2020-05-21
831
Физика является точной экспериментальной наукой и наряду с другими естественными науками изучает строение, свойства и взаимодействие материальных тел. С количественной точки зрения свойства тел определяются физическими величинами, а их взаимодействие описывается физическими законами. В лабораторных условиях осуществляется воспроизведение физических процессов и явлений в соответствии с поставленными специальными целями. В процессе лабораторного эксперимента изучаются не только качественные, но и количественные соотношения между физическими величинами. Таким образом, любое экспериментальное исследование непосредственно связано с проведением измерений. Измерением называется процесс сравнения измеряемой величины с ее значением, принятым за единицу. Единица измерения является величиной того же рода, что и сама измеряемая величина, и поэтому единиц измерения существует столько, сколько существует физических величин.
Физические величины, единицы измерения которых выбраны независимо, называются основными величинами. Единицы измерения таких величин называются основными или первичными. Используя основные единицы с помощью физических законов можно установить единицы измерения всех остальных величин. Они получили название производных. Совокупность единиц основных и производных величин называется системой единиц измерения.
|
|
|
В основном физика изучает пространственно-временные свойства тел и поэтому предпочтение отдается таким системам, в которых в качестве основных взяты единицы длины, массы и времени. Кроме того, при установлении основных единиц еще руководствуются и тем, чтобы выбранной единицей было удобно измерять величины, наиболее часто встречающиеся на практике. При выборе основных единиц важным элементом является возможность воспроизведения эталонов этих единиц.
В 1960 году генеральная конференция по мерам и весам утвердила Международную систему единиц измерения (SI), в русской транскрипции (СИ – система интернациональная). Кроме семи основных единиц (длины, массы, времени, силы тока, температуры, силы света, количества вещества), Международная система единиц включает две дополнительные – для измерения плоского и телесного углов.
Основные единицы СИ
| № | Измеряемая величина | Название единицы измерения | Обозначение единицы измерения |
| 1 | Длина | метр | м |
| 2 | Масса | килограмм | кг |
| 3 | Время | секунда | с |
| 4 | Сила электрического тока | Ампер | А |
| 5 | Термодинамическая температура | Кельвин | К |
| 6 | Сила света | кандела | кд |
| 7 | Количество вещества | моль | моль |
Дополнительные единицы СИ
|
|
|
| № | Измеряемая величина | Название единицы измерения | Обозначение единицы измерения |
| 1 | Плоский угол | радиан | рад |
| 2 | Телесный угол | стерадиан | ср |
Единица измерения длины – метр – длина, равная 1650763,63 длины волны в вакууме излучения, соответствующего переходу между уровнями 
и 
атома криптона 86.
Единица измерения массы – килограмм – масса, равная массе международного прототипа килограмма.
Единица измерения времени – секунда – время, равное 9192631770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия 133.
Единица измерения силы электрического тока – Ампер – сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м один от другого, вызвал бы между этими проводниками силу, равную 
на каждый метр длины проводника.
Единица измерения термодинамической температуры – Кельвин – 
часть термодинамической температуры тройной точки воды.
Единица измерения силы света – кандела – сила света, испускаемого с поверхности площадью 
полного излучателя в перпендикулярном направлении при температуре излучателя, равной температуре затвердевания платины при давлении 101325 Па.
Единица измерения количества вещества – моль – количество вещества системы, содержащей столько структурных элементов, сколько содержится атомов в 0,012кг изотопа углерода 
.
Единица измерения плоского угла – радиан – угол между двумя радиусами окружности, дуга между которыми по длине равна радиусу. В градусном исчислении радиан равен 
.
Единица измерения телесного угла – стерадиан – телесный угол с вершиной в центре сферы, вырезающий на поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной, равной радиусу сферы.
Некоторые производные единицы СИ имеют самостоятельное название, образованное от фамилий ученых (Ньютон, Джоуль, Паскаль, Ом и др.). Названия таких единиц пишутся с заглавной буквы – 1 Н, 1 Дж, 1 Па, 1 Ом и др.
Наряду с единицами системы часто используются их кратные или дольные единицы. Названия кратных и дольных единиц образуются из названий единиц системы с добавлением приставки. Например, милли(метр) – мм, микро(Ампер) – мк А, кило(Паскаль) – к Па, мега(Джоуль) – М Дж и т.д.
Множители и приставки для образования кратных и дольных единиц СИ
| множитель | приставка | множитель | приставка | ||
| наименование | обозначение | наименование | обозначение | ||
| экса | Э | 
| деци | д |
| пета | П | 
| санти | с |
| тера | Т | 
| милли | м |
| гига | Г | 
| микро | мк |
| мега | М | 
| нано | н |
| кило | к | 
| пико | п |
| гекто | г | 
| фемто | ф |
| дека | да | 
| атто | а |
ФИЗИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ
Лабораторный физический практикум имеет две основные цели: во-первых, познакомить студентов с основными приборами и методами измерений физических величин, во-вторых, дать возможность пронаблюдать в лабораторных условиях некоторые природные явления и процессы.
Измерение, то есть сравнение измеряемой величины с эталоном может быть произведено:
- мерами, которые представляют собой некоторый образец единицы измерения, например, метр, литровый сосуд, гиря и т.д.
- измерительными приборами, которые дают возможность непосредственно считывать значения измеряемой величины, например, штангенциркуль, микрометр, весы, амперметр, вольтметр и др.
- измерительными установками, представляющими собой совокупность устройств, измерительных приборов и вспомогательных принадлежностей, объединенных в одно целое общей схемой и методом измерения.
Измерения бывают прямые или непосредственные, косвенные и совместные.
Непосредственные измерения – это такие измерения, при которых мы получаем численное значение измеряемой величины либо прямым сравнением с её мерой (длины, массы, времени, температуры), либо с помощью приборов, градуированных в единицах измеряемой величины. Как видно, лишь небольшое число физических величин может быть измерено непосредственно.
|
|
|
Косвенные измерения (с помощью которых измеряется подавляющее большинство физических величин) состоят из непосредственных измерений одной или нескольких величин, связанных с определяемой количественной зависимостью, и вычисления по этим данным определяемой величины.
Совместными измерениями называются такие измерения, которые выполняются одновременно с целью определения двух или нескольких не одноименных величин. По результатам таких измерений находится функциональная зависимость между исследуемыми величинами.
