Фізичні величини та одиниці вимірювань

ФІЗИЧНІ ВЕЛИЧИНИ ТА СИСТЕМИ ФІЗИЧНИХ ВЕЛИЧИН

РОЗДІЛ 2

Питання для самоперевірки

1. Основні етапи розвитку науки метрології.

2. Історія розвитку метрології в Україні.

3. Призначення науки метрології.

4. Сфера дії Закону України „Про метрологію і метрологічну діяльність”.

Об’єкти довкілля – це фізичні тіла та їх системи. Процеси, що в них відбуваються, мають різноманітні властивості. Якісно однакові властивості можуть розрізнятися між собою кількісним вмістом.

Фізична величина – це кожна якісно означена властивість фізичних об’єктів, яка може мати певний розмір. Згідно з ДСТУ 2681-94 фізична величина – це властивість, спільна в якісному відношенні для багатьох матеріальних об’єктів та індивідуальна в кількісному відношенні для кожного з них. Приклади фізичних величин: довжина, швидкість, сила електричного струму, температура і т. ін.

Розмір фізичної величини – це кількісний вміст фізичної величини в даному об’єкті. Він існує об’єктивно, незалежно від того, що ми про нього знаємо. Не слід використовувати термін „величина” як кількісну характеристику цієї властивості, тобто вживати, наприклад, вислови „величина напруги”, „величина тиску”. В таких випадках слід використовувати терміни „розмір” або „значення” як оцінку розміру величини. Отже, правильно буде „розмір напруги” чи „значення напруги”, „розмір тиску” або „значення тиску”.

За характером прояву розмірів під час виконання дослідів фізичні величини поділяються на активні(енергетичні), які здатні самі проявляти свої розміри (температура, струм), та пасивні(параметричні), наприклад, електричний опір, ємнісна індуктивність. Розміри цих величин проявляються при дії на об’єкт відповідної активної величини.

Розрізняють скалярні та векторні величини. Скалярні величини можуть бути неполярними, тобто мати лише розмір (маса, об’єм), або полярними, тобто мати, крім розміру, ще й знак (електричний заряд). Векторні величини (сила, швидкість, прискорення), крім розміру, мають ще й напрямок.

Розміри фізичних величин можуть змінюватися безперервно або стрибкоподібно (дискретно). Величина, можливі розміри якої в скінченному проміжку часу, змінюючись, утворюють скінченну множину, є неперервною (аналоговою), а якщо ця множина скінченна, то величина є дискретною.

Фізичні величини існують в часі і просторі, тому їх розміри, а у векторних величин ще й напрямки, є функціями часу та координат простору. Якщо розміри ска­лярних або розміри та напрямки векторних величин не змінюються, то вони нази­ваються сталими (незмінними), якщо ж змінюються, то – змінними величинами. Сталість чи змінність може розглядатися як функція часу або як функція простору. Залежність фізичної величини як функції часу – це процес, а функції координат – поле.

Одиниця фізичної величини, згідно з ДСТУ 2681-94, – це певний розмір даної величини, прийнятий за угодою (Генеральною конференцією з мір і ваг) для кількіс­ного відображення однорідних з нею величин. Одиниця фізичної величини є величиною, якій за визначенням присвоєне числове значення „1”.

У природі фізичні величини пов’язані між собою залежностями, які виражають одні величини через інші і називаються рівняннями зв’язку між величинами. Сукупність пов’язаних такими залежностями величин, серед яких одні умовно називаються незалежними, а інші виражаються через них, називають системою величин. Незалежні величини цієї системи називають основними, а всі інші – похідними.

Одиниця основної величини називається основною одиницею, а похідної – похідною одиницею. Сукупність основних та похідних одиниць певної системи величин становить систему їх одиниць.

Вибір основних величин і розмірів їх одиниць під час побудови системи одиниць теоретично довільний, але він продиктований певними вимогами практики, а саме:

- кількість основних величин має бути невеликою;

- за основні мають бути вибрані величини, одиниці яких легко відтворити з високою точністю;

- розміри основних одиниць мають бути такими, щоб на практиці значення всіх величин системи не виражалися ні надто малими, ні надто великими числами;

- похідні одиниці мають бути когерентні, тобто входити в рівняння, що пов’язують їх з іншими одиницями системи, з коефіцієнтом 1.

Одиниці, які не належать ні до основних, ні до похідних одиниць цієї системи, називаються додатковими (радіан – рад; стерадіан – ср), а одиниці, що не входять у цю систему, є позасистемними (тонна – т; літр.– л; градус – ° та ін.).

До позасистемних належать також відносні одиниці: відсоток – %, проміле – ‰,мільйонна частка – млн^-1.

Позасистемними є також логарифмічні одиниці, що визначаються з відношення двох значень величин: бел – Б; децибел – дБ; октава – окт; декада – дек.

Таблиця 2.1

Префікси для утворення десяткових кратних і часткових одиниць

Одиниця, що в ціле число разів більша за системну або позасистемну, називається кратною одиницею, а одиниця, що в ціле число разів менша за системну або позасис­темну, називається частковою одиницею.