Физические свойства и величины

Описание физических объектов производится посредством физических величин, имеющих: размер, значение и единицу.

Размер физической величины – это количество содержания свойства в объекте. (Например: каждое тело обладает определённой массой, из этого следует, что их можно разделять по массе, т.е. по размеру физической величины.)

В теории измерений различают пять типов шкал:

1. Шкалы наименований. Характеризуется только отношением эквивалентности (равенства). Пример – классификация цвета по наименованиям (атласы цветов до 1000 наименований).

2. Шкалы порядка – это расположенные в порядке возрастания или убывания размеры измеряемой величины. Расстановка размеров в порядке их возрастания или убывания с целью получения измерительной информации по шкале порядка называется ранжированием. Примеры шкал порядка: знания студентов по баллам, землетрясения по 12 бальной системе, сила ветра по шкале Бофорта и т.д.

3. Шкалы разностей (интервалов) отличаются от шкал порядка тем, что по шкале интервалов можно уже судить не только о том, что размер больше другого, но и на сколько больше. По шкале интервалов возможны такие математические действия, как сложение и вычитание. Характерный пример – шкала интервалов времени, поскольку интервалы времени можно суммировать или вычитать.

4. Шкалы отношений описывают свойства, к множеству самих количественных проявлений которых применимы отношения эквивалентности, порядка и суммирования, а следовательно, вычитания и умножения. В шкале отношений существует нулевое значение показателя свойства. Примером является шкала длин. Любое измерение по шкале отношений заключается в сравнении неизвестного размера с известным и выражении первого через второй в кратном или дольном отношении.

5. Абсолютные шкалы обладают всеми признаками шкал отношений, но в них дополнительно существует естественное однозначное определение единицы измерения. Такие шкалы соответствуют относительным величинам (отношения одноименных физических величин, описываемых шкалами отношений). К таким величинам относятся коэффициенты усиления, ослабления и т.п. Среди этих шкал существуют шкалы, значения которых находятся в пределах от 0 до 1 (коэффициент полезного действия).

Значение физической величины – это оценка размера физической величины в виде числа принятых для неё единиц. (В зависимости от размерности физической величины значение будет меняться, тогда как размер будет одним и тем же).

Значение физической величины получают в результате её измерения или вычисления в соответствии с основным уравнением измерения:

Q = X [Q]

где Q – значение физической величины; X – числовое значение измеряемой величины в принятой единице; [Q] – выбранная для измерения единица.

Единица физической величины – это физическая величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение равное единице.

Размерность измеряемой величины является качественной её характеристикой и обозначается символом dim, происходящим от слова dimension. Размерность основных физических величин обозначается соответствующими заглавными буквами. Например, для длины, массы и времени:

dim l=L; dim m = M; dim t = T.

Размерность производной физической величины выражается через размерность основных физических величин с помощью степенного одночлена:

dim X = L^α × M^β × T^γ…

, где L, M, T – размерности соответствующих основных физических величин; α, β, γ – показатели размерности (показатели степени, в которую возведены размерности основных физических величин).

Физические величины разделяются на измеряемые и оцениваемые.

Измеряемые величины могут быть выражены количественно в установленных единицах измерения.

Величины, для которых не может быть введена единица измерения, относятся к оцениваемым. Оцениваемые величины производятся при помощи установленной шкалы.

Физические величины можно разделить по видам явлений:

- вещественные, описывающие физические и физико-химические свойства веществ, материалов и изделий и них;

- энергетические, описывающие энергетические характеристики процессов преобразования, передачи и использования энергии;

- физические величины, характеризующие протекание процессов во времени.