В чем измеряется c в физике: Таблица единиц измерения в физике — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

какие основные в физике, определение, обозначения и формулы, характеристики

Физические величины — что под этим понимаетсяОпределение 1

Физические величины — это понятие в физике описывает характеристики тел или процессов, которые могут быть измерены на опыте с использованием измерительных методов и приборов.

Определение 2

Физическая величина — это одно из свойств материальных объектов (физической системы, явления или процесса), общее в качественном отношении для многих физических объектов, но по количественной характеристике индивидуальное для каждого из них.

Значение физической величины выражается одним или несколькими числами, характеризующими необходимую физическую величину, у которой обязательно должна быть указана размерность.

Размер физической величины — это значения чисел, указанные в значении физической величины.

Описание основных физических величин в системе СИ, единицы их измерения, обозначения и формулы

Основными физическими величинами в Международной системе единиц (СИ) являются: длина, масса, время, сила электрического тока, термодинамическая температура, количество вещества, сила света.

Единицы измерения основных физических величин в системе СИ

Время в системе СИ измеряется в секундах (с).

Расчет величины секунды основан на фиксировании численного значения частоты сверхтонкого расщепления основного состояния атома цезия-133 при температуре 0 °К, равной в точности 9 192 631 770 Гц.

Солнечные сутки разбираются на 24 часа, каждый час разбирается на 60 минут, а каждая минута состоит из 60 секунд. Таким образом, секунда — это 1/(24*60*60) = 1/86400 от солнечных суток.

Единица длины по системе СИ — это метр (м). Величина метра определяется фиксацией численного значения скорости света в вакууме, равной 299 792 458 м/с.

Масса в системных единицах измеряется в килограммах (кг). Килограмм — это величина, основой которой является численное значение постоянной Планка h=6,626*10-34, когда она выражена в Дж*с.

Следующая основная единица — это сила электрического тока, она измеряется в Амперах (А). Величина Ампера определяется зафиксированным численным значением элементарного заряда электрона равного в кулонах 1,602*10-19Кл.

Единицей измерения термодинамической температуры является Кельвин (K). В 1967-2019 годах Кельвин определялся как 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды. Шкала Кельвина использует тот же шаг, что и шкала Цельсия. 0 °K — это температура абсолютного нуля, а не температура плавления льда. Согласно современному определению что такое Кельвин, 0 °C установлены таким образом, что температура тройной точки воды на фазовой диаграмме равна 0,01 °C. В итоге шкалы Цельсия и Кельвина сдвинуты на 273,15 °.

Моль — это единица измерения количества вещества. Один моль содержит ровно 6,022*1023 элементов. Это число фиксировано, постоянно и называется числом Авогадро, единицей измерения которого является 1/моль.

Кандела — единица силы света. Величина канделы устанавливается фиксированием численного значения световой эффективности монохроматического излучения частотой 540*1012Гц.

Основная физическая величина	Обозначение	Единица измерения в системе СИ
Длина	l	метр (м)
Масса	m	килограмм (кг)
Время	t	секунда (с)
Сила электрического тока	I	Ампер (А)
Термодинамическая температура	T	Кельвин (К)
Количество вещества	n	моль
Сила света	I_c	Кандела (кд)

Табл.1. Основные физические величины, их обозначения и единицы измерения.

Производные единицы СИ, имеющие собственные наименованияОпределение 3

Производные единицы СИ — это единицы измерения, которые исходят от семи основных единиц, определенных Международной системой единиц (СИ).

Такие единицы либо безразмерные, либо могут быть выражены с помощью различных математических операций из основных единиц СИ.

Пространство и время

Единиц измерения, входящих в систему СИ и имеющих собственные названия, которые относятся к пространству и времени — нет.

Периодические явления, колебания и волны, акустика

Частота — это число колебаний совершаемых за одну секунду. Единица измерения названа в честь физика Генриха Герца и обозначается Гц.

Тепловые явления

Температура по Цельсию. Абсолютный ноль по шкале Кельвинов (0 °K) соответствует -273,15 °C, поэтому для перевода температура из Кельвинов (T) в Цельсии (t), нужно совершить арифметическое действие t = T-273,15.

Энергия — это физическая величина, показывающая какую работу может совершить тело. Измеряется в джоулях (Дж).

Механика

Плоский угол — это часть плоскости, ограниченная двумя лучами, выходящими из одной точки. В системе СИ измеряется в радианах (рад).

Телесный угол — часть пространства, ограниченная некоторой конической поверхностью. Измеряется в системе СИ в стерадианах (ср).

Молекулярная физика

Давление — это скалярная физическая величина равная отношению силы давления, приложенной к данной поверхности, к площади этой поверхности. Единицей измерения в системе СИ является паскаль (Па).

Активность катализатора — характеристика, показывающая насколько катализатор активен в процессе своей работы.

Электричество и магнетизм

Сила — физическая величина, которая характеризует действие на тело других тел, в результате чего у тела изменяется скорость или оно деформируется. Измеряется в ньютонах (Н).

Мощность — это физическая величина, равная отношению работы к промежутку времени, за который совершенна эта работа. В Международной системе (СИ) единицей измерения мощности является ватт (Вт).

Электрический заряд — это физическая величина, характеризующая свойство тел или частиц входить в электромагнитные взаимодействия и определяющая значение сил и энергий этих взаимодействий. Единица измерения в системе СИ — это кулон (Кл).

Разность потенциалов (напряжение) между двумя точками равна отношению работы поля при перемещении положительного заряда из начальной точки в конечную к величине этого заряда. Измеряется в вольтах (В).

Сопротивление — физическая величина, характеризующая способность проводника препятствовать прохождению тока. Единица измерения — Ом. Источник электрической энергии является проводником и всегда имеет некоторое сопротивление, поэтому ток выделяет в нем тепло. Такое сопротивление называется внутренним. Если оно очень мало, то ток короткого замыкания будет большим, что может вывести источник тока из строя.

Емкость — это физическая величина, которая характеризует способность накапливать электрический заряд на одной из металлических обкладок конденсатора, равная отношению заряда к напряжению и измеряется в фарадах (Ф).

Конденсатор — это совокупность двух проводников, находящихся на малом расстоянии друг от друга и разделенных слоем диэлектрика. На значение емкости влияют геометрические размеры и среда. Материал, из которого сделаны обкладки конденсатора, может быть разным.

Электрическая проводимость (электропроводность) — это способность веществ пропускать электрический ток под действием электрического напряжения. Электрическая проводимость — величина, обратная сопротивлению. Измеряется в сименсах (См).

Характер электропроводности может быть разный, поэтому вещества делятся на электролиты (вещества, растворы и расплавы, проводящие электрический ток) и неэлектролиты (вещества, растворы и расплавы, которые не проводят электрический ток).

Оптика, электромагнитное излучение

Световой поток — величина, измеряемая количеством энергии, которую излучает источник света за единицу времени. В системе СИ единицей измерения светового потока является люмен (лм).

Освещенность — это величина светового потока, приходящаяся на единицу площади освещаемой поверхности. Освещенность измеряется в люксах.

Магнитный поток — физическая величина, численно равная произведению модуля магнитной индукции на площадь контура и на косинус угла между нормалью к контуру и вектором магнитной индукции. Единицей измерения магнитного потока в системе СИ является вебер (Вб).

Магнитная индукция — это векторная физическая величина, модуль которой численно равен максимальной силе, действующей со стороны магнитного поля на единичный элемент тока. Единичный элемент тока — это проводник длиной 1 м и силой тока в нем 1 А. Единицей измерения магнитной индукции в системе СИ является тесла (Тл).

Индуктивность — это физическая величина, характеризующая способность проводника с током создавать магнитное поле. Единица измерения — генри (Гн).

Атомная и ядерная физика. Радиоактивность

Радиоактивность — это способность некоторых атомных ядер самопроизвольно превращаться в другие ядра с испусканием различных видов радиоактивных излучений и элементарных частиц. Различают радиоактивность естественную – для существующих в природе неустойчивых изотопов, а также искусственную — для изотопов, полученных с использованием ядерных реакций. Единицей измерения радиоактивности является беккерель (Бк).

Поглощенная доза ионизирующего излучения — величина энергии ионизирующего излучения, переданная веществу. В единицах СИ поглощенная доза измеряется в джоулях, деленных на килограмм, и имеет специальное название — грей (Гр).

Эффективная доза ионизирующего излучения — величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего человека и отдельных его органов и тканей с учетом их радиочувствительности. Единицей эквивалентной дозы является зиверт (Зв).

Собственные наименования имеют 22 производные единицы измерения, которые представлены в таблице 2.

Величина	Единица измерения	Обозначение
Частота	герц	Гц
Температура по шкале Цельсия	градус Цельсия	С о
Энергия	джоуль	Дж
Плоский угол	радиан	рад
Телесный угол	стерадиан	ср
Давление	паскаль	Па
Активность катализатора	катал	кат
Сила	ньютон	Н
Мощность	ватт	Вт
Электрический заряд	кулон	Кл
Разность потенциалов	вольт	В
Сопротивление	ом	Ом
Ёмкость	фарад	Ф
Магнитный поток	вебер	Вб
Магнитная индукция	тесла	Тл
Индуктивность	генри	Гн
Электрическая проводимость	сименс	См
Световой поток	люмен	лм
Освещенность	люкс	лк
Радиоактивность	беккерель	Бк
Поглощенная доза ионизирующего излучения	грэй	Гр
Эффективная доза ионизирующего излучения	зиверт	Зв

Таблица 2. Таблица с произвольными единицами измерения в системе СИ, которые имеют собственные названия.

Преобразование единиц измерения

Рассмотрим в этом пункте только способы преобразования основных единиц измерения в системе СИ, а именно длины (м), массы (кг), времени (с), силы электрического тока (А), термодинамической температуры (К), количества вещества (моль).
Длина:

1 м = 0,001 км = 10 дм =100 см = 1000 мм

Масса:

1 кг = 0,001 т = 0,01 ц = 1000 г = 1000000 мг

Время:

1 неделя = 7 суток

1 сутки = 24 часа

1 час = 60 мин

1 мин = 60 с

Силы электрического тока:

1 А = 1000 мА = 1000000 мкА = 0,001 кА

Термодинамической температуры:

T(K)=t(С о)+273.15

Количество вещества:

1 моль = 1000 ммоль = 0,001 кмоль

Список физических величин | это… Что такое Список физических величин?

Размерности физических величин зависят от выбранной системы единиц либо от выбранной системы физических величин. В приведенной таблице показаны размерности физических величин, принятые в СИ.

Основные величины	Символ	Описание	Единица измерения в СИ	Примечания
Длина	l	Протяжённость объекта в одном измерении.	метр (м)
Масса	m	Величина, определяющая инерционные и гравитационные свойства тел.	килограмм (кг)	Экстенсивная величина
Время	t	Продолжительность события.	секунда (с)
Сила тока	I	Протекающий в единицу времени заряд.	ампер (А)
Температура	T	Средняя кинетическая энергия частиц объекта.	кельвин (К)	Интенсивная величина
Количество вещества	ν	Количество частиц, отнесенное к количеству атомов в 0,012 кг ¹²C.	моль (моль)	Экстенсивная величина
Сила света	J	Количество световой энергии, излучаемой в заданном направлении в единицу времени.	кандела (кд)	Световая, экстенсивная величина

Производные величины	Символ	Описание	Единица СИ	Примечания
Площадь	S	Протяженность объекта в двух измерениях.	м²
Объём	V	Протяжённость объекта в трёх измерениях.	м³	экстенсивная величина
Скорость	v	Быстрота изменения координат тела.	м/с	вектор
Ускорение	a	Быстрота изменения скорости объекта.	м/с²	вектор
Импульс	p	Произведение массы и скорости тела.	кг·м/с	экстенсивная, сохраняющаяся величина
Сила	F	Действующая на объект внешняя причина ускорения.	кг·м/с² (ньютон, Н)	вектор
Механическая работа	A	Скалярное произведение силы и перемещения.	кг·м²/с² (джоуль, Дж)	скаляр
Энергия	E	Способность тела или системы совершать работу.	кг·м²/с² (джоуль, Дж)	экстенсивная, сохраняющаяся величина, скаляр
Мощность	P	Скорость изменения энергии.	кг·м²/с³ (ватт, Вт)
Давление	p	Сила, приходящаяся на единицу площади.	кг/(м·с²) (паскаль, Па)	интенсивная величина
Плотность	ρ	Масса на единицу объёма.	кг/м³	интенсивная величина
Поверхностная плотность	ρ_A	Масса на единицу площади.	кг/м²
Линейная плотность	ρ_l	Масса на единицу длины.	кг/м
Количество теплоты	Q	Энергия, передаваемая от одного тела к другому немеханическим путём	кг·м²/с² (джоуль, Дж)	скаляр
Электрический заряд	q		А·с (кулон, Кл)	экстенсивная, сохраняющаяся величина
Напряжение	U	Изменение потенциальной энергии, приходящееся на единицу заряда.	м²·кг/(с³·А) (вольт, В)	скаляр
Электрическое сопротивление	R	сопротивление объекта прохождению электрического тока	м²·кг/(с³·А²) (ом, Ом)	скаляр
Магнитный поток	Φ	Величина, учитывающая интенсивность магнитного поля и занимаемую им область.	кг/(с²·А) (вебер, Вб)
Частота	ν	Число повторений события за единицу времени.	с⁻¹ (герц, Гц)
Угол	α	Величина изменения направления.	радиан (рад)
Угловая скорость	ω	Скорость изменения угла.	с⁻¹ (радиан в секунду)
Угловое ускорение	ε	Быстрота изменения угловой скорости	с⁻² (радиан на секунду в квадрате)
Момент инерции	I	Мера инертности объекта при вращении.	кг·м²	тензорная величина
Момент импульса	L	Мера вращения объекта.	кг·м²/c	сохраняющаяся величина
Момент силы	M	Произведение силы на длину перпендикуляра, опущенного из точки на линию действия силы.	кг·м²/с²	вектор
Телесный угол	Ω		стерадиан (ср)

Скорость света

. Что именно мы делаем, когда устанавливаем $c=1$?

Несмотря на индоктринацию школьных учителей физики, физика безразмерна. Таким образом, все единицы измерения и размерные константы действительно могут быть удалены. Теперь это кажется невозможным, поскольку тогда кажется, что вы выбрасываете информацию из уравнений, которую вы больше не можете получить, используя только эти уравнения. Это неверно, но восстановление исходных уравнений действительно требует изучения соответствующих пределов масштабирования рассматриваемой теории, в данном случае специальной теории относительности, способом, который обычно не делается в учебниках.

Правильное восстановление c в уравнениях специальной теории относительности должно происходить следующим образом. Нам нужно изучить, что происходит в пределе нулевых скоростей, когда вводится закон сохранения энергии и импульса. Конечно, можно сказать, что тогда все останавливается. Но более интересный вопрос заключается в том, что произойдет, если мы создадим фильм о процессах, происходящих с меньшей и меньшей скоростью, и одновременно ускорим скорость воспроизведения фильма, чтобы продолжать видеть движение задействованных объектов. Затем мы можем взять предел масштабирования всех скоростей до нуля, в то время как фильм все еще будет показывать объекты, движущиеся на экране с более или менее одинаковыми скоростями. То, как объекты движутся и взаимодействуют друг с другом на экране, будет описываться классическими законами физики. 9{2}}}$$

Положим $\vec{v} = \vec{v’}/c$ и предположим, что v’ остается конечным, а c стремится к бесконечности. Обратите внимание, что здесь c — просто безразмерный параметр масштабирования. Это равносильно отправке скорости на ноль при увеличении масштаба мира с низкой скоростью, чтобы он оставался видимым. Чтобы сделать видимой зависимость энергии от скорости, нужно разложить ее до второго порядка по $\vec{v’}/c$, а зависимость импульса от скорости появится в нулевом порядке. 2}$$ 92$$

где предполагается, что m остается конечным в пределе от c до бесконечности. Затем мы должны перемасштабировать импульс:

$$\vec{P’}= \frac{\vec{P}}{c}= m \vec{v’}$$

Полный пересчитанный импульс, кинетический тогда энергия и «масса» m являются конечными величинами, которые сохраняются в пределе c до бесконечности. Обратите внимание, что мы приходим к этому результату независимо от того, как мы делаем количества конечными. С таким же успехом мы могли бы оставить $E_{0}$ конечным. Если мы затем назовем это массой m:

92$.

специальная теория относительности — система отсчета $c$

Еще один способ мышления, который может быть вам полезен, заключается в том, чтобы принять во внимание, что $c$ не является в первую очередь скоростью света. косвенно означает скорость, наблюдаемую любым наблюдателем любой безмассовой частицы , а поскольку, насколько нам известно, свет не имеет массы, это косвенно означает скорость света.

Но в своей наиболее фундаментальной форме $c$ — это всего лишь параметр, имеющий размерность скорости. В первую очередь это не относится к скорости: вот как мы ее определяем.

Подумайте об интуитивном галилеевском сложении скоростей. Комбинационный закон линейный. Итак, предполагая закон линейной комбинации, есть некоторые основные симметрии и характеристики этого повседневного закона, о которых вам, возможно, захочется подумать. Следующее может сначала показаться немного пугающим, но на самом деле оно интуитивно понятно, и мы не говорим сначала о чем-то, что противоречит повседневной теории относительности Галилея, поэтому я призываю вас подумать о применении этих идей к простой задаче, где у нас есть три кадры: $F_1$, улица, $F_2$ автобус, едущий по улице, и $F_3$ человек, идущий по проходу движущегося автобуса. В дальнейшем переход от одной системы отсчета к другой, равномерно относительно движущейся системе отсчета будем называть

boost :

( Линейность ) Если я преобразую кадр $F_1$ в кадр $F_2$, движущийся с постоянной скоростью $v_{1,2}$ в каком-то направлении, то мои координаты расстояния и времени $(x, t)$ преобразуются некоторой матрицей $2\times2$ $T(v_{1,2})$, т. е. $X=\left(\begin{array}{c}x\\t\ конец {массив}\справа)\mapsto T(v_{1,2}) X$;
( Транзитивность и Ассоциативность ): Если я , то преобразуются в третий кадр $F_3$, который движется со скоростью $v_{2,3}$ в то же (исходное) направление относительно преобразованного кадра $F_2$ (при использовании матрицы $T(v_{2,3})$ это должно быть эквивалентно одному преобразованию $T(v_{1,3}) $ с первого кадра на третий с некоторой относительной скоростью $v_{1,3}$ Или, с помощью нашего слова «ускорение»: ускорение, объединенное с другим ускорением в том же направлении, все равно равносильно ускорению с некоторой относительной скоростью. скорость: преобразования в одном и том же направлении не меняют своего характера от того, что они состоят из ускорений или даже от того, как (нашим из бесконечного числа способов) они могут состоять из ускорений.Если я иду с некоторой скоростью вдоль самого движущегося автобуса по дороге, то мое движение должно быть описано как движение по дороге с некоторой относительной скоростью, забыв об автобусе;

( Симметрия описания ) В частности, если система $F_3$ движется относительно системы $F_2$ со скоростью $-v$, то системы $F_1$ и $F_3$ должны быть одинаковыми и $T(v ) T(-v) = I$ (здесь $I$ = преобразование тождества — мой бег от вас со скоростью $v$ должен казаться таким же, как ваш бег от меня с той же скоростью в противоположном направлении). Эта симметрия возникает из базовой «однородности» (пространство и время в каком-то смысле везде «одинаковы») и коперниканского представления об отсутствии специальной системы отсчета. Внимательно подумайте об этом, и вы увидите, что преобразование Галилея удовлетворяет всем этим интуитивным симметриям.

Теперь главный вопрос:

Полностью ли условия с 1 по 3 определяют преобразование Галилея? Или, более приземленно, Какова наиболее общая форма матрицы $T(v)$, удовлетворяющая условиям с 1 по 3?

Оказывается, не только закон Галилея $v_{1,2}+v_{2,3} = v_{1,3}$ удовлетворяет всем приведенным выше аксиомам, но и существует целое семейство возможных преобразований , каждое из которых параметризуется параметром $c$, причем закон Галилея является законом преобразования, который мы получаем как $c\to\infty$. Такими законами являются преобразования Лоренца. См. Раздел «Из групповых постулатов» на странице Википедии «Выводы преобразований Лоренца». Обратите внимание, как у одного есть НЕ предполагалось, что $v_{1,2}+v_{2,3} = v_{1,3}$, за исключением особого случая, когда $v_{1,2} = -v_{2,3 }$. Кажется вероятным, что Игнатовский (см. страницу Википедии) был одним из первых, кто понял, что можно вывести относительность только из этих предположений в 1911 году, хотя Эйнштейн фактически упоминает групповую структуру преобразований Лоренца в своей знаменитой статье 1905 года «Об электродинамике». Движущиеся тела».

Итак, представьте, что мы внимательно изучили теорию относительности Галилея, как описано выше, но ничего не знаем о специальной теории относительности. Возможно, именно так развивалась бы наука в конце девятнадцатого века, если бы не эксперимент Майкельсона-Морли. Теперь мы поняли бы, что наши повседневные галилеевские законы могут на самом деле возникать из вселенной, в которой у нас есть этот странный параметр $c$, который не бесконечен, а просто очень велик: это все равно будет согласуется с нашим повседневным добавлением законов скорости с достаточно большим $с$. На данный момент мы знали бы только форму преобразования Лоренца и то, что существует параметр $c$ (возможно, бесконечный) с измерениями скорости, поэтому мы хотели бы придумать какой-нибудь эксперимент, чтобы измерить, имеет ли наша Вселенная конечное значение $c$. Не сразу было бы очевидно, что этот параметр скорости является скоростью чего-либо в частности, и действительно ли он даже может быть скоростью чего угодно. Но теперь мы говорим себе: что, если бы что-то двигалось с такой скоростью относительно нас? Простое изучение преобразования Лоренца показало бы нам, что:

Измеренная скорость этого тела $c$ будет одинаковой во всех инерциальных системах отсчета. Более того, чтобы обеспечить эту инвариантность $c$, должно быть своеобразное правило сложения для скоростей, не совсем такое же, как правило параллелограмма;
Никакой материальный объект не может двигаться быстрее, чем $c$, и действительно что-то может двигаться со скоростью $c$, только если его масса покоя равна нулю.

Итак, теперь эксперимент Майкельсона Морли можно рассматривать не столько как подтверждение теории относительности, сколько как демонстрацию того, что свет, если он состоит из частиц, должен состоять из безмассовых частиц. В эксперименте Майкельсона-Морели было обнаружено что-то, скорость которого изменяется точно так, как предсказывает общее преобразование Лоренца с конечным $c$, так что это было бы сильной догадкой (а не доказательством) того, что наша Вселенная действительно имеет конечное $c$ и что свет это то, что движется с этой скоростью. В этом контексте положительный результат эксперимента Майкельсона-Морли ( т. е. тот, который показывает зависимость скорости света от кадра) может рассматриваться как (i) обнаружение эфира (среда для света), но с таким же успехом (ii) можно думать как говорящий, что эфира нет но что легкая частица имеет небольшую массу. Ни один из результатов не противоречит нашим недавно открытым законам относительности.