Физиката като наука, която изучава природните явления, използва стандартна изследователска методология. Основните етапи могат да се нарекат: наблюдение, издигане на хипотеза, провеждане на експеримент, обосноваване на теория. В хода на наблюдението се установяват отличителните белези на явлението, хода на неговото протичане, възможните причини и последствия. Хипотезата ви позволява да обясните хода на явлението, да установите неговите модели. Експериментът потвърждава (или не потвърждава) валидността на хипотезата. Позволява ви да зададете количественото съотношение на стойностите в хода на експеримента, което води до точно установяване на зависимостите. Хипотезата, потвърдена по време на експеримента, формира основата на научна теория.
Никоя теория не може да твърди, че е вярна, ако не е получила пълно и безусловно потвърждение по време на експеримента. Извършването на последното е свързано с измерване на физични величини, характеризиращи процеса. Физическото количество е в основата на измерването.
Какво е това
Измерването се отнася до онези количества, които потвърждават валидността на хипотезата за закономерностите. Физическата величина е научна характеристика на физическотяло, чието качествено съотношение е общо за много подобни тела. За всяко тяло такава количествена характеристика е чисто индивидуална.
Ако се обърнем към специалната литература, тогава в справочника на М. Юдин и др. (издание от 1989 г.) четем, че физическата величина е: „характеристика на едно от свойствата на физически обект (физическа система, явление или качествено за много физически обекти, но количествено индивидуално за всеки обект.”
Речникът на Ожегов (издание от 1990 г.) гласи, че физическата величина е "размерът, обемът, дължината на обекта".
Например, дължината е физическа величина. Механиката интерпретира дължината като изминатото разстояние, електродинамиката използва дължината на проводника, в термодинамиката подобна стойност определя дебелината на стените на съдовете. Същността на концепцията не се променя: единиците за количества могат да бъдат еднакви, но стойността може да бъде различна.
Отличителна черта на физическа величина, да речем, от математическа, е наличието на мерна единица. Метър, фут, аршин са примери за единици за дължина.
Мерни единици
За да се измери физическа величина, тя трябва да се сравни със стойността, взета като единица. Спомнете си прекрасната карикатура "Четиридесет и осем папагала". За да определят дължината на боа, героите измерват дължината му или в папагали, или в слонове, или в маймуни. В този случай дължината на боа констриктор беше сравнена с височината на други анимационни герои. Резултатът количествено зависи от стандарта.
Единица за физическа величина е мярка за нейното измерване в определена система от единици. Объркването в тези мерки възниква не само поради несъвършенство, хетерогенност на мерките, но понякога и поради относителността на единиците.
Руска мярка за дължина - аршин - разстоянието между показалеца и палеца. Ръцете на всички хора обаче са различни и аршинът, измерен с ръката на възрастен мъж, се различава от аршина на ръката на дете или жена. Същото несъответствие между мерките за дължина важи и за сата (разстоянието между върховете на пръстите на ръцете, разтворени един от друг) и лакътя (разстоянието от средния пръст до лакътя на ръката).
Интересно е, че мъже с нисък ръст бяха вземани в магазините като чиновници. Хитри търговци спасиха плат, използвайки няколко по-малки мерки: аршин, лакът, сатхом.
Измервателни системи
Такова разнообразие от мерки съществуваше не само в Русия, но и в други страни. Въвеждането на мерни единици често беше произволно, понякога тези единици бяха въведени само поради удобството на тяхното измерване. Например, за измерване на атмосферното налягане е въведен mm Hg. Добре познатият експеримент на Torricelli, в който е използвана тръба, пълна с живак, направи възможно въвеждането на такава необичайна стойност.
Мощността на двигателите беше сравнена с конски сили (което се практикува в наше време).
Различни физически величини, измерващи физически величини, не само го направиха трудно и ненадеждно, но и усложниха развитието на науката.
Единна система от мерки
Юнайтедсистема от физически величини, удобна и оптимизирана във всяка индустриализирана страна, се превърна в спешна нужда. За основа беше приета идеята за избор на възможно най-малко единици, с помощта на които други количества могат да бъдат изразени в математически отношения. Такива основни величини не трябва да са свързани помежду си, тяхното значение е определено еднозначно и ясно във всяка икономическа система.
Този проблем е изпробван в различни страни. Създаването на единна система от мерки (Metric, GHS, ISS и други) беше предприемано многократно, но тези системи бяха неудобни или от научна гледна точка, или за домашна, промишлена употреба.
Проблемът, поставен в края на 19-ти век, е решен едва през 1958 г. Единна система беше представена на среща на Международния комитет по законова метрология.
Единна система от мерки
1960 отбеляза историческата среща на Генералната конференция по мерки и теглилки. С решението на това почетно събрание е приета уникална система, наречена "Systeme internationale d'unites" (съкратено SI). В руската версия тази система се нарича международна система (съкращение SI).
Въз основа на 7 основни единици и 2 допълнителни. Тяхната числена стойност се определя като стандарт
SI таблица с физически величини
| Име на основното устройство | Измерване на стойност | Обозначение | |
| Международно | руски | ||
| Основни единици | |||
| килограм | Маса | kg | kg |
| метър | Дължина | m | m |
| втора | Време | s | c |
| amps | Текуща | A | A |
| kelvin | Температура | K | K |
| mol | Количество вещество | mol | mol |
| candela | Сила на светлината | cd | cd |
| Допълнителни единици | |||
| радиан | Плосък ъгъл | rad | щастлив |
| Steradian | Плътен ъгъл | sr | cf |
Самата система не може да се състои само от седем единици, тъй като разнообразието от физически процеси в природата изисква въвеждането на все повече и повече нови количества. Самата структура осигурява не само въвеждането на нови единици, но и връзката им под формата на математическисъотношения (те често се наричат формули за размери).
Единицата на физическа величина се получава чрез умножение, повишаване на степен и разделяне на основните единици във формулата за измерение. Липсата на числови коефициенти в такива уравнения прави системата не само удобна във всички отношения, но и кохерентна (последователна).
Производни единици
Измервателните единици, които се образуват от седемте основни, се наричат производни. В допълнение към основните и производните единици се наложи въвеждането на допълнителни (радиани и стерадиани). Тяхното измерение се счита за нула. Липсата на измервателни уреди за тяхното определяне прави невъзможно измерването им. Въвеждането им се дължи на използването в теоретични изследвания. Например, физическата величина "сила" в тази система се измерва в нютони. Тъй като силата е мярка за взаимното действие на телата едно върху друго, което е причина за промяна на скоростта на тяло с определена маса, тя може да се определи като произведението на единица маса на единица скорост, разделена на единица време:
F=k٠M٠v/T, където k е коефициентът на пропорционалност, M е единицата за маса, v е единицата за скорост, T е единицата за време.
SI дава следната формула за размери: H=kg٠m/s2, където се използват три единици. И килограмът, и метърът, и вторият са класифицирани като основни. Коефициентът на пропорционалност е 1.
Възможно е да се въведат безразмерни количества, които се дефинират като съотношение на хомогенни величини. Те включват коефициента на триене,както знаете, равно на съотношението на силата на триене към силата на нормално налягане.
Таблица на физическите величини, получени от основни количества
| Име на единица | Измерване на стойност | Формула за измерения |
| джаул | енергия | kg٠m2٠s-2 |
| Pascal | налягане | kg٠ m-1 ٠s-2 |
| Tesla | магнитна индукция | kg ٠А-1 ٠с-2 |
| Volt | електрическо напрежение | kg ٠m2 ٠с-3٠А-1 |
| Ohm | Електрическо съпротивление | kg ٠m2 ٠с-3٠А-2 |
| висулка | Електрически заряд | А٠ с |
| Watt | мощност | kg ٠m2 ٠s-3 |
| Фарад | Електрически капацитет | m-2٠kg-1 ٠c4٠A2 |
| Джаул към Келвин | Топлинен капацитет | kg ٠m2٠s-2 ٠K-1 |
| Бекерел | Активнострадиоактивен материал | C-1 |
| Weber | Магнетен поток | m2 ٠kg ٠s-2٠A-1 |
| Хенри | Индуктивност | m2 ٠kg ٠c-2 ٠A-2 |
| Херц | Честота | c-1 |
| Сиво | Абсорбирана доза | m2 ٠s-1 |
| Sievert | Еквивалентна радиационна доза | m2 ٠s-2 |
| Лукс | Илюминация | m-2 ٠cd ٠sr-2 |
| Лумени | Светлинен поток | cd ٠av |
| Нютон | Сила, тегло | m ٠kg ٠s-2 |
| Siemens | Електропроводимост | m-2 ٠kg-1 ٠c3 ٠A2 |
| Фарад | Електрически капацитет | m-2 ٠kg-1 ٠c4 ٠A2 |
Извънсистемни единици
Разрешено е използването на исторически установени стойности, които не са включени в SI или се различават само с числов коефициентпри измерване на количества. Това са несистемни единици. Например mmHg, рентгенова снимка и други.
Числените коефициенти се използват за въвеждане на подмножители и кратни. Префиксите отговарят на определено число. Пример за това са санти-, кило-, дека-, мега- и много други.
1 километър=1000 метра, 1 сантиметър=0,01 метра.
Типология на стойностите
Нека се опитаме да посочим някои основни функции, които ви позволяват да зададете типа стойност.
1. Посока. Ако действието на физическо количество е пряко свързано с посоката, то се нарича вектор, други - скаларно.
2. Наличност на измерение. Наличието на формула за физическите величини дава възможност те да се нарекат размерни. Ако във формулата всички единици имат нулева степен, тогава те се наричат безразмерни. По-правилно би било да ги наричаме количества с размерност, равна на 1. В крайна сметка концепцията за безразмерна величина е нелогична. Основното свойство - измерение - не е отменено!
3. Добавяне, ако е възможно. Адитивно количество, чиято стойност може да се добавя, изважда, умножава по коефициент и т.н. (например маса) е физическа величина, която може да се сумира.
4. във връзка с физическата система. Обширен - ако неговата стойност може да бъде съставена от стойностите на подсистемата. Пример за това е площта, измерена в квадратни метри. Интензивно - количество, чиято стойност не зависи от системата. Те включват температура.
