Unità. Grandezze fisiche Sistema metrico di unità
I corpi fisici utilizzano quantità che caratterizzano lo spazio, il tempo e il corpo in questione: lunghezza l, tempo t e massa m. La lunghezza l è definita come la distanza geometrica tra due punti nello spazio.
Il Sistema Internazionale di Unità (SI) utilizza il metro (m) come unità di lunghezza.
\[\sinistra=m\]
Il metro originariamente era definito come i diecimilionesimi di un quarto del meridiano terrestre. In questo modo, i creatori del sistema metrico hanno cercato di ottenere l'invarianza e l'accurata riproducibilità del sistema. Il metro standard era un righello costituito da una lega di platino con il 10% di iridio, alla cui sezione trasversale era stata data una speciale forma a X per aumentare la rigidità alla flessione con un volume minimo di metallo. Nella scanalatura di tale righello c'era una superficie piana longitudinale, e il metro era definito come la distanza tra i centri di due tratti applicati lungo il righello alle sue estremità, ad una temperatura standard di 0$()^\circ$ C. Attualmente, a causa delle crescenti esigenze di misurazione di precisione, il metro è definito come la lunghezza del percorso percorso dalla luce nel vuoto in 1/299.792.458 di secondo. Questa definizione è stata adottata nell'ottobre 1983.
Il tempo t tra due eventi in un dato punto dello spazio è definito come la differenza nelle letture di un orologio (un dispositivo il cui funzionamento si basa su un processo fisico strettamente periodico e uniforme).
Il Sistema Internazionale di Unità (SI) utilizza il secondo (s) come unità di tempo.
\[\sinistra=c\]
Secondo le concezioni moderne, 1 secondo è un intervallo di tempo pari a 9.192.631.770 periodi di radiazione corrispondenti alla transizione tra due livelli iperfini dello stato fondamentale (quantico) dell'atomo di cesio-133 a riposo a 0° K in assenza di disturbi da parte campi esterni. Questa definizione è stata adottata nel 1967 (il chiarimento relativo alla temperatura e allo stato di riposo è apparso nel 1997).
La massa m di un corpo caratterizza la forza che deve essere applicata per portarlo fuori dalla posizione di equilibrio, nonché la forza con cui è capace di attrarre altri corpi. Ciò indica il dualismo del concetto di massa - come misura dell'inerzia di un corpo e misura delle sue proprietà gravitazionali. Come mostrano gli esperimenti, la massa gravitazionale e quella inerziale di un corpo sono uguali, almeno entro i limiti della precisione della misurazione. Pertanto, salvo casi particolari, si parla semplicemente di massa, senza specificare se sia inerziale o gravitazionale.
Il Sistema Internazionale di Unità (SI) utilizza il chilogrammo come unità di misura della massa.
$\sinistra=kg\ $
Il prototipo internazionale del chilogrammo è considerato la massa di un cilindro in lega di platino-iridio, con un'altezza e un diametro di circa 3,9 cm, conservato nel Palazzo Breteuil vicino a Parigi. Il peso di questa massa di riferimento, pari a 1 kg al livello del mare a 45$()^\circ$, è talvolta chiamato chilogrammo-forza. Pertanto, può essere utilizzato sia come standard di massa per un sistema assoluto di unità, sia come standard di forza per un sistema tecnico di unità in cui una delle unità di base è l'unità di forza. Nelle misurazioni pratiche 1 kg può essere considerato pari al peso di 1 litro di acqua pura alla temperatura di +4°C.
Nella meccanica del continuo, le principali unità di misura sono la temperatura termodinamica e la quantità di materia.
L'unità SI della temperatura è Kelvin:
$\sinistra[T\destra]=K$.
1 Kelvin è pari a 1/273,16 della temperatura termodinamica del punto triplo dell'acqua. La temperatura è una caratteristica dell'energia che possiedono le molecole.
La quantità di sostanza viene misurata in moli: $\left=Mole$
1 mole è uguale alla quantità di sostanza in un sistema contenente lo stesso numero di elementi strutturali quanti sono gli atomi di carbonio-12 del peso di 0,012 kg. Quando si utilizza una mole, gli elementi strutturali devono essere specificati e possono essere atomi, molecole, ioni, elettroni e altre particelle o gruppi specifici di particelle.
Da quelle fondamentali derivano altre unità di misura delle grandezze meccaniche, che rappresentano la loro combinazione lineare.
I derivati della lunghezza sono l'area S e il volume V. Caratterizzano aree dello spazio, rispettivamente, a due e tre dimensioni, occupate da corpi estesi.
Unità di misura: area - metro quadrato, volume - metro cubo:
\[\sinistra=m^2 \sinistra=m^3\]
L'unità SI della velocità è metri al secondo: $\left=m/s$
L'unità di misura della forza nel SI è il newton: $\left=Н$ $1Н=1\frac(kg\cdot m)(s^2)$
Esistono le stesse unità di misura derivate per tutte le altre grandezze meccaniche: densità, pressione, quantità di moto, energia, lavoro, ecc.
Le unità derivate si ottengono dalle unità di base utilizzando operazioni algebriche come la moltiplicazione e la divisione. Ad alcune delle unità derivate nel SI vengono assegnati nomi propri, ad esempio l'unità radiante.
I prefissi possono essere utilizzati prima dei nomi delle unità. Significano che un'unità deve essere moltiplicata o divisa per un certo numero intero, una potenza di 10. Ad esempio, il prefisso “kilo” significa moltiplicato per 1000 (chilometro = 1000 metri). I prefissi SI sono anche chiamati prefissi decimali.
Nei sistemi tecnici di misurazione, invece dell'unità di massa, l'unità di forza è considerata principale. Esistono numerosi altri sistemi vicini al SI, ma utilizzano unità di base diverse. Ad esempio, nel sistema GHS, generalmente accettato prima dell'avvento del sistema SI, l'unità di misura di base è il grammo e l'unità di lunghezza di base è il centimetro.
Questa lezione non sarà nuova per i principianti. Tutti abbiamo sentito a scuola cose come centimetro, metro, chilometro. E quando si parlava di massa, di solito si diceva grammo, chilogrammo, tonnellata.
Centimetri, metri e chilometri; grammi, chilogrammi e tonnellate hanno un nome comune: unità di misura delle grandezze fisiche.
In questa lezione esamineremo le unità di misura più popolari, ma non approfondiremo troppo questo argomento, poiché le unità di misura entrano nel campo della fisica. Oggi siamo costretti a studiare un po’ di fisica perché ne abbiamo bisogno per proseguire gli studi di matematica.
Contenuto della lezioneUnità di lunghezza
Per misurare la lunghezza vengono utilizzate le seguenti unità di misura:
- millimetri;
- centimetri;
- decimetri;
- metri;
- chilometri.
millimetro(mm). I millimetri si possono vedere anche con i tuoi occhi se prendi il righello che usavamo tutti i giorni a scuola
Le piccole linee che si susseguono sono millimetri. Più precisamente, la distanza tra queste linee è di un millimetro (1 mm):
centimetro(cm). Sul righello ogni centimetro è contrassegnato da un numero. Ad esempio, il nostro righello, che era nella prima foto, era lungo 15 centimetri. L'ultimo centimetro di questo righello è contrassegnato dal numero 15.
Ci sono 10 millimetri in un centimetro. Puoi mettere un segno di uguale tra un centimetro e dieci millimetri, poiché indicano la stessa lunghezza:
1 cm = 10 mm
Puoi vederlo tu stesso se conti il numero di millimetri nella figura precedente. Scoprirai che il numero di millimetri (distanze tra le linee) è 10.
La successiva unità di lunghezza è decimetro(dm). In un decimetro ci sono dieci centimetri. Un segno di uguale può essere posto tra un decimetro e dieci centimetri, poiché indicano la stessa lunghezza:
1 dm = 10 cm
Puoi verificarlo se conti il numero di centimetri nella figura seguente:
Scoprirai che il numero di centimetri è 10.
La prossima unità di misura è metro(M). Ci sono dieci decimetri in un metro. Si può mettere un segno di uguale tra un metro e dieci decimetri, poiché indicano la stessa lunghezza:
1 m = 10 dm
Purtroppo il misuratore non può essere illustrato nella figura perché è piuttosto grande. Se vuoi vedere il misuratore dal vivo, prendi un metro a nastro. Tutti ce l'hanno a casa propria. Su un metro a nastro, un metro verrà indicato come 100 cm. Questo perché in un metro ci sono dieci decimetri e in dieci decimetri ci sono cento centimetri:
1 m = 10 dm = 100 cm
100 si ottiene convertendo un metro in centimetri. Questo è un argomento separato che esamineremo un po 'più tardi. Per ora passiamo alla successiva unità di lunghezza, chiamata chilometro.
Il chilometro è considerato la più grande unità di lunghezza. Esistono, ovviamente, altre unità più elevate, come megametro, gigametro, terametro, ma non le considereremo, poiché un chilometro è sufficiente per studiare ulteriormente la matematica.
Ci sono mille metri in un chilometro. Puoi mettere un segno di uguale tra un chilometro e mille metri, poiché indicano la stessa lunghezza:
1 km = 1000 mt
Le distanze tra città e paesi sono misurate in chilometri. Ad esempio, la distanza da Mosca a San Pietroburgo è di circa 714 chilometri.
Sistema internazionale di unità SI
Il sistema internazionale di unità SI è un determinato insieme di quantità fisiche generalmente accettate.
Lo scopo principale del sistema internazionale delle unità SI è raggiungere accordi tra paesi.
Sappiamo che le lingue e le tradizioni dei paesi del mondo sono diverse. Non c'è niente da fare al riguardo. Ma le leggi della matematica e della fisica funzionano allo stesso modo ovunque. Se in un paese “due volte due fa quattro”, in un altro paese “due volte due fa quattro”.
Il problema principale era che per ogni grandezza fisica esistono diverse unità di misura. Ad esempio, ora abbiamo imparato che per misurare la lunghezza ci sono i millimetri, i centimetri, i decimetri, i metri e i chilometri. Se diversi scienziati che parlano lingue diverse si riuniscono in un unico posto per risolvere qualche problema, una così grande varietà di unità di misura della lunghezza può dare origine a contraddizioni tra questi scienziati.
Uno scienziato dirà che nel loro paese la lunghezza si misura in metri. Il secondo potrebbe dire che nel loro paese la lunghezza si misura in chilometri. Il terzo può offrire la propria unità di misura.
Pertanto è stato creato il sistema internazionale delle unità SI. SI è l'abbreviazione della frase francese Le Système International d’Unités, SI (che tradotto in russo significa il sistema internazionale delle unità SI).
Il SI elenca le grandezze fisiche più popolari e ciascuna di esse ha la propria unità di misura generalmente accettata. Ad esempio, in tutti i paesi, durante la risoluzione dei problemi, è stato concordato che la lunghezza sarebbe stata misurata in metri. Pertanto, quando si risolvono i problemi, se la lunghezza è espressa in un'altra unità di misura (ad esempio in chilometri), è necessario convertirla in metri. Parleremo più tardi di come convertire un'unità di misura in un'altra. Per ora disegniamo il nostro sistema internazionale di unità SI.
Il nostro disegno sarà una tabella di quantità fisiche. Includeremo ciascuna grandezza fisica studiata nella nostra tabella e indicheremo l'unità di misura accettata in tutti i paesi. Ora abbiamo studiato le unità di lunghezza e abbiamo appreso che il sistema SI definisce i metri per misurare la lunghezza. Quindi la nostra tabella sarà simile a questa:
Unità di massa
La massa è una quantità che indica la quantità di materia presente in un corpo. La gente chiama peso il peso corporeo. Di solito quando si pesa qualcosa si dice “Pesa tanti chilogrammi” , anche se non stiamo parlando di peso, ma della massa di questo corpo.
Tuttavia, massa e peso sono concetti diversi. Il peso è la forza con cui il corpo agisce su un supporto orizzontale. Il peso è misurato in newton. E la massa è una quantità che mostra la quantità di materia presente in questo corpo.
Ma non c'è niente di sbagliato nel chiamare peso il peso corporeo. Anche in medicina dicono "peso della persona" , anche se stiamo parlando della massa di una persona. La cosa principale è essere consapevoli che si tratta di concetti diversi.
Per misurare la massa vengono utilizzate le seguenti unità di misura:
- milligrammi;
- grammi;
- chilogrammi;
- centri;
- tonnellate.
L'unità di misura più piccola è milligrammo(mg). Molto probabilmente non utilizzerai mai un milligrammo nella pratica. Sono utilizzati da chimici e altri scienziati che lavorano con piccole sostanze. Ti basti sapere che esiste una tale unità di misura della massa.
La prossima unità di misura è grammo(G). È consuetudine misurare la quantità di un particolare prodotto in grammi durante la preparazione di una ricetta.
Ci sono mille milligrammi in un grammo. Puoi mettere un segno uguale tra un grammo e mille milligrammi, poiché significano la stessa massa:
1 g = 1000mg
La prossima unità di misura è chilogrammo(kg). Il chilogrammo è un'unità di misura generalmente accettata. Misura tutto. Il chilogrammo è incluso nel sistema SI. Includiamo anche un'altra quantità fisica nella nostra tabella SI. La chiameremo “massa”:
In un chilogrammo ci sono mille grammi. Puoi mettere un segno uguale tra un chilogrammo e mille grammi, poiché indicano la stessa massa:
1 kg = 1000 g
La prossima unità di misura è quintali(ts). In centesimi è conveniente misurare la massa di un raccolto raccolto da una piccola area o la massa di un carico.
In un centesimo ci sono cento chilogrammi. Si può mettere un segno di uguale tra un centesimo e cento chilogrammi, poiché denotano la stessa massa:
1 c = 100 kg
La prossima unità di misura è tonnellata(T). I grandi carichi e le masse dei corpi di grandi dimensioni vengono solitamente misurati in tonnellate. Ad esempio, la massa di un'astronave o di un'auto.
In una tonnellata ci sono mille chilogrammi. Si può mettere un segno di uguale tra una tonnellata e mille chilogrammi, poiché denotano la stessa massa:
1 t = 1000 kg
Unità di tempo
Non c’è bisogno di spiegare che ore pensiamo sia. Tutti sanno che ora è e perché è necessaria. Se apriamo la discussione su cosa sia il tempo e proviamo a definirlo, inizieremo ad approfondire la filosofia, e ora non ne abbiamo bisogno. Cominciamo con le unità di tempo.
Per misurare il tempo vengono utilizzate le seguenti unità di misura:
- secondi;
- minuti;
- orologio;
- giorno.
L'unità di misura più piccola è secondo(Con). Esistono, ovviamente, unità più piccole come millisecondi, microsecondi, nanosecondi, ma non le prenderemo in considerazione, poiché al momento non ha senso.
Vari parametri vengono misurati in secondi. Ad esempio, quanti secondi impiega un atleta per correre 100 metri? Il secondo è incluso nel sistema internazionale SI di unità di misura del tempo ed è indicato come "s". Includiamo anche un'altra quantità fisica nella nostra tabella SI. Lo chiameremo “tempo”:
minuto(M). Ci sono 60 secondi in un minuto. Un minuto e sessanta secondi possono essere equiparati perché rappresentano lo stesso tempo:
1 metro = 60 secondi
La prossima unità di misura è ora(H). Ci sono 60 minuti in un'ora. Un segno di uguale può essere posto tra un'ora e sessanta minuti, poiché rappresentano la stessa ora:
1 ora = 60 minuti
Ad esempio, se abbiamo studiato questa lezione per un'ora e ci viene chiesto quanto tempo abbiamo dedicato allo studio, possiamo rispondere in due modi: “abbiamo studiato la lezione per un'ora” o così “abbiamo studiato la lezione per sessanta minuti” . In entrambi i casi risponderemo correttamente.
La prossima unità di tempo è giorno. Ci sono 24 ore in un giorno. Puoi mettere un segno di uguale tra un giorno e le ventiquattro ore, poiché significano la stessa ora:
1 giorno = 24 ore
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In base al loro scopo e ai requisiti, si distinguono i seguenti tipi di standard.
Norma primaria – garantisce la riproduzione e l'archiviazione di un'unità di quantità fisica con la massima precisione nel paese (rispetto ad altri standard della stessa quantità). Gli standard primari sono sistemi di misurazione unici creati tenendo conto delle ultime conquiste della scienza e della tecnologia e garantendo l'uniformità delle misurazioni nel paese.
Norma speciale - garantisce la riproduzione di un'unità di grandezza fisica in condizioni speciali in cui il trasferimento diretto della dimensione dell'unità dallo standard primario con la precisione richiesta non è fattibile, e funge da standard primario per queste condizioni.
Lo standard primario o speciale, ufficialmente approvato come fonte per il paese, è chiamato standard statale. Gli standard statali sono approvati da Gosstandart e per ciascuno di essi viene approvato uno standard statale. Gli standard statali vengono creati, archiviati e applicati dagli istituti metrologici scientifici centrali del paese.
Norma secondaria – memorizza le dimensioni di un'unità di una quantità fisica ottenuta rispetto allo standard primario della corrispondente quantità fisica. Gli standard secondari si riferiscono ai mezzi subordinati di stoccaggio delle unità e di trasferimento delle loro dimensioni durante i lavori di verifica e garantiscono la sicurezza e la minima usura degli standard primari statali.
In base al loro scopo metrologico, le norme secondarie si dividono in norme di copia, norme di confronto, norme di testimonianza e norme di lavoro.
Copia di riferimento – progettato per trasmettere la dimensione di un'unità di quantità fisica come standard di lavoro per un grande volume di lavoro di verifica. È una copia dello standard primario statale solo per scopi metrologici, ma non è sempre una copia fisica.
Standard di confronto – utilizzato per confrontare standard che, per un motivo o per l'altro, non possono essere direttamente confrontati tra loro.
Testimone standard – progettato per verificare la sicurezza e l'immutabilità dello standard statale e sostituirlo in caso di danneggiamento o smarrimento. Poiché la maggior parte degli standard statali vengono creati sulla base dell'uso dei fenomeni fisici più stabili e sono quindi indistruttibili, attualmente solo lo standard del chilogrammo ha uno standard testimone.
Norma di lavoro – utilizzato per trasmettere la dimensione di un'unità di quantità fisica utilizzando uno strumento di misura funzionante. Questo è il tipo più comune di standard utilizzato per i lavori di verifica da parte dei servizi metrologici territoriali e dipartimentali. Gli standard di lavoro sono suddivisi in categorie che determinano l'ordine della loro subordinazione secondo lo schema di verifica.
Standard delle unità SI di base.
Unità di tempo standard. L'unità di tempo - il secondo - è stata a lungo definita come 1/86400 del giorno solare medio. Successivamente si scoprì che la rotazione della Terra attorno al proprio asse avviene in modo non uniforme. Quindi la definizione dell'unità di tempo si basava sul periodo di rotazione della Terra attorno al Sole: l'anno tropicale, ad es. l'intervallo di tempo tra due equinozi di primavera, uno dopo l'altro. La dimensione di un secondo è stata definita come 1/31556925,9747 di un anno tropicale. Ciò ha permesso di aumentare la precisione della determinazione dell'unità di tempo di quasi 1000 volte. Tuttavia, nel 1967, la 13a Conferenza Generale dei Pesi e delle Misure adottò una nuova definizione del secondo come intervallo di tempo durante il quale si verificano 9192631770 oscillazioni, corrispondente alla frequenza di risonanza della transizione energetica tra i livelli della struttura iperfine dello stato fondamentale dell'atomo di cesio-133 in assenza di disturbi da campi esterni. Questa definizione è implementata utilizzando riferimenti di frequenza al cesio.
Nel 1972 fu effettuata la transizione al sistema del Tempo Coordinato Universale. Dal 1997, il controllo primario statale e lo schema di verifica statale per gli strumenti di misurazione del tempo e della frequenza sono determinati dalle regole di standardizzazione interstatale PMG18-96 “Schema di verifica interstatale per gli strumenti di misurazione del tempo e della frequenza”.
Lo standard primario statale di un'unità di tempo, costituito da un insieme di strumenti di misurazione, garantisce la riproduzione di unità di tempo con una deviazione standard del risultato della misurazione non superiore a 1 * 10 -14 per tre mesi.
Unità di lunghezza standard. Nel 1889 il metro fu adottato come uguale alla distanza tra due linee segnate su un'asta metallica avente sezione trasversale a forma di X. Sebbene i misuratori internazionali e nazionali fossero costituiti da una lega di platino e iridio, che si distingue per una notevole durezza e una grande resistenza all'ossidazione, non era del tutto sicuro che la lunghezza del campione non sarebbe cambiata nel tempo. Inoltre, l'errore nel confrontare tra loro i metri di linea platino-iridio è + 1,1 * 10 -7 m (+0,11 micron) e poiché le linee hanno una larghezza significativa, la precisione di questo confronto non può essere aumentata in modo significativo.
Dopo aver studiato le linee spettrali di numerosi elementi, si è scoperto che la linea arancione dell'isotopo krypton-86 fornisce la massima precisione nella riproduzione di un'unità di lunghezza. Nel 1960, l'XI Conferenza Generale sui Pesi e le Misure adottò l'espressione della dimensione del metro in queste lunghezze d'onda come valore più accurato.
Il kriptonmetro ha permesso di aumentare la precisione di riproduzione di un'unità di lunghezza di un ordine di grandezza. Tuttavia, ulteriori ricerche hanno permesso di ottenere uno standard di misura più accurato basato sulla lunghezza d'onda nel vuoto della radiazione monocromatica generata da un laser stabilizzato. Lo sviluppo di nuovi complessi di riferimento per riprodurre il metro portò alla definizione del metro come la distanza che la luce percorre nel vuoto in 1/299792458 di secondo. Questa definizione di metro è stata sancita dalla legge nel 1985.
Il nuovo complesso standard per la riproduzione del misuratore, oltre ad aumentare la precisione della misurazione nei casi necessari, consente anche di monitorare la costanza dello standard platino-iridio, che è ormai diventato uno standard secondario utilizzato per trasmettere la dimensione del misuratore unità come standard di lavoro.
Unità di massa standard. Nello stabilire il sistema metrico di misure, come unità di tempo è stata presa la massa di un decimetro cubo di acqua pura alla temperatura di massima densità (4 0 C).
Durante questo periodo furono effettuate determinazioni precise della massa di un volume noto d'acqua pesando successivamente in aria e acqua un cilindro di bronzo vuoto, le cui dimensioni furono attentamente determinate.
Sulla base di queste pesate, il primo prototipo del chilogrammo era un peso cilindrico di platino con un'altezza di 39 mm pari al suo diametro. Come il prototipo del contatore, è stato trasferito agli Archivi nazionali di Francia per la conservazione. Nel XIX secolo furono ripetute diverse misurazioni accurate della massa di un decimetro cubo di acqua pura alla temperatura di 4 0 C. Si scoprì che questa massa era leggermente (circa 0,028 g) inferiore al chilogrammo prototipo dell'Archivio. Per non modificare il valore dell'unità di massa originaria durante ulteriori pesate più accurate, la Commissione internazionale sui prototipi del sistema metrico nel 1872. si è deciso di prendere come unità di massa la massa del chilogrammo prototipo dell'Archivio.
Nella produzione degli standard del chilogrammo di platino-iridio, il prototipo internazionale è stato considerato quello la cui massa differiva meno dalla massa del prototipo del chilogrammo dell'Archivio.
A causa dell'adozione del prototipo convenzionale dell'unità di massa, il litro si è rivelato diverso dal decimetro cubo. Il valore di questa deviazione (1l=1.000028 dm 3) corrisponde alla differenza tra la massa del prototipo internazionale di un chilogrammo e la massa di un decimetro cubo d'acqua. Nel 1964, la 12a Conferenza Generale dei Pesi e delle Misure decise di equiparare il volume di 1 litro a 1 dm 3.
Va notato che all'epoca in cui fu istituito il sistema metrico di misure non esisteva una chiara distinzione tra i concetti di massa e peso, pertanto il prototipo internazionale del chilogrammo era considerato lo standard dell'unità di peso. Tuttavia, già con l’approvazione del prototipo internazionale del chilogrammo alla I Conferenza Generale dei Pesi e delle Misure nel 1889, il chilogrammo venne approvato come prototipo della massa.
Una chiara distinzione tra il chilogrammo come unità di massa e il chilogrammo come unità di forza è stata data nelle decisioni della 3a Conferenza generale dei pesi e delle misure (1901).
Lo standard primario statale e lo schema di verifica per i mezzi di modifica della massa sono determinati da GOST 8.021 - 84. Lo standard statale è costituito da una serie di misure e strumenti di misurazione:
· prototipo nazionale del chilogrammo - copia n. 12 del prototipo internazionale del chilogrammo, che è un peso costituito da una lega di platino-iridio e destinato a trasmettere la dimensione di un'unità di massa al peso R1;
· prototipo nazionale del chilogrammo - esemplare n. 26 del prototipo internazionale del chilogrammo, che è un peso costituito da una lega di platino-iridio e destinato a verificare l'invarianza della dimensione di un'unità di massa, riprodotta dal prototipo nazionale del chilogrammo - esemplare n. 12, e in sostituzione di quest'ultimo nei suoi confronti presso l'Ufficio Internazionale delle Misure e delle Scale;
· pesi R1 e un set di pesi realizzati in lega di platino-iridio e progettati per trasferire la dimensione di un'unità di massa su campioni - copie;
· scale standard.
Il valore di massa nominale riprodotto dalla norma è 1 kg. Lo standard primario statale garantisce la riproduzione di un'unità di massa con una deviazione standard del risultato della misurazione rispetto al prototipo internazionale del chilogrammo, non superiore a 2 * 10 -3 mg.
Le bilance standard, utilizzate per confrontare lo standard di massa, con un intervallo di pesatura di 2*10 -3 ... 1 kg hanno una deviazione standard del risultato dell'osservazione sulla bilancia di 5 * 10 -4 ... 3 * 10 -2 mg.
Consideriamo le quantità elettriche di base che studiamo prima a scuola, poi negli istituti di istruzione secondaria e superiore. Per comodità riassumeremo tutti i dati in una piccola tabella. Le definizioni delle singole quantità verranno fornite dopo la tabella in caso di malintesi.
| Grandezza | Unità SI | Nome della grandezza elettrica |
|---|---|---|
| Q | Kl - pendente | carica |
| R | Om - om | resistenza |
| U | V – volt | voltaggio |
| IO | A – ampere | Intensità attuale (corrente elettrica) |
| C | F – farad | Capacità |
| l | Gn-Henry | Induttanza |
| sigma | CM-Siemens | Conduttività elettrica |
| e0 | 8.85418781762039*10 -12 F/m | Costante elettrica |
| φ | V – volt | Potenziale punto del campo elettrico |
| P | W – watt | Potenza attiva |
| Q | VAR – volt-ampere-reattivo | Potere reattivo |
| S | Va – volt-ampere | Piena potenza |
| F | Hz-hertz | Frequenza |
Esistono prefissi decimali che vengono utilizzati nel nome della quantità e servono a semplificare la descrizione. I più comuni sono: mega, miglia, chilo, nano, pico. La tabella mostra altri prefissi, ad eccezione di quelli menzionati.
| Moltiplicatore decimale | Pronuncia | Designazione (russo/internazionale) |
|---|---|---|
| 10 -30 | cuecto | Q |
| 10 -27 | ronto | R |
| 10 -24 | iocto | e/i |
| 10 -21 | zepto | s/z |
| 10 -18 | atto | UN |
| 10 -15 | femto | f/f |
| 10 -12 | pico | p/p |
| 10 -9 | nano | n/n |
| 10 -6 | micro | µ/μ |
| 10 -3 | Milli | mm |
| 10 -2 | cent | C |
| 10 -1 | deci | d/d |
| 10 1 | tavola armonica | sì/da |
| 10 2 | etto | g/h |
| 10 3 | chilo | k/k |
| 10 6 | mega | M |
| 10 9 | giga | G/G |
| 10 12 | tera | T |
| 10 15 | peta | P/P |
| 10 18 | es | E/E |
| 10 21 | zeta | Z/Z |
| 10 24 | sì | Sì/Sì |
| 10 27 | Ronna | R |
| 10 30 | quecca | Q |
La forza attuale è 1A- questo è un valore pari al rapporto tra una carica di 1 C che passa attraverso una superficie (conduttore) in 1 s di tempo e il tempo di passaggio della carica attraverso la superficie. Perché la corrente possa circolare, il circuito deve essere chiuso.
La forza attuale è misurata in ampere. 1A=1Kl/1c
In pratica ci sono
1uA = 0,000001A
Tensione elettrica– differenza di potenziale tra due punti del campo elettrico. L'entità del potenziale elettrico è misurata in volt, quindi la tensione è misurata in volt (V).
1 Volt è la tensione necessaria per rilasciare 1 Watt di energia in un conduttore quando lo attraversa una corrente di 1 Ampere.
In pratica ci sono
Resistenza elettrica– la caratteristica di un conduttore di impedire il passaggio di corrente elettrica al suo interno. È definito come il rapporto tra la tensione alle estremità del conduttore e la corrente al suo interno. Misurato in ohm (ohm). Entro certi limiti il valore è costante.
1 Ohm è la resistenza di un conduttore quando lo attraversa una corrente continua di 1 A e ai suoi capi si forma una tensione di 1 V.
Dal corso di fisica scolastica ricordiamo tutti la formula per un conduttore omogeneo di sezione costante:
R=ρlS – la resistenza di un tale conduttore dipende dalla sezione trasversale S e dalla lunghezza l
dove ρ è la resistività del materiale conduttore, valore tabellare.
Tra le tre quantità sopra descritte esiste la legge di Ohm per un circuito CC.
La corrente nel circuito è direttamente proporzionale alla tensione nel circuito e inversamente proporzionale alla resistenza del circuito - .
Capacità elettricaè la capacità di un conduttore di accumulare carica elettrica.
La capacità è misurata in farad (1F).
1F è la capacità di un condensatore tra le cui piastre si verifica una tensione di 1 V quando caricato a 1C.
In pratica ci sono
1pF = 0,000000000001F
1nF = 0,000000001F
Induttanzaè una quantità che caratterizza la capacità di un circuito attraverso il quale scorre una corrente elettrica di creare e accumulare un campo magnetico.
L'induttanza si misura in Henry.
1Gn = (V*s)/A
1H è un valore uguale alla fem autoinduttiva che si verifica quando la corrente nel circuito cambia di 1 A entro 1 secondo.
In pratica ci sono
1mH = 0,001H
Conduttività elettrica– un valore che indica la capacità di un corpo di condurre corrente elettrica. Reciproco di resistenza.
La conduttività elettrica viene misurata in Siemens.
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Grandezzaè qualcosa che può essere misurato. Concetti come lunghezza, area, volume, massa, tempo, velocità, ecc. sono chiamati quantità. Il valore è risultato della misurazione, è determinato da un numero espresso in determinate unità. Vengono chiamate le unità in cui viene misurata una quantità unità di misura.
Per indicare una quantità si scrive un numero e accanto ad esso c'è il nome dell'unità in cui è stata misurata. Ad esempio, 5 cm, 10 kg, 12 km, 5 min. Ogni quantità ha innumerevoli valori, ad esempio la lunghezza può essere pari a: 1 cm, 2 cm, 3 cm, ecc.
La stessa quantità può essere espressa in unità diverse, ad esempio chilogrammo, grammo e tonnellata sono unità di peso. La stessa quantità in unità diverse è espressa da numeri diversi. Ad esempio, 5 cm = 50 mm (lunghezza), 1 ora = 60 minuti (tempo), 2 kg = 2000 g (peso).
Misurare una grandezza significa scoprire quante volte essa contiene un'altra grandezza dello stesso tipo, presa come unità di misura.
Ad esempio, vogliamo sapere la lunghezza esatta di una stanza. Ciò significa che dobbiamo misurare questa lunghezza utilizzando un'altra lunghezza a noi ben nota, ad esempio utilizzando un metro. Per fare ciò, mettere da parte un metro lungo la lunghezza della stanza il maggior numero di volte possibile. Se si adatta esattamente a 7 volte la lunghezza della stanza, la sua lunghezza è di 7 metri.
Come risultato della misurazione della quantità, otteniamo o numero nominato, ad esempio 12 metri, o più numeri con nome, ad esempio 5 metri e 7 centimetri, la cui totalità è chiamata numero con nome composto.
Le misure
In ogni stato, il governo ha stabilito determinate unità di misura per varie quantità. Viene chiamata un'unità di misura accuratamente calcolata, adottata come standard standard O unità esemplare. Sono state realizzate unità modello del metro, del chilogrammo, del centimetro, ecc., In base alle quali sono state realizzate le unità per l'uso quotidiano. Vengono chiamate le unità entrate in uso e approvate dallo Stato le misure.
Le misure sono chiamate omogeneo, se servono a misurare quantità dello stesso tipo. Quindi, grammo e chilogrammo sono misure omogenee, poiché vengono utilizzate per misurare il peso.
Unità
Di seguito sono riportate le unità di misura di varie quantità che si trovano spesso nei problemi di matematica:
Misure di peso/massa
- 1 tonnellata = 10 quintali
- 1 quintale = 100 chilogrammi
- 1 chilogrammo = 1000 grammi
- 1 grammo = 1000 milligrammi
- 1 chilometro = 1000 metri
- 1 metro = 10 decimetri
- 1 decimetro = 10 centimetri
- 1 centimetro = 10 millimetri
- 1 mq. chilometro = 100 ettari
- 1 ettaro = 10.000 mq. metri
- 1 mq. metro = 10000 mq. centimetri
- 1 mq. centimetro = 100 metri quadrati millimetri
- 1 cu. metro = 1000 metri cubi decimetri
- 1 cu. decimetro = 1000 metri cubi centimetri
- 1 cu. centimetro = 1000 metri cubi millimetri
Consideriamo un'altra quantità come litro. Un litro viene utilizzato per misurare la capacità delle navi. Un litro è un volume pari a un decimetro cubo (1 litro = 1 decimetro cubo).
Misure del tempo
- 1 secolo (secolo) = 100 anni
- 1 anno = 12 mesi
- 1 mese = 30 giorni
- 1 settimana = 7 giorni
- 1 giorno = 24 ore
- 1 ora = 60 minuti
- 1 minuto = 60 secondi
- 1 secondo = 1000 millisecondi
Inoltre vengono utilizzate unità di tempo quali quarti e decadi.
- trimestre - 3 mesi
- decennio - 10 giorni
Un mese viene considerato composto da 30 giorni, a meno che non sia necessario specificare la data e il nome del mese. Gennaio, marzo, maggio, luglio, agosto, ottobre e dicembre - 31 giorni. Febbraio in un anno semplice è di 28 giorni, febbraio in un anno bisestile è di 29 giorni. Aprile, giugno, settembre, novembre - 30 giorni.
Un anno è (approssimativamente) il tempo impiegato dalla Terra per completare una rivoluzione attorno al Sole. È consuetudine contare ogni tre anni consecutivi come 365 giorni, e il quarto anno successivo come 366 giorni. Viene chiamato un anno contenente 366 giorni anno bisestile, e anni contenenti 365 giorni - semplice. Al quarto anno viene aggiunto un giorno in più per il seguente motivo. La rivoluzione della Terra attorno al Sole non comprende esattamente 365 giorni, ma 365 giorni e 6 ore (approssimativamente). Pertanto, un anno semplice è più corto di un anno vero di 6 ore, e 4 anni semplici sono più corti di 4 anni veri di 24 ore, cioè di un giorno. Pertanto, ogni quattro anni (29 febbraio) viene aggiunto un giorno.
Imparerai altri tipi di quantità man mano che studi ulteriormente varie scienze.
Nomi abbreviati delle misure
I nomi abbreviati delle misure sono solitamente scritti senza punto:
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Misure di peso/massa
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Misure di area (misure quadrate)
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Misure del tempo
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Misura della capacità della nave
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Strumenti di misura
Strumenti di misura speciali vengono utilizzati per misurare varie quantità. Alcuni di essi sono molto semplici e progettati per misurazioni semplici. Tali strumenti includono un righello di misurazione, un metro a nastro, un cilindro di misurazione, ecc. Altri strumenti di misurazione sono più complessi. Tali dispositivi includono cronometri, termometri, bilance elettroniche, ecc.
Gli strumenti di misura di solito hanno una scala di misurazione (o scala in breve). Ciò significa che sull'apparecchio sono presenti divisioni di linea e accanto a ciascuna divisione di linea è scritto il valore corrispondente della quantità. La distanza tra i due tratti, accanto alla quale è scritto il valore, può essere ulteriormente suddivisa in più divisioni più piccole, queste divisioni molto spesso non sono indicate da numeri;
Non è difficile determinare a quale valore corrisponde ciascuna divisione più piccola. Quindi, ad esempio, la figura seguente mostra un righello di misurazione:
I numeri 1, 2, 3, 4, ecc. indicano le distanze tra i tratti, che sono divisi in 10 divisioni identiche. Pertanto ogni divisione (la distanza tra i tratti più vicini) corrisponde a 1 mm. Questa quantità si chiama al costo di una divisione di scala dispositivo di misurazione.
Prima di iniziare a misurare un valore, è necessario determinare il valore di divisione della scala dello strumento che si sta utilizzando.
Per determinare il prezzo di frazionamento è necessario:
- Trova le due linee più vicine sulla scala, accanto alle quali sono scritti i valori della quantità.
- Sottrai il numero più piccolo dal valore più grande e dividi il numero risultante per il numero di divisioni tra loro.
Ad esempio, determiniamo il prezzo della divisione della scala del termometro mostrato nella figura a sinistra.
Prendiamo due linee, vicino alle quali sono tracciati i valori numerici del valore misurato (temperatura).
Ad esempio, le barre che indicano 20 °C e 30 °C. La distanza tra questi tratti è divisa in 10 divisioni. Pertanto, il prezzo di ciascuna divisione sarà pari a:
(30°C - 20°C): 10 = 1°C
Pertanto il termometro segna 47 °C.
Ognuno di noi deve costantemente misurare diverse quantità nella vita di tutti i giorni. Ad esempio, per arrivare in orario a scuola o al lavoro, è necessario misurare il tempo che verrà trascorso in viaggio. I meteorologi misurano la temperatura, la pressione barometrica, la velocità del vento, ecc. per prevedere il tempo.
