Виды единиц измерения физика

Физические величины и их измерение

п.1. Физические величины

Физические тела могут отличаться своими размерами, весом, материалом, из которого изготовлены, и т.д. Физические явления также могут различаться своей продолжительностью, интенсивностью, скоростью и т.п.

Многие физические свойства мы измеряем, т.е. определяем их количественные величины: меряем длину в метрах, площадь – в квадратных метрах, время – в секундах, массу – в килограммах и т.п.

Примеры физических свойств и соответствующих им физических величин:
Физическое тело — стол

Плотность (древесины столешницы)

Плотность (металла ножек)

Физическое явление – кипение воды

Длительность полного выкипания 1 кг воды на обычной конфорке (2,0 кВт)

п.2. Единицы измерения

«Наука начинается с тех пор, как начинают измерять. Точная наука немыслима без меры».

Примеры единиц измерения:

• для расстояний – метры, километры, сантиметры;
• для времени – секунды, минуты, часы;
• для массы – килограммы, граммы, тонны.

Примеры размеров, выраженные в метрах:

• радиус наблюдаемой части Вселенной – 10 26 м
• среднее расстояние от Солнца до Земли – 1,5·10 11 м
• средний рост ученика 7 класса – 1,5 м
• средний размер вируса – 10 -7 м
• радиус протона – 10 -15 м

п.3. Международная система единиц СИ

В современном мире система единиц измерения для науки, техники и быта устанавливается государством в специальных законах.
В большинстве государств используется Международная система единиц СИ.

СИ была принята XI Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 г., изменялась и дополнялась на последующих конференциях (последние изменения внесены в 2019 г.).
В СИ определено семь основных единиц для семи физических величин.

Физическая величина	Длина	Время	Масса	Сила тока	Температура	Кол-во вещества	Сила света
Ед. измерения	Метр	Секунда	Килограмм	Ампер	Кельвин	Моль	Кандела

Остальные единицы СИ являются производными и образуются из основных с помощью уравнений.
Кроме того, существуют ещё кратные единицы, которые в разы больше, и дольные единицы, которые в разы меньше основных и производных единиц.
Названия кратных и дольных единиц формируются с помощью приставок «кило», «мега», «гига», «деци», «санти», «милли» и т.п.

Примеры кратных и дольных единиц для метра:
10 3 м=1000 м=1 км – километр
10 -1 м=0,1 м=1 дм – дециметр
10 -2 м=0,01 м=1 см – сантиметр
10 -3 м=0,001 м=1 мм – миллиметр
10 -6 м=0,000001 м=1 мк – микрометр
10 -9 м=0,000000001 м=1 нм – нанометр

Существуют также внесистемные единицы измерения, которые остаются в употреблении по традиции и потому что удобны. Например, тонна и центнер для массы, литр для объема, миля для расстояния и т.п.

п.4. Измерительные приборы

В большинстве случаев мы измеряем физические величины с помощью приборов: длину – с помощью линейки, вес – с помощью весов, время – с помощью секундомера и т.д.

Примеры измерительных приборов для определения длины:

Линейка	Рулетка	Метр складной
Микрометр	Ручной лазерный дальномер	Купол астрономического лазерного дальномера

п.5. Задачи

Задача 1. Найдите длину брусков, приложенных к линейке (одно деление – 1 мм):

Чтобы найти длину бруска (l), нужно от измерения справа (x₂) отнять измерение слева (x₁):

Задача 2. Запишите длины в порядке убывания:
0,3 дм, 20 см, 450 мм, 540 мкм, 0,0001 км.

Выразим все длины через метры:
0,3 дм = 0,03 м
20 см = 0,2 м
450 мм = 0,45 м
540 мкм = 0,00054 м
0,0001 км = 0,1 м
Получаем:
0,45 м>0,2 м>0,1 м>0,03 м>0,00054 м
450 мм>20 см>0,0001 км>0,3 дм>540 мкм

Задача 3. Объем воды в аквариуме 5 л. Выразите этот объем в м 3 , дм 3 , см 3 .

5 л = 5 дм 3
5 л = 5 дм 3 = 5·(1 дм) 3 =5·(0,1 м) 3 =5·0,001 м 3 =0,005 м 3
5 л = 5 дм 3 = 5·(1 дм) 3 =5·(10 см) 3 =5·1000 (см) 3 =5000 (см) 3

Задача 4. Квадрат площадью 1 м 2 разрезали на квадратики площадью 1 см 2 и уложили их в ряд. Какой длины получился этот ряд?

Найдем, сколько в большом квадрате маленьких квадратиков:
1 м 2 =(1 м) 2 =(100 см) 2 =10 000 см 2
Получается 10 000 квадратиков 1х1 см. Из них получится ряд длиной:
10 000 см=100 м
Ответ: 100 м

Источник

Обозначения в физике — единицы измерения физических величин

Каждое измерение — это сравнение измеряемой величины с другой, однородной с ней величиной, которую считают единичной. Теоретически единицы для всех величин в физике можно выбрать независимыми друг от друга. Но это крайне неудобно, так как для каждой величины следовало бы ввести свой эталон. Кроме этого во всех физических уравнениях, которые отображают связь между разными величинами, возникли бы числовые коэффициенты.

Основная особенность используемых в настоящее время систем единиц состоит в том, что между единицами разных величин имеются определенные соотношения. Эти соотношения установлены теми физическими законами (определениями), которыми связываются между собой измеряемые величины. Так, единица скорости выбрана таким образом, что она выражается через единицы расстояния и времени. При выборе единиц скорости используется определение скорости. Единицу силы, например, устанавливают при помощи второго закона Ньютона.

При построении определенной системы единиц, выбирают несколько физических величин, единицы которых устанавливают независимо друг от друга. Единицы таких величин называют основными. Единицы остальных величин выражают через основные, их называют производными.

Таблица единиц измерения «Пространство и время»

Физическая величина

Символ

Единица измерения физической величины

Ед. изм. физ. вел.

Описание

Примечания

l, s, d

м

Протяжённость объекта в одном измерении.

м 2

Протяженность объекта в двух измерениях.

м 3

Протяжённость объекта в трёх измерениях.

с

α, φ

рад

Величина изменения направления.

α, β, γ

ср

м/с

Быстрота изменения координат тела.

метр в секунду в квадрате

м/с 2

Быстрота изменения скорости объекта.

радиан в секунду

рад/с =

Скорость изменения угла.

радиан на секунду в квадрате

рад/с 2 =

Быстрота изменения угловой скорости

Таблица единиц измерения «Механика»

Физическая величина

Символ

Единица измерения физической величины

Ед. изм. физ. вел.

Описание

Примечания

кг

Величина, определяющая инерционные и гравитационные свойства тел.

килограмм на кубический метр

кг/м 3

Масса на единицу объёма.

Масса на единицу площади.

кг/м 2

Отношение массы тела к площади его поверхности

Масса на единицу длины.

кг/м

Отношение массы тела к его линейному параметру

кубический метр на килограмм

м 3 /кг

Объём, занимаемый единицей массы вещества

килограмм в секунду

кг/с

Масса вещества, которая проходит через заданную площадь поперечного сечения потока за единицу времени

кубический метр в секунду

м 3 /с

Объёмный расход жидкости или газа

килограмм-метр в секунду

кг•м/с

Произведение массы и скорости тела.

экстенсивная, сохраняющаяся величина

килограмм-метр в квадрате в секунду

кг•м 2 /с

Мера вращения объекта.

килограмм-метр в квадрате

кг•м 2

Мера инертности объекта при вращении.

Н

Действующая на объект внешняя причина ускорения.

Н•м =

Произведение силы на длину перпендикуляра, опущенного из точки на линию действия силы.

Н•с

Произведение силы на время её действия

Давление, механическое напряжение

Па = (кг/(м·с 2 ))

Сила, приходящаяся на единицу площади.

Дж = (кг·м 2 /с 2 )

Скалярное произведение силы и перемещения.

Дж = (кг·м 2 /с 2 )

Способность тела или системы совершать работу.

экстенсивная, сохраняющаяся величина, скаляр

Вт = (кг·м 2 /с 3 )

Скорость изменения энергии.

Таблица единиц измерения «Периодические явления, колебания и волны»

Физическая величина

Символ

Единица измерения физической величины

Ед. изм. физ. вел.

Описание

Примечания

с

Промежуток времени, за который система совершает одно полное колебание

Частота периодического процесса

Гц =

Число повторений события за единицу времени.

Циклическая (круговая) частота

радиан в секунду

рад/с

Циклическая частота электромагнитных колебаний в колебательном контуре.

секунда в минус первой степени

с -1

Периодический процесс, равный числу полных циклов, совершённых за единицу времени.

м

Расстояние между двумя ближайшими друг к другу точками в пространстве, в которых колебания происходят в одинаковой фазе.

метр в минус первой степени

м -1

Пространственная частота волны

Таблица единиц измерения «Тепловые явления»

Физическая величина

Символ

Единица измерения физической величины

Ед. изм. физ. вел.

Описание

Примечания

К

Средняя кинетическая энергия частиц объекта.

кельвин в минус первой степени

К -1

Зависимость электрического сопротивления от температуры

gradT

кельвин на метр

К/м

Изменение температуры на единицу длины в направлении распространения теплоты.

Теплота (количество теплоты)

Дж = (кг·м 2 /с 2 )

Энергия, передаваемая от одного тела к другому немеханическим путём

джоуль на килограмм

Дж/кг

Кол-во теплоты, которое необходимо подвести к веществу, взятому при температуре плавления, чтобы расплавить его.

джоуль на кельвин

Дж/К

Кол-во теплоты, поглощаемой (выделяемой) телом в процессе нагревания.

джоуль на килограмм-кельвин

Дж/(кг•К)

Теплоёмкость единичной массы вещества.

джоуль на килограмм

Дж/кг

Мера необратимого рассеивания энергии или бесполезности энергии.

Таблица единиц измерения «Молекулярная физика»

Физическая величина

Символ

Единица измерения физической величины

Описание

Примечания

моль

Количество однотипных структурных единиц, из которых состоит вещество.

M, μ

килограмм на моль

кг/моль

Отношение массы вещества к количеству молей этого вещества.

Дж/моль

Энергия термодинамической системы.

джоуль на моль-кельвин

Дж/(моль•К)

Теплоёмкость одного моля вещества.

метр в минус третьей степени

м -3

Число молекул, содержащихся в единице объема.

килограмм на кубический метр

кг/м 3

Отношение массы компонента, содержащегося в смеси, к объёму смеси.

моль на кубический метр

моль/м 3

Содержание компонента относительно всей смеси.

В, μ

квадратный метр на вольт-секунду

м 2 /(В•с)

Коэффициент пропорциональности между дрейфовой скоростью носителей и приложенным внешним электрическим полем.

Таблица единиц измерения «Электричество и магнетизм»

Физическая величина

Символ

Единица измерения физической величины

Ед. изм. физ. вел.

Описание

Примечания

А

Протекающий в единицу времени заряд.

ампер на квадратный метр

А/м 2

Сила электрического тока, протекающего через элемент поверхности единичной площади.

Кл = (А·с)

Способность тел быть источником электромагнитных полей и принимать участие в электромагнитном взаимодействии.

экстенсивная, сохраняющаяся величина

Электрический дипольный момент

Кл•м

Электрические свойства системы заряженных частиц в смысле создаваемого ею поля и действия на неё внешних полей.

кулон на квадратный метр

Кл/м 2

Процессы и состояния, связанные с разделением каких-либо объектов, преимущественно в пространстве.

В

Изменение потенциальной энергии, приходящееся на единицу заряда.

В

Работа сторонних сил (некулоновских) по перемещению заряда.

В/м

Отношение силы F, действующей на неподвижный точечный заряд, помещённый в данную точку поля, к величине этого заряда q

Ф

Мера способности проводника накапливать электрический заряд

Ом = (м 2 ·кг/(с 3 ·А 2 ))

сопротивление объекта прохождению электрического тока

Удельное электрическое сопротивление

Ом•м

Способность материала препятствовать прохождению электрического тока

См

Способность тела (среды) проводить электрический ток

Тл

Векторная величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля

Вб =

Величина, учитывающая интенсивность магнитного поля и занимаемую им область.

Напряженность магнитного поля

А/м

Разность вектора магнитной индукции B и вектора намагниченности M

А•м 2

Величина, характеризующая магнитные свойства вещества

А/м

Величина, характеризующая магнитное состояние макроскопического физического тела.

Гн

Коэффициент пропорциональности между электрическим током, текущим в каком-либо замкнутом контуре, и полным магнитным потоком

Дж = (кг·м 2 /с 2 )

Энергия, заключенная в электромагнитном поле

Объемная плотность энергии

джоуль на кубический метр

Дж/м 3

Энергия электрического поля конденсатора

Вт

Мощность в цепи переменного тока

вар

Величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля в цепи переменного тока

Вт•А

Суммарная мощность с учетом активной и реактивной ее составляющих, а также отклонения формы тока и напряжения от гармонической

Таблица единиц измерения «Оптика, электромагнитное излучение»

Физическая величина

Символ

Единица измерения физической величины

Ед. изм. физ. вел.

Описание

Примечания

кд

Количество световой энергии, излучаемой в заданном направлении в единицу времени.

Световая, экстенсивная величина

лм

Физическая величина, характеризующая количество «световой» мощности в соответствующем потоке излучения

лм•с

Физическая величина, характеризует способность энергии, переносимой светом, вызывать у человека зрительные ощущения

лк

Отношение светового потока, падающего на малый участок поверхности, к его площади.

люмен на квадратный метр

лм/м 2

Световая величина, представляющая собой световой поток

кандела на квадратный метр

кд/м 2

Сила света, излучаемая единицей площади поверхности в определенном направлении

Дж = (кг·м 2 /с 2 )

Энергия, переносимая оптическим излучением

Таблица единиц измерения «Акустика»

Физическая величина

Символ

Единица измерения физической величины

Ед. изм. физ. вел.

Описание

Примечания

Па

Переменное избыточное давление, возникающее в упругой среде при прохождении через неё звуковой волны

кубический метр в секунду

м 3 /с

Отношение объема сырья, подаваемого в реактор в час к объему катализатора

м/с

Скорость распространения упругих волн в среде

ватт на квадратный метр

Вт/м 2

Величина, характеризующая мощность, переносимую звуковой волной в направлении распространения

скалярная физическая величина

паскаль-секунда на кубический метр

Па•с/м 3

Отношение амплитуды звукового давления в среде к колебательной скорости её частиц при прохождении через среду звуковой волны

ньютон-секунда на метр

Н•с/м

Указывает силу, необходимую для движения тела при каждой частоте

Таблица единиц измерения «Атомная и ядерная физика. Радиоактивность»

Физическая величина

Символ

Единица измерения физической величины

Ед. изм. физ. вел.

Описание

Примечания

Масса (масса покоя)

кг

Масса объекта, находящегося в состоянии покоя.

кг

Величина, выражающая влияние внутренних взаимодействий на массу составной частицы

Элементарный электрический заряд

Кл

Минимальная порция (квант) электрического заряда, наблюдающегося в природе у свободных долгоживущих частиц

Дж = (кг·м 2 /с 2 )

Разность между энергией состояния, в котором составляющие части системы бесконечно удалены

Период полураспада, среднее время жизни

с

Время, в течение которого система распадается в примерном отношении 1/2

м 2

Величина, характеризующая вероятность взаимодействия элементарной частицы с атомным ядром или другой частицей

A

Бк

Величина, равная отношению общего числа распадов радиоактивных ядер нуклида в источнике ко времени распада

Энергия ионизирующего излучения

Дж = (кг·м 2 /с 2 )

Вид энергии, высвобождаемой атомами в форме электромагнитных волн (гамма- или рентгеновское излучение) или частиц

Поглощенная доза ионизирующего излучения

Гр

Доза, при которой массе 1 кг передаётся энергия ионизирующего излучения в 1 джоул

Эквивалентная доза ионизирующего излучения

Зв

Поглощенная доза любого ионизирующего излучения, равная 100 эрг на 1 грамм облученного вещества

Экспозиционная доза рентгеновского и гамма-излучения

кулон на килограмм

Кл/кг

отношение суммарного электрического заряда ионов одного знака от внешнего гамма-излучения

Обозначения в физике с несколькими буквами

Специальные символы

Для удобства написания и чтения в среде ученых физиков принято использовать специальные символы, характеризующие те или иные явления и свойства.

Скобки

В физике принято использовать не только формулы, которые применяют в математике, но и специализированные скобки.

Диакритические знаки

Диакритические знаки добавляются к символу физической величины для обозначения определённых различий. Ниже диакритические знаки добавлены для примера к букве x.

Источник