Kako se določijo enote za dolžino in čas? Merjenje količin
Ta lekcija ne bo nova za začetnike. Vsi smo že v šoli slišali za centimeter, meter, kilometer. In ko je šlo za maso, so običajno rekli gram, kilogram, tona.
Centimetri, metri in kilometri; grami, kilogrami in tone imajo eno skupno ime - merske enote fizikalnih količin.
V tej lekciji si bomo ogledali najbolj priljubljene merske enote, vendar se ne bomo preveč poglobili v to temo, saj merske enote segajo na področje fizike. Danes smo prisiljeni študirati del fizike, ker jo potrebujemo za nadaljnji študij matematike.
Vsebina lekcijeDolžinske enote
Za merjenje dolžine se uporabljajo naslednje merske enote:
- milimetri;
- centimetrov;
- decimetri;
- metri;
- kilometrov.
milimeter(mm). Milimetre lahko vidite celo na lastne oči, če vzamete ravnilo, ki smo ga vsak dan uporabljali v šoli
Majhne črte, ki potekajo ena za drugo, so milimetri. Natančneje, razdalja med tema črtama je en milimeter (1 mm):
centimeter(cm). Na ravnilu je vsak centimeter označen s številko. Na primer, naše ravnilo, ki je bilo na prvi sliki, je imelo dolžino 15 centimetrov. Zadnji centimeter na tem ravnilu je označen s številko 15.
V enem centimetru je 10 milimetrov. Med enim centimetrom in desetimi milimetri lahko postavite enačaj, saj označujeta enako dolžino:
1 cm = 10 mm
To lahko vidite sami, če preštejete število milimetrov na prejšnji sliki. Ugotovili boste, da je število milimetrov (razdalje med črtami) 10.
Naslednja enota za dolžino je decimeter(dm). V enem decimetru je deset centimetrov. Enako se lahko postavi med enim decimetrom in desetimi centimetri, saj označujeta enako dolžino:
1 dm = 10 cm
To lahko preverite, če preštejete število centimetrov na naslednji sliki:
Ugotovili boste, da je število centimetrov 10.
Naslednja merska enota je meter(m). V enem metru je deset decimetrov. Med enim metrom in desetimi decimetri lahko postavimo enačaj, saj označujeta enako dolžino:
1 m = 10 dm
Merilnika na sliki žal ni mogoče ponazoriti, ker je precej velik. Če si želite merilnik ogledati v živo, vzemite merilni trak. Vsak ga ima doma. Na merilnem traku bo en meter označen kot 100 cm, ker je v enem metru deset decimetrov, v desetih decimetrih pa sto centimetrov:
1 m = 10 dm = 100 cm
100 dobimo s pretvorbo enega metra v centimetre. To je ločena tema, ki jo bomo obravnavali malo kasneje. Zdaj pa pojdimo k naslednji enoti za dolžino, ki se imenuje kilometer.
Kilometer velja za največjo enoto za dolžino. Obstajajo seveda še druge višje enote, kot so megameter, gigameter, terameter, a jih ne bomo upoštevali, saj nam je kilometer dovolj za nadaljnji študij matematike.
V enem kilometru je tisoč metrov. Med enim kilometrom in tisoč metri lahko postavite enačaj, saj označujeta enako dolžino:
1 km = 1000 m
Razdalje med mesti in državami se merijo v kilometrih. Na primer, razdalja od Moskve do Sankt Peterburga je približno 714 kilometrov.
Mednarodni sistem enot SI
Mednarodni sistem enot SI je določen niz splošno sprejetih fizičnih količin.
Glavni namen mednarodnega sistema enot SI je doseganje dogovorov med državami.
Vemo, da so jeziki in tradicije držav sveta različni. Glede tega se ne da narediti nič. Toda zakoni matematike in fizike delujejo povsod enako. Če je v eni državi "dvakrat dva štiri", potem je v drugi državi "dvakrat dva štiri".
Glavna težava je bila, da za vsako fizikalno količino obstaja več merskih enot. Na primer, zdaj smo se naučili, da za merjenje dolžine obstajajo milimetri, centimetri, decimetri, metri in kilometri. Če se več znanstvenikov, ki govorijo različne jezike, zbere na enem mestu, da bi rešili določeno težavo, lahko tako velika raznolikost merskih enot povzroči nasprotja med temi znanstveniki.
En znanstvenik bo izjavil, da se v njihovi državi dolžina meri v metrih. Drugi lahko reče, da se v njihovi državi dolžina meri v kilometrih. Tretji lahko ponudi svojo mersko enoto.
Zato je nastal mednarodni sistem enot SI. SI je okrajšava za francoski izraz Le Système International d’Unités, SI (kar v ruščini pomeni mednarodni sistem enot SI).
SI navaja najbolj priljubljene fizikalne količine in vsaka od njih ima svojo splošno sprejeto mersko enoto. Na primer, v vseh državah so se pri reševanju problemov dogovorili, da se dolžina meri v metrih. Zato je treba pri reševanju problemov, če je dolžina podana v drugi merski enoti (na primer v kilometrih), jo pretvoriti v metre. O tem, kako pretvoriti eno mersko enoto v drugo, bomo govorili malo kasneje. Za zdaj narišimo naš mednarodni sistem enot SI.
Naša risba bo tabela fizikalnih količin. Vsako proučevano fizikalno količino bomo vključili v našo tabelo in navedli mersko enoto, ki je sprejeta v vseh državah. Zdaj smo preučili enote za dolžino in izvedeli, da sistem SI določa metre za merjenje dolžine. Torej bo naša tabela videti takole:
Masne enote
Masa je količina, ki označuje količino snovi v telesu. Ljudje telesno težo imenujemo teža. Običajno, ko se kaj tehta, rečejo "Tehta toliko kilogramov" , čeprav ne govorimo o teži, ampak o masi tega telesa.
Vendar sta masa in teža različna pojma. Teža je sila, s katero telo deluje na vodoravno oporo. Teža se meri v newtonih. In masa je količina, ki kaže količino snovi v tem telesu.
Vendar ni nič narobe, če telesno težo imenujemo teža. Tudi v medicini pravijo "teža osebe" , čeprav govorimo o masi osebe. Glavna stvar je, da se zavedamo, da gre za različne pojme.
Za merjenje mase se uporabljajo naslednje merske enote:
- miligramov;
- gramov;
- kilogramov;
- centnerjev;
- ton.
Najmanjša merska enota je miligram(mg). Miligrama v praksi najverjetneje ne boste nikoli uporabili. Uporabljajo jih kemiki in drugi znanstveniki, ki delajo z majhnimi snovmi. Dovolj je, da veste, da takšna merska enota za maso obstaja.
Naslednja merska enota je gram(G). Pri pripravi recepta je običajno meriti količino določenega izdelka v gramih.
V enem gramu je tisoč miligramov. Med enim gramom in tisoč miligrami lahko postavite enačaj, saj pomenita enako maso:
1 g = 1000 mg
Naslednja merska enota je kilogram(kg). Kilogram je splošno sprejeta merska enota. Meri vse. Kilogram je vključen v sistem SI. V našo tabelo SI vključimo še eno fizikalno količino. Imenovali ga bomo "masa":
V enem kilogramu je tisoč gramov. Med enim kilogramom in tisoč grami lahko postavite enak znak, saj označujeta enako maso:
1 kg = 1000 g
Naslednja merska enota je stotežka(ts). V centnerjih je priročno izmeriti maso pridelka, zbranega z majhnega območja, ali maso nekega tovora.
V enem centnerju je sto kilogramov. Med centnerjem in sto kilogrami lahko postavimo enačaj, saj označujeta enako maso:
1 c = 100 kg
Naslednja merska enota je ton(T). Velike obremenitve in mase velikih teles se običajno merijo v tonah. Na primer, masa vesoljske ladje ali avtomobila.
V eni toni je tisoč kilogramov. Med eno tono in tisoč kilogrami lahko postavimo enačaj, saj označujeta enako maso:
1 t = 1000 kg
Časovne enote
Ni treba razlagati, kaj mislimo, da je ura. Vsi vedo, kaj je čas in zakaj je potreben. Če odpremo razpravo o tem, kaj je čas in ga poskusimo definirati, se bomo začeli poglabljati v filozofijo, tega pa zdaj ne potrebujemo. Začnimo z enotami za čas.
Za merjenje časa se uporabljajo naslednje merske enote:
- sekunde;
- minute;
- gledati;
- dan.
Najmanjša merska enota je drugo(z). Seveda obstajajo manjše enote, kot so milisekunde, mikrosekunde, nanosekunde, vendar jih ne bomo upoštevali, ker trenutno to nima smisla.
Različni parametri se merijo v sekundah. Na primer, koliko sekund potrebuje atlet, da preteče 100 metrov? Drugi je vključen v mednarodni sistem enot za merjenje časa SI in je označen s "s". V našo tabelo SI vključimo še eno fizikalno količino. Imenovali ga bomo "čas":
minuta(m). V eni minuti je 60 sekund. Eno minuto in šestdeset sekund lahko enačimo, ker predstavljata isti čas:
1 m = 60 s
Naslednja merska enota je uro(h). V eni uri je 60 minut. Znak enačaja lahko postavite med eno uro in šestdeset minut, saj predstavljata isti čas:
1 ura = 60 m
Na primer, če smo se učili to lekcijo eno uro in nas vprašajo, koliko časa smo porabili za učenje, lahko odgovorimo na dva načina: "Eno uro smo se učili lekcije" ali tako "Lekcijo smo preučevali šestdeset minut" . V obeh primerih bomo odgovorili pravilno.
Naslednja enota časa je dan. Dan ima 24 ur. Med enim dnevom in štiriindvajsetimi urami lahko postavite enačaj, saj pomenita isti čas:
1 dan = 24 ur
Vam je bila lekcija všeč?
Pridružite se naši novi skupini VKontakte in začnite prejemati obvestila o novih lekcijah
Magnituda je nekaj, kar je mogoče izmeriti. Pojme, kot so dolžina, površina, prostornina, masa, čas, hitrost itd., imenujemo količine. Vrednost je rezultat meritve, je določena s številom, izraženim v določenih enotah. Enote, v katerih se meri količina, se imenujejo merske enote.
Za označevanje količine je zapisana številka, zraven pa ime enote, v kateri je bila merjena. Na primer 5 cm, 10 kg, 12 km, 5 min. Vsaka količina ima nešteto vrednosti, na primer dolžina je lahko enaka: 1 cm, 2 cm, 3 cm itd.
Ista količina je lahko izražena v različnih enotah, na primer kilogram, gram in tona so enote za težo. Ista količina v različnih enotah je izražena z različnimi števili. Na primer, 5 cm = 50 mm (dolžina), 1 ura = 60 minut (čas), 2 kg = 2000 g (masa).
Izmeriti količino pomeni ugotoviti, kolikokrat vsebuje drugo količino iste vrste, vzeto kot merska enota.
Na primer, želimo izvedeti natančno dolžino sobe. To pomeni, da moramo to dolžino izmeriti z drugo dolžino, ki nam je dobro znana, na primer z metrom. Če želite to narediti, čim večkrat postavite meter vzdolž dolžine prostora. Če se prilega natančno 7-krat po dolžini sobe, potem je njegova dolžina 7 metrov.
Kot rezultat merjenja količine dobimo oz imenovano številko, na primer 12 metrov, ali več poimenovanih števil, na primer 5 metrov 7 centimetrov, katerih celota se imenuje sestavljeno imenovano število.
Ukrepi
V vsaki državi je vlada določila določene merske enote za različne količine. Natančno izračunana merska enota, sprejeta kot standard, se imenuje standard oz zgledna enota. Izdelane so bile modelne enote meter, kilogram, centimeter itd., po katerih so bile izdelane enote za vsakdanjo rabo. Imenujejo se enote, ki so prišle v uporabo in jih je odobrila država ukrepe.
Ukrepi se imenujejo homogena, če služijo za merjenje istovrstnih količin. Torej sta gram in kilogram homogeni meri, saj se uporabljata za merjenje teže.
Enote
Spodaj so merske enote različnih količin, ki jih pogosto najdemo v matematičnih nalogah:
Mere teže/mase
- 1 tona = 10 kvintalov
- 1 kvintal = 100 kilogramov
- 1 kilogram = 1000 gramov
- 1 gram = 1000 miligramov
- 1 kilometer = 1000 metrov
- 1 meter = 10 decimetrov
- 1 decimeter = 10 centimetrov
- 1 centimeter = 10 milimetrov
- 1 kvadratni kilometer = 100 hektarjev
- 1 hektar = 10.000 kvadratnih metrov. metrov
- 1 kvadratni meter = 10000 kvadratnih metrov centimetrov
- 1 kvadratni centimeter = 100 kvadratnih metrov milimetrov
- 1 cu. meter = 1000 kubičnih metrov decimetrov
- 1 cu. decimeter = 1000 kubičnih metrov centimetrov
- 1 cu. centimeter = 1000 kubičnih metrov milimetrov
Oglejmo si še eno podobno količino liter. Liter se uporablja za merjenje prostornine posod. Liter je prostornina, ki je enaka enemu kubičnemu decimetru (1 liter = 1 kubični decimeter).
Časovne mere
- 1 stoletje (stoletje) = 100 let
- 1 leto = 12 mesecev
- 1 mesec = 30 dni
- 1 teden = 7 dni
- 1 dan = 24 ur
- 1 ura = 60 minut
- 1 minuta = 60 sekund
- 1 sekunda = 1000 milisekund
Poleg tega se uporabljajo časovne enote, kot sta četrtina in dekada.
- četrtletje - 3 mesece
- desetletje - 10 dni
Mesec se šteje za 30 dni, razen če je treba določiti datum in ime meseca. Januar, marec, maj, julij, avgust, oktober in december - 31 dni. Februar v preprostem letu ima 28 dni, februar v prestopnem letu pa 29 dni. April, junij, september, november - 30 dni.
Leto je (približno) čas, v katerem Zemlja opravi en obrat okoli Sonca. Običajno štejemo vsaka tri zaporedna leta 365 dni, četrto leto, ki jim sledi, pa 366 dni. Imenuje se leto, ki ima 366 dni prestopno leto, in leta, ki vsebujejo 365 dni - preprosto. En dodaten dan se doda četrtemu letniku iz naslednjega razloga. Zemljina revolucija okoli Sonca ne vsebuje točno 365 dni, ampak 365 dni in 6 ur (približno). Tako je enostavno leto krajše od pravega leta za 6 ur, 4 preprosta leta pa so krajša od 4 pravih let za 24 ur, torej za en dan. Zato se vsakemu četrtemu letu (29. februarja) doda en dan.
Med nadaljnjim študijem različnih ved se boste naučili tudi drugih vrst količin.
Skrajšana imena ukrepov
Skrajšana imena ukrepov se običajno pišejo brez pike:
|
Mere teže/mase
|
Mere za površino (kvadratne mere)
|
|
Časovne mere
|
Merilo prostornine posode
|
Merilni instrumenti
Za merjenje različnih količin se uporabljajo posebni merilni instrumenti. Nekateri od njih so zelo preprosti in zasnovani za preproste meritve. Takšni instrumenti vključujejo merilno ravnilo, merilni trak, merilni valj itd. Drugi merilni instrumenti so bolj zapleteni. Takšne naprave vključujejo štoparice, termometre, elektronske tehtnice itd.
Merilni instrumenti imajo navadno merilno lestvico (oziroma skalo). To pomeni, da so na napravi razdelki vrstic, pri vsaki razdelki črte pa je zapisana pripadajoča vrednost količine. Razdalja med obema črtama, ob kateri je zapisana vrednost vrednosti, se lahko dodatno razdeli na več manjših razdelkov, ki največkrat niso označeni s številkami.
Ni težko ugotoviti, kateri vrednosti ustreza vsak najmanjši razdelek. Tako na primer spodnja slika prikazuje merilno ravnilo:
Številke 1, 2, 3, 4 itd. označujejo razdalje med potezami, ki so razdeljene na 10 enakih razdelkov. Zato vsak razdelek (razdalja med najbližjimi potezami) ustreza 1 mm. Ta količina se imenuje za ceno delitve lestvice merilno napravo.
Preden začnete meriti vrednost, morate določiti vrednost delitve lestvice instrumenta, ki ga uporabljate.
Če želite določiti ceno delitve, morate:
- Na lestvici poiščite dve najbližji črti, ob katerih so zapisane vrednosti količine.
- Odštejte manjše število od večje vrednosti in dobljeno število delite s številom delitev med njima.
Za primer določimo ceno razdelitve skale termometra, prikazanega na sliki levo.
Vzemimo dve črti, blizu katerih so narisane številčne vrednosti izmerjene vrednosti (temperature).
Na primer stolpci, ki označujeta 20 °C in 30 °C. Razdalja med temi udarci je razdeljena na 10 razdelkov. Tako bo cena vsake divizije enaka:
(30 °C - 20 °C) : 10 = 1 °C
Zato termometer kaže 47 °C.
Vsak od nas mora v vsakdanjem življenju nenehno meriti različne količine. Na primer, da bi pravočasno prispeli v šolo ali službo, morate izmeriti čas, ki ga boste porabili na poti. Meteorologi merijo temperaturo, zračni tlak, hitrost vetra itd., da bi napovedali vreme.
Načeloma si lahko predstavljamo poljubno veliko število različnih sistemov enot, vendar se le nekateri uporabljajo široko. Po vsem svetu se metrični sistem uporablja za znanstvene in tehnične meritve, v večini držav pa v industriji in vsakdanjem življenju.
Osnovne enote.
V sistemu enot mora za vsako merjeno fizikalno količino obstajati ustrezna merska enota. Tako je za dolžino, površino, prostornino, hitrost itd. potrebna posebna merska enota, vsako tako enoto pa lahko določimo z izbiro enega ali drugega standarda. Toda sistem enot se izkaže za veliko bolj priročnega, če je v njem le nekaj enot izbranih kot osnovnih, ostale pa so določene z osnovnimi. Torej, če je enota dolžine meter, katerega standard je shranjen v Državni meroslovni službi, se enota površine lahko šteje za kvadratni meter, enota prostornine je kubični meter, enota hitrosti je a meter na sekundo itd.
Priročnost takšnega sistema enot (zlasti za znanstvenike in inženirje, ki se z meritvami ukvarjajo veliko pogosteje kot drugi ljudje) je v tem, da so matematična razmerja med osnovnimi in izpeljanimi enotami sistema enostavnejša. V tem primeru je enota hitrosti enota razdalje (dolžine) na enoto časa, enota pospeška je enota spremembe hitrosti na enoto časa, enota sile je enota pospeška na enoto mase. itd. V matematičnem zapisu je videti takole: v = l/t, a = v/t, F = ma = ml/t 2. Predstavljene formule prikazujejo »dimenzijo« obravnavanih količin in vzpostavljajo razmerja med enotami. (S podobnimi formulami lahko določite enote za količine, kot sta tlak ali električni tok.) Takšna razmerja so splošne narave in veljajo ne glede na to, v katerih enotah (meter, čevelj ali aršin) se meri dolžina in katere enote so izbrane za druge količine.
V tehniki se osnovna merska enota mehanskih veličin običajno ne vzame kot enota mase, temveč kot enota sile. Torej, če je v sistemu, ki se najpogosteje uporablja v fizičnih raziskavah, kovinski valj vzet kot standard mase, potem se v tehničnem sistemu obravnava kot standard sile, ki uravnoteži silo gravitacije, ki deluje nanj. Ker pa gravitacijska sila ni enaka na različnih točkah zemeljske površine, je za natančno izvajanje standarda potrebna specifikacija lokacije. Zgodovinsko gledano je bila lokacija na morski gladini na zemljepisni širini 45°. Trenutno je tak standard definiran kot sila, ki je potrebna, da da določenemu cilindru določen pospešek. Res je, v tehniki se meritve običajno ne izvajajo s tako visoko natančnostjo, da bi bilo treba skrbeti za nihanja gravitacije (če ne govorimo o kalibraciji merilnih instrumentov).
Okoli konceptov mase, sile in teže je veliko zmede. Dejstvo je, da obstajajo enote vseh teh treh količin, ki imajo enaka imena. Masa je inercialna lastnost telesa, ki kaže, kako težko ga je z zunanjo silo odstraniti iz stanja mirovanja ali enakomernega in linearnega gibanja. Enota za silo je sila, ki z delovanjem na enoto mase spremeni svojo hitrost za eno enoto hitrosti na enoto časa.
Vsa telesa se privlačijo. Tako privlači vsako telo v bližini Zemlje. Z drugimi besedami, Zemlja ustvarja gravitacijsko silo, ki deluje na telo. Ta sila se imenuje njegova teža. Sila teže, kot je navedeno zgoraj, ni enaka na različnih točkah Zemljine površine in na različnih nadmorskih višinah zaradi razlik v gravitacijskem privlačenju in v manifestaciji Zemljine rotacije. Vendar je skupna masa dane količine snovi nespremenjena; enako je tako v medzvezdnem prostoru kot na kateri koli točki na Zemlji.
Natančni poskusi so pokazali, da je sila težnosti, ki deluje na različna telesa (tj. njihova teža), sorazmerna z njihovo maso. Posledično lahko mase primerjamo na tehtnicah in mase, ki se na enem mestu izkažejo za enake, bodo enake na katerem koli drugem mestu (če primerjavo izvajamo v vakuumu, da izključimo vpliv izpodrinjenega zraka). Če določeno telo stehtamo na vzmetni tehtnici, ki uravnoteži gravitacijsko silo s silo iztegnjene vzmeti, bodo rezultati merjenja teže odvisni od mesta, kjer se izvajajo meritve. Zato je treba vzmetne tehtnice na vsakem novem mestu nastaviti tako, da pravilno prikazujejo maso. Enostavnost samega postopka tehtanja je bila razlog, da je bila sila težnosti, ki deluje na standardno maso, sprejeta kot samostojna merska enota v tehniki. TOPLOTA.
Metrični sistem enot.
Metrični sistem je splošno ime za mednarodni decimalni sistem enot, katerega osnovni enoti sta meter in kilogram. Čeprav obstajajo nekatere razlike v podrobnostih, so elementi sistema enaki po vsem svetu.
Zgodba.
Metrični sistem je zrasel iz predpisov, ki jih je sprejela francoska nacionalna skupščina v letih 1791 in 1795, ki opredeljujejo meter kot eno desetmilijontko dela zemeljskega poldnevnika od severnega tečaja do ekvatorja.
Z odlokom, izdanim 4. julija 1837, je bil metrični sistem razglašen za obveznega za uporabo v vseh komercialnih poslih v Franciji. Postopoma je nadomestil lokalne in nacionalne sisteme v drugih evropskih državah in bil pravno sprejet kot sprejemljiv v Združenem kraljestvu in ZDA. S sporazumom, ki ga je 20. maja 1875 podpisalo sedemnajst držav, je bila ustanovljena mednarodna organizacija, namenjena ohranjanju in izboljšanju metričnega sistema.
Jasno je, da so snovalci metričnega sistema z opredelitvijo metra kot desetmilijonke četrtine zemeljskega poldnevnika želeli doseči invariantnost in natančno ponovljivost sistema. Za enoto za maso so vzeli gram in ga opredelili kot maso milijoninke kubičnega metra vode pri največji gostoti. Ker ne bi bilo zelo priročno izvajati geodetske meritve četrtine zemeljskega poldnevnika z vsako prodajo metra blaga ali uravnotežiti košaro krompirja na tržnici z ustrezno količino vode, so bili ustvarjeni kovinski standardi, ki so reproducirali te idealne definicije z izjemno natančnostjo.
Kmalu je postalo jasno, da je možno kovinske standarde dolžine primerjati med seboj, pri čemer je prišlo do veliko manj napak kot pri primerjavi katerega koli takega standarda s četrtino zemeljskega poldnevnika. Poleg tega je postalo jasno, da je natančnost medsebojne primerjave kovinskih masnih standardov veliko višja od natančnosti primerjave katerega koli takega standarda z maso ustrezne prostornine vode.
V zvezi s tem se je Mednarodna komisija za meter leta 1872 odločila sprejeti "arhivski" meter, shranjen v Parizu, "takšen kot je" kot standard dolžine. Podobno so člani komisije sprejeli arhivski platinasto-iridijev kilogram za etalon mase, »glede na to, da preprosto razmerje, ki so ga ustvarjalci metričnega sistema vzpostavili med enoto teže in enoto prostornine, predstavlja obstoječi kilogram z natančnostjo, ki zadostuje za običajne aplikacije v industriji in trgovini, in natančne znanosti ne potrebujejo preprostega numeričnega razmerja te vrste, ampak izjemno popolno definicijo tega razmerja. Leta 1875 so številne države po svetu podpisale sporazum o metrih in ta sporazum je vzpostavil postopek za usklajevanje meroslovnih standardov za svetovno znanstveno skupnost prek Mednarodnega urada za uteži in mere in Generalne konference za uteži in mere.
Nova mednarodna organizacija je takoj začela razvijati mednarodne standarde za dolžino in maso ter pošiljati njihove kopije vsem sodelujočim državam.
Standardi dolžine in mase, mednarodni prototipi.
Mednarodni prototipi meril za dolžino in maso - meter in kilogram - so bili deponirani pri Mednarodnem uradu za uteži in mere v Sèvresu, predmestju Pariza. Merilni standard je bil ravnilo iz platinske zlitine z 10% iridija, katerega prečni prerez je dobil posebno X-obliko za povečanje upogibne togosti z minimalno količino kovine. V utoru takšnega ravnila je bila vzdolžna ravna površina, meter pa je bil definiran kot razdalja med središči dveh udarcev, ki se naneseta čez ravnilo na njegovih koncih, pri standardni temperaturi 0 ° C. Masa valja izdelan iz iste platine, je bil vzet za mednarodni prototip kilograma iridijeve zlitine, enak standardnemu metru, z višino in premerom približno 3,9 cm. Teža te standardne mase je enaka 1 kg na morski gladini pri zemljepisne širine 45°, se včasih imenuje kilogramska sila. Tako se lahko uporablja bodisi kot etalon mase za absolutni sistem enot bodisi kot etalon sile za tehnični sistem enot, v katerem je ena od osnovnih enot enota za silo.
Mednarodni prototipi so bili izbrani iz velike serije enakih standardov, izdelanih hkrati. Ostali etaloni iz te serije so bili preneseni v vse sodelujoče države kot nacionalni prototipi (državni primarni etaloni), ki se periodično vračajo Mednarodnemu uradu za primerjavo z mednarodnimi etaloni. Primerjave, narejene v različnih obdobjih od takrat, kažejo, da ne kažejo odstopanj (od mednarodnih standardov) preko meja merilne natančnosti.
Mednarodni sistem SI.
Znanstveniki 19. stoletja so metrični sistem zelo dobro sprejeli. deloma zato, ker je bil predlagan kot mednarodni sistem enot, deloma zato, ker se je teoretično domnevalo, da so njegove enote neodvisno ponovljive, in tudi zaradi svoje preprostosti. Znanstveniki so začeli razvijati nove enote za različne fizikalne količine, s katerimi so se ukvarjali, na podlagi elementarnih zakonov fizike in povezovanja teh enot z metričnimi enotami za dolžino in maso. Slednja je vse bolj osvajala različne evropske države, v katerih so bile prej v uporabi številne nepovezane enote za različne količine.
Čeprav so imele vse države, ki so sprejele metrični sistem enot, skoraj enake standarde za metrične enote, so se med različnimi državami in različnimi disciplinami pojavile različne razlike v izpeljanih enotah. Na področju elektrike in magnetizma sta nastala dva ločena sistema izpeljanih enot: elektrostatični, ki temelji na sili, s katero dva električna naboja delujeta drug na drugega, in elektromagnetni, ki temelji na sili interakcije dveh hipotetičnih magnetnih polov.
Situacija se je še bolj zapletla s prihodom sistema t.i. praktične električne enote, uvedene sredi 19. stoletja. britanskega združenja za napredek znanosti, da bi zadostili zahtevam hitro razvijajoče se žične telegrafske tehnologije. Takšne praktične enote ne sovpadajo z enotami obeh sistemov, omenjenih zgoraj, temveč se od enot elektromagnetnega sistema razlikujejo le s faktorji, ki so enaki celim potencam števila deset.
Tako je za običajne električne količine, kot so napetost, tok in upor, obstajalo več možnosti za sprejete merske enote in vsak znanstvenik, inženir in učitelj se je moral sam odločiti, katera od teh možnosti je zanj najboljša. V povezavi z razvojem elektrotehnike v drugi polovici 19. in prvi polovici 20. st. Praktične enote so se vedno bolj uporabljale in sčasoma so prevladale na tem področju.
Da bi odpravili takšno zmedo v začetku 20. st. predložen je bil predlog za kombinacijo praktičnih električnih enot z ustreznimi mehanskimi, ki temeljijo na metričnih enotah za dolžino in maso, ter izgradnjo nekakšnega koherentnega sistema. Leta 1960 je XI generalna konferenca za uteži in mere sprejela enoten mednarodni sistem enot (SI), opredelila osnovne enote tega sistema in predpisala uporabo nekaterih izpeljanih enot, »brez poseganja v druge, ki bodo morda dodane v prihodnosti .” Tako je bil prvič v zgodovini z mednarodno pogodbo sprejet mednarodni skladen sistem enot. Zdaj je kot pravni sistem merskih enot sprejet v večini držav sveta.
Mednarodni sistem enot (SI) je usklajen sistem, ki zagotavlja eno in samo eno mersko enoto za katero koli fizikalno količino, kot so dolžina, čas ali sila. Nekatere enote imajo posebna imena, na primer enota za tlak paskal, imena drugih pa izhajajo iz imen enot, iz katerih so izpeljane, na primer enota za hitrost - meter na sekundo. Osnovne enote skupaj z dvema dodatnima geometrijskima so predstavljene v tabeli. 1. Izpeljane enote, za katere so sprejeta posebna imena, so podane v tabeli. 2. Od vseh izpeljanih mehanskih enot so najpomembnejše enota za silo newton, enota za energijo joule in enota za moč vat. Newton je definiran kot sila, ki daje masi enega kilograma pospešek enega metra na sekundo na kvadrat. Joule je enak opravljenemu delu, ko se točka uporabe sile, ki je enaka enemu newtonu, premakne za razdaljo enega metra v smeri sile. Watt je moč, pri kateri se en joul dela opravi v eni sekundi. Spodaj bodo obravnavane električne in druge izpeljane enote. Uradne definicije večjih in manjših enot so naslednje.
Meter je dolžina poti, ki jo prepotuje svetloba v vakuumu v 1/299.792.458 sekunde. Ta definicija je bila sprejeta oktobra 1983.
Kilogram je enak masi mednarodnega prototipa kilograma.
Sekunda je trajanje 9.192.631.770 obdobij sevalnih nihanj, ki ustrezajo prehodom med dvema nivojema hiperfine strukture osnovnega stanja atoma cezija-133.
Kelvin je enak 1/273,16 termodinamične temperature trojne točke vode.
En mol je enak količini snovi, ki vsebuje enako število strukturnih elementov kot atomi v izotopu ogljika-12, ki tehta 0,012 kg.
Radian je ravninski kot med dvema polmeroma kroga, dolžina loka med katerima je enaka polmeru.
Steradian je enak polnemu kotu z vrhom v središču krogle, ki na svoji površini izrezuje površino, ki je enaka površini kvadrata s stranico, ki je enaka polmeru krogle.
Za tvorbo decimalnih večkratnikov in podmnožnikov je predpisanih več predpon in faktorjev, navedenih v tabeli. 3.
|
Tabela 3. Predpone in množitelji mednarodnega sistema enot |
|||||
| exa | deci | ||||
| peta | centi | ||||
| tera | Milli | ||||
| giga | mikro |
mk |
|||
| mega | nano | ||||
| kilogram | pico | ||||
| hekto | femto | ||||
| zvočna plošča |
ja |
atto | |||
Tako je kilometer (km) 1000 m, milimeter pa 0,001 m (te predpone veljajo za vse enote, kot so kilovati, miliamperi itd.)
Prvotno je bilo predvideno, da bi bila ena od osnovnih enot gram, kar se je odrazilo v imenih enot za maso, danes pa je osnovna enota kilogram. Namesto imena megagram se uporablja beseda tona. V fizikalnih disciplinah, kot je merjenje valovne dolžine vidne ali infrardeče svetlobe, se pogosto uporablja milijoninka metra (mikrometer). V spektroskopiji so valovne dolžine pogosto izražene v angstromih (Å); Angstrom je enak desetinki nanometra, tj. 10 - 10 m Za sevanje s krajšo valovno dolžino, kot so rentgenski žarki, je v znanstvenih publikacijah dovoljeno uporabljati pikometer in x-enoto (1 x-enota = 10 –13 m). Prostornina, ki je enaka 1000 kubičnim centimetrom (en kubični decimeter), se imenuje liter (L).
Masa, dolžina in čas.
Vse osnovne enote SI, razen kilograma, so trenutno definirane v smislu fizikalnih konstant ali pojavov, ki veljajo za nespremenljive in ponovljive z visoko natančnostjo. Kar zadeva kilogram, še ni bilo najdenega načina, kako bi ga izvajali s stopnjo ponovljivosti, ki je dosežena v postopkih primerjave različnih masnih standardov z mednarodnim prototipom kilograma. Takšno primerjavo lahko izvedemo s tehtanjem na vzmetni tehtnici, katere napaka ne presega 1H 10 –8. Standardi večkratnih in delnih enot za kilogram se določijo s kombiniranim tehtanjem na tehtnici.
Ker je merilnik definiran glede na hitrost svetlobe, ga je mogoče neodvisno reproducirati v katerem koli dobro opremljenem laboratoriju. Tako je mogoče z interferenčno metodo preveriti meritve črt in končnih dolžin, ki se uporabljajo v delavnicah in laboratorijih, z neposredno primerjavo z valovno dolžino svetlobe. Napaka pri takih metodah v optimalnih pogojih ne presega milijarde (1H 10 –9). Z razvojem laserske tehnologije so se tovrstne meritve zelo poenostavile, njihov obseg pa se je močno razširil.
Prav tako je drugo, po sodobni definiciji, mogoče samostojno realizirati v pristojnem laboratoriju v objektu z atomskim žarkom. Atome žarka vzbuja visokofrekvenčni oscilator, uglašen na atomsko frekvenco, elektronsko vezje pa meri čas s štetjem period nihanja v oscilatorskem krogu. Takšne meritve je mogoče izvesti z natančnostjo reda 1H 10 -12 - veliko večjo, kot je bilo mogoče s prejšnjimi definicijami sekunde, ki temeljijo na rotaciji Zemlje in njenem kroženju okoli Sonca. Čas in njegova vzajemna frekvenca sta edinstvena v tem, da se njuni standardi lahko prenašajo po radiu. Zahvaljujoč temu lahko vsakdo, ki ima ustrezno radijsko sprejemno opremo, sprejema signale točnega časa in referenčne frekvence, ki se po natančnosti skoraj ne razlikujejo od tistih, ki se prenašajo po zraku.
Mehanika.
Temperatura in toplota.
Mehanske enote ne omogočajo reševanja vseh znanstvenih in tehničnih problemov brez vključevanja drugih odnosov. Čeprav sta delo, opravljeno pri premikanju mase proti delovanju sile, in kinetična energija določene mase v naravi enakovredni toplotni energiji snovi, je bolj priročno obravnavati temperaturo in toploto kot ločeni količini, ki ne odvisno od mehanskih.
Termodinamična temperaturna lestvica.
Enota termodinamične temperature Kelvin (K), imenovana kelvin, je določena s trojno točko vode, tj. temperatura, pri kateri je voda v ravnovesju z ledom in paro. Ta temperatura je 273,16 K, kar določa termodinamično temperaturno lestvico. Ta lestvica, ki jo je predlagal Kelvin, temelji na drugem zakonu termodinamike. Če obstajata dva toplotna rezervoarja s konstantno temperaturo in reverzibilni toplotni stroj, ki prenaša toploto iz enega od njiju v drugega v skladu s Carnotovim ciklom, potem je razmerje termodinamičnih temperatur obeh rezervoarjev podano z T 2 /T 1 = –Q 2 Q 1 kje Q 2 in Q 1 – količina toplote, ki se prenese na vsakega od rezervoarjev (predznak minus pomeni, da se toplota odvzame enemu od rezervoarjev). Torej, če je temperatura toplejšega rezervoarja 273,16 K in je toplota, odvzeta iz njega, dvakrat večja od toplote, prenesene v drugi rezervoar, potem je temperatura drugega rezervoarja 136,58 K. Če je temperatura drugega rezervoarja 0 K, potem se toplota sploh ne bo prenašala, saj je bila vsa energija plina pretvorjena v mehansko energijo v adiabatnem ekspanzijskem delu cikla. Ta temperatura se imenuje absolutna ničla. Termodinamična temperatura, ki se običajno uporablja v znanstvenih raziskavah, sovpada s temperaturo, vključeno v enačbo stanja idealnega plina PV = RT, Kje p- pritisk, V– glasnost in R– plinska konstanta. Enačba kaže, da je za idealni plin produkt prostornine in tlaka sorazmeren s temperaturo. Ta zakon ni popolnoma izpolnjen za nobenega od realnih plinov. Toda če so narejeni popravki za viralne sile, potem nam širitev plinov omogoča reprodukcijo termodinamične temperaturne lestvice.
Mednarodna temperaturna lestvica.
V skladu z zgoraj navedeno definicijo je mogoče temperaturo izmeriti z zelo visoko natančnostjo (do približno 0,003 K blizu trojne točke) s plinsko termometrijo. Platinasti uporovni termometer in rezervoar za plin sta nameščena v toplotno izolirani komori. Pri segrevanju komore se poveča električni upor termometra in poveča tlak plina v rezervoarju (v skladu z enačbo stanja), pri ohlajanju pa opazimo nasprotno sliko. S hkratnim merjenjem upora in tlaka lahko termometer umerite s tlakom plina, ki je sorazmeren s temperaturo. Termometer se nato postavi v termostat, v katerem se lahko tekoča voda ohranja v ravnovesju s trdno in parno fazo. Z merjenjem njegovega električnega upora pri tej temperaturi dobimo termodinamično lestvico, saj je temperaturi trojne točke pripisana vrednost enaka 273,16 K.
Obstajata dve mednarodni temperaturni lestvici - Kelvin (K) in Celzij (C). Temperaturo na Celzijevi lestvici dobimo iz temperature na Kelvinovi lestvici tako, da od slednje odštejemo 273,15 K.
Natančne meritve temperature s plinsko termometrijo zahtevajo veliko dela in časa. Zato je bila leta 1968 uvedena mednarodna praktična temperaturna lestvica (IPTS). S to lestvico je mogoče v laboratoriju kalibrirati termometre različnih vrst. Ta lestvica je bila vzpostavljena z uporabo platinastega uporovnega termometra, termočlena in sevalnega pirometra, ki se uporablja v temperaturnih intervalih med določenimi pari stalnih referenčnih točk (temperaturna merila). MPTS naj bi ustrezal termodinamični lestvici z največjo možno natančnostjo, vendar so bila, kot se je kasneje izkazalo, njegova odstopanja zelo velika.
Fahrenheitova temperaturna lestvica.
Fahrenheitova temperaturna lestvica, ki se pogosto uporablja v kombinaciji z britanskim tehničnim sistemom enot, pa tudi v neznanstvenih meritvah v mnogih državah, je običajno določena z dvema stalnima referenčnima točkama - tališčem ledu (32 ° F) in vrelišče vode (212 ° F) pri normalnem (atmosferskem) tlaku. Če želite torej dobiti temperaturo Celzija od temperature Fahrenheita, morate od slednje odšteti 32 in rezultat pomnožiti s 5/9.
Enote toplote.
Ker je toplota oblika energije, jo lahko merimo v joulih in ta metrična enota je bila sprejeta z mednarodnim sporazumom. Ker pa je bila količina toplote nekoč določena s spremembo temperature določene količine vode, se je razširila enota, imenovana kalorija, ki je enaka količini toplote, ki je potrebna za povečanje temperature enega grama vode za 1 °C. Glede na to, da je toplotna kapaciteta vode odvisna od temperature, sem moral pojasniti kalorično vrednost. Pojavili sta se vsaj dve različni kaloriji - "termokemična" (4,1840 J) in "para" (4,1868 J). »Kalorija«, ki se uporablja v dietetiki, je pravzaprav kilokalorija (1000 kalorij). Kalorija ni enota SI in se na večini področij znanosti in tehnologije ne uporablja več.
Elektrika in magnetizem.
Vse splošno sprejete električne in magnetne merske enote temeljijo na metričnem sistemu. V skladu s sodobnimi definicijami električnih in magnetnih enot so vse izpeljane enote, izpeljane z določenimi fizikalnimi formulami iz metričnih enot za dolžino, maso in čas. Ker večine električnih in magnetnih veličin ni tako enostavno izmeriti z omenjenimi etaloni, je bilo ugotovljeno, da je primerneje z ustreznimi poskusi vzpostaviti izpeljane etalone za nekatere od navedenih veličin, druge pa meriti s takimi etaloni.
enote SI.
Spodaj je seznam električnih in magnetnih enot SI.
Amper, enota za električni tok, je ena od šestih osnovnih enot SI. Amper je moč stalnega toka, ki bi pri prehodu skozi dva vzporedna ravna vodnika neskončne dolžine z zanemarljivo majhno površino krožnega preseka, ki se nahajata v vakuumu na razdalji 1 m drug od drugega, povzročila na vsakem odseku prevodnika dolžine 1 m interakcijska sila enaka 2H 10 - 7 N.
Volt, enota potencialne razlike in elektromotorne sile. Volt je električna napetost v odseku električnega tokokroga z enosmernim tokom 1 A s porabo energije 1 W.
Coulomb, količinska enota za elektriko (električni naboj). Coulomb je količina električne energije, ki preteče skozi prečni prerez prevodnika pri konstantnem toku 1 A v 1 s.
Farad, enota za električno kapacitivnost. Farad je kapacitivnost kondenzatorja, na katerega ploščah se pri polnjenju pri 1 C pojavi električna napetost 1 V.
Henry, enota induktivnosti. Henry je enak induktivnosti vezja, v katerem se pojavi samoinduktivna emf 1 V, ko se tok v tem vezju enakomerno spremeni za 1 A v 1 s.
Weberjeva enota za magnetni pretok. Weber je magnetni pretok, ko se ta zmanjša na nič, v tokokrogu, ki je povezan z njim, steče električni naboj enak 1 C, ki ima upor 1 Ohm.
Tesla, enota za magnetno indukcijo. Tesla je magnetna indukcija enakomernega magnetnega polja, v katerem je magnetni pretok skozi ravno površino 1 m2, pravokotno na indukcijske črte, enak 1 Wb.
Praktični standardi.
Svetloba in osvetlitev.
Enot svetlobne jakosti in osvetljenosti ni mogoče določiti zgolj na podlagi mehanskih enot. Energijski tok v svetlobnem valu lahko izrazimo v W/m2, jakost svetlobnega vala pa v V/m, tako kot pri radijskih valovih. Toda zaznavanje osvetlitve je psihofizični pojav, pri katerem ni pomembna le jakost svetlobnega vira, temveč tudi občutljivost človeškega očesa na spektralno porazdelitev te jakosti.
Po mednarodnem dogovoru je enota za svetlobno jakost kandela (prej imenovana sveča), ki je enaka svetlobni jakosti v dani smeri vira, ki oddaja monokromatsko sevanje s frekvenco 540H 10 12 Hz ( l= 555 nm), katere energijska sila svetlobnega sevanja v tej smeri znaša 1/683 W/sr. To približno ustreza svetlobni jakosti sveče iz spermaceta, ki je nekoč služila kot standard.
Če je svetlobna jakost vira ena kandela v vse smeri, potem je skupni svetlobni tok 4 str lumnov. Torej, če se ta vir nahaja v središču krogle s polmerom 1 m, potem je osvetlitev notranje površine krogle enaka enemu lumnu na kvadratni meter, tj. en apartma.
Rentgensko in gama sevanje, radioaktivnost.
Rentgen (R) je zastarela enota za ekspozicijsko dozo rentgenskega, gama in fotonskega sevanja, ki je enaka količini sevanja, ki ob upoštevanju sekundarnega elektronskega sevanja v 0,001 293 g zraka tvori ione, ki nosijo naboj. enako eni enoti naboja CGS vsakega znaka. Enota SI za absorbirano dozo sevanja je gray, enak 1 J/kg. Standard za absorbirano dozo sevanja je naprava z ionizacijskimi komorami, ki merijo ionizacijo, ki jo povzroča sevanje.
Razmislimo o osnovnih električnih količinah, ki jih preučujemo najprej v šoli, nato v srednjih in visokošolskih ustanovah. Za udobje bomo vse podatke povzeli v majhni tabeli. Definicije posameznih količin bodo v primeru morebitnih nesporazumov podane za tabelo.
| Magnituda | enota SI | Ime električne količine |
|---|---|---|
| q | Kl - obesek | napolniti |
| R | Om - om | odpornost |
| U | V – volt | Napetost |
| jaz | A – amper | Jakost toka (električni tok) |
| C | F – farad | Zmogljivost |
| L | Gn - Henry | Induktivnost |
| sigma | CM - Siemens | Električna prevodnost |
| e0 | 8,85418781762039*10 -12 F/m | Električna konstanta |
| φ | V – volt | Potencial točke električnega polja |
| p | W – vat | Aktivna moč |
| Q | VAR – volt-amper-reaktivni | Reaktivna moč |
| S | Va – volt-amper | Polna moč |
| f | Hz - herc | Pogostost |
Obstajajo decimalne predpone, ki se uporabljajo v imenu količine in služijo za poenostavitev opisa. Najpogostejši med njimi so: mega, miles, kilo, nano, pico. Tabela prikazuje druge predpone, razen omenjenih.
| Decimalni množitelj | Izgovorjava | Oznaka (rusko/mednarodno) |
|---|---|---|
| 10 -30 | cuecto | q |
| 10 -27 | ronto | r |
| 10 -24 | iocto | in/l |
| 10 -21 | zepto | s/z |
| 10 -18 | atto | a |
| 10 -15 | femto | f/ž |
| 10 -12 | pico | p/p |
| 10 -9 | nano | n/n |
| 10 -6 | mikro | μ/μ |
| 10 -3 | Milli | m/m |
| 10 -2 | centi | c |
| 10 -1 | deci | d/d |
| 10 1 | zvočna plošča | da/da |
| 10 2 | hekto | g/h |
| 10 3 | kilogram | k/k |
| 10 6 | mega | M |
| 10 9 | giga | G/G |
| 10 12 | tera | T |
| 10 15 | peta | P/P |
| 10 18 | exa | E/E |
| 10 21 | zeta | Z/Z |
| 10 24 | yotta | Y/Y |
| 10 27 | Ronna | R |
| 10 30 | quecca | Q |
Jakost toka je 1A- to je vrednost, ki je enaka razmerju med nabojem 1 C, ki prehaja skozi površino (prevodnik) v 1 s časa, in časom prehoda naboja skozi površino. Da tok teče, mora biti tokokrog sklenjen.
Jakost toka se meri v amperih. 1A=1Kl/1c
V praksi obstajajo
1uA = 0,000001A
Električna napetost– potencialna razlika med dvema točkama električnega polja. Velikost električnega potenciala se meri v voltih, zato se napetost meri v voltih (V).
1 volt je napetost, ki je potrebna za sprostitev 1 vat energije v prevodniku, ko skozenj teče tok 1 ampera.
V praksi obstajajo
Električni upor– značilnost prevodnika, da električni tok ne teče skozenj. Definirana je kot razmerje med napetostjo na koncih prevodnika in tokom v njem. Merjeno v ohmih (ohmih). V določenih mejah je vrednost konstantna.
1 Ohm je upornost prevodnika, ko skozenj teče enosmerni tok jakosti 1 A in na koncih nastane napetost 1 V.
Iz šolskega tečaja fizike se vsi spomnimo formule za homogeni prevodnik s konstantnim prerezom:
R=ρlS – upornost takega vodnika je odvisna od prereza S in dolžine l
kjer je ρ upornost materiala prevodnika, tabelarična vrednost.
Med tremi zgoraj opisanimi količinami obstaja Ohmov zakon za enosmerni tokokrog.
Tok v vezju je premo sorazmeren z napetostjo v vezju in obratno sorazmeren z uporom vezja - .
Električna zmogljivost je sposobnost prevodnika, da kopiči električni naboj.
Kapacitivnost se meri v faradih (1F).
1F je kapacitivnost kondenzatorja, med ploščama katerega nastane napetost 1V, ko je napolnjen pri 1C.
V praksi obstajajo
1pF = 0,000000000001F
1nF = 0,000000001F
Induktivnost je količina, ki označuje zmožnost vezja, skozi katerega teče električni tok, da ustvari in akumulira magnetno polje.
Induktivnost se meri v henrijih.
1Gn = (V*s)/A
1H je vrednost, ki je enaka samoinduktivni emf, ki nastane, ko se tok v vezju spremeni za 1A v 1 sekundi.
V praksi obstajajo
1mH = 0,001H
Električna prevodnost– vrednost, ki označuje sposobnost telesa, da prevaja električni tok. Recipročnost upora.
Električna prevodnost se meri v siemensih.
Najnovejši članki
Najbolj priljubljena
Fizika. Predmet in naloge.
2. Fizikalne količine in njihovo merjenje. sistem SI.
3. Mehanika. Težave z mehaniko.
.
5. Kinematika MT točke. Metode za opis gibanja MT.
6. Premikanje. Pot.
7. Hitrost. Pospešek.
8. Tangencialni in normalni pospešek.
9. Kinematika rotacijskega gibanja.
10. Galileijev zakon vztrajnosti. Inercialni referenčni sistemi.
11. Galilejske transformacije. Galileijev zakon dodajanja hitrosti. Invariantnost pospeška. Načelo relativnosti.
12. Trdnost. Utež.
13. Drugi zakon. utrip. Načelo neodvisnega delovanja sil.
14. Newtonov tretji zakon.
15. Vrste temeljnih interakcij. Zakon univerzalne gravitacije. Coulombov zakon. Lorentzova sila. Van der Waalsove sile. Sile v klasični mehaniki.
16. Sistem materialnih točk (SMP).
17. Sistemski impulz. Zakon o ohranitvi gibalne količine v zaprtem sistemu.
18. Središče mase. Enačba gibanja SMT.
19. Enačba gibanja telesa s spremenljivo maso. Formula Tsiolkovskega.
20. Delo sil. Moč.
21. Potencialno polje sil. Potencialna energija.
22. Kinetična energija MT v polju sil.
23. Celotna mehanska energija. Zakon o ohranitvi energije v mehaniki.
24. Zagon. Trenutek moči. Enačba trenutkov.
25. Zakon o ohranitvi kotne količine.
26. Lastna kotna količina.
27. Vztrajnostni moment CT glede na os. Hugens - Steinerjev izrek.
28. Enačba gibanja TT, ki se vrti okoli nepremične osi.
29. Kinetična energija TT, ki izvaja translacijsko in rotacijsko gibanje.
30. Mesto nihajnega gibanja v naravi in tehniki.
31. Proste harmonične vibracije. Metoda vektorskega diagrama.
32. Harmonični oscilator. Vzmetno, fizikalno in matematično nihalo.
33. Dinamični in statistični zakoni v fiziki. Termodinamične in statistične metode.
34. Lastnosti tekočin in plinov. Masne in površinske sile. Pascalov zakon.
35. Arhimedov zakon. Plavanje tel.
36. Toplotno gibanje. Makroskopski parametri. Idealen plinski model. Tlak plina z vidika molekularne kinetične teorije. Koncept temperature.
37. Enačba stanja.
38. Eksperimentalni plinski zakoni.
39. Osnovna enačba MKT.
40. Povprečna kinetična energija translacijskega gibanja molekul.
41. Število prostostnih stopinj. Zakon enakomerne porazdelitve energije po prostostnih stopnjah.
42. Notranja energija idealnega plina.
43. Pot brez plina.
44. Idealni plin v polju sil. Barometrična formula. Boltzmannov zakon.
45. Notranja energija sistema je funkcija stanja.
46. Delo in toplota kot funkciji procesa.
47. Prvi zakon termodinamike.
48. Toplotna kapaciteta večatomskih plinov. Robert-Mayerjeva enačba.
49. Uporaba prvega zakona termodinamike na izoprocese.
50 Hitrost zvoka v plinu.
51..Reverzibilni in ireverzibilni procesi. Krožni procesi.
52. Toplotni stroji.
53. Carnotov cikel.
54. Drugi zakon termodinamike.
55. Pojem entropije.
56. Carnotovi izreki.
57. Entropija v reverzibilnih in ireverzibilnih procesih. Zakon naraščajoče entropije.
58. Entropija kot merilo neurejenosti v statističnem sistemu.
59. Tretji zakon termodinamike.
60. Termodinamični tokovi.
61. Difuzija v plinih.
62. Viskoznost.
63. Toplotna prevodnost.
64. Toplotna difuzija.
65. Površinska napetost.
66. Močenje in nemočenje.
67. Tlak pod ukrivljeno površino tekočine.
68. Kapilarni pojavi.
Fizika. Predmet in naloge.
Fizika je naravoslovna veda. Temelji na eksperimentalnem preučevanju naravnih pojavov, njegova naloga pa je oblikovanje zakonov, ki te pojave pojasnjujejo. Fizika je osredotočena na preučevanje temeljnih in preprostih pojavov ter na odgovarjanje na preprosta vprašanja: iz česa je snov sestavljena, kako delci snovi medsebojno delujejo, po kakšnih pravilih in zakonitostih poteka gibanje delcev itd.
Predmet njenega proučevanja je snov (v obliki snovi in polj) in najsplošnejše oblike njenega gibanja ter temeljne interakcije narave, ki nadzorujejo gibanje snovi.
Fizika je tesno povezana z matematiko: matematika zagotavlja aparaturo, s katero je mogoče natančno formulirati fizikalne zakone. Fizikalne teorije so skoraj vedno oblikovane v obliki matematičnih enačb z uporabo bolj zapletenih vej matematike, kot je običajno v drugih vedah. Nasprotno pa so razvoj mnogih področij matematike spodbudile potrebe fizikalnih znanosti.
Dimenzijo fizikalne količine določa uporabljeni sistem fizikalnih veličin, ki je skupek fizikalnih veličin, ki so med seboj povezane z odvisnostmi in v katerem je več veličin izbranih kot osnovnih. Enota fizikalne količine je fizikalna količina, ki ji je po dogovoru pripisana številska vrednost, enaka 1. Sistem enot fizikalnih veličin je niz osnovnih in izpeljanih enot, ki temeljijo na določenem sistemu količin. Spodnje tabele prikazujejo fizične količine in njihove enote, sprejete v mednarodnem sistemu enot (SI), ki temelji na mednarodnem sistemu enot.
Fizikalne količine in njihove merske enote. sistem SI.
| Fizična količina | Merska enota fizikalne količine |
||
| Mehanika |
|||
| Utež | m | kilogram | kg |
| Gostota | kilogram na kubični meter | kg/m3 | |
| Specifična prostornina | v | kubični meter na kilogram | m 3 /kg |
| Masni pretok | Qm | kilogram na sekundo | kg/s |
| Volumenski pretok | Q V | kubični meter na sekundo | m 3 /s |
| utrip | p | kilogram-meter na sekundo | kg m/s |
| Zagon | L | kilogram-meter na kvadrat na sekundo | kg m 2 /s |
| Vztrajnostni moment | J | kilogram meter na kvadrat | kg m 2 |
| Moč, teža | F, Q | Newton | n |
| Trenutek moči | M | newton meter | N m |
| Impulzna sila | jaz | newton sekunda | N s |
| Tlak, mehanska obremenitev | p, | pascal | oče |
| Delo, energija | A, E, U | joule | J |
| Moč | n | vat | W |
Mednarodni sistem enot (SI) je sistem enot, ki temelji na mednarodnem sistemu enot, skupaj z imeni in simboli ter naborom predpon in njihovih imen ter simbolov, skupaj s pravili za njihovo uporabo, ki jih je sprejel Generalna konferenca za uteži in mere (CGPM).
Mednarodni slovar meroslovja
SI je leta 1960 sprejela XI Generalna konferenca za uteži in mere (GCPM), več poznejših konferenc pa je v SI vneslo številne spremembe.
SI definira sedem osnovnih enot fizikalnih količin in izpeljanih enot (skrajšano kot enote ali enote SI) ter nabor predpon. SI določa tudi standardne okrajšave za enote in pravila za pisanje izpeljanih enot.
Osnovne enote: kilogram, meter, sekunda, amper, kelvin, mol in kandela. V okviru SI velja, da imajo te enote neodvisne dimenzije, kar pomeni, da nobene od osnovnih enot ni mogoče izpeljati iz drugih.
Izpeljane enote so pridobljene iz osnovnih enot z uporabo algebraičnih operacij, kot sta množenje in deljenje. Nekatere izpeljane enote v SI imajo svoja imena, na primer enota radian.
Predpone lahko uporabite pred imeni enot. Pomenijo, da je treba enoto pomnožiti ali deliti z določenim celim številom, potenco 10. Na primer, predpona "kilo" pomeni pomnoženo s 1000 (kilometer = 1000 metrov). Predpone SI imenujemo tudi decimalne predpone.
Mehanika. Težave z mehaniko.
Mehanika je veja fizike, ki proučuje zakone mehanskega gibanja, pa tudi vzroke, ki povzročajo ali spreminjajo gibanje.
Glavna naloga mehanike je opisovanje mehanskega gibanja teles, to je na podlagi lastnosti, ki jih opisujejo (koordinate, premik, dolžina prevožene poti, vrtilni kot, hitrost, pospešek itd.) Z drugimi besedami, če z uporabo sestavljenega zakona (enačbe) gibanja lahko določite položaj telesa v katerem koli trenutku, potem se glavni problem mehanike šteje za rešen. Glede na izbrane fizikalne količine in metode za reševanje glavnega problema mehanike je razdeljen na kinematiko, dinamiko in statiko.
4.Mehansko gibanje. Prostor in čas. Koordinatni sistemi. Merjenje časa. Referenčni sistem. Vektorji .
Mehansko gibanje imenujemo spremembo položaja teles v prostoru glede na druga telesa skozi čas. Mehansko gibanje delimo na translacijsko, rotacijsko in nihajno.
Progresivno je gibanje, pri katerem se katera koli premica, narisana v telesu, premika vzporedno sama s seboj. Rotacijski je gibanje, pri katerem vse točke telesa opisujejo koncentrične kroge glede na določeno točko, imenovano središče vrtenja. Nihajoč imenujemo gibanje, pri katerem telo izvaja občasno ponavljajoče se gibe okoli povprečnega položaja, to je nihanje.
Za opis mehanskega gibanja je uveden koncept referenčni sistemi .vrste referenčnih sistemov lahko različni, na primer fiksni referenčni sistem, gibljivi referenčni sistem, inercialni referenčni sistem, neinercialni referenčni sistem. Vključuje referenčno telo, koordinatni sistem in uro. Referenčno telo– to je telo, na katerega je »pritrjen« koordinatni sistem. koordinatni sistem, ki je referenčna točka (izhodišče). Koordinatni sistem ima 1, 2 ali 3 osi, odvisno od pogojev vožnje. Položaj točke na premici (1 os), ravnini (2 osi) ali v prostoru (3 osi) je določen z eno, dvema ali tremi koordinatami. Za določitev položaja telesa v prostoru v katerem koli trenutku je treba nastaviti tudi začetek štetja časa. Poznamo različne koordinatne sisteme: kartezične, polarne, krivočrtne itd. V praksi se najpogosteje uporabljata kartezični in polarni koordinatni sistem. Kartezični koordinatni sistem- to sta (na primer v dvodimenzionalnem primeru) dva medsebojno pravokotna žarka, ki izhajata iz ene točke, imenovane izhodišče, z merilom, uporabljenim na njima (slika 2.1a). Polarni koordinatni sistem– v dvodimenzionalnem primeru je to radij vektor, ki izhaja iz izhodišča, in kot θ, za katerega se radij vektor vrti (slika 2.1b). Za merjenje časa so potrebne ure.
Premica, ki jo opisuje materialna točka v prostoru, se imenuje trajektorija. Za dvodimenzionalno gibanje na ravnini (x,y) je to funkcija y(x). Imenuje se razdalja, ki jo materialna točka prepotuje vzdolž trajektorije dolžina poti(slika 2.2). Vektor, ki povezuje začetni položaj gibljive materialne točke r(t 1) s katerim koli od naslednjih položajev r(t 2), se imenuje premikanje(Slika 2.2):
.
riž. 2.2. Dolžina poti (označeno s krepko črto); – vektor premika.
Vsaka od koordinat telesa je odvisna od časa x=x(t), y=y(t), z=z(t). Te funkcije spreminjanja koordinat glede na čas se imenujejo kinematični zakon gibanja, na primer forx=x(t) (slika 2.3).
Slika 2.3. Primer kinematičnega zakona gibanja x=x(t).
Vektorsko usmerjen segment, za katerega sta označena njegov začetek in konec Prostor in čas sta pojma, ki označujeta osnovne oblike obstoja materije. Prostor izraža vrstni red sobivanja posameznih objektov. Čas določa vrstni red, v katerem se pojavi spreminjajo.
