7.1.1. Системы физических величин

Физическая величина – характеристика одного из свойств физического объекта (системы, явления или процесса), общая в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальная для каждого объекта. Например, масса тела – физическая величина, являющаяся общей характеристикой физических объектов, но имеющая для каждого объекта свое индивидуальное значение.

Анализ связей между физическими величинами показал, что эти связи не являются случайными, а имеют общий характер. В частности, было установлено, что если произвольно выбрать несколько величин, условно приняв их не зависящими друг от друга и от других величин, то остальные величины могут быть выражены через эти произвольно выбранные величины.

Физические величины могут быть экстенсивными и интенсивными. Различие между этими величинами можно выразить следующим образом: экстенсивные величины следуют закону аддитивности, интенсивные величины ему не подчиняются.

Система физических величин – совокупность взаимосвязанных физических величин, образованная в соответствии с принятыми принципами, при этом одни величины принимаются за независимые, а другие являются функциями независимых величин.

Система величин состоит из основных и производных величин.

Выбор величин, принимаемых за основные, и их число произвольно, но практические соображения приводят к некоторому ограничению свободы в выборе основных величин. Так, например, в СИ в качестве основных величин были выбраны длина, масса, время, сила электрического тока, термодинамическая температура, количество вещества, сила света.

Каждой основной величине присваивается символ в виде заглавной буквы латинского или греческого алфавита, в частности: длине – L, массе – М, времени – Т, силе электрического тока – I, температуре – , количеству вещества – N, силе света – J. Эти символы входят в название системы физических величин. Так, например, система величин, на основе которой строится Международная система единиц (СИ), называется системой величин LMTINJ.

При построении системы физических величин подбирается такая последовательность определяющих уравнений, в которой каждое последующее уравнение содержит только одну новую производную величину, что позволяет выразить эту величину через совокупность ранее определенных величин, в конечном счете – через основные величины данной системы величин. Это условие приводит к установлению некоторой очередности и последовательности образования производных величин. Так, скорость v определяют как отношение пути ds, пройденного за интервал времени dt, к этому интервалу времени: v = ds / dt; ускорение a есть отношение приращении скорости dv за интервал времени dt к этому интервалу времени: а = dv / dt; силу F определяют из закона Ньютона F = ma и так далее.

Основными принципами построения систем величин являются правила:

Не допускается формулировка определения основных величин через производные величины. Из одного уравнения связи между величинами должна определяться только одна единица физической величины и ее размерность.

(*)