 N.

Voltio, la unidad de diferencia de potencial y fuerza electromotriz. Voltio: voltaje eléctrico en una sección de un circuito eléctrico con una corriente constante de 1 A a una entrada de energía de 1 W.

Colgante, una unidad de la cantidad de electricidad (carga eléctrica). Colgante: la cantidad de electricidad que pasa a través de la sección transversal del conductor a una corriente constante de 1 A en un tiempo de 1 s.

Farad, una unidad de capacidad eléctrica. Farad es la capacitancia de un condensador, en cuyas placas, con una carga de 1 C, un voltaje eléctrico de 1 V.

Henry, la unidad de inductancia. Henry es igual a la inductancia del circuito en el que el EMF de autoinducción de 1 V ocurre en cambio uniforme la intensidad de la corriente en este circuito a 1 A durante 1 s.

Weber, la unidad de flujo magnético. Weber es un flujo magnético, cuando disminuye a cero en un circuito acoplado a él, que tiene una resistencia de 1 Ohm, una carga eléctrica igual a 1 C fluye.

Tesla, la unidad de inducción magnética. Tesla es la inducción magnética de un campo magnético uniforme, en el que el flujo magnético a través de un área plana de 1 m 2 perpendicular a las líneas de inducción es de 1 Wb.

Estándares prácticos.

Luz e iluminación.

Las unidades de intensidad luminosa e iluminancia no se pueden determinar basándose únicamente en unidades mecánicas. Es posible expresar el flujo de energía en una onda de luz en W / m 2 y la intensidad de una onda de luz en V / m, como en el caso de las ondas de radio. Pero la percepción de la iluminación es un fenómeno psicofísico en el que no solo es fundamental la intensidad de la fuente de luz, sino también la sensibilidad del ojo humano a la distribución espectral de esta intensidad.

El acuerdo internacional para la unidad de intensidad luminosa es una candela (anteriormente llamada vela), igual a la intensidad de la luz en una dirección dada de una fuente que emite radiación monocromática con una frecuencia de 540 × 10 12 Hz ( l= 555 nm), cuya intensidad energética de la radiación luminosa en esta dirección es de 1/683 W / sr. Esto coincide aproximadamente con la intensidad de la luz de una vela de espermaceti que alguna vez sirvió como referencia.

Si la intensidad luminosa de la fuente es igual a una candela en todas las direcciones, entonces el flujo luminoso total es 4 pag lúmenes. Por lo tanto, si esta fuente está ubicada en el centro de una esfera con un radio de 1 m, entonces la iluminación de la superficie interna de la esfera es igual a un lumen por metro cuadrado, es decir. una suite.

Rayos X y radiación gamma, radiactividad.

Roentgen (R) es una unidad obsoleta de la dosis de exposición de rayos X, radiación gamma y fotón, igual a la cantidad de radiación, que, teniendo en cuenta la radiación de electrones secundarios, forma iones en 0,001293 g de aire, con una carga igual a una unidad de carga CGS de cada signo. En el sistema SI, la unidad de dosis de radiación absorbida es gris, igual a 1 J / kg. El estándar de la dosis de radiación absorbida es una configuración con cámaras de ionización, que miden la ionización producida por la radiación.



Unidades físicas

Unidad de medida de una magnitud física- una cantidad física de tamaño fijo, a la que convencionalmente se le asigna un valor numérico igual a uno, y se utiliza para cuantificar cantidades físicas homogéneas.

Ejemplo- 1 m - unidad de longitud; 1 s - unidad de tiempo; 1 A es una unidad de corriente eléctrica.

Sistema de unidades de cantidades físicas- un conjunto de unidades básicas y derivadas de cantidades físicas, formado de acuerdo con los principios aceptados para un sistema dado de cantidades físicas.

Referencia.Históricamente, el primer sistema de unidades de cantidades físicas se adoptó en 1791 ᴦ. Unidades métricas de la Asamblea Nacional francesa.
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Todavía no era un sistema de unidades en el sentido moderno, sino que incluía unidades de longitudes, áreas, volúmenes, capacidades y peso, que se basaban en dos unidades: metro y kilogramo.

En 1832 ᴦ. El matemático alemán K. Gauss propuso un método para construir un sistema de unidades como un conjunto de básicos y derivados. Construyó un sistema de unidades en el que se tomaron como base tres unidades independientes arbitrarias: longitud, masa y tiempo. Todas las demás unidades se pueden identificar utilizando estos tres. Tal sistema de unidades, conectado de cierta manera con tres básicas, Gauss llamó el sistema absoluto. Para las unidades básicas, tomó el milímetro, miligramo y segundo.

Posteriormente, con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, aparecieron una serie de sistemas de unidades de cantidades físicas, construidos según el principio propuesto por Gauss, basados ​​en el sistema métrico de medidas, pero difiriendo entre sí en unidades básicas.

Consideremos los principales sistemas de unidades de cantidades físicas.

Sistema SGS. El sistema CGS de unidades de cantidades físicas, en el que las unidades básicas son el centímetro como unidad de longitud, el gramo como unidad de masa y el segundo como unidad de tiempo, se estableció en 1881 ᴦ.

Sistema ICGSS. El uso del kilogramo como unidad de peso, y luego como unidad de fuerza en general, condujo a finales del siglo XIX a la formación de un sistema de unidades de cantidades físicas con tres unidades básicas: el metro es una unidad de longitud, kilogramo-fuerza es una unidad de fuerza y ​​un segundo es una unidad de tiempo.

Sistema ISSA. Los cimientos de este sistema se propusieron en 1901 ᴦ. por el científico italiano Georgie. Las unidades básicas del sistema ISSA son metro, kilogramo, segundo y amperio.

La presencia de varios sistemas de unidades de cantidades físicas, así como un número significativo de unidades no sistémicas, el inconveniente asociado con el recálculo durante la transición de un sistema de unidades a otro, requirió la unificación de unidades de medida. El crecimiento de los lazos científicos, técnicos y económicos entre diferentes países hizo que fuera extremadamente importante para tal unificación a escala internacional.

Se requería un sistema unificado de unidades de cantidades físicas, prácticamente conveniente y que cubriera varias áreas de medición. Al mismo tiempo, debía preservar el principio de coherencia (igualdad a la unidad del coeficiente de proporcionalidad en las ecuaciones de comunicación entre cantidades físicas).

El actual Sistema Internacional de Unidadesʼʼ (SI - sistema internacional) fue adoptado por la XI Conferencia General de Pesas y Medidas en 1960 ᴦ. El sistema de unidades SI es el único sistema de unidades de unidades físicas que se acepta y utiliza en la mayoría de los países del mundo.

En el territorio de nuestro país, el sistema de valores SI está vigente desde el 01.01.1982 ᴦ. de acuerdo con GOST 8.417–81 ʼʼGSI. Unidades de cantidades físicasʼʼ. El sistema SI consta de siete unidades básicas, dos adicionales y varias derivadas (tablas 1.1 y 1.2).

La unidad de la derivada de la cantidad física del sistema de unidades se forma de acuerdo con la ecuación que la conecta con las unidades básicas o con las derivadas básicas y ya definidas.

Tabla 1.1 - Unidades básicas y adicionales del sistema SI

Cantidad física	unidad de medida
Nombre	Dimensión	Designación recomendada	Nombre	Designacion
ruso	internacional
O S N O V N S E
Largo	L	l	metro	metro	metro
Peso	METRO	metro	kilogramo	kg	kg
Tiempo	T	t	segundo	con	s
Fuerza de la corriente eléctrica	I	I	amperio	A	A
Temperatura termodinámica	Θ	T	Kelvin	PARA	PARA
Cantidad de sustancia	norte	n, υ	Topo	Topo	mol
El poder de la luz	J	j	candela	CD	CD
D O P O L N I T E L N S
Ángulo plano	-	-	radián	contento	rad
Ángulo sólido	-	-	estereorradián	casarse	sr

Tabla 1.2 - Algunas unidades derivadas del sistema SI con un nombre especial

Cantidad física	unidad de medida
Nombre	Dimensión	Nombre	Designacion	Expresión en unidades SI
Frecuencia	T -1	hercios	Hz	s -1
Fuerza, peso	LMT -2	Newton	norte	m kg s -2
Presión, estrés mecánico	L -1 MT -2	pascal	Pensilvania	m -1 kg s -2
Energía, trabajo cantidad de calor	L 2 MT -2	joule	J	m 2 kg s -2
Poder	L 2 MT -3	vatio	W	m 2 kg s -3
Cantidad de electricidad	TI	colgante	Cl	sA
Voltaje eléctrico, potencial	L 2 MT -3 I -1	voltio	V	m 2 kg s -3 A -1
Capacidad electrica	L -2 M -1 T 4 Yo 2	faradio	F	m -2 kg -1 s 4 A 2
Resistencia eléctrica	L 2 MT -3 I -2	ohm	Ohm	m 2 kg s -3 A -2

La ecuación de la relación entre cantidades refleja la relación entre cantidades, debido a la ley de la naturaleza, en la que los símbolos de las letras significan cantidades físicas. Por ejemplo, la ecuación refleja la dependencia existente de la velocidad V fuera del camino l y tiempo t... En el ejemplo dado, se puede ver que para medir la velocidad es extremadamente importante medir la longitud del camino y el tiempo en ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ que se cubre este camino.

Unidad de sistema de cantidad física(unidad del sistema) - una unidad de una cantidad física incluida en el sistema aceptado de unidades.

Todos los básicos, derivados, múltiplos y submúltiplos de las unidades SI son sistémicos. Por ejemplo: 1 m; 1 m / s; 1 km; 1 Nm.

Unidad de cantidad física que no pertenece al sistema(unidad fuera del sistema) es una unidad de cantidad física que no está incluida en ninguno de los sistemas aceptados de unidades.

Las unidades no sistémicas se dividen en cuatro tipos:

- permitido junto con unidades SI, por ejemplo: unidad de masa - tonelada; unidades de ángulo plano: grados, minutos y segundos; unidad de volumen - litro, etc .;

- aprobado para su uso en áreas especiales, que incluyen: unidades de longitud (en astronomía) - una unidad astronómica, parsec, año luz; la unidad de potencia óptica (en óptica) es la dioptría; la unidad de energía (en física) es un electrón-voltio;

- permitido temporalmente para su uso junto con las unidades SI, por ejemplo: en navegación marítima - milla náutica; en joyería, la unidad de masa es el quilate, etc.
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Estas unidades deben dejar de utilizarse de acuerdo con los acuerdos internacionales;

- en desuso, estos incluyen unidades de presión - milímetro de mercurio; unidad de potencia - caballos de fuerza, etc.

Distinguir entre unidades múltiples y fraccionarias de una cantidad física.

Unidad múltiple(unidad múltiple): una unidad de cantidad física, un número entero de veces mayor que la unidad del sistema o que no es del sistema.

Ejemplos:

- unidad de longitud 1 km = 103 m, ᴛ.ᴇ. múltiplo de un metro;

- la unidad de frecuencia es 1 MHz (megahercios) = 10 6 Hz es un múltiplo de hercios;

- unidad de actividad de los radionucleidos 1 MBq (megabecquerel) = 10 6 Bq es un múltiplo de becquerel.

Unidad fraccionaria de cantidad física ( unidad fraccionaria): una unidad de cantidad física que es un número entero de veces menor que una unidad sistémica o no sistémica.

Ejemplo- Una unidad de longitud 1 nm (nanómetro) = 10 -9 my una unidad de tiempo 1 µs (microsegundo) = 10 -6 s son submúltiplos de un metro y un segundo, respectivamente.

La Tabla 1.3 muestra los prefijos para la formación de múltiplos y submúltiplos de unidades SI.

Tamaño de la unidad física(tamaño de la unidad) - definición cuantitativa de una unidad de cantidad física reproducida o almacenada por un instrumento de medición.

El tamaño de la unidad almacenada por estándares de medición subordinados o instrumentos de medición de trabajo debe establecerse en relación con el estándar primario nacional. En este caso, debe haber varias etapas de comparación (a través de estándares secundarios y de trabajo).

Tabla 1.3 - Factores y prefijos para la formación de múltiplos y submúltiplos decimales y sus nombres

Multiplicador	Prefijo	Designación de prefijo	Factor	Prefijo	Designación de prefijo
internacional	ruso	internacional	ruso
10 18	exa	mi	NS	10- 1	deci	D	D
10 15	peta	R	NS	10- 2	centi	con	con
10 12	tera	T	T	10- 3	Mili	metro	metro
10 9	giga	GRAMO	GRAMO	10- 6	micro	μ	mk
10 6	mega	METRO	METRO	10- 9	nano	norte	norte
10 3	kilo	k	Para	10 -12	puntilla	pag	NS
10 2	hecto	h	GRAMO	10 -15	femto	F	F
10 1	caja de resonancia	Da	sí	10 -18	en A	a	a

Unidades de cantidades físicas: concepto y tipos. Clasificación y características de la categoría "Unidades de cantidades físicas" 2017, 2018.

INTRODUCCIÓN

Una cantidad física es una característica de una de las propiedades de un objeto físico (sistema físico, fenómeno o proceso), cualitativamente común a muchos objetos físicos, pero cuantitativamente individual para cada objeto.

La individualidad se entiende en el sentido de que el valor de una cantidad o el tamaño de una cantidad puede ser para un objeto en un cierto número de veces más o menos que para otro.

El valor de una cantidad física es una estimación de su tamaño en forma de un cierto número de unidades o números adoptados para ella de acuerdo con la escala adoptada para ella. Por ejemplo, 120 mm es un valor lineal; 75 kg es el valor del peso corporal.

Distinguir entre valores reales y reales de una cantidad física. Un valor verdadero es un valor que refleja perfectamente una propiedad de un objeto. Valor real: el valor de una cantidad física hallada experimentalmente, lo suficientemente cerca del valor real, que se puede utilizar en su lugar.

La medida de una cantidad física es un conjunto de operaciones para el uso de un medio técnico que almacena una unidad, o reproduce una escala de una cantidad física, que consiste en comparar (explícita o implícitamente) una cantidad medida con su unidad o escala con el fin de Obtenga el valor de esta cantidad en la forma más conveniente para su uso.

Hay tres tipos de magnitudes físicas, cuya medición se lleva a cabo de acuerdo con reglas fundamentalmente diferentes.

El primer tipo de cantidades físicas incluye cantidades, en el conjunto de dimensiones de las cuales solo se determinan las relaciones de orden y equivalencia. Se trata de relaciones del tipo "más suave", "más duro", "más cálido", "más frío", etc.

Los valores de este tipo incluyen, por ejemplo, dureza, definida como la capacidad de un cuerpo para resistir la penetración de otro cuerpo en él; temperatura, como el grado de calor corporal, etc.

La existencia de tales relaciones se establece teórica o experimentalmente con la ayuda de medios especiales de comparación, así como sobre la base de observaciones de los resultados del efecto de una cantidad física en cualquier objeto.

Para el segundo tipo de cantidades físicas, la relación de orden y equivalencia tiene lugar tanto entre tamaños como entre diferencias en pares de sus tamaños.

Un ejemplo típico es la escala de intervalo de tiempo. Entonces, las diferencias en los intervalos de tiempo se consideran iguales si las distancias entre las marcas correspondientes son iguales.

El tercer tipo está formado por cantidades físicas aditivas.

Las cantidades físicas aditivas son cantidades en el conjunto de tamaños de las cuales no solo se definen las relaciones de orden y equivalencia, sino también las operaciones de suma y resta.

Tales cantidades incluyen, por ejemplo, longitud, masa, intensidad de corriente, etc. Pueden medirse en partes, así como reproducirse utilizando una medida multivalor basada en la suma de medidas individuales.

La suma de las masas de dos cuerpos es la masa de dicho cuerpo, que se equilibra con los pesos de brazos iguales de los dos primeros.

Los tamaños de dos PV homogéneos o de dos tamaños del mismo PV se pueden comparar entre sí, es decir, encontrar cuántas veces uno es más grande (o más pequeño) que el otro. Para comparar entre sí m tamaños Q ", Q", ..., Q (m), es necesario considerar C m 2 de sus relaciones. Es más fácil comparar cada uno de ellos con un tamaño [Q] de un PV homogéneo, si lo tomamos como una unidad de tamaño de PV, (abreviado como una unidad de PV). Como resultado de dicha comparación, obtenemos expresiones de los tamaños Q ", Q", ..., Q (m) en forma de algunos números n ", n", ... , n (m) unidades de PV: Q "= n" [Q]; Q "= n" [Q]; ...; Q (m) = n (m) [Q]. Si la comparación se realiza experimentalmente, solo se requerirán m experimentos (en lugar de C m 2), y la comparación de los tamaños Q ", Q", ..., Q (m) entre sí solo puede realizarse mediante cálculos del tipo

donde n (i) / n (j) son números abstractos.

Igualdad de tipos

se denomina ecuación de medición básica, donde n [Q] es el valor del tamaño de PV (abreviado - el valor de PV). El valor de PV es un número con nombre compuesto por el valor numérico del tamaño de PV (abreviado como el valor numérico de PV) y el nombre de la unidad de PV. Por ejemplo, para n = 3.8 y [Q] = 1 gramo el tamaño de la masa Q = n [Q] = 3.8 gramos, para n = 0.7 y [Q] = 1 amperio el tamaño de la corriente Q = n [Q ] = 0,7 amperios. Por lo general, en lugar de "el tamaño de la masa es de 3,8 gramos", "el tamaño de la corriente es de 0,7 amperios", etc., dicen y escriben de forma más concisa: "la masa es de 3,8 gramos", "la corriente es de 0,7 amperios". "etc.

Los tamaños de PV se reconocen con mayor frecuencia como resultado de su medición. La medición del tamaño de PV (abreviado - medición de PV) es empíricamente con la ayuda de especial medios tecnicos encuentre el valor del PV y estime la proximidad de este valor al valor que idealmente refleja el tamaño de este PV. El valor de PV encontrado de esta manera se llamará nominal.

Una misma dimensión Q se puede expresar en diferentes valores con diferentes valores numéricos dependiendo de la elección de la unidad PV (Q = 2 horas = 120 minutos = 7200 segundos = = 1/12 días). Si tomamos dos unidades diferentes y, entonces podemos escribir Q = n 1 y Q = n 2, de donde

n 1 / n 2 = /,

es decir, los valores numéricos de PV son inversamente proporcionales a sus unidades.

Del hecho de que el tamaño del PV no depende de la unidad seleccionada del mismo, se sigue la condición para la falta de ambigüedad de las mediciones, que consiste en el hecho de que la relación de dos valores de un determinado PV no debe depender de cuál Se utilizaron unidades en la medición. Por ejemplo, la relación entre las velocidades de un automóvil y un tren no depende de si estas velocidades se expresan en kilómetros por hora o en metros por segundo. Esta condición, que a primera vista parece inmutable, lamentablemente, aún no se ha cumplido al medir algunos PV (dureza, fotosensibilidad, etc.).

1. PARTE TEÓRICA

1.1 El concepto de cantidad física

Los objetos de peso del mundo circundante se caracterizan por sus propiedades. Propiedad - categoría filosófica, expresando tal lado de un objeto (fenómeno, proceso), que determina su diferencia o comunalidad con otros objetos (fenómenos, procesos) y se encuentra en su relación con ellos. La propiedad es una categoría de calidad. Para una descripción cuantitativa de varias propiedades de procesos y cuerpos físicos, se introduce el concepto de cantidad. Una cantidad es una propiedad de algo que puede distinguirse de otras propiedades y evaluarse de una forma u otra, incluso cuantitativamente. Una cantidad no existe por sí misma, sólo tiene lugar en la medida en que hay un objeto con propiedades expresadas por una cantidad dada.

El análisis de cantidades nos permite dividirlas (Fig.1) en dos tipos: cantidades de un tipo material (real) y cantidades de modelos ideales de realidad (ideal), que se relacionan principalmente con las matemáticas y son una generalización (modelo) de conceptos reales específicos.

Los valores reales, a su vez, se dividen en físicos y no físicos. Una cantidad física en el caso más general se puede definir como una cantidad inherente a los objetos materiales (procesos, fenómenos) estudiados en ciencias naturales (física, química) y técnicas. Las cantidades no físicas deben incluir cantidades inherentes a las ciencias sociales (no físicas): filosofía, sociología, economía, etc.

Arroz. 1. Clasificación de cantidades.

El documento RMG 29-99 trata una cantidad física como una de las propiedades de un objeto físico, cualitativamente común a muchos objetos físicos, pero cuantitativamente individual para cada uno de ellos. La individualidad en términos cuantitativos se entiende en el sentido de que una propiedad puede ser para un objeto en un cierto número de veces más o menos que para otro.

Es conveniente dividir las cantidades físicas en cuantificables y evaluadas. El PV medido se puede expresar cuantitativamente en forma de un cierto número de unidades de medida fijas. La posibilidad de introducir y utilizar tales unidades es una característica distintiva importante del PV medido. Las cantidades físicas para las cuales, por una razón u otra, no se puede ingresar una unidad de medida, solo se pueden estimar. Se entiende por evaluación la operación de asignar un valor dado a un número determinado, que se realiza de acuerdo con las reglas establecidas. La estimación del valor se realiza mediante escalas. Una escala de una cantidad es un conjunto ordenado de valores de una cantidad que sirve como base inicial para medir una cantidad dada.

Las magnitudes no físicas para las que, en principio, no se puede introducir una unidad de medida, solo se pueden estimar. Cabe señalar que la estimación de cantidades no físicas no está incluida en las tareas de metrología teórica.

Para un estudio más detallado de PV, es necesario clasificar, identificar las características metrológicas generales de sus grupos individuales. Las posibles clasificaciones de PV se muestran en la Fig. 2.

Por tipos de fenómenos, los PV se dividen en:

Real, es decir cantidades que describen física y propiedades fisicoquímicas sustancias, materiales y productos de ellos. Este grupo incluye masa, densidad, resistencia eléctrica, capacitancia, inductancia, etc. A veces, estos PV se denominan pasivos. Para medirlos, es necesario utilizar una fuente de energía auxiliar, con la ayuda de la cual se genera una señal de información de medición. En este caso, los PV pasivos se convierten en activos, que se miden;

Energía, es decir cantidades que describen las características energéticas de los procesos de transformación, transmisión y uso de la energía. Estos incluyen corriente, voltaje, potencia, energía. Estos valores se denominan activos.

Pueden convertirse en señales de información de medición sin el uso de fuentes de energía auxiliares;

Caracterizando el curso de los procesos en el tiempo, este grupo incluye varios tipos de características espectrales, funciones de correlación y otros parámetros.

Cantidad física- esta es una cantidad física a la que, por acuerdo, se le asigna un valor numérico igual a uno.

Las tablas muestran cantidades físicas básicas y derivadas y sus unidades adoptadas en el Sistema Internacional de Unidades (SI).

Correspondencia de una magnitud física en el sistema SI

Cantidades basicas

La magnitud	Símbolo	Unidad SI	Descripción
Largo	l	metro (m)	La extensión de un objeto en una dimensión.
El peso	metro	kilogramo (kg)	Cantidad que determina las propiedades inerciales y gravitacionales de los cuerpos.
Tiempo	t	segundos)	Duración del evento.
Fuerza de la corriente eléctrica	I	amperio (A)	Carga fluyendo por unidad de tiempo.
Termodinámico temperatura	T	Kelvin (K)	Energía cinética promedio de las partículas del objeto.
El poder de la luz		candela (cd)	La cantidad de energía luminosa emitida en una dirección determinada por unidad de tiempo.
Cantidad de sustancia	ν	mol (mol)	El número de partículas referido al número de átomos en 0.012 kg 12 C

Cantidades derivadas

La magnitud	Símbolo	Unidad SI	Descripción
Cuadrado	S	m 2	La extensión de un objeto en dos dimensiones.
Volumen	V	m 3	La extensión de un objeto en tres dimensiones.
Velocidad	v	Sra	La velocidad a la que cambian las coordenadas del cuerpo.
Aceleración	a	m / s²	La velocidad a la que cambia la velocidad de un objeto.
Legumbres	pag	kg m / s	Producto de la masa corporal y la velocidad.
Fuerza		kg m / s 2 (newton, N)	Una causa externa de aceleración que actúa sobre un objeto.
Trabajo mecánico	A	kg m 2 / s 2 (julio, J)	Producto escalar de fuerza y ​​desplazamiento.
Energía	mi	kg m 2 / s 2 (julio, J)	La capacidad de un cuerpo o sistema para realizar un trabajo.
Poder	PAG	kg m 2 / s 3 (vatios, W)	La tasa de cambio de energía.
Presión	pag	kg / (m s 2) (pascal, Pa)	Fuerza por unidad de área.
Densidad	ρ	kg / m 3	Masa por unidad de volumen.
Densidad de superficie	ρ A	kg / m 2	Masa por unidad de área.
Densidad lineal	ρ l	kg / m	Masa por unidad de longitud.
Cantidad de calor	Q	kg m 2 / s 2 (julio, J)	Energía transferida de un cuerpo a otro de forma no mecánica.
Carga eléctrica	q	A s (colgante, Kl)
Voltaje	U	m 2 kg / (s 3 A) (voltios, V)	El cambio en la energía potencial por unidad de carga.
Resistencia eléctrica	R	m 2 kg / (s 3 A 2) (ohmios, ohmios)	Resistencia de un objeto al paso de corriente eléctrica.
Flujo magnético	Φ	kg / (s 2 A) (weber, Wb)	Una cantidad que tiene en cuenta la intensidad del campo magnético y el área que ocupa.
Frecuencia	ν	s −1 (hercios, Hz)	El número de repeticiones de un evento por unidad de tiempo.
Inyección	α	radianes (rad)	La cantidad de cambio de dirección.
Velocidad angular	ω	s −1 (radianes por segundo)	La tasa de cambio del ángulo.
Aceleración angular	ε	s −2 (radianes por segundo al cuadrado)	La tasa de cambio en la velocidad angular.
Momento de inercia	I	kg m 2	Una medida de la inercia de un objeto mientras gira.
Momento de impulso	L	kg m 2 / s	La medida de la rotación del objeto.
Momento de poder	METRO	kg m 2 / s 2	Producto de la fuerza por la longitud de la perpendicular, bajada desde un punto hasta la línea de acción de la fuerza.
Ángulo sólido	Ω	estereorradián (miércoles)