Русская Википедия:Физическая величина
Шаблон:Значения Шаблон:Переработать Шаблон:Проверить факты
Физи́ческая величина́ — измеряемое качество, признак или свойство материального объекта или явления[1], общее в качественном отношении для класса материальных объектов или процессов, явлений, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них[2].
Физические величины имеют род, размер, единицу измерения и значение.
Для обозначения физических величин[3][4] применяются прописные и строчные буквы латинского или греческого алфавита[5]. Часто к обозначениям добавляют верхние или нижние индексы, указывающие, к чему относится величина, например Eп часто обозначает потенциальную энергию, а cp — теплоёмкость при постоянном давлении.
Некоторые величины можно выбрать в качестве основных (размерно-независимых), тогда остальные будут с помощью физических законов через них выражаться. Размерности вторичных физических величин устанавливают исходя из законов, их определяющих, а также из требования, чтобы эти величины входили в них с заданными коэффициентами. Совокупность основных и зависимых физических величин образуют систему физических величин. Например, в системе LMT основными величинами выбраны длина, масса и время.
Когда наряду с величинами указан их масштаб, говорят о системе единиц физических величин. В пример можно привести системы единиц СГС или СИ.
Общие свойства величин
Качественная определённость величины называется родом. Например, однородными величинами являются длина и ширина[2]. Количественная определённость величины, присущая конкретному объекту или явлению, называется размером. Индивидуальность размеров совпадающих(однородных) величин объектов или явлений позволяет сравнивать и различать их.
При измерении размер определяемой величины сравнивается с размером условной единицы[2]. Результатом такого сравнения является измеренное значение величины, показывающее во сколько раз размер величины больше или меньше размера единицы. Следовательно, значение является целью и результатом измерения.
<math>X = \{x\}[x]</math>, где X — измеряемая величина объекта или явления, {x} — численное значение, [x] — единица величины[6].
Численное значение самой единицы [x] всегда тождественно равно 1. Размер величины не зависит от выбранной единицы, а значение изменяется при выборе другой единицы. Например, гиря массой в 1 килограмм, также имеет массу 2,2 фунта или 0,001 тонны. Значения однородных величин применяются для сравнения объектов измерения.
Различают три вида значений величин, объединённые общим термином «опорное значение»[2].
- Истинное значение — идеальное, единственное значение величины. Термин используется тогда, когда можно пренебречь неопределённостью значения на микроуровне[2].
- Действительное значение — получается экспериментальным путём, достаточно близко к истинному значению[2].
- Принятое значение — значение, приписанное величине[2].
Разнообразие физических величин упорядочивается при помощи систем физических величин. В системе ограниченный перечень величин принимается за основные, а другие, производные, величины выводятся из них при помощи уравнений связи. В Международной системе величин (Шаблон:Lang-en, ISQ) в качестве основных выбрано семь величин[7]:
- L — длина;
- M — масса;
- T — время;
- I — сила тока;
- Θ — температура;
- N — количество вещества;
- J — сила света.
При анализе связей между величинами применяется понятие размерности физической величины. Так называют степенной одночлен, состоящий из произведений символов основных величин в различных степенях[2]. При определении размерности, применяются стандартные математические операции — умножение, деление и сокращение степеней. Если после всех операций сокращений в размерности величины не осталось сомножителей с ненулевыми степенями, то величина называется безразмерной[2].
| Величина | Уравнение связи | Размерность в СИ | Название единицы |
|---|---|---|---|
| Ускорение | <math id="2">a=\frac{V}{t}=\frac{l}{t^2}</math> | <math id="2">L^{+1}T^{-2}</math> | Нет |
| Сила | <math id="2">F={m}{a}</math> | <math id="2">M^{+1}L^{+1}T^{-2}</math> | Ньютон |
| Площадь | <math id="2">S=l^2</math> | <math id="2">L^{+2}</math> | Квадратный метр |
| Давление | <math id="2">P=\frac{F}{S}</math> | <math id="2">\frac{M^{+1}L^{+1}T^{-2}}{L^{+2}} = M^{+1}L^{-1}T^{-2}</math> | Паскаль |
Физические величины, которые характеризуют объекты и явления в твёрдой Земле, а также в её жидких и газовых оболочках называются геофизическими величинами. Измерение геофизических величин в лаборатории или в полевых условиях позволяет лучше понять внутреннюю структуру планеты, а также искать и разведывать месторождения полезных ископаемых. Наука, основанная на измерениях физических величин горных пород в лабораторных условиях, называется петрофизикой[8].
Классификация физических величин
- Аддитивные и неаддитивные[2]
- аддитивные величины — величины, значения которых могут быть суммированы, умножены на константу или разделены друг на друга. Например масса, длина, площадь.
- неаддитивные величины — величины, для которых суммирование значений бессмысленно, хотя и возможно математически. К таким величинам относится температура, плотность, удельное сопротивление. Исключение: температуры можно вычитать, получаемая при этом разность температур <math>\Delta T</math> входит в ряд физических законов.
- Скалярные, векторные, тензорные величины
- скалярные величины имеют значение, выражаемое только одним числом, для них не определено направление[9]. Ярким примером скалярной величины является потенциальная энергия.
- векторные величины описываются последовательностью из трёх (или двух) независимых значений, которые называются компонентами. Векторные величины имеют скалярный модуль и направление. Векторными величинами является сила, давление, скорость и ускорение.
- тензорные величины объединяют все остальные классы. Они возникают в материальных уравнениях для сред, например, в теории упругости для описания деформаций, электромагнитной теории для уравнений материальной среды, в общей теории относительности для описания метрики.
Группы физических величин
Электрические величины
Электрические величины характеризуют электрический ток — направленное движение заряженных частиц. К электрическим величинам относят: Шаблон:Кол
См. также
Примечания
Шаблон:Примечания Шаблон:ВикисловарьШаблон:Викисловарь
Литература
- РМГ 29-2013 ГСИ. Метрология. Основные термины и определения.
Ссылки
- ↑ Селезнев Ю. А. Основы элементарной физики. — Шаблон:М, Наука, 1966. — Тираж 100 000 экз. — с. 10—11.
- ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Книга
- ↑ Шаблон:Книга
