Свойства, физические величины

Все объекты окружающего мира характеризуются своими свойствами. Свойство – философская категория, выражающая такую сторону объекта (явления процесса), которая обуславливает его различие или общность с другими объектами (явлениями, процессами) и обнаруживается в его отношениях к ним. Свойство – категория качественная. Для количественного описания различных свойств процессов и физических тел вводится понятие величины. Величина – это свойство чего-либо, что может быть выделено среди других свойств и оценено тем или иным способом, в том числе и количественно. Величина не существует сама по себе, она имеет место лишь постольку, поскольку существует объект со свойствами, выраженными данной величиной.

Классификация величин изображена на рисунке 1.

В ЕЛИЧИНЫ

Р еальные Идеальные

Ф изические Нефизические Математические

Измеряемые Оцениваемые

Идеальные величины главным образом относятся к математике и являются моделью конкретных реальных понятий.

Реальные величины делятся на: физические и нефизические.

Физическая величина (ФВ) – свойство, общее в качественном какого-либо объекта, про­цесса, отличающее его отношении индивидуальное для каждого объекта, например, длина, масса, электропроводность тел.

Понятие «физическая величина» применяется для описания материальных систем, объектов, изучаемых в естественных (химия, физика) и технических науках. Нефизические величины присущие общественным наукам – философии, социологии, экономике и т.д.

Физические величины разделим на: измеряемые и оцениваемые. Измеряемые физические величины могут быть выражены количественно в виде установленных единиц измерения. Оцениваются величины с помощью шкал.

Измеряемые величины имеют качественную и количественную характеристики. Формальным отражением качественного различия измеряемых величин является их размерность. Согласно международному стандарту ИСО размерность обозначается символом dim

• dim l =L - величина длины;

• dim m= M - величина массы;

• dim t = T - величина времен.

Размерность производной величины выражается через размерность основных величин с помощью степенного одночлена dim X =L^{a .}M^{β .}T^y…, где

• L, М, Т – размерности соответствующих основных физических величин;

• α ,β, γ - показатели размерности.

Каждый показатель размерности может быть положительным или отрицательным, целым или дробным, нулем (величина безразмерна).

Количественной характеристикой измеряемой величины служит ее размер. Получение информации о размере ФВ является содержанием любого измерения. Например, диаметр отверстия – 0,6 мм, скорость автомобиля 120 км/ час.

В теории измерений принято различать пять типов шкал:

• шкала наименований;

• шкала порядка;

• шкала интер­валов (разностей);

• шкала отношений;

• абсолютные шкалы,

Шкалы наименований – характеризуются отношением эквивалентности (равенства). Не содержат нуля и единиц измерений. Примером может служить шкала цветов (атлас цветов до 100 - наименований). Измерение заключается в визуальном сравнении окрашенного предмета с образцами цветов (эталон­ными образцами атласа цветов).

Шкалы порядка (шкала рангов) – это расположенные в порядке возраста­ния или убывания размеры измеряемой величины. Полученный при этом упорядоченный ряд называют ранжированным рядом. Результаты оценивания не могут подвергаться никаким арифметическим действиям. Некоторые точки в этой шкале зафиксируют как опорные (реперные). По реперным точкам характеризуются знания - это 4-х бальная шкала, твердость минералов – шкала Мооса ( содержит 10 опорных точек: тальк -1, гипс- 2, кальций - 3, флюорит - 4, апатит - 5, ортоклаз - 6, кварц -7, топаз - 8, корунд - 9, алмаз-10.

Точкам шкалы присвоены цифры, часто называемые баллами. В этих шкалах может иметься нулевая отметка, но отсутствуют единицы измерения, поскольку невозможно установить, в какое число раз больше или меньше проявляется свойство величины. Обычно шкалы порядка характеризуют значение измеряемой ве­личины (сила землетрясения, сила ветра и т. п.) в баллах.

По шкале интервалов (разностей) можно судить не только о том, что размер больше другого, но и на сколько, больше. Шкалы интервалов имеют условные нуле­вые значения, а интервалы устанавливаются по согласованию. Такими шкалами являются шкалы времени и длины. К таким шкалам относится летоисчесление по различным календарям, в которых за начало отсчета принято либо сотворение мира, либо Рождество Христово и т. д. Температурные шкалы Цельсия, Фаренгейта.

Шкала отношений имеет естественное нулевое значение, а единица измерений устанавливается по согласованию. Напри­мер, шкала весов, начинаясь с нулевой отметки, может быть гра­дуирована по-разному в зависимости от требуемой точности взвешивания. Это самые совершенные шкалы. Они описываются основным уравнением измерения:

Q = X ∙ [Q],

где Q - значение величины;

X - числовое значение измеряемой величины в приня­той единице;

[Q] - выбранная для измерения единица.

Мерой для количественного сравнения одинаковых свойств объектов служит единица физической величины.

Единица физической величины - физическая величина, которой условно присвоено значение, равное единице.