Измерения в физике. Приборы. Погрешность. Системы единиц. СИ. Размерность

Измерение физической величины – это сравнение данной величины с другой, подобной ей, принятой за единицу измерения. Например, измерение длины стола – это сравнение этой длины с длиной другого тела (например, спичечного коробка), принятой за единицу.

Измерения производятся с помощью измерительных приборов. Измерительный прибор – тело, посредством которого производится измерение физической величины. Примерами измерительных приборов могут служить обыкновенная линейка, амперметр, манометр и т.д.

Очевидно, что никакое измерение не может быть абсолютно точным. Точность измерения зависит от качества приборов, умения экспериментатора, вида измеряемого тела и других факторов. Кроме того, любое измерение меняет измеряемый объект – включая в цепь амперметр, мы меняем сопротивление цепи, прикладывая линейку, мы меняем форму объекта и т.д. Неточность в измерении физической величины называется погрешностью измерений.

Вопрос о том, что выбрать за единицу измерения, может быть решен произвольно, что привело к большому числу различных единиц. Однако, целесообразно единицы измерения выбрать так, чтобы соотношения между ними были такими же, как и между измеряемыми величинами. Например, если измерять длину в метрах, то в качестве единицы измерения площади следует взять площадь квадрата со стороной 1 метр – квадратный метр. Совокупность единиц измерения, построенная по вышеуказанному правилу, называется системой единиц. Все единицы, входящие в систему, разбиваются на 2 класса:

  1. основные единицы, которые определяются независимо друг от друга с помощью эталонов,
  2. производные единицы, которые определяются как комбинация основных единиц на основании физических законов. Например, единица измерения длины является основной, а единица измерения давления – производной.

Международная система единиц (СИ) – принятая в настоящее время в качестве предпочтительной в большинстве стран мира система единиц. Основные единицы СИ:

  • метр (м) – длина,
  • секунда (с) – время,
  • килограмм (кг) – масса,
  • Кельвин (К) – абсолютная температура,
  • Ампер (А) – сила тока,
  • кандела (кд) – сила света.

Размерность физической величины – это соотношение между единицей измерения данной величины и основными единицами измерения. Размерность обозначается квадратными скобками. Например, размерность давления

, где [l], [t] и [m] – размерности длины, времени и массы, в СИ получаем

В задачах по физике вычисление размерности полученного ответа и сравнение с известной размерностью определяемой величины называется проверкой размерности. Это один из способов проверки правильности решения – если размерность не сошлась, значит в решении ошибка.

Пример-задача

Определить размерность ускорения [a] в системе СИ, используя закон равнопеременного движения

, где s – длина пути, a – ускорение, t – время.

Решение:

Выразим ускорение из данного уравнения

Исходя из правила построения системы единиц, можно записать

, так как единицей измерения длины в СИ служит метр, времени – секунда, а 2, как и любой численный коэффициент в формуле, имеет размерность 1.

Ответ:

Отправьте комментарий на "Измерения в физике. Приборы. Погрешность. Системы единиц. СИ. Размерность"

Отправьте комментарий

Ваш email адрес не будет опубликован.


*