物理量の主符号は何ですか。 講義物件

測定– 量の単位を保存する技術的手段を使用して実行される主に実験的な操作のセットで、測定された量をその単位と比較して次の結果を得ることができます。

数量の希望の値。 この値を測定結果と呼びます。

表示されるオブジェクトの定量的な値の違いを確立するために、物理量の概念が導入されます。

物理量（PV）物理的オブジェクトの特性 (現象、プロセス) の 1 つであり、定性的には多くの物理的オブジェクトに共通ですが、定量的にはオブジェクトごとに個別です (図 4.1)。

たとえば、密度、電圧、屈折率などです。

したがって、直流電圧計などの測定装置を使用して、ポインタ (矢印) の位置と電圧計の目盛に保存されている電圧の単位を比較することで、特定の電気回路の電圧をボルト単位で測定します。 特定のボルト数として検出された電圧値が測定結果を表します。

米。 4.1.

量の独特な特徴は、測定単位、測定技術、標準サンプル、またはこれらの組み合わせである可能性があります。

必要に応じて、物理量だけでなく、あらゆる物理的および非物理的オブジェクトを測定することが可能です。

体の質量が 50 kg の場合、物理量の大きさについて話します。

物理量の大きさ– 特定の物質（現象、プロセス）に固有の物理量の定量的決定。

実際のサイズ物理量は、物体の特性の対応する特性が測定されるかどうかに依存しない客観的な現実です。 実際の価値物理量は実験的に求められます。 誤差の大きさによって真の値とは異なります。

数量の大きさは、数量を測定するときに使用される単位によって異なります。

サイズは、測定単位を示さずに抽象的な数値として表すことができます。 物理量の数値。物理量をその単位を示す数値で表し、定量的に評価することをいいます。 物理量の値。

特定の物理量のさまざまな単位のサイズについて話すことができます。 この場合、たとえば、キログラムのサイズは、ポンド (1 ポンド = 32 ロット = 96 スプール = 409.512 g)、プード (1 ポイント = 40 ポンド = 1280 ロット = 16.3805 kg) などとは異なります。 .d.

したがって、国ごとに異なる物理量の解釈を考慮する必要があります。考慮しないと、乗り越えられない困難、さらには災害が発生する可能性があります。

こうして1984年、カナダの旅客機ボーイング647は高度1万メートルで飛行中に使用済み燃料によりエンジンが故障し、車両試験場に緊急着陸した。 この事件の説明は、飛行機の計器はリットルで校正されていたが、飛行機に給油したカナダの航空会社の計器はガロン（約3.8リットル）で校正されていたというものだった。 したがって、必要量よりもほぼ 4 倍少ない燃料が充填されました。

なので、ある程度の量があれば、 バツ、測定単位が [X] である場合、特定の物理量の値は次の公式を使用して計算できます。

X = q [バツ], (4.1)

どこ q –物理量の数値。 [ バツ] – 物理量の単位。

たとえば、パイプの長さ 私= 5m、ここで 私– 長さの値、5 – その数値、m – この場合に採用される長さの単位。

式 (4.1) が呼び出されます。 基本的な測定式、量の数値が採用された測定単位の大きさに依存することを示しています。

比較領域によっては、値が異なる場合があります。 同種のそして 異質な。たとえば、直径、円周、波長は、原則として、長さと呼ばれる量に関連する均一な量と見なされます。

同じ量系内では、同次量は同じ次元を持ちます。 ただし、同じ次元の量が常に均一であるとは限りません。 たとえば、力のモーメントとエネルギーは均一な量ではありませんが、同じ次元を持ちます。

数量系は、一連の量と、これらの量を接続する一連の一貫した方程式を表します。

基本量は、与えられた量系に対して条件付きで選択され、基本量のセットに含まれる量を表します。 たとえば、SI システムの基本量です。 主要な量は互いに関連しません。

導出量量系は、この系の基本量によって決定されます。 たとえば、主な量が長さと質量である量系では、質量密度は派生量であり、質量を体積で割った商 (長さの 3 乗) として定義されます。

複数のユニット指定された測定単位に 1 より大きい整数を乗じることによって得られます。 たとえば、キロメートルはメートルの十進数の倍数です。 時間は秒の倍数である非小数単位です。

分数単位測定単位を 1 より大きい整数で割ることによって得られます。 たとえば、ミリメートルは 10 進単位であり、メートルの約数です。

非系統ユニット測定値はこの単位系に属しません。 たとえば、日、時、分は、SI システムに関連する非体系的な測定単位です。

もう一つ重要な概念を紹介しましょう - 測定換算。

これは、変換される量 (入力) と測定の結果として変換される量 (入力) という 2 つの量のサイズ間に 1 対 1 の対応関係を確立するプロセスとして理解されます。

技術的装置（測定トランスデューサ）を使用して変換される入力量のサイズのセットは、と呼ばれます。 変換範囲。

測定変換は物理量の種類に応じてさまざまな方法で実行できます。通常、物理量は次のように分類されます。 3つのグループ。

最初のグループ「弱い - 強い」、「柔らかい - 硬い」、「冷たい - 暖かい」などの比較の形でそれらの関係のみが決定される一連のサイズ上の量を表します。

これらの関係は理論的または実験的研究に基づいて確立されており、次のように呼ばれます。 順序関係（等価関係）。

数量へ 最初のグループたとえば、風の強さ（弱い、強い、中程度、嵐など）、硬さ（研究対象の物体のへこみや引っかき傷に耐える能力によって特徴付けられます）が含まれます。

2番目のグループは、量の大小間だけでなく、その大きさのペアにおける量の差の間でも順序関係 (等価性) が決定される量を表します。

これらには、たとえば、液体温度計のスケールで測定される時間、エネルギー、温度が含まれます。

これらの量の大きさの違いを比較できる可能性は、2 番目のグループの量を決定することにあります。

したがって、水銀温度計を使用する場合、温度差（たとえば、+5 ～ +10 °C の範囲）は等しいと見なされます。 したがって、この場合、サイズ量のペアの差の間には、桁違いの関係 (25 は 10 °C より「暖かい」) と等価関係、つまりペアの差 (25 ～ 20 °C) が存在します。 ) はペアの差 (10–5°C) に相当します。

どちらの場合も、順序関係は、前述の液体温度計である測定器 (測定トランスデューサー) を使用して明確に確立されます。

温度が最初のグループと 2 番目のグループの両方の値に属すると結論付けるのは簡単です。

3番目のグループ量は、そのサイズのセット上で (2 番目のグループの量の順序と等価特性の示された順序関係を除く)、加算または減算と同様の演算を実行できるという事実によって特徴付けられます (加成性の性質)。

3 番目のグループの量には、長さ、質量などの物理量が多数含まれます。

したがって、等腕スケールの一方の皿に置かれたそれぞれ 0.5 kg の 2 つの物体は、もう一方の皿に置かれた 1 kg の重りによってバランスがとれます。

測定品質

科学は測定なしでは成り立ちません。したがって、測定の科学としての計量学は、他のすべての科学と密接に関係しています。 したがって、計測学の主な概念は測定です。 GOST 16263 - 70 によると、測定とは、特別な技術的手段を使用して実験的に物理量 (PV) の値を見つけることです。

測定の可能性は、測定オブジェクトの特定の特性の予備調査、特性自体とそのキャリア、つまり測定オブジェクト全体の両方の抽象モデルの構築によって決定されます。 したがって、測定の信頼性を確保するための認識方法の中から測定場所が決定されます。 計測手順の助けを借りて、データ生成 (認識結果の記録) の問題が解決されます。 この観点からの測定は、情報を符号化し、受信した情報を記録する方法です。

測定は、管理または制御の対象に関する定量的な情報を提供します。これがなければ、技術プロセスの指定されたすべての条件を正確に再現し、製品の高品質と対象の効果的な管理を保証することは不可能です。 これらすべてが測定の技術的側面を構成します。

1918 年まで、メートル法は古いロシア語と英語 (インチ) 法に加えて、オプションでロシアに導入されました。 RSFSR人民委員評議会が「国際度量衡メートル法導入に関する」政令に署名した後、計量活動に大きな変化が起こり始めた。 ロシアにおけるメートル法導入は 1918 年から 1927 年にかけて行われました。大祖国戦争後、今日に至るまで、我が国の計量作業は国家標準委員会 (ゴスタンダート) の指導の下で行われています。

1960 年、第 11 回国際度量衡会議では、国際 VF 単位系、つまり SI システムが採用されました。 現在、メートル法は世界 124 か国以上で合法化されています。

現在、主な度量衡室に基づいて、国の最高の科学機関である全ロシア計量研究所が設立されています。 DI. メンデレーエフ (VNIIM)。 研究所の研究室では、測定単位の州標準が開発および保管され、物質や材料の物理定数と特性が決定されます。 この研究所の研究は、線形、角度、光学および測光、音響、電気および磁気の測定、質量、密度、力、圧力、粘度、硬度、速度、加速度、およびその他の多くの量の測定をカバーしています。

1955 年に、ロシアで 2 番目の計量センターがモスクワ近郊に設立されました。現在は全ロシア物理・技術・無線工学測定研究所 (VNIIFTRI) です。 彼は、無線エレクトロニクス、時間および周波数サービス、音響学、原子物理学、低温および高圧物理学など、科学技術の多くの重要な分野における標準および精密測定ツールを開発しています。

ロシアで 3 番目の計量センターは全ロシア計量研究所 (VNIIMS) であり、応用計量および法定計量の分野をリードする組織です。 彼は、国の計量サービスの調整と科学的および方法論的な管理を任されています。 リストされているもの以外にも、地域の計量研究所やセンターが多数あります。

国際計量機関には、1956 年に設立された国際法定計量機構 (OIML) があります。国際法定計量局は、パリの OIML の下で運営されています。 その活動は国際法定計量委員会によって管理されています。 計測の問題の中には、国際標準化機構 (ISO) によって対処されているものもあります。

物理的性質と量。 物理量の分類。

測定スケール

周囲の世界のすべての物体は、その特性によって特徴付けられます。

財産- 他の対象との差異または共通性を決定する対象の側面 (現象または過程) を表現し、他の対象との関係において明らかにされる哲学的カテゴリー。 プロパティ - 品質カテゴリ。 物体、現象、プロセスのさまざまな特性を定量的に説明するために、量の概念が導入されます。

マグニチュード- これは、オブジェクト (現象、プロセス、またはその他のもの) の尺度であり、他の特性と区別でき、定量的なものも含め、何らかの方法で評価できるものの尺度です。 量はそれ自体では存在せず、与えられた量で表される性質を持つ物体が存在する場合にのみ存在します。

このように、量の概念は、質（性質、属性）や量よりも一般性の高い概念である。

物性と量

量には次の 2 種類があります。 現実と理想.

理想量（量の数値、グラフ、関数、演算子など）主に数学に関連しており、特定の実際の概念を一般化したもの (数学モデル) です。 これらは何らかの方法で計算されます。

実際の値、順番に、次のように分割されます。 物理的なそして 非物理的な。 その中で、 物理量一般的な場合、自然科学（物理学、化学）および技術科学で研究される物質オブジェクト（物体、プロセス、現象）の量的特徴として定義できます。 に 非物理量哲学、社会学、経済学などの社会（非物理）科学に固有の価値観を含める必要があります。

GOST 16263-70 標準の解釈 物理量、物理的オブジェクトの特定の特性の数値表現として、定性的な意味では多くの物理的オブジェクトに共通であり、定量的な意味ではそれぞれの物理的オブジェクトに絶対的に個別です。 ここでの定量的な用語での個別性は、あるオブジェクトの特性が別のオブジェクトよりも一定の回数だけ大きくなったり、小さくなったりするという意味で理解されます。

したがって、 物理量は、研究できる物理的オブジェクトまたはプロセスの測定された特性です。.

物理量 (PV) をさらに次のように分類することをお勧めします。 測定可能なそして 評価された.

測定された物理量特定の数の確立された測定単位によって定量的に表すことができます。 測定単位を導入および使用できることは、測定された PV の重要な特徴です。

何らかの理由で測定単位を導入できない物理量は、推定することしかできません。 この場合、評価は、確立されたルールに従って実行される、特定の値に特定の数値を割り当てる操作として理解されます。 価値はスケールを使用して評価されます。

原理的に単位や尺度を導入できない非物理量は推定することしかできません。

物理量の分類

PV をより詳細に研究するには、PV を分類し、個々のグループの一般的な計測学的特徴を特定する必要があります。 PV の考えられる分類を図に示します。 2.2.

による 現象の種類それらは次のグループに分類されます。

· 本物、つまり 物質、材料、およびそれらから作られた製品の物理的および物理化学的特性を説明します。 このグループには、質量、密度、電気抵抗、静電容量、インダクタンスなどが含まれます。これらの PV はパッシブと呼ばれることもあります。 それらを測定するには、測定情報信号が生成される補助エネルギー源を使用する必要があります。 この場合、パッシブ PV はアクティブ PV に変換され、測定されます。

· エネルギー、つまり エネルギーの変換、伝達、使用のプロセスのエネルギー特性を記述する量。 これらには、電流、電圧、電力、エネルギーが含まれます。 これらの量はアクティブと呼ばれます。 補助エネルギー源を使用せずに測定情報信号に変換できます。

·
特徴づける時間の経過に伴うプロセスの経過。 このグループには、さまざまな種類のスペクトル特性、相関関数などが含まれます。

物理プロセスのさまざまなグループに属することに応じて物理学は、時空間物理学、機械物理学、熱物理学、電気物理学、磁気物理学、音響物理学、光物理学、物理化学物理学、電離放射線物理学、原子核物理学に分類されます。

他の量からの条件付き独立性の程度に応じてこのグループのうち、PV は基本 (条件付き独立)、派生 (条件付き依存)、および追加に分類されます。 現在、SI システムでは主に長さ、時間、質量、温度、電流、光度、物質量の 7 つの物理量が使用されています。 追加の物理量には、平面角と立体角が含まれます。

サイズの在庫状況に基づいて PV は次元的なものに分割されます。 次元を持つものと無次元のもの。

物理的オブジェクトには、無限の多様性で現れる無限の数のプロパティがあります。 これにより、測定中にビット深度が制限された数値のセットとしてそれらを反映することが困難になります。 プロパティの多くの具体的な現れの中には、いくつかの一般的なものもあります。 N.R. キャンベルは、物理的オブジェクトのさまざまな特性 X の全体について、等価性、順序性、および加算性の関係における 3 つの最も一般的な発現の存在を確立しました。 数理論理学におけるこれらの関係は、最も単純な公準によって分析的に記述されます。

数量を比較すると、順序関係 (より大きい、以下、または等しい) が明らかになります。 量間の関係が決まります。 集中的な量の例としては、材料の硬さ、臭いなどが挙げられます。

集中的な量は検出され、強度によって分類され、制御され、単調増加または単調減少する数値によって定量化されます。

「集中量」の概念に基づいて、物理量とその大きさの概念が導入されます。 物理量の大きさ- PV の概念に対応するプロパティの特定のオブジェクト内の定量的な内容。

測定スケール

実際の活動では、物体、物質、現象、プロセスの特性を特徴付けるさまざまな物理量の測定を実行する必要があります。 いくつかのプロパティは定性的にのみ表示され、他のプロパティは定量的に表示されます。 研究対象の 1 つまたは別の特性のさまざまな表現 (量的または定性的) がセットを形成し、その要素を順序付けられた数値セットにマッピングするか、より一般的な場合には従来の記号を形成します。 測定スケールこの物件。 特定の物理量の定量的特性の測定スケールは、その物理量のスケールです。 したがって、 物理量スケールは、正確な測定結果に基づいて合意により採用された PV 値の順序付けされたシーケンスです。 測定スケールの理論の用語と定義は、文書 MI 2365-96 に記載されています。

特性発現の論理構造に従って、5 つの主要なタイプの測定スケールが区別されます。

1. 名前スケール（分類スケール）。 このような尺度は、その特性が同等性に関してのみ現れる経験的なオブジェクトを分類するために使用されます。 これらの特性は物理量とはみなされないため、このタイプのスケールは PV スケールではありません。 これは最も単純なタイプのスケールで、オブジェクトの定性的プロパティに番号を割り当て、名前の役割を果たします。 反映されたプロパティの特定の同値クラスへの割り当てが人間の感覚を使用して実行される命名スケールでは、最も適切な結果は大多数の専門家によって選択された結果です。 この場合、同等のスケールのクラスを正しく選択することが非常に重要です。これらのクラスは、この特性を評価する観察者や専門家によって確実に区別されなければなりません。 名前の尺度に基づくオブジェクトの番号付けは、「異なるオブジェクトに同じ番号を割り当てない」という原則に従って実行されます。 オブジェクトに割り当てられた番号は、特定のオブジェクトの発生確率や頻度を決定するために使用できますが、合計やその他の数学的演算には使用できません。

これらのスケールは等価関係によってのみ特徴付けられるため、ゼロ、「以上」または「以下」、および測定単位の概念は含まれません。 命名スケールの例としては、色識別用に設計された広く使用されているカラー アトラスがあります。

2. オーダースケール（ランクスケール）。 所与の経験的対象の特性が、その特性の量的発現の増加または減少における等価性および順序に関連して現れる場合、それに対して順序スケールを構築することができる。 これは単調増加または単調減少であり、指定されたプロパティを特徴付ける量間の大きい/小さい比率を確立できます。 スケールの順序では、ゼロが存在するか存在しませんが、比例関係が確立されていないため、測定単位を導入することは原理的に不可能であり、したがって、具体的に何倍であるかを判断する方法はありません。プロパティの発現は次のとおりです。

現象の知識レベルによって、特定の特性の値間に存在する関係を正確に確立できない場合、またはスケールの使用が便利で実践には十分な場合、条件付き (経験的) 順序スケールが使用されます。使用されています。 条件付きスケールは PV スケールであり、その初期値は従来の単位で表されます。 たとえば、エングラー粘度スケール、海風の強さの 12 ポイント ビューフォート スケールなどです。

基準点がマークされたオーダースケールが普及しています。 このようなスケールには、例えば、鉱物の硬度を決定するためのモーススケールが含まれます。これには、異なる硬度番号を持つ 10 個の参照 (参照) 鉱物が含まれています。 石膏 - 2; カルシウム - 3; 蛍石 - 4; アパタイト - 5; 正長石 - 6; クォーツ - 7; トパーズ - 8; コランダム - 9; ダイヤモンド - 10. 特定の硬度の段階への鉱物の割り当ては、支持材料で試験材料を引っ掻くことからなる実験に基づいて実行されます。 テストされた鉱物を石英（7）で引っ掻いた後に痕跡が残るが、正長石（6）の後は痕跡が残らない場合、テストされた材料の硬度は6より大きく7未満です。この場合、より正確な答えになります。

従来のスケールでは、特定の量のサイズ間の同じ間隔は、サイズを表示する数字の同じ寸法に対応しません。 これらの数値を使用すると、確率、最頻値、中央値、分位数を見つけることができますが、合計、乗算、その他の数学的演算には使用できません。

オーダースケールを使用して数量の値を決定することは、これらのスケールには測定単位を入力できないため、測定とはみなされません。 必要な値に数値を割り当てる操作は、推定とみなされる必要があります。 検討した例から明らかなように、順序スケールの評価は曖昧であり、非常に条件付きです。

3. インターバルスケール（差スケール）。 これらのスケールは順序スケールをさらに発展させたもので、等価性、順序性、および加法性の関係を満たすプロパティを持つオブジェクトに使用されます。 間隔スケールは同一の間隔で構成され、測定単位と任意に選択された開始点 (ゼロ点) を持ちます。 このような尺度には、世界の創造やキリストの降誕などを開始点とする、さまざまな暦に従った年代記が含まれます。 摂氏、華氏、レオミュールの温度スケールも間隔スケールです。

間隔スケールは、間隔を加算および減算するアクションを定義します。 実際、時間スケールでは、間隔を合計したり減算したり、ある間隔が別の間隔より何倍大きいか比較したりできますが、イベントの日付を合計することはまったく無意味です。

4. 関係のスケール。 これらの尺度は、等価性、順序、加算性 (第 2 種の尺度は加算的) の関係を満たす経験的オブジェクトの特性を記述し、場合によっては比例性 (第 1 種の尺度は比例) を表します。 それらの例は、質量のスケール (第 2 種)、熱力学温度 (第 1 種) です。

比率スケールでは、特性の定量的発現がゼロであることに対する明確な自然基準と、合意によって確立された測定単位が存在します。 形式的な観点から見ると、比率スケールは自然起源を持つ間隔スケールです。 すべての算術演算は、このスケールで得られる値に適用できます。これは、EF を測定する際に重要です。

関係スケールは最も先進的です。 それらは次の方程式で説明されます。 ここで、Q はスケールが作成される PV、[Q] はその測定単位、q は PV の数値です。 関係の 1 つのスケールから別のスケールへの移行は、方程式 q 2 = q 1 / に従って発生します。

5. 絶対スケール。 著者によっては、絶対スケールの概念を使用する人もいます。これは、比率スケールのすべての機能を備えているが、さらに測定単位の自然で明確な定義があり、採用されている測定単位系に依存しないスケールを意味します。 このようなスケールは、利得、減衰などの相対値に対応します。SI システムで多くの派生単位を形成するには、絶対スケールの無次元の計数単位が使用されます。

なお、名称や順序の尺度を非計量（概念的）、間隔や比率の尺度を計量（物質）と呼びます。 絶対スケールとメートルスケールは線形スケールに属します。 測定スケールの実際の実装は、スケールと測定単位自体の両方を標準化し、必要に応じてそれらを明確に再現するための方法と条件を標準化することによって実行されます。

M.V.ロモノーソフ

あなたの周りを見渡して。 人、動物、木々など、あなたの周りにはさまざまなものがあります。 これは、テレビ、車、リンゴ、石、電球、鉛筆などです。すべてをリストすることは不可能です。 物理学では あらゆる物体を肉体と呼びます。

肉体はどのように違うのでしょうか？ たくさんの人に。 たとえば、異なる体積や形状を持つことができます。 それらは異なる物質で構成されている場合があります。 銀と金のスプーン体積も形も同じです。 しかし、それらは銀と金という異なる物質で構成されています。 木製の立方体と円柱体積や形状が異なります。 これらは異なる物理体ですが、同じ物質である木でできています。

肉体のほかに、物理的なフィールドもあります。 フィールドは私たちとは独立して存在します。 人間の感覚では常に検出できるとは限りません。 たとえば、磁石の周りの磁場, 帯電した体の周りのフィールド。 しかし、機器を使用すれば簡単に検出できます。

経験により、2 つの反対の電荷からの電力線の位置がわかります。

肉体やフィールドにはさまざまな変化が起こります。 熱いお茶にスプーンを浸すと熱くなります。 寒い日には水たまりの水が蒸発して凍ります。 ランプが光を発する, 女の子と犬が走っています（動いています）。 磁石が減磁し、磁界が弱まります。 加熱、蒸発、凍結、放射線、移動、減磁など - これらすべて 物体や場に起こる変化を物理現象といいます。

物理学を学ぶと、さまざまな物理現象に慣れることができます。

物理量は、物体や物理現象の特性を記述するために導入されます。たとえば、体積や質量などの物理量を使用して、木の球や立方体の特性を記述することができます。 物理現象、つまり（女の子、車などの）動きは、経路、速度、時間などの物理量を知ることで説明できます。 注意を払う 物理量の主な特徴: 機器を使用して測定することも、公式を使用して計算することもできます。. 物体の体積は、水の入ったビーカーで測定するか、定規で長さ a、幅 b、高さを測定することによって、次の公式を使用して計算できます。

V= a b c。

体の体積は、水の入ったビーカーで測定することも、定規で長さ a、幅 b、高さを測定し、次の公式を使用して計算することもできます。

すべての物理量には測定単位があります。 キログラム、メートル、秒、ボルト、アンペア、キロワットなどの測定単位については何度も聞いたことがあるでしょう。物理を勉強する過程で、物理量についてさらに詳しくなるでしょう。

考えて答えてください

1. 肉体とは何でしょうか？ 物理現象？
2. 物理量の主符号は何ですか? あなたが知っている物理量に名前を付けてください。
3. 上記の概念から、次の概念に関連するものを挙げてください。 a) 肉体。 b) 物理現象。 c) 物理量: 1) 落下。 2）加熱。 3）長さ。 4）雷雨。 5）立方体。 6) ボリューム。 7) 風。 8）眠気。 9) 温度。 10）鉛筆。 11) 期間。 12）日の出。 13）速度。 14) 美しさ。

宿題

私たちの体内には「測定装置」が備わっています。 これは、（それほど高い精度ではありませんが）時間を測定できる心臓です。 コップに水道水を注ぐ時間を脈拍（心拍数）から求めます。 一撃の時間は約1秒とお考えください。 この時間を時計の読み取り値と比較してください。 得られる結果はどの程度異なりますか?

物理量とは、物体の性質（現象、過程）の一つで、量的な値は異なるものの、多くの物体に定性的に共通するものです。

測定の目的は、物理量の値、つまり許容される特定の単位数を決定することです (たとえば、製品の質量を測定した結果は 2 kg、建物の高さは 12 m など)。 ）。

客観性への近似の程度に応じて、物理量の真の値、実際の値、測定値が区別されます。

これは、オブジェクトの対応する特性を定性的および定量的に理想的に反映する値です。 測定ツールや測定方法が不完全であるため、量の真の値を取得することは事実上不可能です。 それらは理論的にしか想像できません。 そして、測定中に得られる値は多かれ少なかれ真の値に近づくだけです。

これは、実験的に発見された量の値であり、真の値に非常に近いため、特定の目的の代わりに使用できます。

特定の方法や測定器を用いて測定した値です。

9. 測定値の時間依存性および測定値のセットに基づく測定値の分類。

測定値の変化の性質に応じて、静的測定と動的測定があります。

動的測定 - 時間の経過とともにサイズが変化する量の測定値。測定量のサイズが急速に変化する場合は、その瞬間を最も正確に判断して測定する必要があります。 たとえば、気球から地表までの距離を測定したり、電流の定電圧を測定したりすることができます。 本質的に、動的測定は、時間に対する測定量の関数依存性の測定です。

静的測定 - 考慮された量の測定 割り当てられた測定タスクに従っており、測定期間を通じて変化しません。たとえば、製造された製品の線形サイズを常温で測定することは、静的であると考えることができます。これは、作業場での 10 分の 1 度レベルの温度変動によってもたらされる測定誤差は 10 μm/m 以下であり、これは比較にならないほど重要ではないからです。部品の製造誤差によるものです。 したがって、この測定タスクでは、測定された量は変化しないと考えることができます。 線路長測定値を州の主要標準に照らして校正する場合、サーモスタットにより温度を 0.005 °C のレベルに維持する安定性が保証されます。 このような温度変動により生じる測定誤差は 1,000 分の 1 であり、0.01 μm/m 以下です。 しかし、この測定作業ではこれは不可欠であり、測定プロセス中の温度変化を考慮することは、必要な測定精度を確保するための条件となります。 したがって、これらの測定は動的測定技術を使用して実行する必要があります。

既存の測定値セットによるとの上 電気（電流、電圧、電力） 、機械式 (質量、製品の数、労力); 、 熱出力(温度、圧力); 、 物理的な(密度、粘度、濁度); 化学薬品（組成、化学的性質、濃度） 、無線工学等

結果を取得する方法に応じた測定値の分類（タイプ別）。

測定結果を取得する方法に応じて、直接測定、間接測定、累積測定、および共同測定が区別されます。

直接測定は、測定量の望ましい値が実験データから直接見出される測定です。

間接測定は、測定量と直接測定を使用して決定された量との間の既知の関係に基づいて、測定量の所望の値が見出される測定量である。

累積測定とは、同じ名前のいくつかの量が同時に測定され、同じ名前の量の直接測定に基づいて得られる連立方程式を解くことによって決定された値が求められる測定値です。

結合測定は、異なる名前の 2 つ以上の量を測定して、それらの間の関係を見つけることです。

結果の精度を決定する条件と結果を取得するための測定の数に応じた測定の分類。

結果の精度を決定する条件に応じて、測定値は次の 3 つのクラスに分類されます。

1. 既存の技術レベルで達成可能な最高精度の測定。

これらには、まず第一に、物理量の確立された単位を可能な限り高い精度で再現することに関連する標準測定が含まれます。さらに、物理定数、主に普遍的な定数 (たとえば、重力加速度の絶対値、陽子の磁気回転比など）。

このクラスには、高精度を必要とする特殊な測定も含まれています。

2. 制御および検証測定。その誤差は、一定の確率で、特定の指定値を超えてはなりません。

これらには、規格の実施と遵守、測定機器の状態を国家監督する研究所や工場の測定研究所によって実施される測定が含まれ、一定の確率で結果の誤差が一定の所定値を超えないことが保証されます。

3. 結果の誤差が測定器の特性によって決定される技術的な測定。

技術的な測定の例としては、機械製造企業の生産プロセス中や発電所の配電盤などで実行される測定があります。

測定の数に基づいて、測定は単一と複数に分けられます。

単一測定とは、1 回行われる 1 つの量の測定です。 実際には、1 回の測定では大きな誤差が生じるため、誤差を減らすために、このタイプの測定を少なくとも 3 回実行し、その算術平均を結果として取得することをお勧めします。

複数の測定は、4 回以上実行される 1 つ以上の量の測定です。 複数の測定は、一連の単一の測定です。 測定値が複数であるとみなされる測定値の最小数は 4 です。 複数の測定の結果は、行われたすべての測定結果の算術平均です。 測定を繰り返すと、誤差は減少します。

ランダムな測定誤差の分類。

ランダム誤差は、同じ量を繰り返し測定する際にランダムに変化する測定誤差の構成要素です。

1) ラフ - 許容誤差を超えない

2) ミスは重大なエラーですが、人によって異なります。

3) 予想 - 作成時の実験の結果として得られます。 条件

計測学の概念

計測学– 測定の科学、それらの統一性を保証する方法と手段、および必要な精度を達成する方法。 これは一連の用語と概念に基づいており、そのうち最も重要なものを以下に示します。

物理量- 定性的には多くの物理的オブジェクトに共通ですが、定量的には各オブジェクトに個別の特性。 物理量とは、長さ、質量、密度、力、圧力などです。

物理量の単位定義により、1 に等しい値が割り当てられる量とみなされます。たとえば、質量 1 kg、力 1 N、圧力 1 Pa。 単位系が異なると、同じ量の単位でもサイズが異なる場合があります。 たとえば、1 kgf ≈ 10 N の力の場合。

物理量値– 特定の物体の物理的サイズを許容される単位で数値的に評価します。 たとえば、レンガの質量は 3.5 kg です。

技術的側面– 特別な技術的方法および手段を使用したさまざまな物理量の値の決定。 実験室でのテストでは、幾何学的寸法、質量、温度、圧力、力などの値が決定され、すべての技術的測定は統一性と精度の要件を満たさなければなりません。

直接測定– 機器のスケールを読み取ることにより、単位として受け取った特定の値と別の値を実験的に比較します。 たとえば、長さ、質量、温度の測定などです。

間接測定– 既知の公式を使用した計算による直接測定の結果を使用して得られた結果。 たとえば、材料の密度と強度を決定します。

測定の統一性– 結果が法定単位で表され、測定誤差が所定の確率で既知である測定の状態。 さまざまな機器を使用して、さまざまな場所、さまざまな時間に行われた測定結果を比較できるようにするには、測定の統一性が必要です。

測定の精度– 測定値の真の値に得られた結果の近さを反映する測定の品質。 物理量の真の値と実際の値を区別します。

本当の意味物理量は、理想的には、物体の対応する特性を定性的および定量的に反映します。 測定誤差のない真の値です。 物理量の値はすべて経験的に求められ、測定誤差が含まれるため、真の値は不明のままです。

実際の価値物理量は実験的に発見されます。 これは真の値に非常に近いため、特定の目的では代わりに使用できます。 技術的測定においては、技術的要求が許容できる誤差内で求められた物理量の値が実際の値として採用されます。

測定誤差– 測定値の真の値からの測定結果の偏差。 測定量の真の値は未知のままであるため、実際には測定誤差は、測定結果を数倍の精度で得られた同じ量の値と比較することによって概算されるだけです。 したがって、定規によるサンプルの寸法測定では±1mmの誤差が、ノギスでサンプルを測定することで±0.5mm以内の誤差で見積もることができます。

絶対誤差測定された量の単位で表されます。

相対誤差- 測定値の実際の値に対する絶対誤差の比率。

測定器は、測定に使用され、標準化された計量学的特性を備えた技術的手段です。 測定器はメジャーと測定器に分けられます。

測定– 特定のサイズの物理量を再現するように設計された測定器。 たとえば、重量は質量の尺度です。

測定装置– 観察者が認識できる形式で測定情報を再現する役割を果たす測定機器。 最も単純な測定器は測定器と呼ばれます。 たとえば、定規やノギスなどです。

測定器の主な計量指標は次のとおりです。

スケール分割値は、2 つの隣接するスケール マークに対応する、測定量の値の差です。

スケールの初期値と最終値は、それぞれ、スケールに示された測定値の最小値と最大値です。

測定範囲とは、許容誤差を正規化した測定値の値の範囲です。

測定誤差– 測定器自体の誤差、測定器の使用時や測定結果の読み取り時に発生する誤差、測定条件の不適合による誤差など、さまざまな原因による誤差が重なり合った結果。 測定回数が十分に多いと、測定結果の算術平均が真の値に近づき、誤差が小さくなります。

系統的誤差- 一定のままであるか、測定を繰り返すと自然に変化する誤差で、よく知られた理由で発生します。 たとえば、楽器の音階の移動です。

ランダム エラーは、前後のエラーと自然な関連性がないエラーです。 その出現は多くのランダムな理由によって引き起こされ、各測定への影響を事前に考慮することはできません。 ランダムな誤差が発生する理由としては、材料の不均一性、サンプリング中の不規則性、機器の読み取り値の誤差などが挙げられます。

いわゆる 重大なエラー、特定の条件下で予想される誤差が大幅に増加する場合、そのような測定結果は信頼性が低いとして考慮から除外されます。

すべての測定値の統一性は、測定単位の確立とその標準の開発によって確保されます。 1960 年以来、国際単位系 (SI) が施行され、メートル法に基づいて開発された複雑な単位系および個々の非単位系単位に代わって導入されました。 ロシアでは SI システムが標準として採用されており、1980 年から建設分野での使用が規制されています。

講義 2. 物理量。 測定単位

2.1 物理量とスケール

2.2 物理量の単位

2.3. 国際単位系 (SI 単位系)

2.4 技術プロセスの物理量

食料生産

2.1 物理量とスケール

物理量は、多くの物理的オブジェクト (物理システム、その状態、および物理システム内で発生するプロセス) に質的には共通ですが、量的にはそれぞれに個別の特性です。

定量的な観点から見た個人あるオブジェクトの同じプロパティが、別のオブジェクトの同じプロパティよりも一定の数倍大きくなったり、小さくなったりする可能性があるという方法で理解される必要があります。

通常、「物理量」という用語は、定量化できる特性や特性を指すために使用されます。 物理量には、質量、長さ、時間、圧力、温度などが含まれます。それらはすべて、定性的な観点から一般的な物理的特性を決定しますが、量的特性は異なる場合があります。

物理量を次のように区別することをお勧めします。 測定され、評価されます。測定された EF は、特定の数の確立された測定単位の形式で定量的に表現できます。 後者の導入と使用の可能性は、測定された EF の重要な特徴です。

ただし、味や匂いなど単位を入力できない性質もあります。 このような量は推定できます。 価値はスケールを使用して評価されます。

による 結果の正確さ物理量の値には、真、実際、測定の 3 種類があります。

物理量の真の値(量の真の値) - 定性的および定量的な用語で、理想的にはオブジェクトの対応する特性を反映する物理量の値。

計測学の公準には次のものがあります。

特定の量の真の値は存在し、それは一定です

測定量の真の値を見つけることはできません。

物理量の真の値は、方法や測定器の終わりのない改善による終わりのない測定プロセスの結果としてのみ得られます。 測定技術の発展レベルごとに、私たちは物理量の実際の値を知ることしかできず、それが真の値の代わりに使用されます。

物理量の実数値– 実験的に発見され、真の値に非常に近いため、特定の測定タスクの代わりに使用できる物理量の値。 計測技術の発展を示す代表的な例は時間の計測です。 かつて、時間の単位である秒は、誤差 10 を含む平均太陽日の 1/86400 として定義されていました。 -7 。 現在、2 番目は 10 の誤差で決定されます。 -14 つまり、基準レベルでの時間を決定する真の値に 7 桁近づいています。

物理量の実際の値は通常、等しい精度の測定で得られた一連の量値の算術平均、または不等精度の測定での加重算術平均とみなされます。

物理量の測定値– 特定の技術を使用して取得された物理量の値。

太陽光発電現象の種類別以下のグループに分かれます :

- 本物 , それらの。 物質の物理的および物理化学的特性を説明します。 材料とそれから作られた製品。 これらには、質量、密度などが含まれます。 これらはパッシブ PV です。 それらを測定するには、測定情報の信号が生成される補助エネルギー源を使用する必要があります。

- エネルギー – エネルギーの変換、伝達、および使用のプロセスのエネルギー特性を説明します (エネルギー、電圧、電力。これらの量は有効です。これらの量は、補助エネルギー源を使用せずに測定情報信号に変換できます。

- 時間プロセスの流れを特徴づける 。 このグループには、さまざまな種類の分光特性、相関関数などが含まれます。

他のPV値への条件依存度に応じて基本と派生に分けられる

基本物理量– 量系に含まれ、この系の他の量から独立しているものとして従来受け入れられている物理量。

基本として受け入れられる物理量とその数の選択は任意に行われます。 まず第一に、物質世界の基本的特性を特徴付ける量として、長さ、質量、時間という主要な量が選択されました。 残りの 4 つの基本物理量は、それぞれが物理学の分野の 1 つ (電流の強さ、熱力学的温度、物質の量、光の強度) を表すように選択されます。

量系の各基本物理量には、ラテン語またはギリシャ語のアルファベットの小文字の形で記号が割り当てられます。長さ - L、質量 - M、時間 - T、電流 - I、温度 - O、量物質 - N、光の強度 - J。これらの記号は物理量系の名前に含まれています。 このように、長さ、質量、時間を主量とする力学の物理量系を「LMT系」と呼びます。

導出される物理量– 量系に含まれ、この系の基本量によって決定される物理量。

1.3 物理量とその測定値

物理量 – 物理的オブジェクト (物理システム、現象、またはプロセス) の特性の 1 つ。定性的には多くの物理的オブジェクトに共通ですが、定量的にはそれぞれの物理的オブジェクトに個別的です。 物理量とは物理方程式に使用できる量とも言えますが、ここでの物理とは科学技術全般を指します。

言葉 " 大きさ「」は、多くの場合、多かれ少なかれという概念が適用される一般的な特性として、およびこの特性の量として、という 2 つの意味で使用されます。 後者の場合、「量の大きさ」について話さなければならないので、以下では、量について正確に物理的オブジェクトの特性として、また第二の意味では物理量の意味として話します。 。

最近では、量を次のように分けることができます。 物理的と非物理的 ただし、そのような価値観の分割には厳密な基準がないことに注意する必要があります。 同時に、その下で 物理的な 物理世界の特性を特徴づけ、物理科学と技術で使用される量を理解します。 それらには測定単位があります。 物理量は、測定規則に応じて 3 つのグループに分類されます。

物体の特性を特徴付ける量 (長さ、質量)。

システムの状態を特徴付ける量 (圧力、

温度）;

プロセスを特徴付ける量 (速度、パワー)。

に 非物理的な 測定単位のない数量を指します。 これらは、物質世界の特性と、社会科学、経済学、医学で使用される概念の両方を特徴付けることができます。 この量の区分に従って、物理量の測定と物理量の測定を区別するのが通例です。 非物理的な測定 。 このアプローチのもう 1 つの表現は、測定の概念に対する 2 つの異なる理解です。

での測定 狭義の意味で 実験的な比較として

ある測定可能な量と別の既知の量

ユニットとして同じ品質を採用。

での測定 広い意味で 一致するものを見つける方法

数値とオブジェクトの間、それらの状態またはプロセスに応じて

既知のルール。

2 番目の定義は、生物医学研究、特に心理学、経済学、社会学、その他の社会科学における非物理量の測定の最近の広範な使用に関連して登場しました。 この場合、測定についてではなく、 数量の見積もり 、評価とは、確立されたルールに従って何かの品質、程度、レベルを確立することであると理解します。 言い換えれば、これは、確立された規則に従って、オブジェクトの品質を特徴付ける量を計算、発見、または数値の決定によって帰属させる操作です。 たとえば、風や地震の強さを判断したり、フィギュアスケート選手を採点したり、生徒の知識を 5 段階で評価したりします。

コンセプト 評価量を、測定の結果として実際には測定量の真の値を受け取るのではなく、ある程度この値に近い評価のみを受け取るという事実に関連した、量を推定する概念と混同すべきではありません。

上で説明した概念 測定」は、測定単位（measure）の存在を前提としており、狭義の測定概念に相当し、より伝統的かつ古典的です。 この意味で、以下では物理量の測定として理解されます。

以下はについてです 基本概念 、物理量に関連するもの（以下、計測学のすべての基本概念とその定義は、前述の州間標準化に関する勧告 RMG 29-99 に従って与えられます）。

- 物理量の大きさ - 特定の物体、システム、現象、またはプロセスに固有の物理量の定量的確実性。

- 物理量値 - 物理量の大きさを、それに対して受け入れられる特定の単位数の形式で表現する。

- 物理量の真の値 - 対応する物理量を定性的および定量的な観点から理想的に特徴づける物理量の値 (絶対的な真理の概念と関連付けることができ、方法や測定器の終わりのない改善による終わりのない測定プロセスの結果としてのみ取得されます) );

物理量の実際の値  実験的に得られた物理量の値で、真の値に非常に近いため、所定の測定タスクで代わりに使用できる。

物理量の測定単位  固定サイズの物理量。従来は 1 に等しい数値が割り当てられ、それに類似した物理量の定量的表現に使用されます。

物理量系  受け入れられた原則に従って形成される一連の物理量。一部の量は独立したものとして扱われ、他の量はこれらの関数として定義されます。 独立した量;

主要 物理量 – 量系に含まれ、この系の他の量から独立しているものとして従来受け入れられている物理量。

導出される物理量 – 量系に含まれ、この系の基本量によって決定される物理量。

物理単位の単位系 - 物理量の基本単位と派生単位のセット。特定の物理量系の原則に従って形成されます。

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何も持たずに自然現象について
物事の始まりについてのアイデア、これ
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M.V.ロモノーソフ

あなたの周りを見渡して。 人、動物、木々など、あなたの周りにはさまざまなものがあります。 これは、テレビ、車、リンゴ、石、電球、鉛筆などです。すべてをリストすることは不可能です。 物理学では あらゆる物体を肉体と呼びます.

米。 6

肉体はどのように違うのでしょうか？ たくさんの人に。 たとえば、異なる体積や形状を持つことができます。 それらは異なる物質で構成されている場合があります。 銀のスプーンと金のスプーン（図6）は同じ体積と形をしています。 しかし、それらは銀と金という異なる物質で構成されています。 木製の立方体とボール (図 7) は、体積と形状が異なります。 これらは異なる物理体ですが、同じ物質である木でできています。

米。 7

肉体のほかに、物理的なフィールドもあります。 フィールドは私たちとは独立して存在します。 人間の感覚では常に検出できるとは限りません。 たとえば、磁石の周囲の磁場 (図 8)、帯電した物体の周囲の磁場 (図 9) です。 しかし、機器を使用すれば簡単に検出できます。

米。 8

米。 9

肉体やフィールドにはさまざまな変化が起こります。 熱いお茶にスプーンを浸すと熱くなります。 寒い日には水たまりの水が蒸発して凍ります。 ランプ（図10）が発光し、女の子と犬が走っています（図11）。 磁石が減磁し、磁界が弱まります。 加熱、蒸発、凍結、放射線、移動、減磁など - これらすべて 物体や場に起こる変化を物理現象といいます。.

米。 10

物理学を学ぶと、さまざまな物理現象に慣れることができます。

米。 十一

物理量は、物体や物理現象の特性を記述するために導入されます。。 たとえば、体積や質量などの物理量を使用して、木の球や立方体の特性を記述することができます。 物理現象、つまり（女の子、車などの）動きは、経路、速度、時間などの物理量を知ることで説明できます。 物理量の主符号に注意してください。 機器を使用して測定することも、公式を使用して計算することもできます。。 物体の体積は、水の入ったビーカーで測定するか（図 12、a）、定規で長さ a、幅 b、高さ c を測定することによって（図 12、b）、次の式を使用して計算できます。式

V = a. b. c.

すべての物理量には測定単位があります。 キログラム、メートル、秒、ボルト、アンペア、キロワットなどの測定単位については何度も聞いたことがあるでしょう。物理を勉強する過程で、物理量についてさらに詳しくなるでしょう。

米。 12

考えて答えてください

1. 肉体とは何でしょうか？ 物理現象？
2. 物理量の主符号は何ですか? あなたが知っている物理量に名前を付けてください。
3. 上記の概念から、次の概念に関連するものを挙げてください。 a) 肉体。 b) 物理現象。 c) 物理量: 1) 落下。 2）加熱。 3）長さ。 4）雷雨。 5）立方体。 6) ボリューム。 7) 風。 8）眠気。 9) 温度。 10）鉛筆。 11) 期間。 12）日の出。 13）速度。 14) 美しさ。

宿題

私たちの体内には「測定装置」が備わっています。 これは、（それほど高い精度ではありませんが）時間を測定できる心臓です。 コップに水道水を注ぐ時間を脈拍（心拍数）から求めます。 一撃の時間は約1秒とお考えください。 この時間を時計の読み取り値と比較してください。 得られる結果はどの程度異なりますか?