Физические величины. Размер физической величины. Размерность. Шкалы измерений.

В измерениях для количественного описания различных свойств процессов и физических тел вводят понятие величины.

Величина - свойство чего-либо, которое мб выделено среди других свойств и оценено тем или иным способом в том числе и количественно.

Физическая величины - свойство, общее в качественном отношении для множества объектов, физических систем, их состояний и происходящих в них процессов, но индивидуальное в количественном отношении для каждого из них. Измеряемые физические величины имеют качественную и количественную хар-ки. Формализованным отражением качественном различии измеряемых величин является их размерность. Согласно ISO размерность обозначается dim. Качественная сторона понятия "физ. вел." определяет ее род (# электрическое сопротивление, как общее св-во проводников электричества), а количественная - ее размер (# электрическое сопротивление конкретного проводника).

Размер физической величины - количественная определенность физической величины, присущее конкретному предмету, системе, явлению или процессу.

Размерность физической величины - выражение в форме степенного одночлена , отражающее связь данной величины с основными физическими величинами, коэффициент пропорциональности в котором принят равным единице.

dim Q = L^αМ^βT^γ

здесь L, M и Т - условные обозначения основных физических величин

α, β, γ - целые или дробные, положительные или отрицательные, вещественные числа.

Показатель степени в которую возведена размерность основной величины называют показателем размерности. Если все показатели размерности равны 0, то величина называется безразмерной. Например, относительная диэлектрическая проницаемость.

ρ=m/V

[ρ]=1 кг/м³

dimρ=L^-3M

 

Шкалы измерений

1. Шкала порядка.

Простейший способ получения информации, позволяющий составить представление о размере измеряемой величины заключается в сравнении его с другим по принципу "что больше или меньше" или "что лучше или хуже", при этом кол-во сравниваемых между собой размеров мб большим. Расположенные в порядке возрастания или убывания размеры измеряемых величин образуют шкалы порядка. Операция расстановки размеров в порядке их возрастания или убывания для получения измерительной информации по шкале порядка называют ранжированием. Для измерений по шкале порядка ряд точек на ней можно зафиксировать цифрами в качестве опорных или реперных. Определение значения величин при помощи шкал порядка нельзя считать измерением, поскольку на них не мб введены единицы измерения.

Операцию по приписыванию числа требуемой величине следует считать оцениванием. Характерным примером шкал порядка является существующие шкалы чисел твердости тел, шкалы баллов землетрясений, шкалы баллов ветра, шкалы оценки событий на АЭС и т.д. и т.п.

2. Шкала интервалов.

Примером ее служит шкала измерения времени, которая разбита на крупные интервалы (годы), на более мелкие (сутки) и т.д. и т.п. По шкале интервалов можно судить не только о том, что один размер больше другого, но и о том, насколько больше. Однако, по шкале интервалов нельзя оценить во сколько раз один размер больше другого. Это обусловлено тем, что на шкале интервалов известен только масштаб, а начало отсчета выбирается произвольно.

3. Шкала отношений.

Наиболее совершенной является шкала отношений. Примером ее служит температурная шкала Кельвина. В шкале Кельвина за начало отсчета принят абсолютный 0 температуры, при котором прекращается тепловое движение молекул. По шкале отношений можно определить не только на сколько 1 размер больше или меньше другого, но и во сколько раз он больше или меньше. Шкалы физических величин (длина, масса, сила, давление, скорость и т.д. и т.п.) являются шкалами отношений.

 

Влияющая физическая величина - физическая величина, непосредственно неизмеряемая средством измерения, но при своих измерениях оказывающая влияние на результат измерения.

Различают нормальные, рабочие и предельные условия измерений. При нормальных условиях измерений влияющие величины имеют нормальные или находящиеся в пределах нормальной области значение. Рабочими называются условия измерений, при которых влияющие величины находятся в пределах своих рабочих областей. Предельные условия измерений характеризуется экстремальными значениями измеряемой и влияющих величин, которые средства измерения может выдерживать без разрушений и ухудшения характеристик.

 

Постоянная физическая величина - физическая величина, размер которой по условиям измерительной задачи можно считать постоянной за время, превышающее длительность измерения.

Переменная физическая величина - физическая величина, изменяющаяся по размеру в процессе измерения.

 

Единицы физической величины - величина фиксированного размера, которой условно присвоено стандартное числовое значение, равное 1. Для обозначения частных особенностей физических величин применяют термин параметр, # конденсатор характеризуют таким параметром, как tg угла потерь. Иногда параметром называют саму измеряемую физическую величину, например, индуктивность, фазу, частоту и т.д. и т.п.

Единицы измерения физической величины - физическая величина фиксированного размера, которой присвоено числовое значение, равное 1 и применяемого для количественного выражения однородных с ней физических величин.

 

 

Лекция 4

9 марта 2012 г.

23:47

 

При выбранной оценки физ величины

Нахождение истинного значения измеряемой величины является главной задачей метрологии.

Истинным значением физической величины называется значение физ.величины, которое идеальным образом отражает в качественном и количественном отношениях соответствующие св-ва объекта. Определить экспериментально его невозможно. В следствии неизбежных погрешностей измерения. Допустим, что измеряется диаметр круглого металлического диска. Не вызывает сомнения положения, что измерения диска можно проводить с более и более высокой точностью. Но когда погрешность средств измерения достигнет размеров молекулы, обнаружится, как бы размывание краёв диска, обусловленное хаотическим движением молекул.

За некоторым пределом точности, само понятие диаметра диска, потеряет первоначальный смысл и дальнейшее измерение точности бесполезно. Следовательно, понятие истинного значения диаметра, в данном случае приобретает вероятностный смысл и можно лишь с определенной вероятностью установить интервал значений, в котором оно находится. Поэтому одним из основных постулатов в метрологии является положение о том, что истинное значение физ. Величины существует, однако, определить его , путём измерения невозможно. Существуют и другие формулировки основного постулата метрологии. Поэтому, при многократном измерении одной и той же величины постоянного размера результат, называемый отсчётом по шкале отношений получается всё время разным. Это положение, установленное практикой, формулируется в виде аксиомы, являющийся в виде основных постулатов метрологии: отсчёт является случайным числом. Кстати отметим, что среди других постулатов метрологии весомое значение имеют ещё и такие: истинное значение, определяемой величины постоянно. Результат измерение, математически связан с измеряемой величиной и вероятностной зависимостью.

Поскольку, истинное значение физ.величины определить невозможно на практике измерений оперируют понятие действительного значения физ. Величины. Степень приближения, которому к первому зависит от точности средств измерений и погрешности самих измерений. 2)Действительным значением физ.величины

Для действительного значения физ.величины всегда можно указать границы более или менее узкой зоны, в пределах которой с заданной вероятностью находятся истинные значения физической величины. Действительное значение физ.величины определяется по образцовым мерам и приборам, погрешностями которых можно пренебречь по сравнению с погрешностями, применяемых рабочих средств измерения.