فیزیک به عنوان علمی که به مطالعه پدیده های طبیعی می پردازد، از روش تحقیق استاندارد استفاده می کند. مراحل اصلی را می توان نام برد: مشاهده، ارائه یک فرضیه، انجام آزمایش، اثبات یک نظریه. در جریان مشاهده، ویژگی های متمایز پدیده، سیر سیر آن، علل و پیامدهای احتمالی مشخص می شود. این فرضیه به شما امکان می دهد سیر پدیده را توضیح دهید، الگوهای آن را ایجاد کنید. آزمایش صحت فرضیه را تأیید می کند (یا تأیید نمی کند). به شما امکان می دهد تا نسبت کمی مقادیر را در طول آزمایش تنظیم کنید، که منجر به ایجاد دقیق وابستگی ها می شود. فرضیه تایید شده در طول آزمایش اساس یک نظریه علمی را تشکیل می دهد.
هیچ نظریه ای نمی تواند ادعا کند که درست است اگر در طول آزمایش تأیید کامل و بدون قید و شرط را دریافت نکرده باشد. انجام دومی با اندازه گیری مقادیر فیزیکی مشخص کننده فرآیند همراه است. کمیت فیزیکی اساس اندازه گیری است.
این چیست
اندازه گیری به آن دسته از کمیت هایی اطلاق می شود که اعتبار فرضیه مربوط به قاعده مندی ها را تایید می کند. کمیت فیزیکی یک ویژگی علمی یک جسم استبدنه که نسبت کیفی آن در بسیاری از اجسام مشابه مشترک است. برای هر بدن، چنین ویژگی کمی کاملاً فردی است.
اگر به ادبیات خاص روی آوریم، در کتاب مرجع M. Yudin و همکاران (ویرایش 1989) می خوانیم که یک کمیت فیزیکی این است: ویژگی یکی از ویژگی های یک جسم فیزیکی (سیستم فیزیکی، پدیده یا از نظر کیفی برای بسیاری از اشیاء فیزیکی، اما از نظر کمی برای هر جسم فردی است.»
فرهنگ لغت اوژگو (ویرایش 1990) بیان می کند که یک کمیت فیزیکی "اندازه، حجم، طول یک جسم" است.
برای مثال، طول یک کمیت فیزیکی است. مکانیک طول را به عنوان مسافت طی شده تفسیر می کند، الکترودینامیک از طول سیم استفاده می کند، در ترمودینامیک یک مقدار مشابه ضخامت دیواره رگ ها را تعیین می کند. ماهیت مفهوم تغییر نمی کند: واحدهای کمیت می توانند یکسان باشند، اما مقدار می تواند متفاوت باشد.
یک ویژگی متمایز یک کمیت فیزیکی، مثلاً از یک کمیت ریاضی، وجود یک واحد اندازه گیری است. متر، پا، آرشین نمونه هایی از واحدهای طول هستند.
واحد اندازه گیری
برای اندازه گیری یک کمیت فیزیکی، باید آن را با مقدار گرفته شده به عنوان یک واحد مقایسه کرد. کارتون فوق العاده "چهل و هشت طوطی" را به یاد بیاورید. برای تعیین طول بوآ، قهرمانان طول آن را در طوطی ها، فیل ها یا میمون ها اندازه گرفتند. در این مورد، طول بوآ منقبض کننده با قد سایر شخصیت های کارتونی مقایسه شد. نتیجه از نظر کمی به استاندارد بستگی داشت.
یک واحد کمیت فیزیکی، اندازه گیری اندازه گیری آن در سیستم خاصی از واحدها است. سردرگمی در این معیارها نه تنها به دلیل نقص، ناهمگونی معیارها، بلکه گاهی به دلیل نسبیت واحدها نیز به وجود می آید.
اندازه گیری طول روسی - آرشین - فاصله بین انگشتان سبابه و شست. اما دست همه افراد متفاوت است و آرشین اندازه گیری شده با دست مرد بالغ با آرشین دست کودک یا زن متفاوت است. همان اختلاف بین اندازه‌های طول در مورد فوم (فاصله بین نوک انگشتان بازوها) و آرنج (فاصله انگشت میانی تا آرنج دست) صدق می‌کند.
جالب است که مردان کوچک قد را به عنوان منشی به مغازه ها می بردند. بازرگانان حیله گر پارچه را با استفاده از چندین معیار کوچکتر نجات دادند: آرشین، ذراع، فتوم.
سیستم های اندازه گیری
چنین اقدامات متنوعی نه تنها در روسیه، بلکه در سایر کشورها نیز وجود داشت. معرفی واحدهای اندازه گیری اغلب دلخواه بود، گاهی اوقات این واحدها فقط به دلیل راحتی اندازه گیری آنها معرفی می شدند. به عنوان مثال، برای اندازه گیری فشار اتمسفر، میلی متر جیوه وارد شد. آزمایش معروف Torricelli که در آن از یک لوله پر از جیوه استفاده شد، امکان معرفی چنین مقدار غیرعادی را فراهم کرد.
قدرت موتورها با اسب بخار (که در زمان ما انجام می شود) مقایسه شد.
کمیت های فیزیکی مختلف اندازه گیری کمیت های فیزیکی نه تنها آن را دشوار و غیر قابل اعتماد کردند، بلکه توسعه علم را نیز پیچیده کردند.
سیستم یکسان اقدامات
یونایتدسیستم مقادیر فیزیکی مناسب و بهینه در هر کشور صنعتی به یک نیاز مبرم تبدیل شده است. ایده انتخاب حداقل واحدهای ممکن به عنوان مبنایی اتخاذ شد که با کمک آن می توان مقادیر دیگری را در روابط ریاضی بیان کرد. چنین کمیت های اساسی نباید به یکدیگر مرتبط باشند، معنای آنها به طور واضح و روشن در هر سیستم اقتصادی تعیین می شود.
این مشکل در کشورهای مختلف امتحان شده است. ایجاد یک سیستم واحد اندازه گیری (متریک، GHS، ISS و غیره) بارها انجام شد، اما این سیستم ها چه از نظر علمی و چه در مصارف خانگی و صنعتی ناخوشایند بودند.
مسئله ای که در پایان قرن نوزدهم ایجاد شد تنها در سال 1958 حل شد. یک سیستم یکپارچه در جلسه کمیته بین المللی اندازه گیری حقوقی ارائه شد.
سیستم یکنواخت اقدامات
1960 نشست تاریخی کنفرانس عمومی اوزان و مقیاس ها را رقم زد. با تصمیم این مجمع افتخاری سیستم منحصر به فردی به نام «Systeme internationale d'unites» (به اختصار SI) به تصویب رسید. در نسخه روسی، این سیستم به نام سیستم بین المللی (مخفف SI).
بر اساس 7 واحد اصلی و 2 واحد اضافی. مقدار عددی آنها به عنوان یک استاندارد
تعیین می شود
جدول SI مقادیر فیزیکی
| نام واحد اصلی |
مقدار اندازه گیری |
تعیین | |
| بین المللی | روسی | ||
| واحدهای پایه | |||
| کیلو | توده | kg | kg |
| متر | طول | m | m |
| ثانیه | زمان | s | c |
| آمپر | جاری | A | A |
| کلوین | دما | K | K |
| mol | مقدار ماده | mol | mol |
| candela | قدرت نور | cd | cd |
| واحدهای اضافی | |||
| رادیان | گوشه مسطح | راد | خوشحال |
| Steradian | زاویه جامد | sr | cf |
خود سیستم نمی تواند تنها از هفت واحد تشکیل شود، زیرا تنوع فرآیندهای فیزیکی در طبیعت مستلزم معرفی بیشتر و بیشتر مقادیر جدید است. خود ساختار نه تنها معرفی واحدهای جدید را فراهم می کند، بلکه ارتباط آنها را در قالب ریاضی نیز فراهم می کند.نسبت ها (اغلب فرمول های بعدی نامیده می شوند).
واحد یک کمیت فیزیکی از ضرب، افزایش به توان و تقسیم واحدهای پایه در فرمول بعد به دست می آید. عدم وجود ضرایب عددی در چنین معادلاتی باعث می شود که سیستم نه تنها از همه نظر راحت باشد، بلکه منسجم (سازگار) باشد.
واحدهای مشتق شده
واحدهای اندازه گیری که از هفت واحد اصلی تشکیل می شوند، مشتق نامیده می شوند. علاوه بر واحدهای پایه و مشتق، نیاز به معرفی واحدهای اضافی (رادیان و استرادیان) شد. بعد آنها صفر در نظر گرفته می شود. فقدان ابزار اندازه گیری برای تعیین آنها، اندازه گیری آنها را غیرممکن می کند. معرفی آنها به دلیل استفاده در مطالعات نظری است. به عنوان مثال، کمیت فیزیکی "نیرو" در این سیستم بر حسب نیوتن اندازه گیری می شود. از آنجایی که نیرو معیاری از عمل متقابل اجسام بر یکدیگر است که علت تغییر سرعت جسمی با جرم معین است، می توان آن را حاصل ضرب واحد جرم در واحد سرعت تقسیم بر یک تعریف کرد. واحد زمان:
F=k٠M0v/T، که k ضریب تناسب، M واحد جرم، v واحد سرعت، T واحد زمان است.
SI فرمول بعد زیر را به دست می دهد: H=kg0m/s2، که در آن از سه واحد استفاده می شود. و کیلوگرم و متر و دوم به عنوان پایه طبقه بندی می شوند. ضریب تناسب 1 است.
می توان کمیت های بدون بعد را معرفی کرد که به عنوان نسبت کمیت های همگن تعریف می شوند. اینها شامل ضریب اصطکاک،همانطور که می دانید، برابر با نسبت نیروی اصطکاک به نیروی فشار عادی است.
جدول مقادیر فیزیکی مشتق شده از مقادیر پایه
| نام واحد | مقدار اندازه گیری | فرمول بعدی |
| ژول | انرژی | kg0m20s-2 |
| پاسکال | فشار | kg0 m-1 0s-2 |
| تسلا | القای مغناطیسی | kg 0A-1 0s-2 |
| ولت | ولتاژ الکتریکی | kg 0m2 0s-30A-1 |
| اهم | مقاومت الکتریکی | kg 0m2 0s-30A-2 |
| آویز | شارژ برق | آ0 س |
| وات | قدرت | kg 0m2 0s-3 |
| فاراد | ظرفیت الکتریکی | m-20kg-1 ٠c4٠A2 |
| ژول به کلوین | ظرفیت گرمایی | kg 0m20s-2 ٠K-1 |
| بکرل | فعالیتمواد رادیواکتیو | C-1 |
| Weber | شار مغناطیسی | m2 0kg 0s-20A-1 |
| هنری | القاء | m2 0kg 0c-2 ٠A-2 |
| Hertz | فرکانس | c-1 |
| خاکستری | دوز جذبی | m2 0s-1 |
| Sievert | دز معادل تشعشع | m2 0s-2 |
| لوکس | روشنایی | m-2 ۰cd 0sr-2 |
| لومن | شار نور | cd 0av |
| نیوتن | قدرت، وزن | m 0kg 0s-2 |
| زیمنس | رسانایی الکتریکی | m-2 0kg-1 ٠c3 ٠A2 |
| فاراد | ظرفیت الکتریکی | m-2 0kg-1 ۰c4 0A2 |
واحدهای خارج از سیستم
استفاده از مقادیر تثبیت شده تاریخی که در SI گنجانده نشده اند یا فقط با یک ضریب عددی متفاوت هستند مجاز است.هنگام اندازه گیری مقادیر اینها واحدهای غیر سیستمی هستند. به عنوان مثال، mmHg، اشعه ایکس و موارد دیگر.
ضرایب عددی برای معرفی ضرایب فرعی و مضرب استفاده می شود. پیشوندها با یک عدد مشخص مطابقت دارند. به عنوان مثال می توان به سانتی، کیلو، ده، مگا و بسیاری دیگر اشاره کرد.
1 کیلومتر=1000 متر،
1 سانتی متر=0.01 متر.
نوع شناسی مقادیر
بیایید سعی کنیم برخی از ویژگی های اساسی را نشان دهیم که به شما امکان می دهد نوع مقدار را تنظیم کنید.
1. جهت. اگر عمل یک کمیت فیزیکی مستقیماً با جهت مرتبط باشد، آن را بردار می نامند، بقیه را اسکالر می نامند.
2. در دسترس بودن ابعاد وجود فرمولی برای کمیت های فیزیکی این امکان را به وجود می آورد که آنها را ابعادی نامید. اگر در فرمول همه واحدها دارای درجه صفر باشند، آنها را بدون بعد می نامند. درست تر است که آنها را کمیت هایی با ابعادی برابر با 1 بنامیم. از این گذشته، مفهوم کمیت بدون بعد غیرمنطقی است. ویژگی اصلی - بعد - لغو نشده است!
3. در صورت امکان اضافه شود. یک کمیت افزایشی که مقدار آن قابل جمع، تفریق، ضرب در یک عامل و غیره است (مثلاً جرم) یک کمیت فیزیکی است که قابل جمع است.
4. در رابطه با سیستم فیزیکی گسترده - اگر ارزش آن را بتوان از مقادیر زیر سیستم تشکیل داد. به عنوان مثال، مساحت اندازه گیری شده در متر مربع است. فشرده - کمیتی که مقدار آن به سیستم بستگی ندارد. اینها شامل دما است.
