 |
|
Физические свойства, величины и шкалы
Все объекты окружающего мира характеризуются своими свойствами.
Свойство– философская категория, выражающая такую сторону объекта (явления, процесса), которая обусловливает его различие или общность с другими объектами (явлениями, процессами) и обнаруживается в его отношениях к ним. Свойство – категория качественная.
Величина – это свойство чего-либо, что может быть выделено среди других свойств и оценено, в том числе и количественно. Классификация величин представлена на рис. 1.1.
Идеальные величины главным образом относятся к математике и являются обобщением (моделью) конкретных реальных понятий.
Реальные величины делятся на физические и нефизические.
Физические величины свойственны материальным объектам (процессам, явлениям), изучаемым в естественных (физика, химия) и технических науках.
Физическая величина (ФВ) – это одно из свойств физического объекта, общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них.
Нефизические – величины, присущие общественным (нефизическим) наукам (философия, социология, экономика и др.).
Физические величины целесообразно разделить на измеряемые и оцениваемые.
Измеряемые – могут быть выражены количественно в виде определенного числа установленных единиц измерения.
Физические величины, для которых по тем или иным причинам не может быть введена единица измерения, могут быть только оценены. Оценивание величины осуществляется при помощи шкал.
Шкала величины – упорядоченная последовательность ее значений, принятая по соглашению на основании результатов точных измерений.
Классификация физических величин представлена на рис. 1.2.
Энергетические – величины, описывающие энергетические характеристики процессов преобразования, передачи и использования энергии (ток, напряжение, мощность, энергия). Преобразуются в сигналы измерительной информации без вспомогательных источников энергии.
Вещественные – описывают физические и физико-химические свойства вещества, материалов и изделий из них (масса, плотность, электрическое сопротивление, емкость, индуктивность и др.). Для их измерения используют вспомогательный источник энергии, с помощью которого формируется сигнал измерительной информации.
Характеризующие процессы,протекающие во времени (спектральные характеристики, корреляционные функции и др.).
По степени условной независимости от других величин данной группы ФВ делятся на основные (условно независимые) и производные (условно зависимые). В настоящее время, к примеру, в международной системе (СИ) используется семь физических величин, выбранных в качестве основных:
| длина – L, Метр, [м]; время – Т, Секунда, [с]; масса – М, Килограмм, [кг]; | сила света – J, Кандела, [кд]; температура – Θ, Кельвин, [К]; количество вещества – N, Моль, [моль]; сила электрического тока – I, Ампер, [А]. |
Единица физической величины [Q] – это ФВ фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное единице. Применяется для количественного выражения однородных ФВ.
Значение физической величины Q – это оценка ее размера в виде некоторого числа принятых для нее единиц.
Числовое значение физической величины q– отвлеченное число, выражающее отношение значения величины к соответствующей единице данной ФВ.
Уравнение
называют основным уравнением измерений.
В электронике единицей измерения напряжения является [1В], значит 220·[1В] = 220 [В].
Измерение– познавательный процесс, заключающийся в сравнении путем физического эксперимента данной физической величины с известной ФВ, принятой за единицу измерения.
Разнообразные проявления (количественные или качественные) любого свойства образуют множества, отображения элементов которых на упорядоченное множество чисел или в более общем случае условных знаков образуют шкалы измерения этих свойств.
Шкала физической величины – это упорядоченная последовательность значений физической величины, принятая по соглашению на основании результатов точных измерений.
Термины и определения теории шкал изложены в рекомендациях метрологических институтов МИ 2365-96 ГСИ «Шкалы измерений. Основные положения. Термины и определения».
В соответствии с логической структурой проявления свойств различают пять основных типов шкал измерений: шкалы наименований, порядка, интервалов, отношений, абсолютная.