№ 2. Физические величины, их единицы и размерности

Физическая величина – свойство, общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта.

Размер физической величины – это ее количественная определенность, присущая конкретному предмету, системе, явлению или процессу.

Различают переменные и постоянные величины.

Истинное значение физической величины – представляет собой значение, идеальным образом отражающее в качественном и количественном отношениях соответствующие свойства объекта.

Действительное значение – значение, найденное экспериментально и достаточно близкое к истинному значению, хотя и отличающееся от него.

Для характеристики частных особенностей измеряемой физической величины используют понятие физический параметр.

Физические величины делятся на измеряемые (надо измерить) и влияющие (искажают результат).

Размерность физической величины представляет собой произведение обобщенных символов основных величин, возведенных в различные степени.

Значение физической величины представляют собой оценку физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц.

Единица физической величины – физическая величина фиксированного размера, условно принятая для сравнения с ней однородных величин, ей по определению присваивается числовое значение, равное единице.

Единицы делятся на:

— основные (выбрана произвольно, условно принимается независимой от других единиц системы).

— производные (образована в соответствии с уравнением).

Если производная единица связана с другими единицами системы уравнением, в котором числовой коэффициент равен 1, то такая единица физической величины называется когерентной.

Внесистемные единицы (не входящие ни в одну систему единиц):

— допускаемые к применению во всех областях без ограничения срока (тонна).

— допускаемые к применению в специальных областях без ограничения срока (парсек в астрономии).

— временно допускаемые к применению (карат, в качестве массы).

— подлежащие изъятию (ангстрем, максвелл).

№ 3. Сущность измерения физических величин. Уравнение измерений

Измерение физической величины – представляет собой процесс нахождения ее значения экспериментальным путем с помощью специальных технических средств – средств измерения.

Уравнение измерения:

где, А – измеряемая величина, [a] – единица измерения, x – числовое значение измеряемой величины в принятых единицах измерениях.

Для реализации измерения необходимо выполнение условий:

1. Наличие единиц измерения.

2. Наличие средств измерения, в которых будет заложена эта единица.

3. Однозначная определенность измеряемой величины.

Свойства измерений:

1. Точность – качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины.

2. Правильность – качество измерений, отражающее близость к нулю систематических погрешностей в их результатах.

3. Сходимость – качество измерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в одинаковых условиях.

4. Воспроизводимость – качество измерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в различных условиях.

5. Единство – состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и получены с помощью единообразных измерений, а погрешности измерений известны с заданной вероятностью.

6. Достоверность – степень доверия к результатам измерения, определяемая уровнем информации о вероятностных характеристиках отклонения результатов от истинного значения.

7. Быстрота.

8. Трудоемкость.

9. Безопасность получения результатов.

10. Экономические, эргономические и экологические показатели.

Измерения представляют собой совокупность довольно разнородных операций. Основания для объединения этих операций единым понятием «измерение» будет:

1. Все они направлены на достижение единой цели – получения объективного отражения реального свойства объекта измерений в виде именованного или неименованного числа.

2. В рамках этих операций обязательно применение технического средства, хранящего единицу измеряемой физической величины и обеспечивающего получение измерительной информации в результате взаимодействия с объектом измерений. Это технический аспект измерений.

3. Среди этих операций в том или ином виде обязательно присутствует операция сравнения измеряемой физической величины с ее узаконненой единицей. Это метрологический аспект измерений.

4. В результате реализации этих операций получают значения измеряемой физической величины с известной погрешностью и в форме, удобной для дальнейшего использования. Это гносеологический аспект измерений.