Інформація про новину
  • Переглядів: 125
  • Дата: 21-11-2020, 16:06
21-11-2020, 16:06

4. Физические величины. Средства измерения. Международная система единиц - СИ. Физические величины

Категорія: Учебники » Физика





Попередня сторінка:  3. Основные положения атомно-молекуляр...
Наступна сторінка:   5. Точность измерений. Погрешности изм...

Явления природы и свойства тел в физике описывают с помощью терминов, например: движение, траектория, состояние спокойствия. Описывая движение (рис. 4.1), можно указать, куда движется тело (вперед, назад или вверх), большое оно или маленькое; движется по прямой или поворачивает (влево или вправо), а может, вообще не движется. Такая характеристика движения является качественной.

Нас интересуют и количественные характеристики: с какой скоростью двигался автомобиль, какое расстояние он проехал. Количественной характеристикой тела или явления является физическая величина. Физическая величина описывает определенное свойство тела или явления. Она характеризуется числовым значением и единицей измерения. Например: автомобиль проехал путь в 30 километров. Сокращенно можно записать S = 30 км.

Каждая физическая величина имеет свое название и символ, которым она обозначается.

Чтобы описать явление падения определенного тела, можно применить такие физические величины, как масса тела, высота, время падения. Физические величины обычно обозначают латинскими или греческими буквами. Массу тела обозначают буквой «т», высоту - буквой «h», время - буквой «t». Например, если тело массой 2 килограмма упало с высоты 5 метров за одну секунду, то пишут: т = 2 кг, h = 5 м, t = 1 с, употребляя общепринятые сокращения: кг - килограмм, м - метр, с - секунда.

Если нас интересует единица измерения физической величины, а не ее числовое значение, то эту величину пишут в квадратных скобках. Например, диаметр трубы составляет d = 3,2 см, а название единицы измерения (размерность): [d] =см.

ОПЫТ 5.2

Почему нужно измерять

Начертите на листе бумаги горизонтальный отрезок. Потом проведите от середины этого отрезка перпендикулярный к нему отрезок такой же длины «на глаз». Измерьте длину отрезков линейкой, и вы убедитесь, что вертикальный отрезок короче. Вот почему нужно проводить измерения.

СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ

Прямые измерения физических величин осуществляют с помощью приборов. Длину измеряют линейкой, время - с помощью часов, массу - на весах. Для определения размеров очень малых тел или больших расстояний используют более сложные приборы. Измерить физическую величину - значит сравнить ее с определенной мерой, которая является копией общепринятого образца-эталона. Эталонов немного, и хранятся они в специальных метрологических лабораториях.

ИЗ ИСТОРИИ НАУКИ

Для измерения времени использовали вытекание или капанье воды в сосуд с делениями или пересыпание песка - водяные или песочные часы (рис. 4.2). Движение Солнца по небу давало возможность измерять время с помощью солнечных часов (рис. 4.3). Такими часами люди пользовались несколько тысячелетий, однако они имели существенный недостаток - были довольно неточными.

В настоящее время появились очень точные кварцевые часы, которые отсчитывают время в наручных часах, мобильном телефоне или компьютере. Для потребностей навигации и науки используют атомные часы, которые «ходят» настолько точно, что допускают ошибку в одну секунду за 500 000 лет!

Для измерения длины надо иметь образец, длина которого соответствует общепринятым единицам измерения. Сейчас это 1 м. Эталон (образец) метра хранится в метрологических лабораториях, главная из которых находится в г. Севре (Франция).

Измерить длину можно еще и в других единицах измерения - канцелярскими скрепками, например, или спичками и сказать: мой рост составляет 80 скрепок или 36 спичечных коробков. Однако у других людей скрепки или спички могут оказаться другого размера, что усложнит обмен информацией. В давние времена так и было: пользовались футами (длина ступни - 30 см), дюймами (длина последней фаланги большого пальца, приблизительно 2,5 см), ярдами, пядями, саженями, локтями.

Инициаторами перехода на метрическую систему единиц были французы. Согласно договоренности, один метр определили как одну сорокамиллионную часть длины меридиана, который проходит через Париж. Для определения длины меридиана достаточно было измерять его часть, которая простирается от юга Испании до севера Норвегии. Начался этот процесс во время Великой французской революции. Днем рождения метрической системы мер считают 10 декабря 1799 г.

На территории нашей страны метрическая система мер была введена специальным декретом 14 сентября в 1918 г. Переход на новые стандарты измерений связан с изменением привычек, необходимостью переиздания справочников, переоборудования метрических лабораторий, с переподготовкой персонала и тому подобным. Все это стоит довольно дорого. США, например, переход на новые стандарты обошелся в 11 млрд. долларов.

МЕЖДУНАРОДНАЯ СИСТЕМА ЕДИНИЦ ИЗМЕРЕНИЯ - СИ

В связи с потребностью международного сотрудничества в 1960 году большинство стран мира подписали соглашение о единой Международной системе единиц измерения SI - Systeme International (на русском языке - СИ).

В СИ есть 7 основных единицы измерения, которые обеспечены соответствующими эталонами. Остальные единицы измерения могут быть выражены через основные единицы. Для начала нам понадобятся три основные единицы: метр, килограмм и секунда.

Эталон метра изображен на рис. 4.4. Это рельс определенного профиля, длина которого составляет одну сорокамиллионную часть меридиана, проходящего через Париж. Первый эталон метра был изготовлен во Франции в 1795 году.

В 1983 году эталон длины был изменен: теперь метр определен как расстояние, которое проходит свет в вакууме за 1/299 792 458 долю секунды.

Эталон килограмма - цилиндр из платиново-иридиевого сплава, высота которого равна его диаметру и составляет 39 мм (рис. 4.5).

С эталоном секунды вы ознакомитесь в 11 классе..

Таблица 4.1

Площадь в СИ измеряют в м2 (квадратные метры), объем - в м3 (кубические метры).

В таблице 4.1 единицы площади, объема и скорости являются производными единицами, их размерности происходят от основных единиц измерения.

В расчетах используют также кратные и дольные единицы.

Кратные единицы - это единицы, которые больше основных единиц в 10, 100, 1000 и больше раз. Например: 1 дм = 10 см = 101 см, 1 м = 100 см = 102 см, 1 км = 1000 м = 103 м, 1 кг = 1000 г = 103 г.

Дольные единицы - это единицы, которые меньше основных единиц в 10, 100, 1000 и больше раз: 1 см = 0,01 м = 10-2 м, 1 мм = 0,1 см = 10-1 см.

С единицами времени несколько иначе: 1 мин. = 60 с, 1 час = 3600 с. Дольными являются лишь 1 мс (миллисекунда) = 0,001 с = 10-3 с и 1 мкс (микросекунда)= = 0,000001 с = 10-6 с.

Для обозначения кратных и дольных единиц используют приставки (табл. 4.2).

Таблица 4.2

Приставки для обозначения кратных и дольных единиц

КРАТКИЕ ИТОГИ

Физические величины количественно описывают свойства тел и явлений. Физические величины характеризуются названием, символом, числовым значением и единицей измерения.

В международной системе единиц измерения (СИ) основные механические единицы измерения физических величин - метр, килограмм и секунда. Измерить физическую величину - значит сравнить ее с мерой-эталоном.

4.1. Какие космические явления или объекты можно использовать в качестве очень точных часов? Подготовьте небольшое сообщение на эту тему..

4.2. В какой последовательности происходят любые события? Напишите небольшое сообщение на тему «Что такое время»? 1 2 3

1. Движение, расстояние, время, траектория. Какие из этих терминов являются физическими величинами, а какие - понятиями?

2. Как характеризуют физические величины?

3. С какой целью была создана Международная система единиц измерения (СИ)?

4. Зачем нужны эталоны?

5. Назовите известные вам типы часов. Какой из них наиболее точно измеряет время?

6. В каких учреждениях хранятся эталоны?

7. Почему нужно проводить измерения?

8. Какие единицы измерения называют производными?

9. Выразите диаметр двухдюймовой трубы в сантиметрах.

10. Выразите 1/6 часа в минутах.

11. Подайте в основных единицах 245 мм, 3,5 км, 4 ч, 8 мин.

12. Запишите с помощью кратных или дольных единиц такие значения физических величин: 6 400 000 м (радиус планеты Земля), 3 844 000 000 м (среднее расстояние от Земли до Луны), 0,0000003 (диаметр наименьшей известной бактерии - микоплазмы).

 

Это материал учебника Физика за 7 класс Пшеничка

 



Попередня сторінка:  3. Основные положения атомно-молекуляр...
Наступна сторінка:   5. Точность измерений. Погрешности изм...



^