نشانه اصلی یک کمیت فیزیکی چیست؟ ویژگی سخنرانی

اندازه گیری- مجموعه ای از عملیات عمدتاً تجربی که با استفاده از ابزار فنی انجام می شود که یک واحد کمیت را ذخیره می کند و به شخص اجازه می دهد کمیت اندازه گیری شده را با واحد آن مقایسه کند و به دست آورد.

مقدار مورد نظر مقدار این مقدار نتیجه اندازه گیری نامیده می شود.

برای ایجاد تفاوت در مقدار کمی شی نمایش داده شده، مفهوم کمیت فیزیکی معرفی شده است.

کمیت فیزیکی (PV)یکی از خصوصیات یک شیء فیزیکی (پدیده، فرآیند) است که از نظر کیفی برای بسیاری از اشیاء فیزیکی رایج است، اما از نظر کمی برای هر شیء مجزا است (شکل 4.1).

به عنوان مثال، چگالی، ولتاژ، ضریب شکست و غیره.

بنابراین، با استفاده از یک دستگاه اندازه گیری، به عنوان مثال یک ولت متر جریان مستقیم، ولتاژ یک مدار الکتریکی خاص را با مقایسه موقعیت اشاره گر (فلش) با واحد ولتاژ الکتریکی ذخیره شده در مقیاس ولت متر اندازه گیری می کنیم. مقدار ولتاژ یافت شده به عنوان تعداد معینی ولت نشان دهنده نتیجه اندازه گیری است.

برنج. 4.1.

ویژگی متمایز یک کمیت می تواند واحد اندازه گیری، تکنیک اندازه گیری، نمونه استاندارد یا ترکیبی از اینها باشد.

در صورت لزوم، می توان نه تنها یک کمیت فیزیکی، بلکه هر جسم فیزیکی و غیر فیزیکی را نیز اندازه گیری کرد.

اگر جرم یک جسم 50 کیلوگرم باشد، آنگاه در مورد اندازه یک کمیت فیزیکی صحبت می کنیم.

اندازه کمیت فیزیکی- تعیین کمی یک کمیت فیزیکی ذاتی در یک شی مادی خاص (پدیده، فرآیند).

اندازه واقعیکمیت فیزیکی یک واقعیت عینی است که به اندازه‌گیری یا عدم اندازه‌گیری مشخصه مربوط به ویژگی‌های جسم بستگی ندارد. ارزش واقعیکمیت فیزیکی به صورت تجربی یافت می شود. با مقدار واقعی مقدار خطا متفاوت است.

اندازه یک کمیت بستگی به واحدی دارد که هنگام اندازه گیری کمیت استفاده می شود.

اندازه را می توان به عنوان یک عدد انتزاعی، بدون نشان دادن واحد اندازه گیری، که مربوط به آن است، بیان کرد مقدار عددی یک کمیت فیزیکیارزیابی کمی از یک کمیت فیزیکی که با عددی نشان دهنده واحد این کمیت نشان داده می شود، نامیده می شود. ارزش یک کمیت فیزیکی

ما می توانیم در مورد اندازه واحدهای مختلف یک کمیت فیزیکی معین صحبت کنیم. در این مورد، به عنوان مثال، اندازه یک کیلوگرم با اندازه یک پوند (1 پوند = 32 لات = 96 قرقره = 409.512 گرم)، پود (1 امتیاز = 40 پوند = 1280 لات = 16.3805 کیلوگرم) متفاوت است. د.

در نتیجه، تفاسیر متفاوتی از مقادیر فیزیکی در کشورهای مختلف باید در نظر گرفته شود، در غیر این صورت می تواند منجر به مشکلات غیرقابل حل، حتی بلایایی شود.

بنابراین، در سال 1984، هواپیمای مسافربری کانادایی بوئینگ-647 پس از از کار افتادن موتورها در طول پرواز در ارتفاع 10 هزار متری به دلیل سوخت مصرف شده، در محل آزمایش خودرو فرود اضطراری کرد. توضیح این اتفاق این بود که ابزارهای هواپیما بر حسب لیتر کالیبره شده بودند، اما ابزارهای شرکت هواپیمایی کانادایی که هواپیما را سوخت‌گیری می‌کرد بر حسب گالن (تقریباً 3.8 لیتر) کالیبره شده بودند. بنابراین، تقریباً چهار برابر کمتر از مقدار مورد نیاز سوخت پر شد.

بنابراین، اگر مقدار مشخصی وجود داشته باشد ایکس،واحد اندازه گیری اتخاذ شده برای آن [X] است، سپس مقدار یک کمیت فیزیکی خاص را می توان با استفاده از فرمول محاسبه کرد.

X = q [ایکس], (4.1)

جایی که q -مقدار عددی یک کمیت فیزیکی؛ [ ایکس] – واحد کمیت فیزیکی.

به عنوان مثال، طول لوله ل= 5 متر، کجا ل- مقدار طول، 5 - مقدار عددی آن، m - واحد طول اتخاذ شده در این مورد.

معادله (4.1) نامیده می شود معادله اندازه گیری پایه،نشان می دهد که مقدار عددی یک کمیت به اندازه واحد اندازه گیری اتخاذ شده بستگی دارد.

بسته به منطقه مقایسه، مقادیر ممکن است باشد همگنو ناهمگون.به عنوان مثال، قطر، محیط، طول موج، به عنوان یک قاعده، به عنوان کمیت های همگن مربوط به کمیتی به نام طول در نظر گرفته می شوند.

در یک سیستم کمیت‌ها، کمیت‌های همگن ابعاد یکسانی دارند. با این حال، مقادیر یک بعد همیشه همگن نیستند. به عنوان مثال، لحظه نیرو و انرژی کمیت های همگن نیستند، بلکه دارای ابعاد یکسانی هستند.

سیستم مقادیرمجموعه ای از کمیت ها را به همراه مجموعه ای از معادلات ثابت که این کمیت ها را به هم متصل می کند را نشان می دهد.

کمیت پایهکمیتی را نشان می دهد که به طور مشروط برای یک سیستم مقادیر معین انتخاب شده و در مجموعه کمیت های اساسی گنجانده شده است. به عنوان مثال، کمیت های اساسی سیستم SI. مقادیر اصلی به یکدیگر مرتبط نیستند.

مقدار مشتق شدهسیستم کمیت ها از طریق کمیت های اساسی این سیستم تعیین می شود. به عنوان مثال، در یک سیستم از کمیت ها که در آن کمیت های اصلی طول و جرم هستند، چگالی جرمی کمیتی مشتق شده است که به عنوان ضریب جرم تقسیم بر حجم (طول به توان سوم) تعریف می شود.

چند واحدیاز ضرب یک واحد اندازه گیری معین در عدد صحیح بزرگتر از یک به دست می آید. برای مثال، یک کیلومتر مضرب اعشاری یک متر است. و ساعت یک واحد غیر اعشاری است که مضربی از ثانیه است.

واحد فرعیاز تقسیم یک واحد اندازه گیری بر عدد صحیح بزرگتر از یک به دست می آید. به عنوان مثال، یک میلی متر یک واحد اعشاری است، زیر چند برابر یک متر.

واحد غیر سیستمیاندازه گیری به این سیستم واحدها تعلق ندارد. به عنوان مثال، روز، ساعت، دقیقه واحدهای اندازه گیری غیر سیستمی در رابطه با سیستم SI هستند.

بیایید یک مفهوم مهم دیگر را معرفی کنیم - تبدیل اندازه گیری

این به عنوان فرآیند ایجاد یک مطابقت یک به یک بین اندازه دو کمیت درک می شود: کمیت تبدیل شده (ورودی) و کمیت تبدیل شده در نتیجه اندازه گیری (ورودی).

مجموعه ای از اندازه های کمیت ورودی در معرض تبدیل با استفاده از یک دستگاه فنی - مبدل اندازه گیری - نامیده می شود. محدوده تبدیل

تبدیل اندازه گیری می تواند بسته به نوع کمیت های فیزیکی به روش های مختلفی انجام شود که معمولاً به دو دسته تقسیم می شوند. سه گروه

گروه اولمقادیری را در مجموعه ای از اندازه ها نشان می دهد که فقط روابط آنها به شکل مقایسه "ضعیف تر - قوی تر" ، "نرم تر - سخت تر" ، "سردتر - گرم تر" و غیره تعیین می شود.

این روابط بر اساس مطالعات نظری یا تجربی ایجاد می شود و نامیده می شود روابط سفارش(روابط هم ارزی).

به مقادیر گروه اولبه عنوان مثال، قدرت باد (ضعیف، قوی، متوسط، طوفان، و غیره)، سختی، که با توانایی بدن مورد مطالعه در مقاومت در برابر فرورفتگی یا خراش مشخص می شود.

گروه دوممقادیری را نشان می دهد که برای آنها روابط ترتیبی (هم ارزی) نه تنها بین اندازه مقادیر، بلکه بین تفاوت مقادیر در جفت اندازه آنها تعیین می شود.

برای مثال، زمان، انرژی، دما که در مقیاس دماسنج مایع تعیین می شود، از جمله این موارد است.

امکان مقایسه تفاوت در اندازه این مقادیر در تعیین مقادیر گروه دوم نهفته است.

بنابراین، هنگام استفاده از دماسنج جیوه ای، تفاوت دما (به عنوان مثال، در محدوده 5+ تا +10 درجه سانتیگراد) برابر در نظر گرفته می شود. بنابراین، در این مورد، هم یک رابطه مرتبه بزرگی (25 "گرمتر" از 10 درجه سانتیگراد) و هم یک رابطه هم ارزی بین تفاوت در جفت مقادیر اندازه وجود دارد: تفاوت یک جفت (25-20 درجه سانتیگراد). ) مربوط به اختلاف یک جفت (10-5 درجه سانتیگراد) است.

در هر دو مورد، با استفاده از ابزار اندازه گیری (مبدل اندازه گیری) که دماسنج مایع ذکر شده است، رابطه نظم به طور واضح برقرار می شود.

به راحتی می توان نتیجه گرفت که دما به مقادیر هر دو گروه اول و دوم تعلق دارد.

گروه سومکمیت ها با این واقعیت مشخص می شوند که در مجموعه اندازه های آنها (به جز روابط مشخص شده ترتیب و مشخصه هم ارزی مقادیر گروه دوم)، می توان عملیاتی مشابه جمع یا تفریق (ویژگی افزایش) انجام داد.

کمیت های گروه سوم شامل تعداد قابل توجهی از کمیت های فیزیکی، به عنوان مثال، طول، جرم است.

بنابراین، دو بدن به وزن هر کدام 0.5 کیلوگرم، که روی یکی از تشتک های ترازو هم بازو قرار می گیرند، با وزنه ای به وزن 1 کیلوگرم که روی تابه دیگر قرار می گیرد، متعادل می شوند.

کیفیت اندازه گیری

هیچ علمی بدون اندازه گیری نمی تواند انجام دهد، بنابراین اندازه شناسی، به عنوان علم اندازه گیری، در ارتباط نزدیک با سایر علوم است. بنابراین مفهوم اصلی مترولوژی اندازه گیری است. با توجه به GOST 16263 - 70، اندازه گیری به معنای یافتن مقدار یک کمیت فیزیکی (PV) به صورت تجربی با استفاده از ابزارهای فنی خاص است.

امکان اندازه‌گیری با مطالعه اولیه یک ویژگی معین از شی اندازه‌گیری، ساخت مدل‌های انتزاعی هم از خود ویژگی و هم حامل آن - شی اندازه‌گیری به عنوان یک کل، تعیین می‌شود. بنابراین، مکان اندازه گیری در میان روش های شناختی که پایایی اندازه گیری را تضمین می کند، تعیین می شود. با کمک رویه های اندازه شناسی، مشکلات تولید داده (ثبت نتایج شناخت) حل می شود. اندازه گیری از این دیدگاه روشی برای رمزگذاری اطلاعات و ثبت اطلاعات دریافتی است.

اندازه‌گیری‌ها اطلاعات کمی در مورد هدف مدیریت یا کنترل ارائه می‌کنند که بدون آن امکان بازتولید دقیق تمام شرایط مشخص شده فرآیند فنی، تضمین کیفیت بالای محصولات و مدیریت مؤثر شی وجود ندارد. همه اینها جنبه فنی اندازه گیری ها را تشکیل می دهد.

تا سال 1918، سیستم متریک در روسیه به صورت اختیاری همراه با سیستم های قدیمی روسی و انگلیسی (اینچی) معرفی شد. تغییرات قابل توجهی در فعالیت های اندازه شناسی پس از امضای فرمان شورای کمیسرهای خلق RSFSR "در مورد معرفی سیستم متریک بین المللی وزن ها و اندازه گیری ها" شروع شد. معرفی سیستم متریک در روسیه از سال 1918 تا 1927 انجام شد. پس از جنگ بزرگ میهنی و تا به امروز، کار اندازه گیری در کشور ما تحت رهبری کمیته دولتی استاندارد (Gosstandart) انجام می شود.

در سال 1960، کنفرانس بین المللی یازدهم در مورد وزن ها و اندازه ها، سیستم بین المللی واحدهای VF - سیستم SI را به تصویب رساند. امروزه سیستم متریک در بیش از 124 کشور در سراسر جهان قانونی شده است.

در حال حاضر، بر اساس اتاق اصلی اوزان و معیارها، بالاترین موسسه علمی کشور وجود دارد - موسسه تحقیقات اندازه گیری همه روسیه به نام. DI. مندلیف (VNIIM). در آزمایشگاه های مؤسسه استانداردهای دولتی واحدهای اندازه گیری تدوین و ذخیره می شود، ثابت های فیزیکی و خواص مواد و مواد تعیین می شود. کار این موسسه شامل اندازه گیری های خطی، زاویه ای، نوری و فتومتریک، آکوستیک، الکتریکی و مغناطیسی، اندازه گیری جرم، چگالی، نیرو، فشار، ویسکوزیته، سختی، سرعت، شتاب و تعدادی دیگر است.

در سال 1955، دومین مرکز اندازه‌شناسی کشور در نزدیکی مسکو ایجاد شد - اکنون موسسه تحقیقاتی تمام روسیه اندازه‌گیری‌های مهندسی فیزیکی، فنی و رادیویی (VNIIFTRI). او استانداردها و ابزارهای اندازه گیری دقیق را در تعدادی از زمینه های مهم علم و فناوری توسعه می دهد: الکترونیک رادیویی، خدمات زمان و فرکانس، آکوستیک، فیزیک اتمی، فیزیک دمای پایین و فشار بالا.

سومین مرکز اندازه‌شناسی در روسیه، موسسه تحقیقاتی تمام روسیه خدمات اندازه‌شناسی (VNIIMS)، سازمان پیشرو در زمینه اندازه‌شناسی کاربردی و قانونی است. هماهنگی و مدیریت علمی و روشی سازمان سنجش کشور به عهده وی می باشد. علاوه بر موارد ذکر شده، تعدادی موسسات و مراکز اندازه شناسی منطقه ای نیز وجود دارد.

سازمان‌های بین‌المللی اندازه‌شناسی شامل سازمان بین‌المللی اندازه‌شناسی حقوقی (OIML) است که در سال 1956 تشکیل شد. دفتر بین‌المللی اندازه‌شناسی حقوقی زیر نظر OIML در پاریس فعالیت می‌کند. فعالیت های آن توسط کمیته بین المللی مترولوژی حقوقی مدیریت می شود. برخی از مسائل اندازه شناسی توسط سازمان بین المللی استاندارد (ISO) مورد توجه قرار می گیرد.

خواص فیزیکی و کمیت. طبقه بندی مقادیر فیزیکی

مقیاس های اندازه گیری

تمام اشیاء دنیای اطراف با ویژگی های خود مشخص می شوند.

ویژگی- مقوله ای فلسفی که بیانگر جنبه ای از یک شی (پدیده یا فرآیند) است که تفاوت یا اشتراک آن را با اشیاء دیگر مشخص می کند و در روابطش با آنها آشکار می شود. طبقه بندی اموال - کیفیت. برای توصیف کمی خواص مختلف اجسام فیزیکی، پدیده ها و فرآیندها، مفهوم کمیت معرفی شده است.

اندازه- این معیاری از یک شی (پدیده، فرآیند یا چیز دیگری) است، معیاری از آنچه که می توان در بین ویژگی های دیگر متمایز کرد و به هر طریقی، از جمله از نظر کمی، ارزیابی کرد. یک کمیت به خودی خود وجود ندارد، فقط تا آنجایی وجود دارد که یک شی با خصوصیات بیان شده توسط کمیت معین وجود داشته باشد.

بنابراین، مفهوم کمیت، مفهومی است با کلیت بیشتر از کیفیت (خاصیت، صفت) و کمیت.

خواص فیزیکی و کمیت

دو نوع کمیت وجود دارد: واقعی و ایده آل.

کمیت های ایده آل (مقادیر عددی کمیت ها، نمودارها، توابع، عملگرها و غیره)عمدتاً به ریاضیات مربوط می شوند و تعمیم (مدل ریاضی) مفاهیم واقعی خاص هستند. آنها به یک روش محاسبه می شوند.

ارزش های واقعی، به نوبه خود به عنوان تقسیم می شوند فیزیکیو غیر فیزیکی. که در آن، کمیت فیزیکیدر حالت کلی، می توان آن را به عنوان یک مشخصه کمی از اشیاء مادی (جسم، فرآیندها، پدیده ها) مورد مطالعه در علوم طبیعی (فیزیک، شیمی) و فنی تعریف کرد. به مقادیر غیر فیزیکیارزش های ذاتی در علوم اجتماعی (غیر فیزیکی) - فلسفه، جامعه شناسی، اقتصاد و غیره باید گنجانده شود.

استاندارد GOST 16263-70 تفسیر می کند کمیت فیزیکی، به عنوان یک بیان عددی از یک ویژگی خاص یک جسم فیزیکی، به معنای کیفی مشترک برای بسیاری از اشیاء فیزیکی، و در معنای کمی، کاملاً جداگانه برای هر یک از آنها. فردیت در شرایط کمی در اینجا به این معنا درک می شود که یک ویژگی می تواند برای یک شی بیشتر، تعداد معینی بار، یا کمتر از شی دیگر باشد.

بدین ترتیب، کمیت های فیزیکی ویژگی های اندازه گیری اشیاء فیزیکی یا فرآیندهایی هستند که با کمک آنها می توان آنها را مطالعه کرد.

توصیه می شود که مقادیر فیزیکی (PV) را بیشتر طبقه بندی کنید قابل اندازه گیریو ارزیابی شد.

مقادیر فیزیکی اندازه گیری شدهرا می توان به صورت کمی بر حسب تعداد معینی از واحدهای اندازه گیری تعیین شده بیان کرد. توانایی معرفی و استفاده از واحدهای اندازه گیری یکی از ویژگی های مهم PV های اندازه گیری شده است.

کمیت‌های فیزیکی که به دلایلی نمی‌توان برای آنها یک واحد اندازه‌گیری معرفی کرد، فقط می‌توان تخمین زد. در این مورد، ارزیابی به عنوان عملیات تخصیص یک عدد معین به یک مقدار معین، که طبق قوانین تعیین شده انجام می شود، درک می شود. ارزش ها با استفاده از مقیاس ها ارزیابی می شوند.

کمیت های غیر فیزیکی که اصولا نمی توان برای آنها واحدها و مقیاس ها معرفی کرد، فقط می توان تخمین زد.

طبقه بندی مقادیر فیزیکی

برای مطالعه دقیق تر PV ها، لازم است آنها را طبقه بندی کرد و ویژگی های کلی اندازه گیری گروه های فردی آنها را شناسایی کرد. طبقه بندی های احتمالی PV در شکل نشان داده شده است. 2.2.

توسط انواع پدیده هاآنها به گروه های زیر تقسیم می شوند:

· واقعی، یعنی توصیف خواص فیزیکی و فیزیکی و شیمیایی مواد، مواد و محصولات ساخته شده از آنها. این گروه شامل جرم، چگالی، مقاومت الکتریکی، ظرفیت خازنی، اندوکتانس و غیره است که گاهی اوقات به این PV ها غیرفعال می گویند. برای اندازه گیری آنها لازم است از یک منبع انرژی کمکی استفاده شود که با کمک آن سیگنال اطلاعات اندازه گیری تولید می شود. در این حالت، PV های غیرفعال به فعال تبدیل می شوند که اندازه گیری می شوند.

· انرژی، یعنی مقادیری که ویژگی های انرژی فرآیندهای تبدیل، انتقال و استفاده از انرژی را توصیف می کنند. اینها شامل جریان، ولتاژ، توان، انرژی است. این مقادیر را فعال می نامند. آنها را می توان بدون استفاده از منابع انرژی کمکی به سیگنال های اطلاعات اندازه گیری تبدیل کرد.

·
توصیف کردنسیر فرآیندها در طول زمان این گروه شامل انواع مختلفی از ویژگی های طیفی، توابع همبستگی و ... می باشد.

با توجه به تعلق به گروه های مختلف فرآیندهای فیزیکیفیزیک به فیزیک مکانی-زمانی، مکانیکی، حرارتی، الکتریکی و مغناطیسی، آکوستیک، نور، فیزیکوشیمیایی، پرتوهای یونیزان، فیزیک اتمی و هسته ای تقسیم می شود.

با توجه به درجه استقلال مشروط از سایر کمیت هااز این گروه، PV ها به پایه (مستقل مشروط)، مشتقات (وابسته مشروط) و اضافی تقسیم می شوند. در حال حاضر، سیستم SI از هفت کمیت فیزیکی استفاده می کند که به عنوان کمیت های اصلی انتخاب شده اند: طول، زمان، جرم، دما، جریان الکتریکی، شدت نور و مقدار ماده. مقادیر فیزیکی اضافی شامل زوایای صفحه و جامد است.

بر اساس اندازه موجود PV ها به ابعادی تقسیم می شوند، به عنوان مثال. دارای ابعاد و بی بعدی

اشیاء فیزیکی دارای تعداد نامحدودی از خواص هستند که خود را در تنوع بی نهایت نشان می دهند. این امر انعکاس آنها را به عنوان مجموعه‌ای از اعداد با عمق بیت محدود که در طول اندازه‌گیری آن‌ها به وجود می‌آیند دشوار می‌کند. در میان بسیاری از مظاهر خاص خواص، چندین مورد مشترک نیز وجود دارد. N.R. کمپبل برای تمام انواع ویژگی های X یک جسم فیزیکی وجود سه تجلی کلی در روابط هم ارزی، نظم و افزایش را ایجاد کرد. این روابط در منطق ریاضی به صورت تحلیلی با ساده ترین فرضیه ها توصیف می شوند.

هنگام مقایسه مقادیر، یک رابطه سفارش آشکار می شود (بزرگتر، کمتر یا مساوی)، به عنوان مثال. رابطه بین مقادیر مشخص می شود. نمونه هایی از مقادیر فشرده عبارتند از سختی مواد، بو و غیره.

کمیت های فشرده را می توان تشخیص داد، بر اساس شدت طبقه بندی کرد، تحت کنترل قرار گرفت، با اعداد یکنواخت افزایش یا کاهش کمیت داد.

بر اساس مفهوم "کمیت فشرده"، مفاهیم کمیت فیزیکی و اندازه آن معرفی می شوند. اندازه کمیت فیزیکی- محتوای کمی در یک شی معین از یک ویژگی مطابق با مفهوم PV.

مقیاس های اندازه گیری

در فعالیت های عملی، اندازه گیری کمیت های فیزیکی مختلف که ویژگی های اجسام، مواد، پدیده ها و فرآیندها را مشخص می کند، ضروری است. برخی از خواص فقط از نظر کیفی ظاهر می شوند، برخی دیگر - از نظر کمی. مظاهر مختلف (کمی یا کیفی) یک یا آن ویژگی موضوع مورد مطالعه مجموعه‌ای را تشکیل می‌دهند که نگاشت عناصر آن بر روی مجموعه‌ای منظم از اعداد، یا در حالت کلی‌تر، علائم متعارف را تشکیل می‌دهند. مقیاس اندازه گیریاین ملک مقیاس اندازه گیری یک خاصیت کمی از یک کمیت فیزیکی خاص، مقیاس آن کمیت فیزیکی است. بدین ترتیب، مقیاس کمیت فیزیکییک توالی منظم از مقادیر PV است که بر اساس نتایج اندازه‌گیری‌های دقیق، با توافق اتخاذ شده است. اصطلاحات و تعاریف تئوری مقیاس های اندازه گیری در سند MI 2365-96 آمده است.

مطابق با ساختار منطقی تجلی خواص، پنج نوع اصلی مقیاس اندازه گیری متمایز می شود.

1. مقیاس نام (مقیاس طبقه بندی). چنین مقیاس‌هایی برای طبقه‌بندی اشیاء تجربی استفاده می‌شود که ویژگی‌های آنها فقط در رابطه با هم ارزی ظاهر می‌شود. این ویژگی ها را نمی توان کمیت های فیزیکی در نظر گرفت، بنابراین مقیاس های این نوع مقیاس های PV نیستند. این ساده ترین نوع مقیاس است که بر اساس تخصیص اعداد به ویژگی های کیفی اشیاء، نقش نام ها را ایفا می کند. در مقیاس‌های نام‌گذاری که در آن انتساب یک ویژگی منعکس شده به یک کلاس معادل خاص با استفاده از حواس انسانی انجام می‌شود، کافی‌ترین نتیجه، نتیجه‌ای است که اکثریت کارشناسان انتخاب می‌کنند. در این مورد، انتخاب صحیح طبقات در مقیاس معادل از اهمیت زیادی برخوردار است - آنها باید توسط ناظران و کارشناسانی که این ویژگی را ارزیابی می کنند به طور قابل اعتماد متمایز شوند. شماره گذاری اشیاء در مقیاس نام طبق این اصل انجام می شود: "تعداد یکسانی را به اشیاء مختلف اختصاص ندهید." اعداد اختصاص داده شده به اشیاء را می توان برای تعیین احتمال یا فراوانی وقوع یک شی مورد استفاده قرار داد، اما نمی توان از آنها برای جمع یا سایر عملیات ریاضی استفاده کرد.

از آنجایی که این مقیاس ها فقط با روابط هم ارزی مشخص می شوند، مفاهیم صفر، "بیشتر" یا "کمتر" و واحدهای اندازه گیری را در بر ندارند. نمونه ای از مقیاس های نام گذاری، اطلس های رنگی پرکاربردی هستند که برای شناسایی رنگ ها طراحی شده اند.

2. مقیاس ترتیبی (مقیاس رتبه ای). اگر خاصیت یک شی تجربی معین در رابطه با هم ارزی و نظم در افزایش یا کاهش تجلی کمی ویژگی خود را نشان دهد، آنگاه می توان مقیاس نظمی برای آن ساخت. به طور یکنواخت در حال افزایش یا کاهش است و به شما امکان می دهد نسبت بزرگتر/کمتر بین مقادیر مشخص کننده ویژگی مشخص شده ایجاد کنید. در مقیاس های ترتیبی، صفر وجود دارد یا وجود ندارد، اما اصولاً نمی توان واحدهای اندازه گیری را معرفی کرد، زیرا یک رابطه تناسبی برای آنها برقرار نشده است و بر این اساس، هیچ راهی برای قضاوت در مورد چند برابر بیشتر یا کمتر وجود ندارد. جلوه های یک خاصیت هستند.

در مواردی که سطح دانش یک پدیده به فرد اجازه نمی دهد که به طور دقیق روابطی را که بین مقادیر یک مشخصه وجود دارد ایجاد کند یا استفاده از یک مقیاس برای تمرین مناسب و کافی باشد، مقیاس های سفارشی شرطی (تجربی) استفاده می شود. مقیاس شرطییک مقیاس PV است که مقادیر اولیه آن در واحدهای معمولی بیان می شود. به عنوان مثال، مقیاس ویسکوزیته انگلر، مقیاس 12 درجه ای بوفور برای قدرت باد دریا.

مقیاس های سفارشی با نقاط مرجع مشخص شده بر روی آنها گسترده شده است. به عنوان مثال، چنین مقیاس هایی شامل مقیاس Mohs برای تعیین سختی مواد معدنی است که شامل 10 کانی مرجع (مرجع) با اعداد سختی متفاوت است: تالک - 1; گچ - 2؛ کلسیم - 3؛ فلوریت - 4؛ آپاتیت - 5؛ ارتوکلاس - 6؛ کوارتز - 7؛ توپاز - 8; کوراندوم - 9؛ الماس - 10. انتساب یک ماده معدنی به درجه بندی خاصی از سختی بر اساس آزمایشی انجام می شود که شامل خراش دادن ماده آزمایش با یک پشتیبان است. اگر پس از خراشیدن ماده معدنی آزمایش شده با کوارتز (7) اثری روی آن باقی بماند، اما پس از ارتوکلز (6) اثری باقی نماند، پس سختی ماده آزمایش شده بیشتر از 6 است، اما کمتر از 7. ارائه آن غیرممکن است. پاسخ دقیق تر در این مورد.

در مقیاس‌های معمولی، فواصل یکسان بین اندازه‌های یک کمیت معین، با همان ابعاد اعداد نمایش‌دهنده اندازه‌ها مطابقت ندارد. با استفاده از این اعداد می توانید احتمالات، حالت ها، میانه ها، چندک ها را بیابید، اما نمی توان از آنها برای جمع، ضرب و سایر عملیات های ریاضی استفاده کرد.

تعیین مقدار کمیت ها با استفاده از مقیاس های سفارشی نمی تواند یک اندازه گیری در نظر گرفته شود، زیرا واحدهای اندازه گیری را نمی توان در این مقیاس ها وارد کرد. عملیات تخصیص یک عدد به مقدار مورد نیاز باید یک تخمین در نظر گرفته شود. ارزیابی در مقیاس های سفارش مبهم و بسیار مشروط است، همانطور که با مثال در نظر گرفته شده گواه است.

3. مقیاس فاصله (مقیاس تفاوت). این مقیاس ها توسعه بیشتر مقیاس های مرتبه هستند و برای اشیایی استفاده می شود که خواص آنها روابط هم ارزی، نظم و افزایش را برآورده می کند. مقیاس فاصله از فواصل یکسان تشکیل شده است، دارای یک واحد اندازه گیری و یک شروع دلخواه انتخاب شده - نقطه صفر است. چنین مقیاس هایی شامل گاهشماری بر اساس تقویم های مختلف است که در آن یا خلقت جهان یا ولادت مسیح و ... به عنوان نقطه شروع در نظر گرفته شده است. مقیاس های دمایی سلسیوس، فارنهایت و رئومور نیز مقیاس های فاصله ای هستند.

مقیاس فاصله، اعمال جمع و تفریق فواصل را مشخص می کند. در واقع، در مقیاس زمانی، فواصل را می توان جمع یا تفریق کرد و با چند برابر بزرگتر بودن یک بازه از فاصله دیگر مقایسه کرد، اما جمع کردن تاریخ هر رویدادی به سادگی بی معنی است.

4. مقیاس رابطه. این مقیاس‌ها ویژگی‌های اشیاء تجربی را توصیف می‌کنند که روابط هم ارزی، نظم و افزایش (مقیاس‌های نوع دوم افزایشی هستند) و در برخی موارد تناسب (مقیاس‌های نوع اول متناسب هستند) را برآورده می‌کنند. نمونه های آنها مقیاس جرم (نوع دوم)، دمای ترمودینامیکی (نوع اول) است.

در مقیاس‌های نسبت، یک معیار طبیعی بدون ابهام برای تجلی کمی یک ویژگی و یک واحد اندازه‌گیری که با توافق تعیین شده است وجود دارد. از دیدگاه رسمی، مقیاس نسبت یک مقیاس فاصله ای با منشاء طبیعی است. تمام عملیات های حسابی برای مقادیر به دست آمده در این مقیاس قابل اجرا هستند، که هنگام اندازه گیری EF مهم است.

مقیاس های رابطه پیشرفته ترین هستند. آنها با معادله توصیف می شوند ، که در آن Q PV است که مقیاس برای آن ساخته شده است، [Q] واحد اندازه گیری آن است، q مقدار عددی PV است. انتقال از یک مقیاس روابط به مقیاس دیگر مطابق با معادله q 2 = q 1 / رخ می دهد.

5. ترازو مطلق. برخی از نویسندگان از مفهوم مقیاس مطلق استفاده می کنند، که منظور آنها مقیاس هایی است که تمام ویژگی های مقیاس های نسبت را دارند، اما علاوه بر این، یک تعریف طبیعی بدون ابهام از واحد اندازه گیری دارند و به سیستم اتخاذ شده واحدهای اندازه گیری وابسته نیستند. چنین مقیاس هایی با مقادیر نسبی مطابقت دارند: افزایش، تضعیف، و غیره. برای تشکیل بسیاری از واحدهای مشتق شده در سیستم SI، واحدهای بی بعد و شمارش مقیاس های مطلق استفاده می شود.

توجه داشته باشید که مقیاس های نام ها و ترتیب را غیر متریک (مفهومی) و مقیاس های فواصل و نسبت ها را متریک (ماده) می گویند. مقیاس های مطلق و متریک به عنوان خطی طبقه بندی می شوند. اجرای عملی مقیاس های اندازه گیری با استانداردسازی خود مقیاس ها و واحدهای اندازه گیری و در صورت لزوم روش ها و شرایط بازتولید بدون ابهام آنها انجام می شود.

M. V. Lomonosov

به اطرافت نگاه کن چه اشیاء متنوعی شما را احاطه کرده است: مردم، حیوانات، درختان. این یک تلویزیون، یک ماشین، یک سیب، یک سنگ، یک لامپ، یک مداد و غیره است. فهرست کردن همه چیز غیرممکن است. در فیزیک هر جسمی را جسم فیزیکی می گویند.

اجسام فیزیکی چگونه متفاوت هستند؟ بسیاری از مردم. به عنوان مثال می توانند حجم ها و شکل های مختلفی داشته باشند. آنها می توانند از مواد مختلفی تشکیل شوند. قاشق نقره ای و طلاییحجم و شکل یکسانی دارند. اما آنها از مواد مختلفی تشکیل شده اند: نقره و طلا. مکعب و استوانه چوبیحجم و شکل متفاوتی دارند. اینها اجسام فیزیکی متفاوتی هستند، اما از یک ماده - چوب ساخته شده اند.

علاوه بر اجسام فیزیکی، میدان های فیزیکی نیز وجود دارد. میدان ها مستقل از ما وجود دارند. آنها را همیشه نمی توان با استفاده از حواس انسانی تشخیص داد. به عنوان مثال، میدان اطراف یک آهنربا, میدان اطراف یک جسم باردار. اما تشخیص آنها با استفاده از ابزار آسان است.

تجربه موقعیت خطوط میدان الکتریکی را از دو بار الکتریکی مخالف نشان می دهد.

تغییرات مختلفی می تواند در بدن و میدان های فیزیکی رخ دهد. یک قاشق آغشته به چای داغ داغ می شود. آب گودال در یک روز سرد تبخیر می شود و یخ می زند. لامپ نور ساطع می کند, دختر و سگ در حال دویدن (حرکت). آهنربا مغناطیس زدایی می شود و میدان مغناطیسی آن ضعیف می شود. گرمایش، تبخیر، انجماد، تشعشع، حرکت، مغناطیس زدایی و غیره - همه اینها تغییراتی که در اجسام و میدان‌های فیزیکی رخ می‌دهد، پدیده‌های فیزیکی نامیده می‌شوند.

با مطالعه فیزیک با بسیاری از پدیده های فیزیکی آشنا می شوید.

کمیت های فیزیکی برای توصیف خواص اجسام فیزیکی و پدیده های فیزیکی معرفی شده اند.به عنوان مثال، می توانید خواص یک توپ و مکعب چوبی را با استفاده از مقادیر فیزیکی مانند حجم و جرم توصیف کنید. یک پدیده فیزیکی - حرکت (یک دختر، یک ماشین و غیره) - را می توان با دانستن مقادیر فیزیکی مانند مسیر، سرعت، مدت زمان توصیف کرد. توجه کن به ویژگی اصلی یک کمیت فیزیکی: می توان آن را با استفاده از ابزار اندازه گیری کرد یا با استفاده از فرمول محاسبه کرد. حجم جسم را می توان با یک لیوان آب اندازه گیری کرد و یا با اندازه گیری طول a، عرض b و ارتفاع با خط کش، آن را با فرمول محاسبه کرد.

V= a b c.

حجم جسم را می توان با یک لیوان آب اندازه گیری کرد و یا با اندازه گیری طول a، عرض b و ارتفاع با خط کش می توان آن را با فرمول محاسبه کرد.

تمام کمیت های فیزیکی دارای واحد اندازه گیری هستند. در مورد برخی از واحدهای اندازه گیری بارها شنیده اید: کیلوگرم، متر، ثانیه، ولت، آمپر، کیلووات و ... در روند مطالعه فیزیک با کمیت های فیزیکی بیشتر آشنا می شوید.

فکر کن و جواب بده

1. چه چیزی بدن فیزیکی نامیده می شود؟ یک پدیده فیزیکی؟
2. علامت اصلی یک کمیت فیزیکی چیست؟ مقادیر فیزیکی شناخته شده را نام ببرید.
3. از مفاهیم فوق، مفاهیمی را نام ببرید که مربوط به: الف) اجسام فیزیکی. ب) پدیده های فیزیکی؛ ج) مقادیر فیزیکی: 1) قطره; 2) گرمایش؛ 3) طول؛ 4) رعد و برق؛ 5) مکعب؛ 6) حجم؛ 7) باد؛ 8) خواب آلودگی؛ 9) دما؛ 10) مداد؛ 11) مدت زمان؛ 12) طلوع آفتاب؛ 13) سرعت؛ 14) زیبایی

مشق شب

ما یک "دستگاه اندازه گیری" در بدن خود داریم. این قلب است که با آن می توانید یک دوره زمانی را (با دقت نه چندان بالا) اندازه گیری کنید. با نبض خود (تعداد ضربان قلب) دوره زمانی پر کردن لیوان از آب لوله کشی را تعیین کنید. زمان یک ضربه را تقریباً یک ثانیه در نظر بگیرید. این زمان را با خوانش ساعت مقایسه کنید. نتایج به دست آمده چقدر متفاوت است؟

کمیت فیزیکی یکی از ویژگی های یک جسم فیزیکی (پدیده، فرآیند) است که از نظر کیفی در بسیاری از اشیاء فیزیکی مشترک است، در حالی که از نظر مقدار کمی متفاوت است.

هدف از اندازه گیری ها تعیین مقدار یک کمیت فیزیکی است - تعداد معینی از واحدهای پذیرفته شده برای آن (به عنوان مثال، نتیجه اندازه گیری جرم یک محصول 2 کیلوگرم، ارتفاع ساختمان 12 متر و غیره است). ).

بسته به درجه تقریب به عینیت، مقادیر واقعی، واقعی و اندازه گیری شده یک کمیت فیزیکی متمایز می شوند.

این مقداری است که به طور ایده آل خاصیت متناظر یک شی را در شرایط کمی و کیفی منعکس می کند. به دلیل ناقص بودن ابزارها و روش های اندازه گیری، دستیابی به مقادیر واقعی کمیت ها عملاً غیرممکن است. آنها را فقط می توان به صورت نظری تصور کرد. و مقادیر به‌دست‌آمده در طول اندازه‌گیری فقط به مقدار واقعی به میزان کمتر یا بیشتر نزدیک می‌شوند.

این مقدار کمیتی است که به صورت آزمایشی یافت شده است که آنقدر به مقدار واقعی نزدیک است که می‌تواند به جای آن برای یک هدف معین استفاده شود.

این مقداری است که با اندازه گیری با استفاده از روش ها و ابزار اندازه گیری خاص به دست می آید.

9. طبقه بندی اندازه گیری ها بر اساس وابستگی مقدار اندازه گیری شده به زمان و بر اساس مجموعه ای از مقادیر اندازه گیری شده.

با توجه به ماهیت تغییر در مقدار اندازه گیری شده - اندازه گیری های استاتیک و پویا.

اندازه گیری دینامیک - اندازه گیری کمیتی که اندازه آن در طول زمان تغییر می کند.تغییر سریع در اندازه کمیت اندازه گیری شده مستلزم اندازه گیری آن با دقیق ترین تعیین لحظه در زمان است. به عنوان مثال، اندازه گیری فاصله تا سطح زمین از یک بالن یا اندازه گیری ولتاژ ثابت جریان الکتریکی. اساساً یک اندازه گیری دینامیکی اندازه گیری وابستگی عملکردی کمیت اندازه گیری شده به زمان است.

اندازه گیری استاتیک - اندازه گیری کمیتی که در نظر گرفته می شود مطابق با وظیفه اندازه گیری تعیین شده و در طول دوره اندازه گیری تغییر نمی کند.به عنوان مثال، اندازه گیری اندازه خطی یک محصول تولید شده در دمای معمولی را می توان ثابت در نظر گرفت، زیرا نوسانات دما در کارگاه در سطح یک دهم درجه خطای اندازه گیری بیش از 10 میکرومتر بر متر را ایجاد می کند که در مقایسه با آن ناچیز است. به خطای ساخت قطعه بنابراین در این کار اندازه گیری می توان کمیت اندازه گیری شده را بدون تغییر در نظر گرفت. هنگام کالیبره کردن اندازه گیری طول خط بر اساس استاندارد اولیه دولتی، ترموستات پایداری حفظ دما را در سطح 0.005 درجه سانتیگراد تضمین می کند. چنین نوسانات دما باعث خطای اندازه گیری هزار برابر کوچکتر می شود - بیش از 0.01 میکرومتر بر متر. اما در این کار اندازه گیری ضروری است و در نظر گرفتن تغییرات دما در طول فرآیند اندازه گیری شرطی برای اطمینان از دقت اندازه گیری مورد نیاز می شود. بنابراین، این اندازه‌گیری‌ها باید با استفاده از تکنیک اندازه‌گیری دینامیکی انجام شود.

بر اساس مجموعه های موجود از مقادیر اندازه گیری شدهبر برقی (جریان، ولتاژ، توان) ، مکانیکی (جرم، تعداد محصولات، تلاش)؛ ، قدرت حرارتی(دما، فشار)؛ ، فیزیکی(چگالی، ویسکوزیته، کدورت)؛ شیمیایی(ترکیب، خواص شیمیایی، غلظت) ، مهندسی رادیوو غیره.

طبقه بندی اندازه گیری ها بر اساس روش به دست آوردن نتیجه (بر اساس نوع).

با توجه به روش به دست آوردن نتایج اندازه گیری، آنها را متمایز می کنند: اندازه گیری های مستقیم، غیر مستقیم، تجمعی و مشترک.

اندازه گیری های مستقیم آنهایی هستند که در آنها مقدار مورد نظر کمیت اندازه گیری شده مستقیماً از داده های تجربی پیدا می شود.

اندازه گیری های غیرمستقیم آنهایی هستند که در آنها مقدار مورد نظر کمیت اندازه گیری شده بر اساس یک رابطه شناخته شده بین کمیت اندازه گیری شده و کمیت های تعیین شده با استفاده از اندازه گیری های مستقیم پیدا می شود.

اندازه‌گیری‌های تجمعی به اندازه‌گیری‌هایی گفته می‌شود که در آن‌ها چند کمیت به یک نام به طور همزمان اندازه‌گیری می‌شوند و مقدار تعیین‌شده با حل یک سیستم معادلات که بر اساس اندازه‌گیری مستقیم کمیت‌های همنام به دست می‌آید، به دست می‌آید.

اندازه گیری های مشترک اندازه گیری دو یا چند کمیت با نام های مختلف برای یافتن رابطه بین آنهاست.

طبقه بندی اندازه گیری ها بر اساس شرایطی که صحت نتیجه و تعداد اندازه گیری ها را برای به دست آوردن نتیجه تعیین می کند.

با توجه به شرایطی که دقت نتیجه را تعیین می کند، اندازه گیری ها به سه دسته تقسیم می شوند:

1. اندازه گیری با بالاترین دقت ممکن با سطح تکنولوژی موجود.

اینها، اول از همه، شامل اندازه‌گیری‌های استاندارد مربوط به بالاترین دقت ممکن در بازتولید واحدهای تعیین‌شده مقادیر فیزیکی، و علاوه بر این، اندازه‌گیری‌های ثابت فیزیکی، در درجه اول آنهایی جهانی (به عنوان مثال، قدر مطلق شتاب گرانش، نسبت ژیرو مغناطیسی یک پروتون و غیره).

این کلاس همچنین شامل برخی از اندازه گیری های خاص است که نیاز به دقت بالایی دارد.

2. اندازه گیری های کنترل و تأیید که خطای آنها با احتمال معین نباید از مقدار مشخص مشخصی بیشتر شود.

اینها شامل اندازه‌گیری‌هایی است که توسط آزمایشگاه‌ها برای نظارت دولتی بر اجرا و رعایت استانداردها و وضعیت تجهیزات اندازه‌گیری و آزمایشگاه‌های اندازه‌گیری کارخانه انجام می‌شود که خطای نتیجه را با احتمال مشخصی که از مقدار از پیش تعیین‌شده خاصی تجاوز نمی‌کند، تضمین می‌کند.

3. اندازه گیری های فنی که در آن خطای نتیجه با ویژگی های ابزار اندازه گیری مشخص می شود.

نمونه‌هایی از اندازه‌گیری‌های فنی، اندازه‌گیری‌هایی هستند که در طول فرآیند تولید در شرکت‌های ماشین‌سازی، روی تابلوهای برق نیروگاه‌ها و غیره انجام می‌شوند.

بر اساس تعداد اندازه گیری ها، اندازه گیری ها به تک و چندتایی تقسیم می شوند.

یک اندازه گیری واحد اندازه گیری یک کمیت است که یک بار انجام می شود. در عمل، اندازه‌گیری‌های منفرد دارای خطای زیادی هستند، بنابراین برای کاهش خطا، توصیه می‌شود حداقل سه بار اندازه‌گیری‌هایی از این نوع انجام شود و میانگین حسابی آن‌ها در نظر گرفته شود.

اندازه‌گیری‌های چندگانه، اندازه‌گیری یک یا چند کمیت هستند که چهار بار یا چند بار انجام می‌شوند. اندازه گیری چندگانه مجموعه ای از اندازه گیری های منفرد است. حداقل تعداد اندازه گیری هایی که در آن یک اندازه گیری را می توان چند برابر در نظر گرفت، چهار است. نتیجه اندازه گیری های متعدد، میانگین حسابی نتایج تمام اندازه گیری های انجام شده است. با اندازه گیری های مکرر، خطا کاهش می یابد.

طبقه بندی خطاهای اندازه گیری تصادفی

خطای تصادفی جزء خطای اندازه گیری است که طی اندازه گیری های مکرر با همان کمیت به طور تصادفی تغییر می کند.

1) خشن - از خطای مجاز تجاوز نمی کند

2) از دست دادن یک خطای فاحش است، بستگی به شخص دارد

3) مورد انتظار - در نتیجه آزمایش در حین ایجاد به دست می آید. شرایط

مفهوم مترولوژی

مترولوژی- علم اندازه گیری ها، روش ها و وسایل اطمینان از وحدت آنها و روش های دستیابی به دقت مورد نیاز. بر اساس مجموعه ای از اصطلاحات و مفاهیم است که مهمترین آنها در زیر آورده شده است.

کمیت فیزیکی- خاصیتی که از نظر کیفی برای بسیاری از اشیاء فیزیکی مشترک است، اما از نظر کمی برای هر شیء مجزا است. کمیت های فیزیکی عبارتند از طول، جرم، چگالی، نیرو، فشار و غیره.

واحد کمیت فیزیکیبه عنوان کمیتی در نظر گرفته می شود که طبق تعریف، مقداری برابر با 1 به آن اختصاص داده می شود. به عنوان مثال، جرم 1 کیلوگرم، نیروی 1 N، فشار 1 Pa. در سیستم های مختلف واحدها، واحدهای با مقدار یکسان ممکن است در اندازه متفاوت باشند. به عنوان مثال، برای نیروی 1 kgf ≈ 10N.

مقدار کمیت فیزیکی- ارزیابی عددی اندازه فیزیکی یک شی خاص در واحدهای پذیرفته شده. به عنوان مثال، جرم یک آجر 3.5 کیلوگرم است.

ابعاد فنی- تعیین مقادیر مقادیر مختلف فیزیکی با استفاده از روش ها و وسایل فنی خاص. در طول آزمایشات آزمایشگاهی، مقادیر ابعاد هندسی، جرم، دما، فشار، نیرو و غیره تعیین می شود.

اندازه گیری مستقیم- مقایسه تجربی یک مقدار معین با مقدار دیگر که به عنوان واحد گرفته شده است، با استفاده از خواندن در مقیاس ابزار. به عنوان مثال، اندازه گیری طول، جرم، دما.

اندازه گیری های غیر مستقیم- نتایج به دست آمده با استفاده از نتایج اندازه گیری های مستقیم توسط محاسبات با استفاده از فرمول های شناخته شده. به عنوان مثال، تعیین چگالی و استحکام یک ماده.

وحدت اندازه گیری ها- حالتی از اندازه گیری ها که در آن نتایج آنها به واحدهای قانونی بیان می شود و خطاهای اندازه گیری با احتمال معین شناخته می شوند. برای اینکه بتوان نتایج اندازه گیری های انجام شده در مکان های مختلف و در زمان های مختلف را با استفاده از ابزارهای مختلف مقایسه کرد، وحدت اندازه گیری ها ضروری است.

دقت اندازه گیری ها- کیفیت اندازه گیری ها، منعکس کننده نزدیکی نتایج به دست آمده به مقدار واقعی مقدار اندازه گیری شده است. بین مقادیر واقعی و واقعی مقادیر فیزیکی تمایز قائل شوید.

معنای واقعیکمیت فیزیکی به طور ایده آل ویژگی های متناظر شی را در شرایط کیفی و کمی منعکس می کند. مقدار واقعی عاری از خطاهای اندازه گیری است. از آنجایی که تمام مقادیر یک کمیت فیزیکی به صورت تجربی یافت می شوند و حاوی خطاهای اندازه گیری هستند، مقدار واقعی ناشناخته باقی می ماند.

ارزش واقعیمقادیر فیزیکی به صورت تجربی یافت می شوند. آنقدر به ارزش واقعی نزدیک است که برای اهداف خاصی می توان از آن استفاده کرد. در اندازه‌گیری‌های فنی، مقدار یک کمیت فیزیکی پیدا شده با خطای قابل قبول الزامات فنی، به عنوان مقدار واقعی در نظر گرفته می‌شود.

خطای اندازه گیری- انحراف نتیجه اندازه گیری از مقدار واقعی مقدار اندازه گیری شده. از آنجایی که مقدار واقعی کمیت اندازه‌گیری شده ناشناخته باقی می‌ماند، در عمل خطای اندازه‌گیری تنها به طور تقریبی با مقایسه نتایج اندازه‌گیری با مقدار همان کمیت به‌دست‌آمده با دقت چند برابر بیشتر تخمین زده می‌شود. بنابراین خطای اندازه گیری ابعاد نمونه با خط کش که 1± میلی متر است را می توان با اندازه گیری نمونه با کولیس با خطای بیش از 0.5 ± میلی متر تخمین زد.

خطای مطلقدر واحدهای کمیت اندازه گیری شده بیان می شود.

خطای مربوطه- نسبت خطای مطلق به مقدار واقعی مقدار اندازه گیری شده.

ابزار اندازه‌گیری ابزارهای فنی هستند که در اندازه‌گیری‌ها استفاده می‌شوند و دارای ویژگی‌های اندازه‌شناسی استاندارد شده‌اند. ابزارهای اندازه گیری به دو دسته اندازه گیری و ابزار اندازه گیری تقسیم می شوند.

اندازه گرفتن- ابزار اندازه گیری طراحی شده برای بازتولید یک کمیت فیزیکی با اندازه معین. به عنوان مثال، یک وزن، اندازه گیری جرم است.

دستگاه اندازه گیری- ابزار اندازه گیری که برای بازتولید اطلاعات اندازه گیری به شکلی قابل دسترسی توسط ناظر عمل می کند. ساده ترین وسایل اندازه گیری را ابزار اندازه گیری می نامند. مثلا خط کش، کولیس.

شاخص های اصلی اندازه گیری ابزارهای اندازه گیری عبارتند از:

مقدار تقسیم مقیاس تفاوت در مقادیر کمیت اندازه گیری شده است که مربوط به دو علامت مقیاس مجاور است.

مقادیر اولیه و نهایی مقیاس به ترتیب کوچکترین و بزرگترین مقادیر اندازه گیری شده در مقیاس هستند.

محدوده اندازه گیری محدوده ای از مقادیر مقدار اندازه گیری شده است که خطاهای مجاز برای آن نرمال می شوند.

خطای اندازه گیری- نتیجه برهم نهی متقابل خطاها ناشی از دلایل مختلف: خطاهای خود ابزار اندازه گیری، خطاهای ناشی از استفاده از دستگاه و خواندن نتایج اندازه گیری و خطاهای ناشی از عدم انطباق با شرایط اندازه گیری. با تعداد کافی اندازه گیری، میانگین حسابی نتایج اندازه گیری به مقدار واقعی نزدیک می شود و خطا کاهش می یابد.

خطای سیستماتیک- خطایی که ثابت می ماند یا به طور طبیعی با اندازه گیری های مکرر تغییر می کند و به دلایل شناخته شده ای ایجاد می شود. به عنوان مثال، تغییر مقیاس ابزار.

خطای تصادفی خطایی است که در آن هیچ ارتباط طبیعی با خطاهای قبلی یا بعدی وجود ندارد. ظاهر آن به دلایل تصادفی زیادی ایجاد می شود که تأثیر آنها در هر اندازه گیری نمی تواند از قبل در نظر گرفته شود. دلایلی که منجر به ظهور یک خطای تصادفی می شود، به عنوان مثال، ناهمگونی مواد، بی نظمی در هنگام نمونه گیری، و خطا در قرائت ابزار می باشد.

اگر در طول اندازه گیری ها به اصطلاح خطای فاحش، که به طور قابل توجهی خطای مورد انتظار را در شرایط معین افزایش می دهد، بنابراین چنین نتایج اندازه گیری از در نظر گرفتن غیرقابل اعتماد حذف می شوند.

وحدت تمام اندازه گیری ها با ایجاد واحدهای اندازه گیری و توسعه استانداردهای آنها تضمین می شود. از سال 1960، سیستم بین المللی واحدها (SI) به اجرا درآمد که جایگزین مجموعه پیچیده سیستم های واحدها و واحدهای غیر سیستمی منفرد شد که بر اساس سیستم اندازه گیری متریک توسعه یافته بودند. در روسیه، سیستم SI به عنوان استاندارد پذیرفته شده است و استفاده از آن در زمینه ساخت و ساز از سال 1980 تنظیم شده است.

سخنرانی 2. کمیت های فیزیکی. واحد های اندازه گیری

2.1 کمیت ها و مقیاس های فیزیکی

2.2 واحد مقادیر فیزیکی

2.3. سیستم بین المللی واحدها (سیستم SI)

2.4 مقادیر فیزیکی فرآیندهای تکنولوژیکی

تولید غذا

2.1 کمیت ها و مقیاس های فیزیکی

کمیت فیزیکی خاصیتی است که از نظر کیفی برای بسیاری از اشیاء فیزیکی (سیستم های فیزیکی، حالات و فرآیندهای آنها که در آنها رخ می دهد) مشترک است، اما از نظر کمی برای هر یک از آنها مجزا است.

فردی از نظر کمیباید به گونه ای درک شود که همان خاصیت برای یک شی می تواند تعداد معینی بار بیشتر یا کمتر از شی دیگر باشد.

به طور معمول، اصطلاح "کمیت فیزیکی" برای اشاره به ویژگی ها یا ویژگی هایی استفاده می شود که می توانند کمیت شوند. کمیت های فیزیکی شامل جرم، طول، زمان، فشار، دما و غیره است.

توصیه می شود که مقادیر فیزیکی را به تفکیک کنید اندازه گیری و ارزیابی شد. EF اندازه گیری شده را می توان به صورت کمی در قالب تعداد معینی از واحدهای اندازه گیری تعیین شده بیان کرد. امکان معرفی و استفاده از دومی یک ویژگی متمایز مهم EF اندازه گیری شده است.

اما خواصی مانند طعم، بو و غیره وجود دارد که نمی توان برای آنها واحد وارد کرد. چنین مقادیری را می توان تخمین زد. ارزش ها با استفاده از مقیاس ها ارزیابی می شوند.

توسط دقت نتیجهسه نوع مقدار مقادیر فیزیکی وجود دارد: واقعی، واقعی، اندازه گیری شده.

ارزش واقعی یک کمیت فیزیکی(ارزش واقعی یک کمیت) - مقدار کمیت فیزیکی که از نظر کمی و کیفی، به طور ایده آل خاصیت متناظر شی را منعکس می کند.

فرضیه های اندازه شناسی عبارتند از

مقدار واقعی یک کمیت وجود دارد و ثابت است

مقدار واقعی کمیت اندازه گیری شده را نمی توان یافت.

ارزش واقعی یک کمیت فیزیکی را تنها می توان در نتیجه یک فرآیند بی پایان اندازه گیری با بهبود بی پایان روش ها و ابزار اندازه گیری به دست آورد. برای هر سطح از توسعه فناوری اندازه گیری، ما فقط می توانیم ارزش واقعی یک کمیت فیزیکی را بدانیم که به جای مقدار واقعی استفاده می شود.

ارزش واقعی یک کمیت فیزیکی- مقدار یک کمیت فیزیکی که به طور تجربی پیدا شده و به مقدار واقعی نزدیک است که می تواند آن را برای کار اندازه گیری داده شده جایگزین کند. یک مثال معمولی که توسعه فناوری اندازه گیری را نشان می دهد، اندازه گیری زمان است. در یک زمان، واحد زمان - دوم - به عنوان 1/86400 از میانگین روز خورشیدی با خطای 10 تعریف شد. -7 . در حال حاضر دومی با خطای 10 مشخص می شود -14 ، یعنی 7 مرتبه قدر به مقدار واقعی تعیین زمان در سطح مرجع نزدیکتر هستیم.

مقدار واقعی یک کمیت فیزیکی معمولاً میانگین حسابی یک سری مقادیر کمیتی است که با اندازه‌گیری‌های با دقت برابر یا میانگین حسابی وزنی با اندازه‌گیری‌های با دقت نابرابر به دست می‌آیند.

مقدار اندازه گیری شده یک کمیت فیزیکی- مقدار یک کمیت فیزیکی که با استفاده از یک تکنیک خاص به دست می آید.

بر اساس نوع پدیده PVبه گروه های زیر تقسیم می شود :

- واقعی , آن ها توصیف خواص فیزیکی و فیزیکوشیمیایی مواد. مواد و محصولات ساخته شده از آنها. اینها شامل جرم، چگالی و غیره است. اینها PVهای غیرفعال هستند، زیرا برای اندازه گیری آنها لازم است از منابع انرژی کمکی استفاده شود که با کمک آنها سیگنال اطلاعات اندازه گیری تولید می شود.

- انرژی - توصیف ویژگی های انرژی فرآیندهای تبدیل، انتقال و استفاده از انرژی (انرژی، ولتاژ، توان. این مقادیر فعال هستند. می توان آنها را بدون استفاده از منابع انرژی کمکی به سیگنال های اطلاعات اندازه گیری تبدیل کرد.

- توصیف جریان فرآیندهای زمانی . این گروه شامل انواع مختلفی از ویژگی های طیفی، توابع همبستگی و غیره است.

با توجه به درجه وابستگی مشروط به سایر مقادیر PVبه پایه و مشتق تقسیم می شود

کمیت فیزیکی پایه- کمیت فیزیکی موجود در سیستم کمیت ها و به طور متعارف به عنوان مستقل از مقادیر دیگر این سیستم پذیرفته شده است.

انتخاب مقادیر فیزیکی پذیرفته شده به عنوان پایه و تعداد آنها خودسرانه انجام می شود. اول از همه، مقادیری که ویژگی های اساسی جهان مادی را مشخص می کنند به عنوان موارد اصلی انتخاب شدند: طول، جرم، زمان. چهار کمیت اصلی فیزیکی باقی مانده به گونه ای انتخاب می شوند که هر یک از آنها یکی از شاخه های فیزیک را نشان می دهد: قدرت فعلی، دمای ترمودینامیکی، مقدار ماده، شدت نور.

به هر کمیت فیزیکی اساسی یک سیستم مقادیر، نمادی به شکل حروف کوچک الفبای لاتین یا یونانی اختصاص داده می شود: طول - L، جرم - M، زمان - T، جریان الکتریکی - I، دما - O، مقدار ماده - N، شدت نور - J. این نمادها در نام سیستم مقادیر فیزیکی گنجانده شده است. بنابراین، سیستم کمیت های فیزیکی مکانیک، که کمیت های اصلی آن طول، جرم و زمان است، "سیستم LMT" نامیده می شود.

کمیت فیزیکی مشتق شده- کمیت فیزیکی موجود در سیستم کمیت ها و تعیین شده از طریق کمیت های اساسی این سیستم.

1.3 کمیت های فیزیکی و اندازه گیری آنها

کمیت فیزیکی - یکی از ویژگی های یک جسم فیزیکی (سیستم فیزیکی، پدیده یا فرآیند)، که از نظر کیفی برای بسیاری از اشیاء فیزیکی رایج است، اما از نظر کمی برای هر یک از آنها مجزا است. همچنین می توان گفت کمیت فیزیکی کمیتی است که بتوان در معادلات فیزیک از آن استفاده کرد و در اینجا منظور از فیزیک به طور کلی علم و فناوری است.

کلمه " اندازه«اغلب به دو معنا به کار می رود: به عنوان یک ویژگی کلی که مفهوم کم یا زیاد برای آن قابل استفاده است و به عنوان کمیت این خاصیت. در مورد دوم، ما باید در مورد "قدر یک کمیت" صحبت کنیم، بنابراین در ادامه در مورد کمیت دقیقاً به عنوان ویژگی یک جسم فیزیکی و در معنای دوم به عنوان معنای کمیت فیزیکی صحبت خواهیم کرد. .

اخیراً تقسیم مقادیر به فیزیکی و غیر فیزیکی ، اگرچه باید توجه داشت که معیار دقیقی برای چنین تقسیم ارزشی وجود ندارد. در همان زمان، زیر فیزیکی درک کمیت هایی که ویژگی های جهان فیزیکی را مشخص می کند و در علوم فیزیکی و فناوری استفاده می شود. واحدهای اندازه گیری برای آنها وجود دارد. کمیت های فیزیکی بسته به قوانین اندازه گیری آنها به سه گروه تقسیم می شوند:

مقادیر مشخص کننده خواص اجسام (طول، جرم)؛

مقادیر مشخص کننده وضعیت سیستم (فشار،

درجه حرارت)؛

مقادیر مشخص کننده فرآیندها (سرعت، قدرت).

به غیر فیزیکی به کمیت هایی که واحد اندازه گیری برای آنها وجود ندارد اشاره کنید. آنها می توانند هم ویژگی های جهان مادی و هم مفاهیم مورد استفاده در علوم اجتماعی، اقتصاد و پزشکی را مشخص کنند. مطابق با این تقسیم کمیت ها، مرسوم است که بین اندازه گیری های کمیت های فیزیکی و اندازه گیری های غیر فیزیکی . بیان دیگر این رویکرد دو برداشت متفاوت از مفهوم اندازه گیری است:

اندازه گیری در به معنای محدود به عنوان یک مقایسه تجربی

یک کمیت قابل اندازه گیری با کمیت شناخته شده دیگر

همان کیفیت پذیرفته شده به عنوان یک واحد؛

اندازه گیری در به معنای وسیع نحوه پیدا کردن مسابقات

بین اعداد و اشیا، حالات یا فرآیندهای آنها بر اساس

قوانین شناخته شده

تعریف دوم در ارتباط با استفاده گسترده اخیر از اندازه گیری مقادیر غیر فیزیکی که در تحقیقات زیست پزشکی، به ویژه در روانشناسی، اقتصاد، جامعه شناسی و سایر علوم اجتماعی ظاهر می شود، ظاهر شد. در این مورد، درست تر است که نه در مورد اندازه گیری، بلکه در مورد آن صحبت کنیم تخمین مقادیر درک ارزیابی به عنوان تعیین کیفیت، درجه، سطح چیزی مطابق با قوانین تعیین شده. به عبارت دیگر، این عملیات نسبت دادن، با محاسبه، یافتن یا تعیین یک عدد، کمیتی است که کیفیت یک شی را طبق قوانین تعیین شده مشخص می کند. به عنوان مثال، تعیین قدرت باد یا زلزله، درجه بندی اسکیت بازان یا ارزیابی دانش دانش آموزان در مقیاس پنج درجه ای.

مفهوم ارزیابیکمیت ها را نباید با مفهوم تخمین کمیت ها اشتباه گرفت، زیرا در نتیجه اندازه گیری ها ما در واقع مقدار واقعی کمیت اندازه گیری شده را دریافت نمی کنیم، بلکه فقط ارزیابی آن را تا یک درجه نزدیک به این مقدار دریافت می کنیم.

مفهومی که در بالا مورد بحث قرار گرفت اندازه گیری"، که وجود واحد اندازه گیری (میزان) را فرض می کند، با مفهوم اندازه گیری در معنای محدود مطابقت دارد و بیشتر سنتی و کلاسیک است. از این نظر، در زیر درک خواهد شد - به عنوان اندازه گیری مقادیر فیزیکی.

در زیر در مورد مفاهیم اساسی ، مربوط به یک کمیت فیزیکی (از این پس، تمام مفاهیم اساسی در مترولوژی و تعاریف آنها مطابق توصیه فوق در مورد استانداردسازی بین ایالتی RMG 29-99 ارائه می شود):

- اندازه یک کمیت فیزیکی - قطعیت کمی یک کمیت فیزیکی ذاتی در یک شیء مادی خاص، سیستم، پدیده یا فرآیند.

- ارزش کمیت فیزیکی - بیان اندازه یک مقدار فیزیکی در قالب تعداد معینی از واحدهای پذیرفته شده برای آن؛

- ارزش واقعی یک کمیت فیزیکی - مقدار یک کمیت فیزیکی که به طور ایده آل کمیت فیزیکی متناظر را در شرایط کمی و کیفی مشخص می کند (می تواند با مفهوم حقیقت مطلق مرتبط باشد و تنها در نتیجه یک فرآیند بی پایان اندازه گیری با بهبود بی پایان روش ها و ابزار اندازه گیری به دست می آید. )

ارزش واقعی یک کمیت فیزیکی  مقدار یک کمیت فیزیکی به‌دست‌آمده تجربی و آنقدر نزدیک به مقدار واقعی است که می‌توان آن را به جای آن در کار اندازه‌گیری استفاده کرد.

واحد اندازه گیری کمیت فیزیکی  یک کمیت فیزیکی با اندازه ثابت که به طور متعارف مقدار عددی برابر با 1 به آن اختصاص داده می شود و برای بیان کمی مقادیر فیزیکی مشابه آن استفاده می شود.

سیستم مقادیر فیزیکی  مجموعه ای از کمیت های فیزیکی که مطابق با اصول پذیرفته شده تشکیل می شوند، زمانی که برخی از کمیت ها مستقل در نظر گرفته می شوند، در حالی که برخی دیگر به عنوان توابع این ها تعریف می شوند. مقادیر مستقل؛

اصلی کمیت فیزیکی – یک کمیت فیزیکی که در یک سیستم کمیت ها گنجانده شده و به طور متعارف مستقل از سایر کمیت های این سیستم پذیرفته می شود.

کمیت فیزیکی مشتق شده – یک کمیت فیزیکی که در یک سیستم کمیت ها گنجانده شده و از طریق کمیت های اساسی این سیستم تعیین می شود.

سیستم واحدهای واحدهای فیزیکی  مجموعه ای از واحدهای پایه و مشتق شده از کمیت های فیزیکی، که مطابق با اصول برای یک سیستم معین از مقادیر فیزیکی تشکیل شده است.

اگر بخواهم بخوانم هنوز نخوانده ام
دانستن حروف، مزخرف خواهد بود.
همین طور اگر بخواهم قضاوت کنم
در مورد پدیده های طبیعی، بدون داشتن هیچ
ایده هایی در مورد آغاز چیزها، این
به همان اندازه بی معنی خواهد بود.
M. V. Lomonosov

به اطرافت نگاه کن چه اشیاء متنوعی شما را احاطه کرده است: مردم، حیوانات، درختان. این یک تلویزیون، یک ماشین، یک سیب، یک سنگ، یک لامپ، یک مداد و غیره است. فهرست کردن همه چیز غیرممکن است. در فیزیک هر جسمی را جسم فیزیکی می گویند.

برنج. 6

اجسام فیزیکی چگونه متفاوت هستند؟ بسیاری از مردم. به عنوان مثال می توانند حجم ها و شکل های مختلفی داشته باشند. آنها می توانند از مواد مختلفی تشکیل شوند. قاشق های نقره ای و طلایی (شکل 6) حجم و شکل یکسانی دارند. اما آنها از مواد مختلفی تشکیل شده اند: نقره و طلا. مکعب و توپ چوبی (شکل 7) دارای حجم و شکل های متفاوتی هستند. اینها اجسام فیزیکی متفاوتی هستند، اما از یک ماده - چوب ساخته شده اند.

برنج. 7

علاوه بر اجسام فیزیکی، میدان های فیزیکی نیز وجود دارد. میدان ها مستقل از ما وجود دارند. آنها را همیشه نمی توان با استفاده از حواس انسانی تشخیص داد. به عنوان مثال، میدان اطراف یک آهنربا (شکل 8)، میدان اطراف یک جسم باردار (شکل 9). اما تشخیص آنها با استفاده از ابزار آسان است.

برنج. 8

برنج. 9

تغییرات مختلفی می تواند در بدن و میدان های فیزیکی رخ دهد. یک قاشق آغشته به چای داغ داغ می شود. آب گودال در یک روز سرد تبخیر می شود و یخ می زند. لامپ (شکل 10) نور ساطع می کند، دختر و سگ در حال دویدن (حرکت) هستند (شکل 11). آهنربا مغناطیس زدایی می شود و میدان مغناطیسی آن ضعیف می شود. گرمایش، تبخیر، انجماد، تشعشع، حرکت، مغناطیس زدایی و غیره - همه اینها تغییراتی که در اجسام و میدان‌های فیزیکی اتفاق می‌افتد، پدیده‌های فیزیکی نامیده می‌شوند.

برنج. 10

با مطالعه فیزیک با بسیاری از پدیده های فیزیکی آشنا می شوید.

برنج. یازده

برای توصیف خواص اجسام فیزیکی و پدیده های فیزیکی، کمیت های فیزیکی معرفی می شوند. به عنوان مثال، می توانید خواص یک توپ و مکعب چوبی را با استفاده از مقادیر فیزیکی مانند حجم و جرم توصیف کنید. یک پدیده فیزیکی - حرکت (یک دختر، یک ماشین و غیره) - را می توان با دانستن مقادیر فیزیکی مانند مسیر، سرعت، مدت زمان توصیف کرد. به علامت اصلی کمیت فیزیکی توجه کنید: می توان آن را با استفاده از ابزار اندازه گیری کرد یا با استفاده از فرمول محاسبه کرد. حجم یک جسم را می توان با یک لیوان آب اندازه گیری کرد (شکل 12، a)، یا با اندازه گیری طول a، عرض b و ارتفاع c با یک خط کش (شکل 12، b)، می توان آن را با استفاده از فرمول

V = a. ب ج

تمام کمیت های فیزیکی دارای واحد اندازه گیری هستند. در مورد برخی از واحدهای اندازه گیری بارها شنیده اید: کیلوگرم، متر، ثانیه، ولت، آمپر، کیلووات و ... در روند مطالعه فیزیک با کمیت های فیزیکی بیشتر آشنا می شوید.

برنج. 12

فکر کن و جواب بده

1. چه چیزی بدن فیزیکی نامیده می شود؟ یک پدیده فیزیکی؟
2. علامت اصلی یک کمیت فیزیکی چیست؟ مقادیر فیزیکی شناخته شده را نام ببرید.
3. از مفاهیم فوق، مفاهیمی را نام ببرید که مربوط به: الف) اجسام فیزیکی. ب) پدیده های فیزیکی؛ ج) مقادیر فیزیکی: 1) قطره; 2) گرمایش؛ 3) طول؛ 4) رعد و برق؛ 5) مکعب؛ 6) حجم؛ 7) باد؛ 8) خواب آلودگی؛ 9) دما؛ 10) مداد؛ 11) مدت زمان؛ 12) طلوع آفتاب؛ 13) سرعت؛ 14) زیبایی

مشق شب

ما یک "دستگاه اندازه گیری" در بدن خود داریم. این قلب است که با آن می توانید یک دوره زمانی را (با دقت نه چندان بالا) اندازه گیری کنید. با نبض خود (تعداد ضربان قلب) دوره زمانی پر کردن لیوان از آب لوله کشی را تعیین کنید. زمان یک ضربه را تقریباً یک ثانیه در نظر بگیرید. این زمان را با خوانش ساعت مقایسه کنید. نتایج به دست آمده چقدر متفاوت است؟