Jednotky. Fyzikální veličiny Metrická soustava jednotek
Fyzická těla používají veličiny, které charakterizují prostor, čas a dané těleso: délka l, čas t a hmotnost m. Délka l je definována jako geometrická vzdálenost mezi dvěma body v prostoru.
Mezinárodní systém jednotek (SI) používá metr (m) jako jednotku délky.
\[\left=m\]
Metr byl původně definován jako desetimiliontina čtvrtiny zemského poledníku. Tímto se tvůrci metrického systému snažili dosáhnout invariance a přesné reprodukovatelnosti systému. Metrovým etalonem bylo pravítko z platinové slitiny s 10% iridiem, jehož průřez dostal speciální tvar X pro zvýšení ohybové tuhosti s minimálním objemem kovu. V drážce takového pravítka byl podélný plochý povrch a metr byl definován jako vzdálenost mezi středy dvou tahů aplikovaných přes pravítko na jeho koncích, při standardní teplotě 0$()^\circ$ C V současné době, kvůli zvýšeným požadavkům na přesnost měření, je měřidlo definováno jako délka dráhy, kterou světlo urazí ve vakuu za 1/299 792 458 sekundy. Tato definice byla přijata v říjnu 1983.
Čas t mezi dvěma událostmi v daném bodě prostoru je definován jako rozdíl ve čtení hodin (zařízení, jehož činnost je založena na přísně periodickém a jednotném fyzikálním procesu).
Mezinárodní systém jednotek (SI) používá sekundu (s) jako jednotku času.
\[\left=c\]
Podle moderních koncepcí je 1 sekunda časový interval rovnající se 9 192 631 770 periodám záření, které odpovídají přechodu mezi dvěma hyperjemnými úrovněmi základního (kvantového) stavu atomu cesia-133 v klidu při 0° K bez rušení vnější pole. Tato definice byla přijata v roce 1967 (objasnění ohledně teploty a klidového stavu se objevilo v roce 1997).
Hmotnost m tělesa charakterizuje sílu, kterou je třeba vyvinout, aby bylo vyvedeno z rovnovážné polohy, a také sílu, kterou je schopno přitahovat jiná tělesa. To ukazuje na dualismus pojetí hmotnosti – jako míry setrvačnosti tělesa a míry jeho gravitačních vlastností. Jak ukazují experimenty, gravitační a setrvačná hmotnost tělesa jsou stejné, alespoň v mezích přesnosti měření. Proto se až na speciální případy prostě mluví o hmotnosti – bez upřesnění, zda je setrvačná nebo gravitační.
Mezinárodní systém jednotek (SI) používá kilogram jako jednotku měření hmotnosti.
$\left=kg\ $
Za mezinárodní prototyp kilogramu se považuje hmota válce ze slitiny platiny a iridia o výšce a průměru asi 3,9 cm, uloženého v paláci Breteuil nedaleko Paříže. Hmotnost této referenční hmoty, která se rovná 1 kg na hladině moře v zeměpisné šířce 45$()^\circ$, se někdy nazývá kilogramová síla. Lze jej tedy použít buď jako etalon hmotnosti pro absolutní soustavu jednotek, nebo jako etalon síly pro technickou soustavu jednotek, ve které je jednou ze základních jednotek jednotka síly. V praktických měřeních lze 1 kg považovat za rovný hmotnosti 1 litru čisté vody o teplotě +4°C.
V mechanice kontinua jsou hlavními jednotkami měření termodynamická teplota a množství hmoty.
Jednotkou SI teploty je Kelvin:
$\left[T\right]=K$.
1 Kelvin se rovná 1/273,16 termodynamické teploty trojného bodu vody. Teplota je charakteristikou energie, kterou molekuly mají.
Množství látky se měří v molech: $\left=Mole$
1 mol se rovná látkovému množství v systému obsahujícím stejný počet strukturních prvků, jako je atomů v uhlíku-12 o hmotnosti 0,012 kg. Při použití molu musí být specifikovány strukturní prvky a mohou to být atomy, molekuly, ionty, elektrony a další částice nebo určené skupiny částic.
Od základních jsou odvozeny další jednotky měření mechanických veličin, které představují jejich lineární kombinaci.
Deriváty délky jsou plocha S a objem V. Charakterizují plochy prostoru o dvou a třech rozměrech, obsazené prodlouženými tělesy.
Měrné jednotky: plocha - metr čtvereční, objem - metr krychlový:
\[\left=m^2 \left=m^3\]
Jednotkou rychlosti v SI jsou metry za sekundu: $\left=m/s$
Jednotka síly v SI je newton: $\left=Н$ $1Н=1\frac(kg\cdot m)(s^2)$
Stejné odvozené jednotky měření existují pro všechny ostatní mechanické veličiny: hustotu, tlak, hybnost, energii, práci atd.
Odvozené jednotky se získávají ze základních jednotek pomocí algebraických operací, jako je násobení a dělení. Některé z odvozených jednotek v SI mají svá vlastní jména, například jednotka radián.
Před názvy jednotek lze použít předpony. Znamenají, že jednotku je třeba vynásobit nebo vydělit určitým celým číslem, mocninou 10. Například předpona „kilo“ znamená násobení 1000 (kilometr = 1000 metrů). Předpony SI se také nazývají desítkové předpony.
V technických měřicích systémech je místo jednotky hmotnosti považována za hlavní jednotka síly. Existuje řada dalších systémů, které jsou blízké SI, ale používají jiné základní jednotky. Například v systému GHS, obecně přijímaném před příchodem systému SI, je základní jednotkou měření gram a základní jednotkou délky je centimetr.
Tato lekce nebude pro začátečníky nová. Všichni jsme ze školy slyšeli takové věci jako centimetr, metr, kilometr. A když šlo o hmotnost, většinou se říkalo gram, kilogram, tuna.
Centimetry, metry a kilometry; gramy, kilogramy a tuny mají jeden společný název - jednotky měření fyzikálních veličin.
V této lekci se podíváme na nejoblíbenější jednotky měření, ale nebudeme se do tohoto tématu ponořit příliš hluboko, protože jednotky měření jdou do oblasti fyziky. Dnes jsme nuceni studovat část fyziky, protože ji potřebujeme pro další studium matematiky.
Obsah lekceJednotky délky
K měření délky se používají následující jednotky měření:
- milimetry;
- centimetry;
- decimetry;
- metry;
- kilometrů.
milimetr(mm). Milimetry lze dokonce vidět na vlastní oči, když si vezmete pravítko, které jsme každý den používali ve škole
Malé čáry běžící jedna za druhou jsou milimetrové. Přesněji, vzdálenost mezi těmito čarami je jeden milimetr (1 mm):
centimetr(cm). Na pravítku je každý centimetr označen číslem. Například naše pravítko, které bylo na prvním obrázku, mělo délku 15 centimetrů. Poslední centimetr na tomto pravítku je označen číslem 15.
V jednom centimetru je 10 milimetrů. Rovnítko můžete vložit mezi jeden centimetr a deset milimetrů, protože označují stejnou délku:
1 cm = 10 mm
Sami se o tom můžete přesvědčit, pokud si spočítáte počet milimetrů na předchozím obrázku. Zjistíte, že počet milimetrů (vzdálenosti mezi čarami) je 10.
Další jednotkou délky je decimetr(dm). V jednom decimetru je deset centimetrů. Rovnítko lze umístit mezi jedním decimetrem a deseti centimetry, protože označují stejnou délku:
1 dm = 10 cm
Můžete si to ověřit, pokud spočítáte počet centimetrů na následujícím obrázku:
Zjistíte, že počet centimetrů je 10.
Další jednotkou měření je Metr(m). V jednom metru je deset decimetrů. Je možné dát rovnítko mezi jedním metrem a deseti decimetry, protože označují stejnou délku:
1 m = 10 dm
Bohužel metr nelze na obrázku znázornit, protože je poměrně velký. Pokud chcete měřidlo vidět naživo, vezměte si metr. Každý to má doma. Na svinovacím metru bude jeden metr označen jako 100 cm, protože v jednom metru je deset decimetrů a v deseti decimetrech sto centimetrů:
1 m = 10 dm = 100 cm
100 se získá převodem jednoho metru na centimetry. Toto je samostatné téma, na které se podíváme o něco později. Přejděme zatím k další jednotce délky, která se nazývá kilometr.
Kilometr je považován za největší jednotku délky. Existují samozřejmě i další vyšší jednotky, jako je megametr, gigametr, terametr, ale ty nebudeme uvažovat, jelikož nám k dalšímu studiu matematiky stačí kilometr.
V jednom kilometru je tisíc metrů. Rovnítko můžete umístit mezi jeden kilometr a tisíc metrů, protože označují stejnou délku:
1 km = 1000 m
Vzdálenosti mezi městy a zeměmi se měří v kilometrech. Například vzdálenost z Moskvy do Petrohradu je asi 714 kilometrů.
Mezinárodní soustava jednotek SI
Mezinárodní soustava jednotek SI je určitý soubor obecně uznávaných fyzikálních veličin.
Hlavním účelem mezinárodní soustavy jednotek SI je dosažení dohod mezi zeměmi.
Víme, že jazyky a tradice zemí světa jsou různé. Nedá se s tím nic dělat. Ale zákony matematiky a fyziky fungují všude stejně. Pokud v jedné zemi „dvakrát dva jsou čtyři“, pak v jiné zemi „dvakrát dva jsou čtyři“.
Hlavním problémem bylo, že pro každou fyzikální veličinu existuje několik jednotek měření. Nyní jsme se například naučili, že k měření délky existují milimetry, centimetry, decimetry, metry a kilometry. Pokud se několik vědců mluvících různými jazyky shromáždí na jednom místě, aby vyřešili nějaký problém, pak taková rozmanitost jednotek měření délky může způsobit rozpory mezi těmito vědci.
Jeden vědec uvede, že v jejich zemi se délka měří v metrech. Druhý může říci, že v jejich zemi se délka měří v kilometrech. Třetí může nabídnout vlastní měrnou jednotku.
Proto byla vytvořena mezinárodní soustava jednotek SI. SI je zkratka pro francouzskou frázi Le Système International d’Unités, SI (což v překladu do ruštiny znamená mezinárodní systém jednotek SI).
SI uvádí nejoblíbenější fyzikální veličiny a každá z nich má svou vlastní obecně uznávanou měrnou jednotku. Například ve všech zemích bylo při řešení problémů dohodnuto, že délka se bude měřit v metrech. Pokud je tedy při řešení úloh délka uvedena v jiné měrné jednotce (například v kilometrech), pak se musí převést na metry. O tom, jak převést jednu měrnou jednotku na jinou, si povíme o něco později. Prozatím si nakreslíme naši mezinárodní soustavu jednotek SI.
Náš výkres bude tabulka fyzikálních veličin. Každou studovanou fyzikální veličinu zahrneme do naší tabulky a uvedeme jednotku měření, která je akceptována ve všech zemích. Nyní jsme studovali jednotky délky a zjistili jsme, že systém SI definuje metry pro měření délky. Naše tabulka tedy bude vypadat takto:
Hmotnostní jednotky
Hmotnost je veličina udávající množství hmoty v tělese. Lidé nazývají tělesnou hmotnost hmotností. Obvykle, když se něco váží, říkají „Váží tolik kilogramů“ , i když nemluvíme o hmotnosti, ale o hmotnosti tohoto tělesa.
Hmotnost a hmotnost jsou však různé pojmy. Hmotnost je síla, kterou těleso působí na vodorovnou podpěru. Hmotnost se měří v newtonech. A hmotnost je veličina, která ukazuje množství hmoty v tomto těle.
Ale není nic špatného na tom, nazvat tělesnou hmotností hmotností. I v medicíně se říká "váha osoby" , ačkoli mluvíme o hmotnosti člověka. Hlavní je si uvědomit, že jde o různé pojmy.
K měření hmotnosti se používají následující jednotky měření:
- miligramy;
- gramů;
- kilogramy;
- centry;
- tun.
Nejmenší měrná jednotka je miligram(mg). Miligram v praxi s největší pravděpodobností nikdy nevyužijete. Používají je chemici a další vědci, kteří pracují s malými látkami. Stačí, když budete vědět, že taková jednotka měření hmotnosti existuje.
Další jednotkou měření je gram(G). Při přípravě receptu je obvyklé měřit množství konkrétního produktu v gramech.
V jednom gramu je tisíc miligramů. Rovnítko můžete vložit mezi jeden gram a tisíc miligramů, protože znamenají stejnou hmotnost:
1 g = 1000 mg
Další jednotkou měření je kilogram(kg). Kilogram je obecně uznávanou měrnou jednotkou. Měří vše. Kilogram je součástí soustavy SI. Do naší tabulky SI zahrneme ještě jednu fyzikální veličinu. Budeme tomu říkat „masové“:
V jednom kilogramu je tisíc gramů. Rovnítko můžete vložit mezi jeden kilogram a tisíc gramů, protože označují stejnou hmotnost:
1 kg = 1000 g
Další jednotkou měření je stováha(ts). V centech je vhodné měřit hmotnost plodiny shromážděné z malé oblasti nebo hmotnost nějakého nákladu.
V jednom centu je sto kilogramů. Rovnoměrné znaménko lze umístit mezi jedním centem a sto kilogramy, protože označují stejnou hmotnost:
1 c = 100 kg
Další jednotkou měření je tón(T). Velká zatížení a hmotnosti velkých těles se obvykle měří v tunách. Například hmotnost vesmírné lodi nebo auta.
V jedné tuně je tisíc kilogramů. Rovnítko lze položit mezi jednu tunu a tisíc kilogramů, protože označují stejnou hmotnost:
1 t = 1000 kg
Časové jednotky
Není třeba vysvětlovat, co si myslíme, že je čas. Každý ví, co je čas a proč je potřeba. Pokud otevřeme diskusi o tom, co je čas, a pokusíme se jej definovat, začneme se nořit do filozofie, a to teď nepotřebujeme. Začněme jednotkami času.
K měření času se používají následující jednotky měření:
- sekundy;
- minut;
- hodinky;
- den.
Nejmenší měrná jednotka je druhý(S). Existují samozřejmě menší jednotky, jako jsou milisekundy, mikrosekundy, nanosekundy, ale nebudeme je uvažovat, protože to v tuto chvíli nedává smysl.
Různé parametry se měří v sekundách. Kolik sekund například trvá atletovi, aby uběhl 100 metrů? Druhá je zahrnuta do mezinárodní soustavy jednotek SI pro měření času a je označena jako "s". Do naší tabulky SI zahrneme ještě jednu fyzikální veličinu. Budeme tomu říkat „čas“:
minuta(m). Jedna minuta má 60 sekund. Jednu minutu a šedesát sekund lze srovnat, protože představují stejný čas:
1 m = 60 s
Další jednotkou měření je hodina(h). Jedna hodina má 60 minut. Rovnítko lze umístit mezi jednu hodinu a šedesát minut, protože představují stejný čas:
1 hodina = 60 m
Pokud jsme například studovali tuto lekci jednu hodinu a byli jsme dotázáni, kolik času jsme jejím studiem strávili, můžeme odpovědět dvěma způsoby: “učili jsme se hodinu” nebo tak "Učili jsme se na lekci šedesát minut" . V obou případech odpovíme správně.
Další časovou jednotkou je den. Den má 24 hodin. Rovnítko můžete vložit mezi jeden den a dvacet čtyři hodin, protože znamenají stejnou dobu:
1 den = 24 hodin
Líbila se vám lekce?
Připojte se k naší nové skupině VKontakte a začněte dostávat upozornění na nové lekce
Podle účelu a požadavků se rozlišují následující typy norem.
Primární standard – zajišťuje reprodukci a uložení jednotky fyzikální veličiny s nejvyšší přesností v tuzemsku (ve srovnání s jinými normami stejné veličiny). Primární etalony jsou unikátní měřicí systémy vytvořené s ohledem na nejnovější poznatky vědy a techniky a zajišťující jednotnost měření v zemi.
Zvláštní standard - zajišťuje reprodukci jednotky fyzikální veličiny za zvláštních podmínek, ve kterých není možný přímý přenos velikosti jednotky z primárního etalonu s požadovanou přesností, a slouží pro tyto podmínky jako primární etalon.
Primární nebo speciální standard, oficiálně schválený jako zdroj pro danou zemi, se nazývá státní standard. Státní normy jsou schváleny společností Gosstandart a pro každou z nich je schválena státní norma. Státní etalony vytvářejí, uchovávají a uplatňují ústřední vědecké metrologické ústavy země.
Sekundární standard – ukládá rozměry jednotky fyzikální veličiny získané porovnáním s primárním etalonem odpovídající fyzikální veličiny. Sekundární etalony se týkají podřízených prostředků skladování jednotek a přenášení jejich velikostí při ověřovacích pracích a zajišťují bezpečnost a minimální opotřebení státních primárních etalonů.
Podle metrologického určení se sekundární etalony dělí na etalony kopie, srovnávací etalony, svědecké etalony a pracovní etalony.
Referenční kopie – navržený pro přenos velikosti jednotky fyzikální veličiny jako pracovní etalon pro velký objem ověřovací práce. Je to kopie státní primární normy pouze pro metrologické účely, ale ne vždy se jedná o fyzickou kopii.
Srovnávací standard - používá se pro porovnávání norem, které z toho či onoho důvodu nelze přímo porovnávat mezi sebou.
Standardní svědek - určený ke kontrole bezpečnosti a neměnnosti státního etalonu a jeho výměně v případě poškození nebo ztráty. Vzhledem k tomu, že většina státních etalonů vzniká na základě využití nejstabilnějších fyzikálních jevů a jsou tedy nezničitelné, má v současnosti svědecký etalon pouze kilogramový etalon.
Pracovní standard - slouží k přenosu velikosti jednotky fyzikální veličiny pomocí pracovního měřicího přístroje. Jedná se o nejběžnější typ etalonů, které jsou využívány pro ověřovací práce územními a resortními metrologickými službami. Pracovní normy jsou rozděleny do kategorií, které určují pořadí jejich podřízenosti v souladu s ověřovacím schématem.
Normy základních jednotek SI.
Standardní jednotka času. Jednotka času - sekunda - byla dlouho definována jako 1/86400 průměrného slunečního dne. Později se zjistilo, že rotace Země kolem své osy probíhá nerovnoměrně. Pak definice jednotky času vycházela z doby rotace Země kolem Slunce – tropického roku, tzn. časový interval mezi dvěma jarními rovnodennostmi, které následují po sobě. Velikost sekundy byla definována jako 1/31556925,9747 tropického roku. To umožnilo zvýšit přesnost určení jednotky času téměř 1000krát. V roce 1967 však 13. Generální konference pro váhy a míry přijala novou definici druhého jako časového intervalu, během kterého dochází k 9192631770 oscilacím, odpovídajícím rezonanční frekvenci energetického přechodu mezi úrovněmi hyperjemné struktury základního stavu. atomu cesia-133 v nepřítomnosti rušení vnějšími poli. Tato definice je implementována pomocí cesiových frekvenčních referencí.
V roce 1972 byl proveden přechod na systém Universal Coordinated Time. Od roku 1997 je státní primární kontrola a schéma státního ověřování přístrojů pro měření času a kmitočtu určováno pravidly mezistátní normalizace PMG18-96 „Schéma mezistátního ověřování přístrojů pro měření času a kmitočtu“.
Státní primární etalon časové jednotky, sestávající ze sady měřicích přístrojů, zajišťuje reprodukci časových jednotek se směrodatnou odchylkou výsledku měření nepřesahující 1 * 10 -14 po dobu tří měsíců.
Standardní jednotka délky. V roce 1889 byl metr přijat jako rovný vzdálenosti mezi dvěma čarami vyznačenými na kovové tyči s průřezem ve tvaru X. Přestože byly mezinárodní i národní etalony měřidel vyrobeny ze slitiny platiny a iridia, která se vyznačuje výraznou tvrdostí a velkou odolností proti oxidaci, nebylo zcela jisté, že se délka etalonu v čase nezmění. Kromě toho je chyba při vzájemném srovnání platino-iridiových čárových metrů + 1,1 * 10 -7 m (+0,11 mikronů), a protože čáry mají značnou šířku, nelze přesnost tohoto srovnání výrazně zvýšit.
Po prostudování spektrálních čar řady prvků bylo zjištěno, že oranžová čára izotopu kryptonu-86 poskytuje největší přesnost při reprodukci jednotky délky. V roce 1960 přijala 11. Generální konference pro váhy a míry vyjádření velikosti metru v těchto vlnových délkách jako svou nejpřesnější hodnotu.
Kryptonmetr umožnil řádově zvýšit přesnost reprodukce délkové jednotky. Další výzkum však umožnil získat přesnější etalon měřidla založený na vlnové délce ve vakuu monochromatického záření generovaného stabilizovaným laserem. Vývoj nových referenčních komplexů pro reprodukci metru vedl k definici metru jako vzdálenosti, kterou světlo urazí ve vakuu za 1/299792458 sekundy. Tato definice elektroměru byla zakotvena v zákoně v roce 1985.
Nový standardní komplex pro reprodukci měřidla kromě zvýšení přesnosti měření v nutných případech umožňuje také sledovat stálost platino-iridiového etalonu, který se nyní stal sekundárním etalonem používaným pro zprostředkování velikosti měřidla. jednotka jako pracovní standard.
Standardní jednotka hmotnosti. Při stanovení metrické soustavy měr byla za jednotku času brána hmotnost jednoho decimetru krychlového čisté vody o teplotě její nejvyšší hustoty (4 0 C).
Během tohoto období byla provedena přesná stanovení hmotnosti známého objemu vody postupným vážením prázdného bronzového válce ve vzduchu a vodě, jehož rozměry byly pečlivě určeny.
Na základě těchto vážení bylo prvním prototypem kilogramu platinové válcové závaží s výškou 39 mm rovnou jeho průměru. Stejně jako prototyp měřiče byl převezen do Národního archivu Francie k uložení. V 19. století bylo opakováno několik pečlivých měření hmotnosti jednoho decimetru krychlového čisté vody o teplotě 4 0 C Bylo zjištěno, že tato hmotnost byla o něco (cca 0,028 g) menší než prototypový kilogram Archivu. Aby se při dalším přesnějším vážení nezměnila hodnota původní jednotky hmotnosti, Mezinárodní komise pro prototypy metrické soustavy v roce 1872. bylo rozhodnuto vzít hmotnost prototypu kilogram Archivu jako jednotku hmotnosti.
Při výrobě platino-iridiových kilogramových etalonů byl za mezinárodní prototyp považován ten, jehož hmotnost se nejméně lišila od hmotnosti archivního kilogramového prototypu.
V důsledku přijetí konvenčního prototypu jednotky hmotnosti se ukázalo, že litr není roven decimetru krychlovému. Hodnota této odchylky (1l=1,000028 dm 3) odpovídá rozdílu mezi hmotností mezinárodního prototypu kilogramu a hmotností decimetru krychlového vody. V roce 1964 se 12. Generální konference pro váhy a míry rozhodla přirovnat objem 1 litr na 1 dm 3 .
Je třeba poznamenat, že v době, kdy byl zaveden metrický systém mír, neexistoval žádný jasný rozdíl mezi pojmy hmotnost a hmotnost, proto byl mezinárodní prototyp kilogramu považován za standard jednotky hmotnosti. Avšak již schválením mezinárodního prototypu kilogramu na 1. generální konferenci pro váhy a míry v roce 1889 byl kilogram schválen jako prototyp hmotnosti.
Jasný rozdíl mezi kilogramem jako jednotkou hmotnosti a kilogramem jako jednotkou síly byl uveden v rozhodnutích 3. generální konference pro váhy a míry (1901).
Státní primární norma a schéma ověřování pro prostředky pro změnu hmotnosti jsou určeny GOST 8.021 - 84. Státní norma se skládá ze souboru opatření a měřicích přístrojů:
· národní prototyp kilogramu - kopie č. 12 mezinárodního prototypu kilogramu, což je závaží vyrobené ze slitiny platiny a iridia a je určeno k přenosu velikosti jednotky hmotnosti na váhu R1;
· národní prototyp kilogramu - kopie č. 26 mezinárodního prototypu kilogramu, což je závaží vyrobené ze slitiny platiny a iridia a určené k ověření neměnnosti velikosti jednotky hmotnosti, reprodukované národním prototypem kilogramu - výtisk č. 12 a nahrazující posledně jmenovaný při jeho porovnávání v Mezinárodním úřadu pro míry a váhy;
· závaží R1 a sada závaží ze slitiny platina-iridium a určená k přenosu velikosti jednotky hmotnosti na normy - kopie;
· standardní váhy.
Nominální hodnota hmotnosti reprodukovaná normou je 1 kg. Státní primární etalon zajišťuje reprodukci jednotky hmotnosti se směrodatnou odchylkou výsledku měření ve srovnání s mezinárodním prototypem kilogramu, nepřesahující 2 * 10 -3 mg.
Standardní váhy, které se používají k porovnání hmotnostního standardu, s rozsahem vážení 2*10 -3 ... 1 kg mají směrodatnou odchylku výsledku pozorování na vahách 5 * 10 -4 ... 3 * 10 -2 mg.
Uvažujme základní elektrické veličiny, které studujeme nejprve ve škole, poté na středních a vysokých školách. Pro usnadnění shrneme všechny údaje do malé tabulky. Definice jednotlivých veličin budou v případě nedorozumění uvedeny za tabulkou.
| Velikost | jednotka SI | Název elektrické veličiny |
|---|---|---|
| q | Kl - přívěsek | nabít |
| R | Om - om | odpor |
| U | V – volt | Napětí |
| já | A – ampér | Síla proudu (elektrický proud) |
| C | F – farad | Kapacita |
| L | Gn - Henry | Indukčnost |
| sigma | CM - Siemens | Elektrická vodivost |
| e0 | 8,85418781762039*10 -12 F/m | Elektrická konstanta |
| φ | V – volt | Bodový potenciál elektrického pole |
| P | W – watt | Aktivní výkon |
| Q | VAR – voltampérreaktivní | Reaktivní síla |
| S | Va – voltampér | Plná síla |
| F | Hz - hertz | Frekvence |
Existují desetinné předpony, které se používají v názvu veličiny a slouží ke zjednodušení popisu. Nejběžnější z nich jsou: mega, míle, kilo, nano, piko. V tabulce jsou uvedeny další předpony kromě zmíněných.
| Desetinný násobitel | Výslovnost | Označení (ruské/mezinárodní) |
|---|---|---|
| 10 -30 | cuecto | q |
| 10 -27 | ronto | r |
| 10 -24 | iocto | a/y |
| 10 -21 | zepto | s/z |
| 10 -18 | atto | A |
| 10 -15 | femto | f/f |
| 10 -12 | piko | p/p |
| 10 -9 | nano | n/n |
| 10 -6 | mikro | μ/μ |
| 10 -3 | Milli | m/m |
| 10 -2 | centi | C |
| 10 -1 | deci | d/d |
| 10 1 | rezonanční deska | ano/da |
| 10 2 | hekto | g/h |
| 10 3 | kilo | k/k |
| 10 6 | mega | M |
| 10 9 | giga | G/G |
| 10 12 | tera | T |
| 10 15 | peta | P/P |
| 10 18 | exa | E/E |
| 10 21 | zeta | Z/Z |
| 10 24 | yotta | Y/Y |
| 10 27 | Ronna | R |
| 10 30 | quecca | Q |
Síla proudu je 1A- je to hodnota rovna poměru náboje 1 C procházejícího povrchem (vodičem) za 1 s času k času průchodu náboje povrchem. Aby proud procházel, musí být okruh uzavřen.
Síla proudu se měří v ampérech. 1A = 1Kl/lc
V praxi existují
1uA = 0,000001A
Elektrické napětí– potenciální rozdíl mezi dvěma body elektrického pole. Velikost elektrického potenciálu se měří ve voltech, proto se napětí měří ve voltech (V).
1 Volt je napětí, které je nutné k uvolnění 1 Watt energie ve vodiči, když jím protéká proud 1 Ampér.
V praxi existují
Elektrický odpor– vlastnost vodiče, která brání průchodu elektrického proudu skrz něj. Je definován jako poměr napětí na koncích vodiče k proudu v něm. Měřeno v ohmech (ohmech). V určitých mezích je hodnota konstantní.
1 Ohm je odpor vodiče, když jím protéká stejnosměrný proud 1A a na koncích vznikne napětí 1V.
Ze školního kurzu fyziky si všichni pamatujeme vzorec pro homogenní vodič konstantního průřezu:
R=ρlS – odpor takového vodiče závisí na průřezu S a délce l
kde ρ je měrný odpor materiálu vodiče, tabulková hodnota.
Mezi třemi výše popsanými veličinami existuje pro stejnosměrný obvod Ohmův zákon.
Proud v obvodu je přímo úměrný napětí v obvodu a nepřímo úměrný odporu obvodu - .
Elektrická kapacita je schopnost vodiče akumulovat elektrický náboj.
Kapacita se měří ve faradech (1F).
1F je kapacita kondenzátoru, mezi jehož deskami vzniká při nabíjení 1C napětí 1V.
V praxi existují
1pF = 0,000000000001F
1nF = 0,000000001F
Indukčnost je veličina charakterizující schopnost obvodu, kterým protéká elektrický proud, vytvářet a akumulovat magnetické pole.
Indukčnost se měří v henry.
1Gn = (V*s)/A
1H je hodnota rovna samoindukčnímu emf, ke kterému dochází, když se proud v obvodu změní o 1A během 1 sekundy.
V praxi existují
1 mH = 0,001 H
Elektrická vodivost– hodnota udávající schopnost tělesa vést elektrický proud. Reciproční odpor.
Elektrická vodivost se měří v siemens.
Poslední články
Nejoblíbenější
Velikost je něco, co lze měřit. Pojmy jako délka, plocha, objem, hmotnost, čas, rychlost atd. se nazývají veličiny. Hodnota je výsledek měření, je určeno číslem vyjádřeným v určitých jednotkách. Jednotky, ve kterých se veličina měří, se nazývají jednotky měření.
Pro označení veličiny je napsáno číslo a vedle něj je název jednotky, ve které byla měřena. Například 5 cm, 10 kg, 12 km, 5 min. Každá veličina má nespočet hodnot, například délka se může rovnat: 1 cm, 2 cm, 3 cm atd.
Stejné množství může být vyjádřeno v různých jednotkách, například kilogram, gram a tuna jsou jednotky hmotnosti. Stejná veličina v různých jednotkách je vyjádřena různými čísly. Například 5 cm = 50 mm (délka), 1 hodina = 60 minut (čas), 2 kg = 2000 g (hmotnost).
Měřit veličinu znamená zjistit, kolikrát obsahuje jinou veličinu stejného druhu, branou jako měrnou jednotku.
Chceme například zjistit přesnou délku místnosti. To znamená, že musíme změřit tuto délku pomocí jiné délky, která je nám dobře známá, například pomocí metru. Chcete-li to provést, vyhraďte metr po délce místnosti co nejvícekrát. Pokud se přesně 7x vejde po délce místnosti, pak je její délka 7 metrů.
V důsledku měření množství získáme popř jmenované číslo, například 12 metrů, nebo několik pojmenovaných čísel, například 5 metrů 7 centimetrů, jejichž souhrn je tzv. složené pojmenované číslo.
Opatření
V každém státě vláda stanovila určité měrné jednotky pro různé veličiny. Přesně vypočítaná jednotka měření, přijatá jako standard, se nazývá Standard nebo příkladná jednotka. Vyráběly se modelové jednotky metr, kilogram, centimetr atd., podle kterých se vyráběly jednotky pro každodenní použití. Volají se jednotky, které vstoupily do užívání a jsou schváleny státem opatření.
Opatření jsou tzv homogenní, pokud slouží k měření veličin stejného druhu. Gram a kilogram jsou tedy homogenní míry, protože se používají k měření hmotnosti.
Jednotky
Níže jsou uvedeny jednotky měření různých veličin, které se často vyskytují v matematických úlohách:
Míry hmotnosti/hmoty
- 1 tuna = 10 kvintalů
- 1 quintal = 100 kilogramů
- 1 kilogram = 1000 gramů
- 1 gram = 1000 miligramů
- 1 kilometr = 1000 metrů
- 1 metr = 10 decimetrů
- 1 decimetr = 10 centimetrů
- 1 centimetr = 10 milimetrů
- 1 čtvereční kilometr = 100 hektarů
- 1 hektar = 10 000 m2 metrů
- 1 čtvereční metr = 10 000 m2. centimetry
- 1 čtvereční centimetr = 100 metrů čtverečních milimetry
- 1 cu. metr = 1000 metrů krychlových decimetry
- 1 cu. decimetr = 1000 metrů krychlových centimetry
- 1 cu. centimetr = 1000 metrů krychlových milimetry
Uvažujme další množství jako litr. Litr se používá k měření kapacity nádob. Litr je objem, který se rovná jednomu decimetru krychlovému (1 litr = 1 decimetr krychlový).
Měřítka času
- 1 století (století) = 100 let
- 1 rok = 12 měsíců
- 1 měsíc = 30 dní
- 1 týden = 7 dní
- 1 den = 24 hodin
- 1 hodina = 60 minut
- 1 minuta = 60 sekund
- 1 sekunda = 1000 milisekund
Kromě toho se používají časové jednotky, jako je čtvrtletí a dekáda.
- čtvrtletí - 3 měsíce
- desetiletí - 10 dní
Za měsíc se považuje 30 dní, pokud není nutné uvádět datum a název měsíce. Leden, březen, květen, červenec, srpen, říjen a prosinec – 31 dní. Únor v jednoduchém roce má 28 dní, únor v přestupném roce 29 dní. Duben, červen, září, listopad - 30 dní.
Rok je (přibližně) čas, který Zemi trvá, než dokončí jeden oběh kolem Slunce. Je obvyklé počítat každé tři po sobě jdoucí roky jako 365 dní a čtvrtý rok po nich jako 366 dní. Nazývá se rok obsahující 366 dní přestupný rok a roky obsahující 365 dní - jednoduchý. Ke čtvrtému roku je přidán jeden den navíc z následujícího důvodu. Oběh Země kolem Slunce neobsahuje přesně 365 dní, ale 365 dní a 6 hodin (přibližně). Jednoduchý rok je tedy kratší než skutečný rok o 6 hodin a 4 jednoduché roky jsou kratší než 4 skutečné roky o 24 hodin, tj. o jeden den. Ke každému čtvrtému roku (29. února) se proto přidává jeden den.
Při dalším studiu různých věd se dozvíte o dalších typech veličin.
Zkrácené názvy taktů
Zkrácené názvy taktů se obvykle píší bez tečky:
|
Míry hmotnosti/hmoty
|
Plošné míry (čtvercové míry)
|
|
Měřítka času
|
Měření kapacity plavidla
|
Měřící nástroje
K měření různých veličin se používají speciální měřicí přístroje. Některé z nich jsou velmi jednoduché a určené pro jednoduchá měření. Mezi takové přístroje patří odměrné pravítko, svinovací metr, odměrný válec atd. Ostatní měřicí přístroje jsou složitější. Mezi taková zařízení patří stopky, teploměry, elektronické váhy atd.
Měřicí přístroje mají obvykle měřící stupnici (nebo zkráceně stupnice). To znamená, že na zařízení jsou řádkové dílky a u každého řádkového dílku je napsána odpovídající hodnota veličiny. Vzdálenost mezi dvěma tahy, vedle kterých je zapsána hodnota hodnoty, lze dodatečně rozdělit na několik menších dílků, tyto dílky se nejčastěji neoznačují čísly;
Není těžké určit, jaké hodnotě odpovídá každý nejmenší dílek. Takže například níže uvedený obrázek ukazuje měřící pravítko:
Čísla 1, 2, 3, 4 atd. označují vzdálenosti mezi tahy, které jsou rozděleny do 10 stejných dílků. Každý dílek (vzdálenost mezi nejbližšími tahy) tedy odpovídá 1 mm. Tato veličina se nazývá za cenu dělení stupnice měřící zařízení.
Než začnete měřit hodnotu, měli byste určit hodnotu dílku stupnice přístroje, který používáte.
Chcete-li určit cenu divize, musíte:
- Najděte dvě nejbližší čáry na stupnici, vedle kterých jsou zapsány hodnoty veličiny.
- Odečtěte menší číslo od větší hodnoty a výsledné číslo vydělte počtem dílků mezi nimi.
Jako příklad určíme cenu dílku stupnice teploměru znázorněného na obrázku vlevo.
Vezměme si dvě čáry, poblíž kterých jsou vyneseny číselné hodnoty naměřené hodnoty (teploty).
Například sloupce označující 20 °C a 30 °C. Vzdálenost mezi těmito tahy je rozdělena na 10 dílků. Cena každé divize se tedy bude rovnat:
(30 °C - 20 °C): 10 = 1 °C
Teploměr tedy ukazuje 47 °C.
Každý z nás musí v běžném životě neustále měřit různé veličiny. Abyste například dorazili do školy nebo do práce včas, musíte měřit čas, který strávíte na cestách. Meteorologové měří teplotu, barometrický tlak, rychlost větru atd., aby předpovídali počasí.
