Измерение- это такой вид наблюдения, когда уже проведен сущностно-содержательный анализ

измерение — это определение количественных значений, свойств объекта с использованием специальных технических устройств и единиц измерения.

Как уже отмечалось выше при описании явлений и процессов природы в физике пользуются специальными терминами, которые называются физическими величинами [13], [43], [44].

(принцип материалистичности, измеряемые величины в других науках)

 

Физическая величина – это одно из свойств физического объекта (физической системы, явления или процесса), общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них [43].

 

Физическая величина – это не сама реальность, а принятый способ ее описания. Например, в природе нет сил, а есть взаимодействия, для количественного описания которых в физике вводится физическая величина, называемая силой.

 

Физическая величина – это либо обобщенное понятие (масса, энергия и т.д.), либо конкретная величина (индивидуальная характеристика конкретного объекта или явления). Например, масса конкретного тела.

 

Конкретное количественное содержание свойств физического объекта или явления называется размером физической величины. Размер физической величины не зависит от выбранной единицы измерения. Числовое же значение физической величины определяется выбором единиц измерения. Конкретную физическую величину можно представить формулой: X={x}·[x], где X – конкретная физическая величина; {x} – отвлеченное значение, называемое числовым значением физической величины; [x] – принятая единица измерения физической величины.

 

Например, m = 5 кг = 5000 г, здесь Х = m, {x} = 5, [x] = кг; {x} = 5000, [x] = г.

 

Если физическая величина X – скаляр, и ее числовое значение {x} может принимать только положительное значение, то ее называют арифметической; если числовое значение физической величины может быть любым действительным числом, то ее называют алгебраической; если физическая величина – вектор, то о ней говорят как о геометрической величине.

 

Под единицей физической величины понимают физическую величину, фиксированную по размеру и принятую в качестве меры для количественной оценки конкретной физической величины. Например, единица длины – метр, единица массы – килограмм.

 

Все единицы по способу их выбора делятся на четыре группы: независимые, производные, кратные и дольные.

 

Независимые – это единицы, которые выбирают произвольно. Они имеют собственные названия и представлены соответствующими эталонами. Например, единица длины – метр, единица времени – секунда и т.д.

Производные – это единицы, которые получаются при помощи формул, выражающих количественную зависимость между физическими величинами. Производные единицы, вообще говоря, не имеют собственного названия. Исключение составляют те производные единицы, которые наиболее часто используются на практике: единица силы – ньютон, единица радиоактивности – беккерель, единица мощности – ватт.

 

Производные единицы, не имеющие собственных названий, образуются на основе следующих правил, установленных государственными стандартами:

 

1. Если производная единица представляет собой произведение двух или нескольких единиц, то ее название составляется из названий этих единиц, взятых в именительном падеже. Например, единица момента силы – ньютон-метр (Н×м), единица момента инерции – килограмм-метр квадратный (кг×м2).

 

2. Если производная единица представляет собой частное от деления одних единиц на другие, то ее название образуется так: сначала произносятся в именительном падеже названия единиц, стоящих в числителе, а затем название единиц, стоящих в знаменателе с предлогом "на". Например, единица ускорения – метр на секунду в квадрате (м/с2).

 

Кратные единицы образованы путем умножения независимой или производной единицы на целое число 10n (десятичные кратные) или на отвлеченное число.

 

Дольные единицы образованы путем деления независимой или производной единицы на 10n (десятичные дольные) или на отвлеченное число.

 

Названия дольных и кратных единиц образуются из названия единицы, от которой образована данная кратная или дольная единица с добавлением приставки в соответствии с таблицей 1. При образовании дольных и кратных единиц не допускается употребление двойных приставок. Дольным или кратным единицам нельзя также присваивать особые собственные названия.

 

Эксперимент

эксперимент (лат. experimentum — проба, опыт) в научном методе — набор действий и наблюдений, выполняемых для проверки (истинности или ложности) гипотезы или научного исследования причинных связей между феноменами. Одно из главных требований к эксперименту — его воспроизводимость.

Эксперимент – исследование каких-либо явлений путем активного воздействия на них посредством создания новых условий, соответствующих целям исследования.

 

Эксперимент включает в себя:

выделение объекта исследования;

создание условий адекватных целям;

акты наблюдения и измерения с применением соответствующих технических средств.

 

От такого эксперимента следует отличать простое наблюдение без активного воздействия на объект, а также мысленный эксперимент, представляющий собой форму теоретического моделирования процессов или систем, неосуществимых в данный момент по техническим или другим причинам.

 

Макроструктура деятельности, соответствующая основным этапам экспериментального метода исследования представлена на рис. 8.

 

 

Суть данного метода заключается в следующем. Физическое исследование любого реального объекта или явления начинается с формулировки проблемы, которую необходимо решить и выделения объекта исследования (блок 1).

 

Решение поставленной проблемы начинается с выбора идеальной физической модели исследуемого объекта. Именно характеристики выбранной модели должны будут исследоваться экспериментально. После этого формулируется цель исследования, и выбираются переменные параметры, через которые должна быть выражена данная цель (блок 2).

 

Для выбранной идеальной физической модели объекта в рамках определенной физической теории разрабатывается математическая модель объекта исследования и находится ее решение, т. е. разрабатывается теория метода исследования (блок 3).

 

Материальная реализация (блок 4) исследуемой идеальной физической модели не может быть точной, т. к. между свойствами реального объекта и тем, что подразумевает исследователь, всегда имеется некоторое качественное несоответствие, возникающее в результате того, что теоретические выводы относятся к несколько упрощенным ситуациям. Это и является причиной несоответствия модели объекту. Адекватность модели объекту исследования призвана гарантировать осмысленность исследуемых свойств реального объекта. Поэтому при осуществлении реального физического эксперимента главная задача состоит в том, чтобы учесть те ограничения, которые были допущены при выборе идеальной физико-математической модели объекта (блок 2 - 3). Сделать это не всегда легко. Исключение всевозможных внешних и внутренних помех – это очень трудная работа, состоящая из множества проверок, контрольных испытаний, вычитания одного эффекта из другого и т. д. Это не всегда под силу даже опытному экспериментатору. Разработка модели объекта исследования, вообще говоря, задача достаточно трудная. Для ее решения кроме глубоких предметных знаний требуется еще экспериментальное "чутье", так как математические расчеты и допущения при их выполнении очень тесно переплетаются с экспериментом. Поэтому иногда говорят о едином теоретико-экспериментальном процессе разработки модели изучаемого объекта (блоки 2 – 5). При проведении эксперимента необходимо тщательно соблюдать допущения, сделанные при составлении идеальной физической модели [2].

 

 

После того как эксперимент проведен и получены результаты (блок 5), необходимо решить еще одну задачу – представить эти результаты в компактной форме, удобной для хранения, сопоставления с другими результатами (блок 6). Для решения этой задачи разработаны и используются различные математические методы обработки результатов наблюдений, вычисления и представления результатов измерений. При выборе того или иного метода обработки результатов измерений руководствуются двумя основными критериями, во-первых, расчеты и конечные количественные показатели, характеризующие точность принимаемой оценки, должны быть простыми, во-вторых, применение выбранного метода должно быть математически корректным.

 

После получения конечного результата следует этап его анализа (блок 7), и оценка степени адекватности выбранной идеальной модели объекту исследования (материальной модели), путем сравнения полученного результата с результатом, найденным другим способом и делается соответствующий вывод (блок 8).