El estudio de los fenómenos físicos y sus patrones, así como el uso de estos patrones en la actividad práctica humana, está asociado con la medición de cantidades físicas.

Cantidad física- esta es una propiedad en cualitativamente común a muchos objetos físicos (sistemas físicos, sus estados y procesos que ocurren en ellos), pero cuantitativamente individual para cada objeto.

Una magnitud física es, por ejemplo, la masa. Varios objetos físicos tienen masa: todos los cuerpos, todas las partículas de materia, partículas. campo electromagnetico etc. Cualitativamente, todas las realizaciones específicas de masa, es decir, las masas de todos los objetos físicos, son las mismas. Pero la masa de un objeto puede ser un cierto número de veces mayor o menor que la masa de otro. Y en este sentido cuantitativo, la masa es una propiedad individual de cada objeto. Las cantidades físicas también son longitud, temperatura, intensidad del campo eléctrico, período de oscilación, etc.

Las implementaciones específicas de la misma cantidad física se denominan cantidades homogéneas. Por ejemplo, la distancia entre las pupilas de tus ojos y la altura. Torre Eiffel hay realizaciones específicas de la misma cantidad física: longitud y, por tanto, son cantidades homogéneas. La masa de este libro y la masa del satélite terrestre “Cosmos-897” también son cantidades físicas homogéneas.

Las cantidades físicas homogéneas se diferencian entre sí en tamaño. El tamaño de una cantidad física es

el contenido cuantitativo en un objeto determinado de una propiedad correspondiente al concepto de “cantidad física”.

Los tamaños de cantidades físicas homogéneas de diferentes objetos se pueden comparar entre sí si se determinan los valores de estas cantidades.

El valor de una cantidad física es una evaluación de una cantidad física en forma de un cierto número de unidades aceptadas para ella (ver pág. 14). Por ejemplo, el valor de la longitud de un determinado cuerpo, 5 kg es el valor de la masa de un determinado cuerpo, etc. Un número abstracto incluido en el valor de una cantidad física (en nuestros ejemplos 10 y 5) se llama valor numérico. En general, el valor X de una determinada cantidad se puede expresar mediante la fórmula

¿Dónde está el valor numérico de la cantidad, su unidad?

Es necesario distinguir entre los valores verdaderos y reales de una cantidad física.

El verdadero valor de una cantidad física es el valor de la cantidad que de una manera ideal reflejaría la propiedad correspondiente del objeto en términos cualitativos y cuantitativos.

El valor real de una cantidad física es el valor de una cantidad encontrada experimentalmente y tan cercana al valor real que puede usarse para un propósito determinado.

Encontrar experimentalmente el valor de una cantidad física utilizando medios técnicos especiales se llama medición.

Los verdaderos valores de las cantidades físicas suelen ser desconocidos. Por ejemplo, nadie conoce los verdaderos valores de la velocidad de la luz, la distancia de la Tierra a la Luna, la masa del electrón, del protón y de otras partículas elementales. No conocemos el verdadero valor de nuestra altura y peso corporal, no sabemos ni podemos averiguar el verdadero valor de la temperatura del aire en nuestra habitación, la longitud de la mesa en la que trabajamos, etc.

Sin embargo, utilizando medios técnicos especiales, es posible determinar el valor real

los valores de todas estas y muchas otras cantidades. Además, el grado de aproximación de estos valores reales a los valores reales de las cantidades físicas depende de la perfección de los instrumentos técnicos de medida utilizados.

Los instrumentos de medida incluyen medidas, instrumentos de medida, etc. Se entiende por medida un instrumento de medida diseñado para reproducir una cantidad física de un tamaño determinado. Por ejemplo, un peso es una medida de masa, una regla con divisiones milimétricas es una medida de longitud, un matraz aforado es una medida de volumen (capacidad), un elemento normal es una medida de fuerza electromotriz, un oscilador de cuarzo es una medida de la frecuencia de las oscilaciones eléctricas, etc.

Un dispositivo de medición es un instrumento de medición diseñado para generar una señal de información de medición en una forma accesible a la percepción directa mediante observación. Los instrumentos de medición incluyen dinamómetro, amperímetro, manómetro, etc.

Hay medidas directas e indirectas.

La medición directa es una medición en la que el valor deseado de una cantidad se encuentra directamente a partir de datos experimentales. Las mediciones directas incluyen, por ejemplo, medir la masa en una escala de brazos iguales, la temperatura (con un termómetro) y la longitud con una regla de escala.

La medición indirecta es una medición en la que el valor deseado de una cantidad se encuentra sobre la base de una relación conocida entre ella y las cantidades sujetas a mediciones directas. Las mediciones indirectas consisten, por ejemplo, en encontrar la densidad de un cuerpo por su masa y sus dimensiones geométricas, o en encontrar la resistividad eléctrica de un conductor por su resistencia, longitud y sección transversal.

Las mediciones de cantidades físicas se basan en diversos fenómenos físicos. Por ejemplo, para medir la temperatura se utiliza la expansión térmica de los cuerpos o el efecto termoeléctrico, para medir la masa de los cuerpos mediante el pesaje, el fenómeno de la gravedad, etc. El conjunto de fenómenos físicos en los que se basan las mediciones se denomina principio de medición. Los principios de medición no se tratan en este manual. La metrología se ocupa del estudio de los principios y métodos de medición, tipos de instrumentos de medición, errores de medición y otras cuestiones relacionadas con las mediciones.

Una cantidad física es una de las propiedades de un objeto físico (fenómeno, proceso), que es cualitativamente común a muchos objetos físicos, aunque difiere en valor cuantitativo.

El propósito de las mediciones es determinar el valor de una cantidad física: un cierto número de unidades aceptadas para ella (por ejemplo, el resultado de medir la masa de un producto es 2 kg, la altura de un edificio es 12 m, etc. ).

Dependiendo del grado de aproximación a la objetividad, se distinguen los valores verdaderos, reales y medidos de una cantidad física.

Este es un valor que idealmente refleja la propiedad correspondiente de un objeto en términos cualitativos y cuantitativos. Debido a la imperfección de las herramientas y métodos de medición, es prácticamente imposible obtener los valores reales de las cantidades. Sólo pueden imaginarse teóricamente. Y los valores obtenidos durante la medición son solo mayores o en un grado menor se acercan al valor real.

Este es un valor de una cantidad encontrada experimentalmente que está tan cerca del valor real que puede usarse para un propósito determinado.

Este es el valor obtenido mediante la medición utilizando métodos e instrumentos de medición específicos.

9. Clasificación de las medidas según la dependencia del valor medido con el tiempo y según conjuntos de valores medidos.

Según la naturaleza del cambio en el valor medido: mediciones estáticas y dinámicas.

Medición dinámica - una medida de una cantidad cuyo tamaño cambia con el tiempo. Un cambio rápido en el tamaño de la cantidad medida requiere su medición con la definición más precisa momento en el tiempo. Por ejemplo, medir la distancia al nivel de la superficie de la Tierra desde globo aerostático o medición voltaje CC corriente eléctrica. Básicamente, una medición dinámica es una medición de la dependencia funcional de la cantidad medida con respecto al tiempo.

Medición estática - medida de una cantidad que se tiene en cuenta de acuerdo con la tarea de medición asignada y no cambia durante el período de medición. Por ejemplo, medir el tamaño lineal de un producto fabricado cuando temperatura normal puede considerarse estático, ya que las fluctuaciones de temperatura en el taller a nivel de décimas de grado introducen un error de medición de no más de 10 μm/m, que es insignificante en comparación con el error de fabricación de la pieza. Por lo tanto, en esta tarea de medición, la cantidad medida se puede considerar sin cambios. Al calibrar una medida de longitud de línea con respecto al estándar primario estatal, la termostatización garantiza la estabilidad de mantener la temperatura en el nivel de 0,005 °C. Estas fluctuaciones de temperatura provocan un error de medición mil veces menor: no más de 0,01 μm/m. Pero en esta tarea de medición es esencial, y tener en cuenta los cambios de temperatura durante el proceso de medición se convierte en una condición para garantizar la precisión de medición requerida. Por lo tanto, estas mediciones deben realizarse utilizando la técnica de medición dinámica.

Basado en conjuntos de valores medidos existentes en eléctrico ( corriente, voltaje, potencia) , mecánico ( masa, número de productos, esfuerzo); , energía térmica(temperatura, presión); , físico(densidad, viscosidad, turbidez); químico(compuesto, Propiedades químicas, concentración) , ingeniería de radio etc.

Clasificación de medidas según el método de obtención del resultado (por tipo).

Según el método de obtención de los resultados de la medición, se distinguen: mediciones directas, indirectas, acumulativas y conjuntas.

Las mediciones directas son aquellas en las que el valor deseado de la cantidad medida se encuentra directamente a partir de datos experimentales.

Las mediciones indirectas son aquellas en las que el valor deseado de la cantidad medida se encuentra sobre la base de una relación conocida entre la cantidad medida y las cantidades determinadas mediante mediciones directas.

Las mediciones acumulativas son aquellas en las que se miden simultáneamente varias cantidades del mismo nombre y el valor determinado se encuentra resolviendo un sistema de ecuaciones que se obtiene a partir de mediciones directas de cantidades del mismo nombre.

Las medidas conjuntas son las medidas de dos o más cantidades de diferentes nombres para encontrar la relación entre ellas.

Clasificación de las mediciones según las condiciones que determinan la precisión del resultado y el número de mediciones para obtener el resultado.

Según las condiciones que determinan la precisión del resultado, las mediciones se dividen en tres clases:

1. Mediciones con la mayor precisión posible que se pueda lograr con el nivel de tecnología existente.

Estos incluyen, en primer lugar, mediciones estándar relacionadas con la mayor precisión posible en la reproducción de unidades establecidas de cantidades físicas y, además, mediciones de constantes físicas, principalmente universales (por ejemplo, el valor absoluto de la aceleración de la gravedad, la relación giromagnética de un protón, etc.).

Esta clase también incluye algunas mediciones especiales que requieren alta precisión.

2. Medidas de control y verificación, cuyo error, con cierta probabilidad, no debe exceder un determinado valor especificado.

Estas incluyen mediciones realizadas por laboratorios de supervisión estatal de la implementación y cumplimiento de las normas y el estado de los equipos de medición y laboratorios de medición de fábrica, que garantizan el error del resultado con una cierta probabilidad que no exceda un cierto valor predeterminado.

3. Mediciones técnicas en las que el error del resultado viene determinado por las características de los instrumentos de medida.

Ejemplos de mediciones técnicas son las mediciones realizadas durante el proceso de producción en empresas de construcción de maquinaria, en cuadros de distribución de centrales eléctricas, etc.

Según el número de mediciones, las mediciones se dividen en únicas y múltiples.

Una sola medición es una medición de una cantidad realizada una vez. En la práctica, las mediciones únicas tienen un gran error, por lo que para reducir el error se recomienda realizar mediciones de este tipo al menos tres veces y tomar como resultado su promedio aritmético.

Las mediciones múltiples son mediciones de una o más cantidades realizadas cuatro o más veces. Una medición múltiple es una serie de mediciones únicas. El número mínimo de mediciones en las que una medición puede considerarse múltiple es cuatro. El resultado de múltiples mediciones es el promedio aritmético de los resultados de todas las mediciones tomadas. Con mediciones repetidas, el error se reduce.

Clasificación de errores aleatorios de medición.

El error aleatorio es un componente del error de medición que cambia aleatoriamente durante mediciones repetidas de la misma cantidad.

1) Áspero: no excede el error permitido

2) Un fallo es un error grave, depende de la persona.

3) Esperado: obtenido como resultado del experimento durante la creación. condiciones

Concepto de metrología

Metrología– la ciencia de las mediciones, los métodos y medios para asegurar su unidad y los métodos para lograr la precisión requerida. Se basa en un conjunto de términos y conceptos, los más importantes de los cuales se detallan a continuación.

Cantidad física- una propiedad cualitativamente común a muchos objetos físicos, pero cuantitativamente individual para cada objeto. Las cantidades físicas son longitud, masa, densidad, fuerza, presión, etc.

Unidad de cantidad física Se considera la cantidad a la que, por definición, se le asigna un valor igual a 1. Por ejemplo, masa 1 kg, fuerza 1 N, presión 1 Pa. EN varios sistemas unidades Las unidades del mismo tamaño pueden diferir en tamaño. Por ejemplo, para una fuerza de 1 kgf ≈ 10 N.

Valor de cantidad física– evaluación numérica del tamaño físico de un objeto específico en unidades aceptadas. Por ejemplo, la masa de un ladrillo es de 3,5 kg.

Dimensión técnica– determinación de los valores de diversas cantidades físicas utilizando métodos y medios técnicos especiales. Durante las pruebas de laboratorio se determinan los valores de dimensiones geométricas, masa, temperatura, presión, fuerza, etc.. Todas las mediciones técnicas deben cumplir con los requisitos de unidad y precisión.

Medición directa– comparación experimental de un valor dado con otro, tomado como unidad, mediante lectura en la escala del instrumento. Por ejemplo, medir longitud, masa, temperatura.

Medidas indirectas– resultados obtenidos utilizando los resultados de mediciones directas mediante cálculos utilizando fórmulas conocidas. Por ejemplo, determinar la densidad y resistencia de un material.

Unidad de medidas– un estado de las mediciones en el que sus resultados se expresan en unidades legales y los errores de medición se conocen con una probabilidad dada. La unidad de medidas es necesaria para poder comparar los resultados de las mediciones tomadas en diferentes lugares, en diferentes momentos, utilizando una variedad de instrumentos.

Precisión de las mediciones– calidad de las mediciones, que refleja la cercanía de los resultados obtenidos al valor real del valor medido. Distinguir entre valores verdaderos y reales de cantidades físicas.

Significado verdadero La cantidad física refleja idealmente las propiedades correspondientes del objeto en términos cualitativos y cuantitativos. El valor real está libre de errores de medición. Dado que todos los valores de una cantidad física se encuentran empíricamente y contienen errores de medición, el valor verdadero sigue siendo desconocido.

Valor real Las cantidades físicas se encuentran experimentalmente. Está tan cerca del valor real que para ciertos propósitos se puede utilizar en su lugar. En las mediciones técnicas se toma como valor real el valor de una magnitud física encontrada con un error aceptable según los requisitos técnicos.

Error de medición– desviación del resultado de la medición del valor real del valor medido. Dado que el verdadero valor de la cantidad medida sigue siendo desconocido, en la práctica el error de medición sólo se estima aproximadamente comparando los resultados de la medición con el valor de la misma cantidad obtenido con una precisión varias veces mayor. Por tanto, el error al medir las dimensiones de una muestra con una regla, que es de ± 1 mm, se puede estimar midiendo la muestra con un calibre con un error de no más de ± 0,5 mm.

Error absoluto expresado en unidades de la cantidad medida.

Error relativo- la relación entre el error absoluto y el valor real del valor medido.

Los instrumentos de medida son medios técnicos utilizados en las mediciones y que tienen propiedades metrológicas estandarizadas. Los instrumentos de medida se dividen en medidas e instrumentos de medida.

Medida– un instrumento de medida diseñado para reproducir una cantidad física de un tamaño determinado. Por ejemplo, un peso es una medida de masa.

Dispositivo de medición– un instrumento de medición que sirve para reproducir información de medición en una forma accesible a la percepción de un observador. Los instrumentos de medida más simples se denominan instrumentos de medida. Por ejemplo, una regla, un calibre.

Principales indicadores metrológicos. instrumentos de medición son:

El valor de división de escala es la diferencia en los valores de la cantidad medida, correspondiente a dos marcas de escala adyacentes;

Los valores inicial y final de la escala son los más pequeños y valor más alto valor medido indicado en la escala;

El rango de medición es el rango de valores del valor medido para el cual se normalizan los errores permitidos.

Error de medición– el resultado de la superposición mutua de errores causados ​​por diversas razones: errores de los propios instrumentos de medición, errores que surgen durante el uso del dispositivo y la lectura de los resultados de las mediciones y errores por incumplimiento de las condiciones de medición. Con un número suficientemente grande de mediciones, la media aritmética de los resultados de la medición se acerca al valor real y el error disminuye.

Error sistematico- un error que permanece constante o cambia naturalmente durante mediciones repetidas y surge de acuerdo completamente razones conocidas. Por ejemplo, el cambio de escala del instrumento.

El error aleatorio es un error en el que no existe una conexión natural con errores anteriores o posteriores. Su aparición se debe a muchas razones aleatorias, cuya influencia en cada medición no se puede tener en cuenta de antemano. Las razones que conducen a la aparición de un error aleatorio incluyen, por ejemplo, la heterogeneidad del material, irregularidades durante el muestreo y errores en las lecturas de los instrumentos.

Si durante las mediciones se produce un llamado error grave, lo que aumenta significativamente el error esperado en determinadas condiciones, dichos resultados de medición se excluyen de la consideración por no ser fiables.

La unidad de todas las medidas está garantizada mediante el establecimiento de unidades de medida y el desarrollo de sus estándares. Desde 1960 está vigente el Sistema Internacional de Unidades (SI), que reemplazó al complejo conjunto de sistemas de unidades y unidades individuales no sistémicas desarrollados sobre la base del sistema métrico de medidas. En Rusia, el sistema SI se adoptó como estándar y su uso en el campo de la construcción está regulado desde 1980.

Tema 2. CANTIDADES FÍSICAS. UNIDADES DE MEDIDA

2.1 Magnitudes físicas y escalas

2.2 Unidades de cantidades físicas

2.3. Sistema Internacional de Unidades (Sistema SI)

2.4 Cantidades físicas de procesos tecnológicos.

la producción de alimentos

2.1 Magnitudes físicas y escalas

Una cantidad física es una propiedad cualitativamente común a muchos objetos físicos (sistemas físicos, sus estados y procesos que ocurren en ellos), pero cuantitativamente individual para cada uno de ellos.

Individuo en términos cuantitativos debe entenderse de tal manera que la misma propiedad para un objeto puede ser un cierto número de veces mayor o menor que para otro.

Normalmente, el término "cantidad física" se utiliza para referirse a propiedades o características que pueden cuantificarse. Las cantidades físicas incluyen masa, longitud, tiempo, presión, temperatura, etc. Todas ellas determinan las generales en términos cualitativos. propiedades físicas, sus características cuantitativas pueden ser diferentes.

Es aconsejable distinguir las cantidades físicas en medido y evaluado. La FE medida se puede expresar cuantitativamente en forma de un cierto número de unidades de medida establecidas. La posibilidad de introducir y utilizar este último es importante. contraste PV medido.

Sin embargo, hay propiedades como el sabor, el olor, etc., para las que no se pueden introducir unidades. Estas cantidades pueden estimarse. Los valores se evalúan mediante escalas.

Por precisión del resultado Hay tres tipos de valores de cantidades físicas: verdadero, real y medido.

Valor verdadero de una cantidad física.(valor verdadero de una cantidad): el valor de una cantidad física que, en términos cualitativos y cuantitativos, idealmente reflejaría la propiedad correspondiente del objeto.

Los postulados de la metrología incluyen

El verdadero valor de una determinada cantidad existe y es constante.

No se puede encontrar el verdadero valor de la cantidad medida.

El verdadero valor de una cantidad física sólo puede obtenerse como resultado de un proceso interminable de mediciones con una mejora infinita de los métodos e instrumentos de medición. Para cada nivel de desarrollo de la tecnología de medición, sólo podemos conocer el valor real de una cantidad física, que se utiliza en lugar del verdadero.

Valor real de una cantidad física.– el valor de una cantidad física encontrado experimentalmente y tan cercano al valor real que puede reemplazarlo para la tarea de medición dada. Un ejemplo típico, que ilustra el desarrollo de la tecnología de medición, es la medición del tiempo. Hubo un tiempo en que la unidad de tiempo, la segunda, se definió como 1/86400 del día solar promedio con un error de 10 -7 . Actualmente, el segundo se determina con un error de 10. -14 , es decir, estamos 7 órdenes de magnitud más cerca del valor real de determinar el tiempo en el nivel de referencia.

El valor real de una cantidad física generalmente se considera la media aritmética de una serie de valores de cantidades obtenidos con mediciones de igual precisión, o la media aritmética ponderada con mediciones de precisión desigual.

Valor medido de una cantidad física.– el valor de una cantidad física obtenido mediante una técnica específica.

Por tipo de fenómenos fotovoltaicos dividido en los siguientes grupos :

- real , aquellos. Describir las propiedades físicas y fisicoquímicas de sustancias. Materiales y productos elaborados a partir de ellos. Estos incluyen masa, densidad, etc. Estos son fotovoltaicos pasivos, porque para medirlos es necesario utilizar fuentes de energía auxiliares, con la ayuda de las cuales se genera una señal de información de medición.

- energía – describir las características energéticas de los procesos de transformación, transmisión y uso de energía (energía, voltaje, potencia. Estas cantidades son activas. Pueden convertirse en señales de información de medición sin el uso de fuentes de energía auxiliares;

- caracterizar el flujo de procesos de tiempo . Este grupo incluye varios tipos de características espectrales, funciones de correlación, etc.

Según el grado de dependencia condicional de otros valores de PV. dividido en básico y derivado

Cantidad física básica– una cantidad física incluida en un sistema de cantidades y convencionalmente aceptada como independiente de otras cantidades de este sistema.

La elección de las cantidades físicas aceptadas como básicas y su número se realiza de forma arbitraria. En primer lugar, se eligieron como principales las cantidades que caracterizan las propiedades básicas del mundo material: longitud, masa, tiempo. Las cuatro cantidades físicas básicas restantes se eligen de tal manera que cada una de ellas represente una de las ramas de la física: intensidad de corriente, temperatura termodinámica, cantidad de materia, intensidad de la luz.

A cada magnitud física básica de un sistema de cantidades se le asigna un símbolo en forma de letra minúscula del alfabeto latino o griego: longitud - L, masa - M, tiempo - T, corriente eléctrica - I, temperatura - O, cantidad de sustancia - N, intensidad de la luz - J. Estos símbolos están incluidos en el nombre del sistema de cantidades físicas. Así, el sistema de cantidades físicas de la mecánica, cuyas principales cantidades son la longitud, la masa y el tiempo, se denomina "sistema LMT".

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

1.3 Magnitudes físicas y sus medidas

Cantidad física – una de las propiedades de un objeto físico (sistema físico, fenómeno o proceso), común en términos cualitativos a muchos objetos físicos, pero cuantitativamente individual para cada uno de ellos. También podemos decir que una cantidad física es una cantidad que se puede utilizar en las ecuaciones de la física, y aquí por física nos referimos a la ciencia y la tecnología en general.

Palabra " magnitud" se utiliza a menudo en dos sentidos: como propiedad general a la que es aplicable el concepto de más o menos, y como cantidad de esta propiedad. En el último caso, tendríamos que hablar de la “magnitud de una cantidad”, por lo que a continuación hablaremos de la cantidad precisamente como propiedad de un objeto físico, y en el segundo sentido, como el significado de una cantidad física. .

EN Últimamente Todo mayor distribución recibe una división de cantidades en físico y no físico , aunque cabe señalar que no existe un criterio estricto para tal división de valores. Al mismo tiempo, bajo físico comprender las cantidades que caracterizan las propiedades mundo físico y se utilizan en ciencias físicas y tecnología. Hay unidades de medida para ellos. Las cantidades físicas, según las reglas de su medición, se dividen en tres grupos:

Cantidades que caracterizan las propiedades de los objetos (longitud, masa);

cantidades que caracterizan el estado del sistema (presión,

temperatura);

Cantidades que caracterizan los procesos (velocidad, potencia).

A no fisico Se refieren a cantidades para las cuales no existen unidades de medida. Pueden caracterizar tanto las propiedades del mundo material como los conceptos utilizados en Ciencias Sociales, economía, medicina. De acuerdo con esta división de cantidades, se acostumbra distinguir entre mediciones de cantidades físicas y medidas no fisicas . Otra expresión de este enfoque son dos interpretaciones diferentes del concepto de medición:

medición en en el sentido estricto como comparación experimental

una cantidad mensurable con otra cantidad conocida

la misma calidad adoptada como unidad;

medición en En un amplio sentido cómo encontrar coincidencias

entre números y objetos, sus estados o procesos según

reglas conocidas.

La segunda definición apareció en relación con el reciente uso generalizado de mediciones de cantidades no físicas que aparecen en la investigación biomédica, en particular en psicología, economía, sociología y otras ciencias sociales. En este caso, sería más correcto hablar no de medición, sino de estimando cantidades , entendiendo por evaluación el establecimiento de la calidad, grado, nivel de algo de acuerdo con unas reglas establecidas. En otras palabras, se trata de una operación de atribución mediante cálculo, búsqueda o determinación de un número a una cantidad que caracteriza la calidad de un objeto, de acuerdo con reglas establecidas. Por ejemplo, determinar la fuerza del viento o de un terremoto, calificar a los patinadores artísticos o evaluar los conocimientos de los estudiantes en una escala de cinco puntos.

Concepto evaluación Las cantidades no deben confundirse con el concepto de estimación de cantidades, asociado con el hecho de que como resultado de las mediciones en realidad no recibimos el valor real de la cantidad medida, sino solo su evaluación, en un grado u otro cercano a este valor.

El concepto discutido anteriormente. medición", que presupone la presencia de una unidad de medida (medida), corresponde al concepto de medida en sentido estricto y es más tradicional y clásico. En este sentido, se entenderá a continuación como una medida de cantidades físicas.

A continuación se muestran aproximadamente conceptos básicos , relacionado con una cantidad física (en adelante, todos los conceptos básicos en metrología y sus definiciones se dan de acuerdo con la recomendación antes mencionada para estandarización interestatal RMG 29-99):

- tamaño de una cantidad física - certeza cuantitativa de una cantidad física inherente a un objeto, sistema, fenómeno o proceso material específico;

- valor de cantidad física - expresión del tamaño de una cantidad física en forma de un cierto número de unidades aceptadas para ella;

- valor verdadero de una cantidad física - el valor de una cantidad física que caracteriza idealmente la cantidad física correspondiente en términos cualitativos y cuantitativos (puede correlacionarse con el concepto de verdad absoluta y se obtiene sólo como resultado de un proceso interminable de mediciones con mejoras infinitas de métodos e instrumentos de medición );

valor real de una cantidad física  el valor de una cantidad física obtenido experimentalmente y tan cercano al valor real que puede usarse en lugar de él en la tarea de medición dada;

unidad de medida de cantidad física  una cantidad física de tamaño fijo, a la que convencionalmente se le asigna un valor numérico igual a 1, y se utiliza para la expresión cuantitativa de cantidades físicas similares a él;

sistema de cantidades físicas  un conjunto de cantidades físicas formado de acuerdo con principios aceptados, cuando algunas cantidades se toman como independientes, mientras que otras se definen como funciones de estas cantidades independientes;

principal cantidad física – una cantidad física incluida en un sistema de cantidades y convencionalmente aceptada como independiente de otras cantidades de este sistema.

cantidad física derivada – una cantidad física incluida en un sistema de cantidades y determinada a través de las cantidades básicas de este sistema;

sistema de unidades de unidades físicas  un conjunto de unidades básicas y derivadas de cantidades físicas, formadas de acuerdo con los principios de un sistema dado de cantidades físicas.

La física, como ya hemos establecido, estudia los patrones generales del mundo que nos rodea. Para ello, los científicos realizan observaciones de fenómenos físicos. Sin embargo, al describir fenómenos, se acostumbra utilizar no el lenguaje cotidiano, sino palabras especiales que tienen un significado estrictamente definido: términos. Ya has encontrado algunos términos físicos en el párrafo anterior. Muchos términos sólo tienes que aprenderlos y recordar sus significados.

Además, los físicos necesitan describir diversas propiedades (características) de los fenómenos y procesos físicos y caracterizarlos no sólo cualitativamente sino también cuantitativamente. Pongamos un ejemplo.

Estudiemos la dependencia del tiempo de caída de una piedra de la altura desde la que cae. La experiencia demuestra: que más altura, mayor será el tiempo de caída. Esta es una descripción cualitativa; no nos permite describir el resultado del experimento en detalle. Para comprender el patrón de un fenómeno como la caída, es necesario saber, por ejemplo, que cuando la altura aumenta cuatro veces, el tiempo que tarda una piedra en caer suele duplicarse. Este es un ejemplo de características cuantitativas de las propiedades de un fenómeno y la relación entre ellas.

Para describir cuantitativamente las propiedades (características) de objetos, procesos o fenómenos físicos, se utilizan cantidades físicas. Ejemplos de cantidades físicas que conoce son la longitud, el tiempo, la masa y la velocidad.

Las cantidades físicas describen cuantitativamente propiedades. cuerpos fisicos, procesos, fenómenos.

Te has encontrado con algunas cantidades antes. En las lecciones de matemáticas, al resolver problemas, medías la longitud de los segmentos y determinabas la distancia recorrida. En este caso, usaste la misma cantidad física: longitud. En otros casos, encontró la duración del movimiento de varios objetos: un peatón, un automóvil, una hormiga, y también usó solo una cantidad física para esto: el tiempo. Como ya habrás notado, para diferentes objetos la misma cantidad física toma diferentes significados. Por ejemplo, es posible que las longitudes de diferentes segmentos no sean las mismas. Por lo tanto, el mismo valor puede tomar diferentes significados y utilizarse para caracterizar una amplia variedad de objetos y fenómenos.

La necesidad de introducir cantidades físicas también radica en el hecho de que con su ayuda se escriben las leyes de la física.

En fórmulas y cálculos, las cantidades físicas se designan con letras de los alfabetos latino y griego. Existen designaciones generalmente aceptadas, por ejemplo, longitud - l o L, tiempo - t, masa - mo M, área - S, volumen - V, etc.

Si anota el valor de una cantidad física (la misma longitud de un segmento, obtenida como resultado de la medición), notará: este valor no es solo un número. Habiendo dicho que la longitud del segmento es 100, es necesario aclarar en qué unidades se expresa: en metros, centímetros, kilómetros o algo más. Por tanto, dicen que el valor de una cantidad física es un número con nombre. Se puede representar como un número seguido del nombre de la unidad de esta cantidad.

El valor de una cantidad física = Número * Unidad de cantidad.

Las unidades de muchas cantidades físicas (por ejemplo, longitud, tiempo, masa) surgieron originalmente de las necesidades de la vida cotidiana. para ellos en tiempos diferentes A diferentes pueblos se les ocurrieron diferentes unidades. Es interesante que los nombres de muchas unidades de cantidades tengan diferentes naciones son iguales porque se utilizaron las medidas del cuerpo humano al seleccionar estas unidades. Por ejemplo, se utilizó una unidad de longitud llamada "codo" en Antiguo Egipto, Babilonia, el mundo árabe, Inglaterra, Rusia.

Pero la longitud se medía no sólo en codos, sino también en vershoks, pies, leguas, etc. Cabe decir que incluso con los mismos nombres, unidades del mismo tamaño eran diferentes entre diferentes pueblos. En 1960, los científicos desarrollaron el Sistema Internacional de Unidades (SI o SI). Este sistema ha sido adoptado por muchos países, incluida Rusia. Por tanto, el uso de unidades de este sistema es obligatorio.
Se acostumbra distinguir entre unidades básicas y derivadas de cantidades físicas. En el SI, las unidades mecánicas básicas son longitud, tiempo y masa. La longitud se mide en metros (m), el tiempo en segundos (s), la masa en kilogramos (kg). Las unidades derivadas se forman a partir de unidades básicas utilizando relaciones entre cantidades físicas. Por ejemplo, la unidad de área es metro cuadrado(m 2) - igual al área de un cuadrado con un lado de un metro.

Al realizar mediciones y cálculos, a menudo uno tiene que lidiar con cantidades físicas, cuyos valores numéricos difieren muchas veces de la unidad de cantidad. En tales casos, se agrega un prefijo al nombre de la unidad, que significa multiplicación o división de la unidad por un número determinado. Muy a menudo utilizan la multiplicación de la unidad aceptada por 10, 100, 1000, etc. (valores múltiples), así como la división de la unidad por 10, 100, 1000, etc. (valores múltiples, es decir, fracciones). Por ejemplo, mil metros son un kilómetro (1000 m = 1 km), el prefijo es kilo-.

Los prefijos que significan multiplicación y división de unidades de cantidades físicas por diez, cien y mil se dan en la Tabla 1.
Resultados

Una cantidad física es una característica cuantitativa de las propiedades de objetos, procesos o fenómenos físicos.

Una cantidad física caracteriza la misma propiedad de una amplia variedad de objetos y procesos físicos.

El valor de una cantidad física es un número con nombre.
El valor de una cantidad física = Número * Unidad de cantidad.

Preguntas

1. ¿Para qué se utilizan las cantidades físicas? Da ejemplos de cantidades físicas.
2. ¿Cuáles de los siguientes términos son cantidades físicas y cuáles no? Regla, coche, frío, longitud, velocidad, temperatura, agua, sonido, masa.
3. ¿Cómo se escriben los valores de las cantidades físicas?
4. ¿Qué es SI? ¿Para qué sirve?
5. ¿Qué unidades se llaman básicas y cuáles derivativas? Dar ejemplos.
6. La masa corporal es de 250 g. Exprese la masa de este cuerpo en kilogramos (kg) y miligramos (mg).
7. Expresa la distancia 0.135 km en metros y milímetros.
8. En la práctica, a menudo se utiliza una unidad de volumen que no pertenece al sistema: litro: 1 l = 1 dm 3. En el SI, la unidad de volumen se llama metro cúbico. ¿Cuántos litros hay en un metro cúbico? Calcula el volumen de agua contenido en un cubo de 1 cm de arista y expresa este volumen en litros y metros cúbicos, utilizando los prefijos necesarios.
9. Nombra las cantidades físicas que son necesarias para describir las propiedades de tales fenómeno físico como el viento. Utilice lo que aprendió en la clase de ciencias y sus observaciones. Planifique un experimento de física para medir estas cantidades.
10. ¿Qué antiguo y unidades modernas Duración y tiempo ¿sabes?

Cantidades fisicas

Cantidad física– Esta es una característica de los objetos físicos o fenómenos del mundo material, común a muchos objetos o fenómenos en un sentido cualitativo, pero individual en un sentido cuantitativo para cada uno de ellos.. Por ejemplo, masa, longitud, área, temperatura, etc.

Cada cantidad física tiene su propia características cualitativas y cuantitativas .

Características cualitativas está determinado por qué propiedad de un objeto material o qué rasgo del mundo material caracteriza esta cantidad. Así, la propiedad “resistencia” caracteriza cuantitativamente materiales como el acero, la madera, la tela, el vidrio y muchos otros, mientras que el valor cuantitativo de la resistencia para cada uno de ellos es completamente diferente.

Para identificar la diferencia cuantitativa en el contenido de una propiedad en cualquier objeto, reflejada por una cantidad física, se introduce el concepto. tamaño de la cantidad física . Este tamaño se establece durante el proceso. mediciones- un conjunto de operaciones realizadas para determinar el valor cuantitativo de una cantidad (Ley federal "sobre garantía de la uniformidad de las mediciones"

El propósito de las mediciones es determinar el valor de una cantidad física: un cierto número de unidades aceptadas para ella (por ejemplo, el resultado de medir la masa de un producto es 2 kg, la altura de un edificio es 12 m, etc. ). Entre los tamaños de cada cantidad física existen relaciones en forma de formas numéricas (como “más”, “menos”, “igualdad”, “suma”, etc.), que pueden servir como modelo de esta cantidad.

Dependiendo del grado de aproximación a la objetividad, distinguen valores verdaderos, reales y medidos de una cantidad física .

El verdadero valor de una cantidad física es este es un valor que idealmente refleja la propiedad correspondiente de un objeto en términos cualitativos y cuantitativos. Debido a la imperfección de las herramientas y métodos de medición, es prácticamente imposible obtener los valores reales de las cantidades. Sólo pueden imaginarse teóricamente. Y los valores obtenidos durante la medición sólo se aproximan en mayor o menor medida al valor real.

El valor real de una cantidad física es este es un valor de una cantidad encontrada experimentalmente y tan cercano al valor real que puede usarse para un propósito determinado.

Valor medido de una cantidad física - este es el valor obtenido mediante la medición utilizando métodos e instrumentos de medición específicos.

Al planificar las mediciones, uno debe esforzarse por garantizar que el rango de cantidades medidas cumpla con los requisitos de la tarea de medición (por ejemplo, durante el control, las cantidades medidas deben reflejar los indicadores correspondientes de la calidad del producto).

Para cada parámetro del producto se deben cumplir los siguientes requisitos:

La exactitud de la formulación del valor medido, excluyendo la posibilidad. diferentes interpretaciones(por ejemplo, es necesario definir claramente en qué casos se determina la “masa” o “peso” del producto, el “volumen” o “capacidad” del recipiente, etc.);

La certeza de las propiedades del objeto a medir (por ejemplo, “la temperatura en la habitación no es más de...°C” permite la posibilidad de diferentes interpretaciones. Es necesario cambiar la redacción del requisito para que que quede claro si este requisito se establece por el máximo o por temperatura media locales, que se tendrán en cuenta posteriormente a la hora de realizar mediciones);

Uso de términos estandarizados.

Unidades fisicas

Una cantidad física a la que, por definición, se le asigna un valor numérico igual a uno se llama unidad de cantidad física.

Muchas unidades de cantidades físicas se reproducen mediante medidas utilizadas para las mediciones (por ejemplo, metro, kilogramo). En primeras etapas Durante el desarrollo de la cultura material (en sociedades esclavistas y feudales), había unidades para un pequeño rango de cantidades físicas: longitud, masa, tiempo, área, volumen. Se eligieron unidades de cantidades físicas sin conexión entre sí y, además, diferentes en diferentes paises y zonas geográficas. Así surgió un gran número de a menudo idénticos en nombre, pero diferentes en tamaño: codos, pies, libras.

A medida que se expandieron las relaciones comerciales entre los pueblos y se desarrollaron la ciencia y la tecnología, aumentó el número de unidades de cantidades físicas y se sintió cada vez más la necesidad de unificar unidades y crear sistemas de unidades. Se empezaron a concluir términos especiales sobre unidades de cantidades físicas y sus sistemas. acuerdos internacionales. En el siglo 18 En Francia se propuso el sistema métrico de medidas, que luego recibió reconocimiento internacional. Sobre esta base, se construyeron varios sistemas métricos de unidades. Actualmente, se están realizando más pedidos de unidades de cantidades físicas basándose en Sistema internacional unidades (SI).

Las unidades de cantidades físicas se dividen en sistémico, es decir, las incluidas en cualquier sistema de unidades y las unidades no sistémicas (por ejemplo, mmHg, caballos de fuerza, electronvoltios).

Unidades del sistema Las cantidades físicas se dividen en básico, elegido arbitrariamente (metro, kilogramo, segundo, etc.), y derivados, formado por ecuaciones de conexión entre cantidades (metro por segundo, kilogramo por metro cúbico, newton, julio, vatio, etc.).

Para la conveniencia de expresar cantidades muchas veces mayores o menores que las unidades de cantidades físicas, utilizamos múltiplos de unidades (por ejemplo, kilómetro - 10 3 m, kilovatio - 10 3 W) y submúltiplos (por ejemplo, un milímetro son 10 -3 m, un milisegundo son 10-3 s).

En los sistemas métricos de unidades, las unidades múltiplos y fraccionarias de cantidades físicas (excepto las unidades de tiempo y ángulo) se forman multiplicando la unidad del sistema por 10 n, donde n es un número entero positivo o un numero negativo. Cada uno de estos números corresponde a uno de los prefijos decimales adoptados para formar múltiplos y unidades.

En 1960, en la XI Conferencia General de Pesas y Medidas de la Organización Internacional de Pesas y Medidas (IIOM), se adoptó el Sistema Internacional de Pesas y Medidas. unidades(SI).

Unidades básicas en el sistema internacional de unidades. son: metro (m) – longitud, kilogramo (kg) – masa, segundo (s) – tiempo, amperio (A) – intensidad de la corriente eléctrica, kelvin (K) – temperatura termodinámica, candela (cd) – intensidad luminosa, lunar - cantidad de sustancia.

Junto con los sistemas de cantidades físicas, en la práctica de la medición todavía se utilizan las llamadas unidades no sistémicas. Estos incluyen, por ejemplo: unidades de presión - atmósfera, milímetro de mercurio, unidad de longitud - angstrom, unidad de calor - caloría, unidades de cantidades acústicas - decibelio, fondo, octava, unidades de tiempo - minuto y hora, etc. , en la actualidad existe una tendencia a reducirlos al mínimo.

El sistema internacional de unidades tiene una serie de ventajas: universalidad, unificación de unidades para todo tipo de medidas, coherencia (consistencia) del sistema (los coeficientes de proporcionalidad en las ecuaciones físicas no tienen dimensiones), mejor comprensión mutua entre varios especialistas en el proceso de relaciones científicas, técnicas y económicas entre países.

Actualmente, el uso de unidades de cantidades físicas en Rusia está legalizado por la Constitución de la Federación de Rusia (artículo 71) (las normas, los estándares, el sistema métrico y el cálculo del tiempo están bajo la jurisdicción de Federación Rusa) Y ley Federal"Sobre garantizar la uniformidad de las medidas". El artículo 6 de la Ley determina el uso en la Federación de Rusia de unidades de cantidades del Sistema Internacional de Unidades adoptado por la Conferencia General de Pesas y Medidas y recomendado para su uso. Organización Internacional Metrología legal. Al mismo tiempo, en la Federación de Rusia, las unidades de cantidades ajenas al sistema, cuyo nombre, designación, reglas de redacción y aplicación son establecidas por el Gobierno de la Federación de Rusia, pueden aceptarse para su uso en igualdad de condiciones con el SI. unidades de cantidades.

En las actividades prácticas, uno debe guiarse por las unidades de cantidades físicas reguladas por GOST 8.417-2002 " Sistema Estatal asegurando la uniformidad de las mediciones. Unidades de cantidades."

Estándar junto con uso obligatorio. básicos y derivados unidades del Sistema Internacional de Unidades, así como múltiplos y submúltiplos decimales de estas unidades, se permite utilizar algunas unidades que no están incluidas en el SI, sus combinaciones con unidades SI, así como algunos múltiplos y submúltiplos decimales del unidades enumeradas que se utilizan ampliamente en la práctica.

La norma define las reglas para la formación de nombres y designaciones de múltiplos y submúltiplos decimales de unidades SI utilizando multiplicadores (de 10 –24 a 10 24) y prefijos, las reglas para escribir designaciones de unidades, las reglas para la formación de SI derivadas coherentes. unidades

Los factores y prefijos utilizados para formar los nombres y designaciones de múltiplos y submúltiplos decimales de unidades SI se dan en la tabla.

Factores y prefijos utilizados para formar los nombres y designaciones de múltiplos y submúltiplos decimales de unidades SI

Unidades derivadas coherentes El Sistema Internacional de Unidades, por regla general, se forma utilizando las ecuaciones más simples de conexiones entre cantidades (ecuaciones definitorias), en las que los coeficientes numéricos son iguales a 1. Para formar unidades derivadas, las designaciones de cantidades en las ecuaciones de conexión se reemplazan por las designaciones de unidades SI.

Si la ecuación de acoplamiento contiene un coeficiente numérico diferente de 1, entonces para formar una derivada coherente de una unidad SI, la notación de cantidades con valores en unidades SI se sustituye en el lado derecho, dando, después de multiplicar por el coeficiente, un valor numérico total igual a 1.

Tamaño de la cantidad física– determinación cuantitativa de una cantidad física inherente a un objeto, sistema, fenómeno o proceso material específico.

A veces se objeta el uso amplio de la palabra "tamaño", argumentando que se refiere únicamente a la longitud. Sin embargo, observamos que cada cuerpo tiene una masa determinada, por lo que los cuerpos se pueden distinguir por su masa, es decir, según el tamaño de la cantidad física que nos interesa (masa). mirando objetos A Y EN, se puede, por ejemplo, argumentar que difieren entre sí en longitud o tamaño (por ejemplo, A > B). Sólo se puede obtener una estimación más precisa después de medir la longitud de estos objetos.

A menudo, en la frase "tamaño de magnitud", la palabra "tamaño" se omite o se reemplaza por la frase "valor de magnitud".

En ingeniería mecánica, el término "tamaño" se usa ampliamente, refiriéndose a una cantidad física: la longitud característica de cualquier pieza. Esto significa que para expresar un concepto “el valor de una cantidad física” se utilizan dos términos (“tamaño” y “valor”), que no pueden contribuir al ordenamiento de la terminología. Estrictamente hablando, es necesario aclarar el concepto de "tamaño" en ingeniería mecánica para que no contradiga el concepto de "tamaño de una cantidad física" adoptado en metrología. GOST 16263-70 proporciona una explicación clara sobre este tema.

Una evaluación cuantitativa de una cantidad física específica, expresada en forma de un cierto número de unidades de una cantidad determinada, se llama "el valor de una cantidad física".

Un número abstracto incluido en el "valor" de una cantidad se llama valor numérico.

Hay una diferencia fundamental entre tamaño y magnitud. El tamaño de una cantidad realmente existe, independientemente de que lo sepamos o no. Puedes expresar el tamaño de una cantidad usando cualquiera de las unidades de una cantidad dada, en otras palabras, usando un valor numérico.

Es característico de un valor numérico que cuando se utiliza una unidad diferente cambia, mientras que tamaño físico el valor permanece sin cambios.

Si denotamos la cantidad medida por x, la unidad de cantidad por x 1  y su relación por q 1, entonces x = q 1 x 1 .

El tamaño de la cantidad x no depende de la elección de la unidad, lo que no se puede decir del valor numérico de q, que está completamente determinado por la elección de la unidad. Si para expresar el tamaño de una cantidad x en lugar de la unidad x 1  usamos la unidad x 2  , entonces el tamaño x sin cambios se expresará con un valor diferente:

x = q 2 x 2  , donde n 2 n 1 .

Si usamos q= 1 en las expresiones anteriores, entonces los tamaños de las unidades

x 1 = 1x 1 y x 2 = 1x 2 .

Los tamaños de diferentes unidades de la misma cantidad son diferentes. Así, el tamaño de un kilogramo es diferente del tamaño de una libra; el tamaño de un metro es del tamaño de un pie, etc.

1.6. Dimensión de cantidades físicas.

Dimensión de cantidades físicas - esta es la relación entre las unidades de cantidades incluidas en la ecuación que conecta una cantidad determinada con otras cantidades a través de las cuales se expresa.

La dimensión de una cantidad física se denota por tenue. A(de la dimensión lat. – dimensión). Supongamos que la cantidad física A asociado con X, Ecuación A =F(X,Y). Entonces las cantidades X, Y, A se puede representar en la forma

X=x [X]; y = y [Y];Una = una [A],

Dónde A, X, Y - símbolos que denotan una cantidad física; a, x, y - valores numéricos de cantidades (adimensionales); [A];[X]; [Y]- unidades de datos correspondientes de cantidades físicas.

Las dimensiones de los valores de las cantidades físicas y sus unidades coinciden. Por ejemplo:

A = X/Y; tenue(a) = tenue(X/Y) = [X]/[Y].

Dimensión - una característica cualitativa de una cantidad física, que da una idea del tipo, naturaleza de la cantidad, su relación con otras cantidades, cuyas unidades se toman como básicas.