Измерение (физика) | это… Что такое Измерение (физика)?
Толкование
- Измерение (физика)
Измерение — совокупность операций для определения отношения одной (измеряемой) величины к другой однородной величине, принятой за единицу, хранящуюся в техническом средстве (средстве измерений). Получившееся значение называется числовым значением измеряемой величины, числовое значение совместно с обозначением используемой единицы называется значением физической величины. Измерение физической величины опытным путём проводится с помощью различных средств измерений — мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, систем, установок и т. д. Измерение физической величины включает в себя несколько этапов: 1) сравнение измеряемой величины с единицей; 2) преобразование в форму, удобную для использования (различные способы индикации).
- Принцип измерений — физическое явление или эффект, положенное в основу измерений.
- Метод измерений — приём или совокупность приёмов сравнения измеряемой физической величины с её единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. Метод измерений обычно обусловлен устройством средств измерений.
Характеристикой точности измерения является его погрешность Примеры измерений
- В простейшем случае, прикладывая линейку с делениями к какой-либо детали, по сути сравнивают её размер с единицей, хранимой линейкой, и, произведя отсчёт, получают значение величины (длины, высоты, толщины и других параметров детали).
- С помощью измерительного прибора сравнивают размер величины, преобразованной в перемещение указателя, с единицей, хранимой шкалой этого прибора, и проводят отсчёт.
В тех случаях, когда невозможно выполнить измерение (не выделена величина как физическая и не определена единица измерений этой величины) практикуется оценивание таких величин по условным шкалам, например, Шкала Рихтера интенсивности землетрясений, Шкала Мооса — шкала твёрдости минералов
Наука, предметом изучения которой являются все аспекты измерений, называется метрологией.
Содержание
- 1 Классификация измерений
- 1.1 По видам измерений
- 1.2 По методам измерений
- 1.3 По назначению
- 1.4 По точности
- 1.5 По отношению к изменению измеряемой величины
- 1.6 По числу измерений
- 1.7 По результатам измерений
- 2 История
- 3 Единицы и системы измерения
- 4 Литература и документация
- 4.1 Литература
- 4.2 Нормативно-техническая документация
- 5 Ссылки
- 6 См. также
Классификация измерений
По видам измерений
Основная статья: Виды измерений
- Прямое измерение — измерение, при котором искомое значение физической величины получают непосредственно.
- Косвенное измерение — определение искомого значения физической величины на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной.
- Совместные измерения — проводимые одновременно измерения двух или нескольких неодноименных величин для определения зависимости между ними.
- Совокупные измерения — проводимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомые значения величин определяют путем решения системы уравнений, получаемых при измерениях этих величин в различных сочетаниях.
По методам измерений
- Метод непосредственной оценки — метод измерений, при котором значение величины определяют непосредственно по показывающему средству измерений
- Метод сравнения с мерой — метод измерений, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой.
- Нулевой метод измерений — метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия измеряемой величины и меры на прибор сравнения доводят до нуля.
- Метод измерений замещением — метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину замещают мерой с известным значением величины.
- Метод измерений дополнением — метод сравнения с мерой, в котором значение измеряемой величины дополняется мерой этой же величины с таким расчетом, чтобы на прибор сравнения воздействовала их сумма, равная заранее заданному значению
- Дифференциальный метод измерений — метод измерений, при котором измеряемая величина сравнивается с однородной величиной, имеющей известное значение, незначительно отличающееся от значения измеряемой величины, и при котором измеряется разность между этими двумя величинами
По назначению
Технические и метрологические измерения
По точности
Детерминированные и случайные
По отношению к изменению измеряемой величины
Статические и динамические
По числу измерений
Однократные и многократные
По результатам измерений
- Абсолютное измерение — измерение, основанное на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и (или) использовании значений физических констант.
- Относительное измерение — измерение отношения величины к одноимённой величине, играющей роль единицы, или измерение изменения величины по отношению к одноимённой величине, принимаемой за исходную.
История
Единицы и системы измерения
Основная статья: Единицы измерения
- Международная система единиц (СИ)
- Метрическая система мер
- Система СГС
- Английская система мер
Литература и документация
Литература
- Кушнир Ф. В. Радиотехнические измерения
- Нефедов В. И., Хахин В. И., Битюков В. К. Метрология и радиоизмерения: Учебник для вузов — 2006
- Н. С. Основы метрологии: практикум по метрологии и измерениям — М.: Логос, 2007
Нормативно-техническая документация
- РМГ 29-99 ГСИ. Метрология. Основные термины и определения
- ГОСТ 8. 207-76 ГСИ. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения
- МИ 2222-92 ГСИ. Виды измерений. Классификация
Ссылки
- Метрология
- Метрология
- Метрология измерений
См. также
- Погрешность измерения
- Средство измерений
- Физическая величина
- Измерение давления
- Калибровка
- Точность
- Воспроизводимость
- Основное уравнение измерений
- Динамометр
- Измерения в телекоммуникациях
207-76 ГСИ. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положенияWikimedia Foundation. 2010.
Игры ⚽ Нужна курсовая?
- Измерение (математика)
- Измерение звука
Полезное
Что такое время в физике и механике: понятие, формула, как обозначается
Попробуйте сходу дать точное определение: что такое время? Мысль вертится вокруг этого понятия, пытается ухватиться, но вот сформулировать однозначное определение сложно.
Есть разные концепции и трактовки времени в философии, физике, метрологии.
В классической механике и теории относительности используются совершенно разные концепции времени. В первом случае время характеризует последовательность событий, происходящих в трехмерном пространстве. Во втором рассматривается еще и как четвертая координата.
Но обо всем по порядку. Давайте узнаем, как люди измеряли время, почему секунда — его мельчайшая принятая единица. Также определим понятие времени в физике, рассмотрим явления релятивистского и гравитационного замедления времени.
Что такое время?
Течение времени – совершенно естественное явление. Время идет, все вокруг меняется, происходят разные события. Именно поэтому о времени с точки зрения физики, в первую очередь, стоит говорить в контексте событий.
Если бы вокруг ничего не происходило, понятие времени не имело бы традиционного смысла. Другими словами, без событий времени не существует. Итак:
Время – мера того, как меняется окружающий мир.
Время определяет длительность существования объектов, изменение их состояний и процессы, протекающие в них.В системе СИ время измеряется в секундах и обозначается буквой t.
Как люди измеряли время?
Для измерения времени нужны какие-либо повторяющиеся с одинаковым периодом события. Например, смена дня и ночи. Солнце каждый день встает на востоке и садится на западе, а Луна каждый синодический месяц проходит весь цикл фаз освещенности солнцем — от тоненького серпа полумесяца до полнолуния.
Синодический месяц – время от одного новолуния до другого. За синодический месяц Луна совершает оборот вокруг Земли.
Древним людям ничего не оставалось, как привязать отсчет времени к движению небесных тел и событиям, связанным с ним. А именно – к смене дней, ночей и сезонов года.
В году 4 сезона и 12 месяцев. Именно столько раз за весну, лето, осень и зиму Луна меняет свои фазы.
По мере развития прогресса методы измерения времени совершенствовались, появились солнечные, водяные, песочные, огненные, механические, электронные и, наконец, молекулярные часы.
Часы FOCS 1Часы FOCS 1 в Швейцарии измеряют время с погрешностью хода около одной секунды за 30 миллионов лет. Это очень точные часы, но через 30 миллионов лет их все же придется «подвести».
Почему в часе 60 минут, в минуте – 60 секунд, а в сутках – 24 часа?
Сразу оговоримся, что изложенное ниже во многом является личными предположениями автора, сделанными на основе исторических сведений. Если у наших читателей появятся уточнения или вопросы, мы будем рады видеть их в обсуждениях.
Древним народам нужна была какая-то основа, чтобы строить свои системы счисления. В Вавилоне за такую основу было взято число 60.
Именно благодаря шестидесятеричной системе счисления, придуманной шумерами и позже распространившейся в Древнем Вавилоне, окружность содержит 360 градусов, градус – 60 минут, а минута – 60 секунд.
Год можно представить в виде окружности, содержащей 360 градусов. Возможно, число 360 в данном контексте взялось оттого, что в году 365 дней, и эту цифру просто округлили до 360.
Когда-то самой короткой единицей измерения времени был час. Древние вавилоняне были сильными математиками и решили ввести меньшие единицы времени, используя свое любимое число 60. Поэтому, в часе 60 минут, а в минуте 60 секунд.
Но почему день делится на 12 часов? За это нужно сказать спасибо древним египтянам и их двенадцатиричной системе. День и ночь делились на 12 раных частей, считаясь разными царствами бытия. Скорее всего, первоначально использование числа 12 связано с количеством оборотов Луны вокруг Земли за год.
Самая большая единица измерения времени
Самая большая единица измерения времени – кальпа.
Кальпа является понятием из индуизма и буддизма. Она равняется примерно 4,32 миллиардам лет, что совпадает с возрастом Земли с точностью до 5%.
Как в голову древним индуистам пришли такие цифры? Ответа на этот вопрос мы не знаем, но вся система как будто говорит нам, что тогда люди знали о Вселенной немного больше, чем мы.
Представление о времениКальпу в индуизме еще называют «днем Брахмы». День сменяется ночью, равной ему по продолжительности. 30 дней и ночей составляют месяц, а год состоит из 12 месяцев. Вся жизнь Брахмы – 100 лет, по прошествии которых мир погибает вместе с ним.
Если перевести сто лет Брахмы в наши традиционные годы, получится 311 триллионов и 40 миллиардов лет! Нынешнему Брахме 51 год.
Вывод: если все это правда, то беспокоится не стоит — Вселенная будет существовать еще долгое время.
Кальпа – самая большая единица измерения времени согласно книге рекордов Гиннеса.
Первые часы
Сначала было достаточно палочки, на которой каменным топором можно делать зарубки и тем самым отсчитывать прошедшие дни. Но это скорее был календарь, а не часы.
Первые и самые древние часы – солнечные. Их действие основано на изменении длины тени предметов по мере того, как солнце движется по небосводу. Такие часы представляли собой гномон – длинный шест, воткнутый в землю. Солнечные часы применялись в Древнем Египте и Китае. О них было доподлинно известно уже в 1200 году до нашей эры.
Солнечные часы в КитаеЗатем появились водяные, песочные и огненные часы. Работа этих механизмов не была привязана к движению небесных светил. Долгое время водяные часы были главным инструментом для измерения времени.
Первые механические часы были изготовлены китайскими мастерами в 725 году нашей эры. Однако широкое распространение они получили относительно недавно.
В средневековой Европе механические часы устанавливались в башнях соборов и имели только одну стрелку – часовую.
Карманные часы появились только в 1675 году (изобретение запатентовал Гюйгенс), а наручные – намного позже.
Первые наручные часы были исключительно женским аксессуаром. Они представляли собой богато украшенные изделия, точность хода которых отличалась огромными погрешностями. У уважающего себя мужчины не могло быть и мысли о том, чтобы носить наручные часы.
Современные часы
Сейчас механические или электронные часы есть у каждого. Они измеряют время с относительно небольшими погрешностями. Однако самыми точными часами в мире являются атомные часы. Их еще называют молекулярными или квантовыми.
Биг Бен — знаменитые башенные часыКак мы помним, для определения единицы времени необходим какой-то периодический процесс. Когда-то самой короткой единицей был день. То есть единица измерения время была привязана к периодичности восхода и заката солнца. Потом минимальной единицей стал час, и так далее.
С 1967 года, согласно международной системе СИ, определение одной секунды привязано к периоду электромагнитного излучения, возникающего при переходе между сверхтонкими уровнями основного состояния атома Цезия-133.
А именно: одна секунда равна 9 192 631 770 таким периодам.
Время в физике
На данный момент не существует определенной и единой концепции определения времени в физике.
В классической механике время считается непрерывной, априорной и ничем не определяемой характеристикой мира.
Для измерения времени используется какая-либо периодическая последовательность событий. В классической физике время инвариантно относительно любой системы отсчета. То есть во всех системах события происходят одновременно.
Как найти время в физике? Простейшая формула, определяющая связь между пройденным путем, скоростью и временем, известна каждому школьнику и имеет вид:
Это формула времени для равномерного и прямолинейного движения. Здесь t — время, S — пройденное расстояние,
Более подробно об основах классической механики читайте в нашей отдельной статье.
Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы
Термодинамика говорит, что время необратимо. Необратимо по причине возрастания энтропии замкнутой системы. Кстати, в нашем тематическом материале читайте о том, что такое энтропия.
Но самое интересное начинается в релятивистской физике. Приведем цитату Стивена Хокинга, физика, написавшего краткую историю времени.
Нам приходится принять, что время не отделено полностью от пространства и не независимо от него, но вместе с ним образует единый объект, который называется пространством-временем
Также в релятивистской физике время перестает быть инвариантом и можно говорить об относительности времени. Другими словами, ход времени зависит от движения системы отсчета.
Это так называемое релятивистское замедление времени. Если часы находятся в неподвижной системе отсчета, то в движущемся теле все процессы происходят медленнее, чем в неподвижном.
Именно поэтому космонавт, путешествующий в космосе на супер скоростном корабле, практически не постареет по сравнению со своим братом близнецом, оставшимся на Земле.
Помимо релятивистского существует гравитационное замедление времени. Что это такое? Гравитационное замедление времени – изменение хода часов в гравитационном поле. Чем сильнее поле гравитации, тем сильнее замедление.
Вспомним о том, что секунда – это время, за которое атом изотопа цезия совершает 9 192 631 770 квантовых переходов. В зависимости от того, где находится атом (на земле, в космосе, вдали от любого объекта или у черной дыры) секунда будет иметь разные значения.
Поэтому и время процессов, связанных с данной системой отсчета, будет отличаться. Так, для наблюдателя у горизонта событий Шварцшильдовской черной дыры время практически остановится, а для наблюдателя на Земле все произойдет почти мгновенно.
Людей всегда волновала тема путешествий во времени.
Предлагаем вам посмотреть научно-популярный фильм на эту тему и напоминаем, что если у вас совершенно нет времени на учебные дела, наш студенческий сервис всегда поможет справится с актуальными задачами и проблемами.
Измерение и единицы измерения в физике
В этой статье мы узнаем о различных единицах измерения, доступных для измерения физической величины.
Начнем с определения измерения в физике.
Что такое измерение?
Измерение – это процесс вычисления количества неизвестной физической величины с использованием стандартной известной величины. Например, если мы хотим измерить длину книги, мы используем весы.
Здесь
- длина книги неизвестная физическая величина
- шкала — известное стандартное количество
Использование стандартного количества для измерения имеет решающее значение в наши дни, потому что раньше люди использовали свои части тела, такие как руки и ладони, для выполнения измерений.
Однако части тела каждого человека различны, что приводит к неправильным результатам во время измерения.
Результатом измерения физических величин является числовое значение и эталон измерения. Например, предположим, что мы измеряем длину книги как 22 см. Здесь
- 22 — числовое значение, называемое величиной .
- см — эталон, известный как единица измерения.
Единица измерения в физике
Как упоминалось ранее, единицы измерения служат эталоном для определения измерения физической величины.
Они придают особое значение величине вещества. Например, если мы скажем, что объем книги равен 32, у нас не будет реального смысла в этом. Это потому, что объем может быть 32 мм 3 или 32 см 3 или 32 м 3 .
Однако, если мы используем такие единицы, как см 3 , мы получаем фактическое значение объема книги 32 см 3 .
Различные типы единиц измерения
В физике мы можем разделить единицы измерения на 3 основных типа:
1. Основные единицы
Это единицы, используемые для измерения основных величин. Например, килограмм для массы, метр для длины, секунда для времени и т. д.
Основные единицы могут выражаться без помощи каких-либо других единиц. Например, Килограмм (кг) является основной единицей, поскольку она выражается независимо и не может быть разбита на несколько единиц.
2. Производные единицы
Это единицы измерения производных величин. Например, ньютон для силы, джоуль для энергии, ватт для мощности и т. д.
Производные единицы не могут быть выражены при отсутствии основных единиц. Например, Ньютон (Н) является производной единицей, поскольку ее нельзя выразить в отсутствие основной единицы ( метр ), и мы можем разбить ее на несколько единиц (Ньютон равен кг м/с 2 ).
3. Дополнительные единицы
Это единицы, объединенные с основными единицами для образования производных единиц. Например, радиан (единица плоского угла) и стерадиан (единица телесного угла).
Системы единиц измерения
В мире существует 4 системы стандартных единиц, используемых для измерения физической величины:
1. Система СГС
В этой системе мы используем сантиметры, граммы и секунды для измерения длина, масса и время соответственно. Отсюда и название CGS (сантиметр, грамм, секунда).
| Физическая величина | СГС Единица измерения |
|---|---|
| Length | centimeter (cm) |
| Mass | gram (g) |
| Time | second (s) |
2.
Система единиц FPSВ этой системе мы измеряем длину в футах, массу в фунтах и время в секундах. Отсюда и название FPS (Foot, Pound, Second).
| Физическое количество | Система FPS | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Длина | Foot (Ft) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| MASS | Фунт (LB) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Time | ВОМНАЯ ДЕЛИ. Система FPS3. Система MKSВ этой системе мы измеряем длину, массу и время физических величин в метрах, килограммах и секундах соответственно. Отсюда и название МКС (Масса, Килограмм, Секунда).
4. Единица измерения СИДо 1960 года существовало несоответствие в единицах измерения, поскольку в разных странах использовались разные единицы измерения. В США для измерения массы обычно используются фунты. Но в Индии используется килограмм. Чтобы устранить эти различия, в 1960 году была введена Внутренняя система единиц (известная как единицы СИ). Она стандартизирует единицы измерения во всем мире. Система единиц СИ обеспечивает стандартную единицу для 7 основных величин и 2 дополнительных величин.
Единицы дополнительных величин:
Единицы измерения различных физических величинНиже вы можете найти справочную таблицу для единиц измерения различных физических величин, которые мы используем на регулярной основе:
Связанная статья: Размерное уравнение и формула Измерения в физике и единицы измерения СИ HelpYouBetter » Физика » Единицы и измерения » Измерения в физике и единицы измерения СИ количества и производные количества, система единиц, единицы измерения СИ, преимущества и определения единиц СИ и т. Содержание Важность измерения в физике:Столкнувшись с такими вопросами, как расстояние от Солнца до Земли, скорость света, масса электрона, каждый понимает важность измерения. С глубокой древности человек начал измерять различные физические величины обычными методами. Его шаги использовались для измерения длины, а тень от солнца — для измерения времени. Но по мере развития науки эти типы измерений становились неадекватными. Он ввел точные и четко определенные методы измерения различных физических величин, благодаря которым достиг совершенства в измерениях. Измерение означает действие по измерению чего-либо или измерение определяется как процесс определения значения неизвестной величины путем сравнения ее с некоторым заранее определенным эталоном. Что такое единица в физике? Любая величина, которую можно измерить, называется физической величиной. Измерение физической величины всегда включало сравнение измеряемой величины с эталоном того же типа. Стандартная единица измерения определяется как единица измерения, имеющая фиксированное значение, которое не меняется от человека к человеку или от места к месту. Например, «секунда» — стандартная единица измерения времени. Независимо от того, используется ли секунда одним человеком или другим человеком, используется ли секунда в той или иной стране, она всегда представляет точно «одинаковую продолжительность времени». Продолжительность секунды не меняется от человека к человеку или от места к месту. На самом деле, куда бы мы ни отправились в мире, секунда имеет фиксированную продолжительность времени, которая никогда не меняется. Таким образом, «секунда» означает «одинаковую продолжительность» для всех. Итак, секунда — стандартная единица измерения времени. Необходимо иметь стандартные единицы измерения ради единства измерений. Характеристики стандартного устройстваЖелательные характеристики стандартного устройства:
Разница между фундаментальными и производными величинамиСуществуют определенные физические величины, которые нельзя объяснить с помощью других физических величин. Их зовут фундаментальные величины . Это длина, масса, время, электрический ток, температура, сила света и количество вещества. Единицы, используемые для измерения основных величин, называются основными единицами или основными единицами ; то есть основными единицами являются единицы длины, массы, времени, электрического тока, температуры, силы света и количества вещества. Величины, производные от фундаментальных величин, называются производные величины . напр. объем, скорость и т. Например, , а единицей измерения является Поскольку скорость физической величины выводится из фундаментальных величин длины и времени, она является производной величиной, и ее единицей измерения является метр в секунду. производная единица. Короче говоря, мы можем записать разницу между фундаментальными и производными величинами как:
Другая система единиц Система единиц представляет собой набор связанных единиц, включая как основные, так и производные единицы, которые используются для расчетов. Некоторые единицы существуют более чем в одной системе единиц. Для измерения физических величин используются следующие системы единиц:
Список единиц СИСписок единиц СИ основных и дополнительных величин и символы, используемые для их представления, приведены в таблице ниже.
Единицы СИ Список 1: Основные/основные величины и их единицы СИ
Единицы СИ Список 2: Дополнительные величины и их единицы СИ
Единицы СИ Список 3: Некоторые производные единицы в СИ Единицы СИ и размерные формулы для более чем 100 физических величин написаны в моей предыдущей статье о размерностях и размерном анализе физических величин. Преимущества единиц СИ Единицы системы СИ имеют несколько явных преимуществ перед всеми другими используемыми системами.
Определения единиц СИНиже приведены определения основных единиц СИ:
Определения дополнительных единиц СИ приведены ниже:
Итак, позвольте мне завершить эту тему, задав один вопрос; Зачем нужны стандартные единицы измерения? Стандартные единицы измерения необходимы, потому что отсутствие стандартной единицы привело бы к путанице и пустой трате времени на постоянное преобразование из одной единицы в другую. Итак, ради единообразия ученые всего мира приняли систему единиц измерения СИ в качестве стандартной системы единиц измерения, и теперь СИ используется в качестве их официальной системы измерения почти во всех странах мира, кроме Соединенных Штатов.  |
0043 -2 
д. в подробной форме.
Этот эталонный стандарт, используемый для сравнения, называется единица физической величины.
д. Единицы производных величин называются производными единицами и вычитаются из основных единиц. например единицы плотности, скорости, силы, работы и т. д.
Основные преимущества единиц СИ следующие:
Метр определяется как длина, равная 1 650 763,73 длины волны оранжево-красного света, излучаемого атомом Криптона-86 в электрическом разряде. С 1983 года стандартный метр определяется как длина пути, пройденного светом в вакууме за одну секунду.
Стерадиан — это телесный угол, образуемый в центре сферы площадью на ее поверхности, равной площади квадрата, стороны которого равны радиусу сферы.