Определение физической величины

Физическая величина это:

Физическая величина

Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей.

Физи́ческая величина́ — физическое свойство материального объекта, физического явления, процесса, которое может быть охарактеризовано количественно.

Значение физической величины — одно или несколько (в случае тензорной физической величины) чисел, характеризующих эту физическую величину, с указанием единицы измерения, на основе которой они были получены.

Размер физической величины — значения чисел, фигурирующих в значении физической величины.

Например, автомобиль может быть охарактеризован с помощью такой физической величины, как масса. При этом, значением этой физической величины будет, например, 1 тонна, а размером — число 1, или же значением будет 1000 килограмм, а размером — число 1000. Этот же автомобиль может быть охарактеризован с помощью другой физической величины — скорости. При этом, значением этой физической величины будет, например, вектор определённого направления 100 км/ч, а размером — число 100.

Размерность физической величины — единица измерения, фигурирующая в значении физической величины. Как правило, у физической величины много различных размерностей: например, у длины — нанометр, миллиметр, сантиметр, метр, километр, миля, дюйм, парсек, световой год и т. д. Часть таких единиц измерения (без учёта своих десятичных множителей) могут входить в различные системы физических единиц — СИ, СГС и др.

Часто физическая величина может быть выражена через другие, более основополагающие физические величины. (Например, сила может быть выражена через массу тела и его ускорение). А значит, соответственно, и размерность такой физической величины может быть выражена через размерности этих более общих величин. (Размерность силы может быть выражена через размерности массы и ускорения). (Часто такое представление размерности некоторой физической величины через размерности других физических величин является самостоятельной задачей, которая в некоторых случаях имеет свой смысл и назначение.) Размерности таких более общих величин часто уже являются основными единицами той или другой системы физических единиц, то есть такими, которые сами уже не выражаются через другие, ещё более общие величины.

Пример.
Если физическая величина мощность записывается как

P = 42,3 × 10³ Вт = 42,3 кВт,

то здесь

Р — это общепринятое литерное обозначение этой физической величины, 42,3 × 10³ Вт — значение этой физической величины, 42,3 × 10³ — размер этой физической величины.

Вт — это сокращённое обозначение одной из единиц измерения этой физической величины (ватт). Литера к является обозначением десятичного множителя «кило» Международной системы единиц (СИ).

Содержание

1 Размерные и безразмерные физические величины
2 Аддитивные и неаддитивные физические величины
3 Экстенсивные и интенсивные физические величины
4 Скалярные, векторные, тензорные величины
5 Система единиц физических величин
6 Символы физических величин
7 Литература
8 См. также
9 Примечания

Размерные и безразмерные физические величины

Размерная физическая величина — физическая величина, для определения значения которой нужно применить какую-то единицу измерения этой физической величины. Подавляющее большинство физических величин являются размерными.
Безразмерная физическая величина — физическая величина, для определения значения которой достаточно только указания её размера. Например, относительная диэлектрическая проницаемость — это безразмерная физическая величина.

Аддитивные и неаддитивные физические величины

Аддитивная физическая величина — физическая величина, разные значения которой могут быть суммированы, умножены на числовой коэффициент, разделены друг на друга. Например, физическая величина масса — аддитивная физическая величина.
Неаддитивная физическая величина — физическая величина, для которой суммирование, умножение на числовой коэффициент или деление друг на друга её значений не имеет физического смысла. Например, физическая величина температура — неаддитивная физическая величина.

Экстенсивные и интенсивные физические величины

Физическая величина называется[источник не указан 1309 дней]

экстенсивной, если величина её значения складывается из величин значений этой физической величины для подсистем, из которых состоит система (например, объём, вес);
интенсивной, если величина её значения не зависит от размера системы (например, температура, давление).

Некоторые физические величины, такие как момент импульса, площадь, сила, длина, время, не относятся ни к экстенсивным, ни к интенсивным.

От некоторых экстенсивных величин образуются производные величины:

удельная величина — это величина, делённая на массу (например, удельный объём);
молярная величина — это величина, делённая на количество вещества (например, молярный объём).

Скалярные, векторные, тензорные величины

В самом общем случае можно сказать, что физическая величина может быть представлена посредством тензора определённого ранга (валентности)[источник не указан 956 дней].

Скалярная физическая величина — физическая величина, валентность (ранг) тензора которой равна нулю. Это означает, что данная физическая величина может быть охарактеризована одним числом. Примеры скалярных физических величин[1]:
- Работа силы;
- Масса;
- Энергия;
Векторная физическая величина — физическая величина, валентность (ранг) тензора которой равна 1. С точки зрения обыденных представлений, как правило, это означает то, что она характеризуется некоторым направлением в пространстве.[2] Такие величины удобно описывать при помощи векторов. С точки зрения линейной алгебры любой вектор — это упорядоченный набор чисел (координат), то есть тензор валентности 1. К векторным физическим величинам относятся как величины, описываемые истинными векторами, так и псевдовекторами[источник не указан 956 дней] — величинами, изменяющими знак при замене ориентации системы координат на противоположную:
- примеры векторных физических величин:
  - сила;
  - скорость;
  - импульс;
- примеры псевдовекторных физических величин:
  - угловая скорость;
  - момент импульса;

Остальные физические величины описываются тензорами высших валентностей (2 и более), то есть являются тензорными физическими величинами.
- Многие тензорные величины, ранг тензора которых равен 2 определяются уравнением вида , где и — две векторные физические величины, связанные преобразованием [источник не указан 956 дней]. Примеры:
  - Тензор инерции;
  - Тензор эффективной массы;
  - Тензор диэлектрической проницаемости.
- Примеры величин, описываемых тензорами ранга 4:
  - Тензор упругости.

Система единиц физических величин

Система единиц физических величин — совокупность единиц измерений физических величин, в которой существует некоторое число так называемых основных единиц измерений, а остальные единицы измерения могут быть выражены через эти основные единицы. Примеры систем физических единиц — Международная система единиц (СИ), СГС.

Символы физических величин

В качестве символов физических величин обычно выступают отдельные прописные и строчные литеры латинского или греческого алфавита. Часто к обозначениям добавляют верхние или нижние индексы, обозначающие, к чему относится величина, например E_п часто обозначает потенциальную энергию, а c_p — теплоёмкость при постоянном давлении.

Литература

РМГ 29-99 Метрология. Основные термины и определения.
Бурдун Г. Д., Базакуца В. А. Единицы физических величин. — Харьков: Вища школа, 1984.

См. также

ГОСТ 8.417
Система физических величин
Список физических величин
Измерение давления
Методы электроаналитической химии
Размерность физической величины
Безразмерная величина
Динамическая переменная
Величина

Примечания

↑ «скалярная физическая величина» — Яндекс. Словари
↑ Векторная физическая величина. — Естественные науки — Яндекс. Словари

Категории:

Физические величины
Метрология

Wikimedia Foundation. 2010.

dic.academic.ru

/ Физическая величина

Физическая величина(ФВ) – это свойство, общее в качествен-

ном отношении многим физическим объектам, но в количественном

отношении индивидуальное для каждого физического объекта.

Измерение– совокупность операций, выполняемых для опре-

деления количественного значения величины [1, 4].

Качественная характеристики измеряемых величин. Каче-

ственной характеристикой физических величин является размер-

ность [1]. Она обозначается символом dim, происходящим от слова

dimension, которое в зависимости от контекста может переводиться

и как размер, и как размерность.

Измерительные шкалы. Шкала измерений – это упорядочен-

ная совокупность значений физической величины, которая служит

основой для ее измерения.

Классификация измерений

Измерения можно классифицировать по следующим призна-

кам [9, 14].

1. По способу получения информации:

- прямые – это измерения, при которых искомое значение фи-

зической величины получают непосредственно;

- косвенные– это измерение, при котором определение иско-

мого значения физической величины находят на основании резуль-

татов прямых измерений других физических величин, функциональ-

но связанных с искомой величиной;

- совокупные– это проводимые одновременно измерения не-

скольких одноименных величин, при которых искомое значение ве-

личин определяют путем решения системы уравнений, получаемых

при измерениях этих величин в различных сочетаниях;

- совместные– это проводимые одновременно измерения

двух или нескольких не одноименных величин для определения за-

висимости между ними.

2. По количеству измерительной информации:

- однократные;

- многократные.

3. По отношению к основным единицам:

- абсолютные;

- относительные.

4. По характеру зависимости измеряемой величины от време-

ни:

cтатические;

динамические.

5. В зависимости от физической природы измеряемых величин

измерения делятся на виды:

- измерение геометрических величин;

- измерение механических величин;

- измерение параметров потока, расхода, уровня, объема ве-

ществ;

- измерение давления, вакуумные измерения;

- измерение физико-химического состава и свойств веществ;

- теплофизические и температурные измерения;

- измерение времени и частоты;

- измерение электрических и магнитных величин;

- радиоэлектронные измерения;

- измерение акустических величин;

- оптико-физические измерения;

- измерение характеристик ионизирующих излучений и ядер-

ных констант.

Методы измерений

Метод измерений– это прием или совокупность приемов

сравнения измеряемой величины с ее единицей в соответствии с ре-

ализованным принципом измерений.

Принцип измерения– это физическое явление или эффект, по-

ложенное в основу измерений. Например, явление электрического

резонанса в колебательном контуре положено в основу измерения

частоты электрического сигнала резонансным методом.

Методы измерения конкретных физических величин очень

разнообразны. В общем плане различают метод непосредственной

оценки и метод сравнения с мерой.

Метод непосредственной оценкисостоит в том, что значение

измеряемой величины определяется непосредственно по отсчетному

устройству измерительного прибора.

Метод сравнения с меройсостоит в том, что измеряемую ве-

личину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой.

Метод сравнения с мерой имеет ряд разновидностей. Это ме-

тод противопоставления, нулевой метод, метод замещения, диффе-

ренциальный метод, совпадения.

Метод противопоставлениясостоит в том, что измеряемая

величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воз-

действуют на устройство сравнения, с помощью которого устанав-

ливается соотношение между этими величинами. Например, изме-

рение массы на рычажных весах с уравновешиванием гирями, или

измерение напряжения постоянного тока на компенсаторе сравне-

нием с известной ЭДС нормального элемента.

Нулевой методсостоит в том, что результирующий эффект

воздействия измеряемой величины и меры на прибор сравнения до-

водят до нуля. Например, измерения электрического сопротивления

мостом с полным его уравновешиванием.

Метод замещениязаключается в том, что измеряемую вели-

чину замещают мерой с известным значением величины. Например,

взвешивание с поочередным помещением измеряемой массы и гирь

на одну и ту же чашку весов (метод Борда).

Дифференциальный методзаключается в том, что измеряемая

величина сравнивается с однородной величиной, имеющей извест-

ное значение, незначительно отличающееся от значения измеряемой

величины, и при котором измеряется разность между этими двумя

величинами. Например, измерение частоты цифровым частотоме-

ром с гетеродинным переносчиком частоты.

Метод совпадениязаключается в том, что разность между из-

меряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, изме-

ряют, используя совпадения отметок шкал или периодических сиг-

налов. Например, измерения частоты вращения стробоскопом.

Необходимо различать метод измерений и методика выполне-

ния измерений.

Методика выполнения измерения– это установленная сово-

купность операций и правил при измерении, выполнение которых

обеспечивает получение результатов измерений с гарантированной

точностью в соответствии с принятым методом [14].

Средства измерений

Средство измерений(СИ) – это техническое средство, исполь-

зуемое для измерений и имеющее нормированные метрологические

характеристики.__

Мера– это СИ, предназначенное для воспроизведения

физической величины заданного размера. Например, гиря - мера

массы, кварцевый генератор – мера частоты, линейка – мера длины.

Многозначные меры:

- плавно регулируемые;

- наборы мер;

- магазины мер.

Однозначная мера воспроизводит физическую величину одно-

го размера.

Многозначная мера воспроизводит ряд значений одной и той

же физической величины.

Измерительный преобразователь– это СИ, предназначенное

для выработки сигнала измерительной информации в форме,

удобной для передачи, дальнейшего преобразования, но

неподдающиеся непосредственному восприятию оператором.

Измерительный прибор– это СИ, предназначенное для

выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной

для восприятия оператором. Например, вольтметр, частотомер,

осциллограф и т.п.

Измерительная установка– это совокупность функционально

объединенных СИ и вспомогательных устройств, предназначенная

для измерения одной или нескольких физических величин и

расположенная в одном месте. Как правило, измерительные

установки применяются для поверки измерительных приборов.

Измерительная система – совокупность функционально

объединенных мер, измерительных приборов, измерительных

преобразователей, ЭВМ и других технических средств,

расположенных в разных точках контролируемого объекта и т.п. с

целью измерений одной или нескольких физических величин,

свойственных этому объекту, и выработки измерительных сигналов

в разных цепях. Она отличается от измерительной установки тем,

что вырабатывает измерительную информацию в форме, удобной

для автоматической обработки и передачи.

StudFiles.ru

Размерность физической величины

Термин «размерность» имеет и другие значения, см. Размерность (значения).

Разме́рность физической величины — выражение, показывающее связь этой величины с основными величинами данной системы физических величин; записывается в виде произведения степеней сомножителей, соответствующих основным величинам, в котором численные коэффициенты опущены[1][2].

Говоря о размерности, следует различать понятия система физических величин и система единиц.

Система физических величин и система единиц

Под системой физических величин понимается совокупность физических величин вместе с совокупностью уравнений, связывающих эти величины между собой. В свою очередь, система единиц представляет собой набор основных и производных единиц вместе с их кратными и дольными единицами, определенными в соответствии с установленными правилами для данной системы физических величин[1].

Все величины, входящие в систему физических величин, делят на основные и производные. Под основными понимают величины, условно выбранные в качестве независимых так, что никакая основная величина не может быть выражена через другие основные. Все остальные величины системы определяются через основные величины и называются производными[1].

Каждой основной величине сопоставляется символ размерности в виде заглавной буквы латинского или греческого алфавита. В различных системах физических величин используются следующие обозначения размерностей[3]:

Основная величина Символ для размерности


Длина	L
Масса	M
Время	T
Электрический ток	I
Термодинамическая температура	Θ
Количество вещества	N
Сила света	J
Сила	F

Далее размерности производных величин обозначаются с использованием этих символов.

Символы размерностей используют также для обозначения систем величин[4]. Так, система величин, основными величинами которой являются длина, масса и время, обозначается как LMT. На её основе были образованы такие системы единиц, как СГС, МКС и МТС. На основе системы LFT, в которой основными величинами являются длина, сила и время, создана система единиц МКГСС[1].

В Международной системе величин (англ. International System of Quantities, ISQ), на которой базируется Международная система единиц (СИ), в качестве основных величин выбраны длина, масса, время, электрический ток, термодинамическая температура, сила света и количество вещества. Символы их размерностей приведены выше в таблице[2]. Соответственно Международная система величин обозначается символами LMTIΘNJ.

Размерности производных величин

Для указания размерностей производных величин используют символ dim (от англ. dimension — размер, размерность).

Например, для скорости при равномерном движении выполняется

v = s t , {\displaystyle v={\frac {s}{t}},}

где s {\displaystyle s} — длина пути, пройденного телом за время t {\displaystyle t} . Для того, чтобы определить размерность скорости, в данную формулу следует вместо длины пути и времени подставить их размерности:

d i m v = L T − 1 . {\displaystyle \mathrm {dim} ~v=\mathrm {LT^{-1}} .}

Аналогично для размерности ускорения получается

d i m a = L T − 2 . {\displaystyle \mathrm {dim} ~a=\mathrm {LT^{-2}} .}

Из уравнения второго закона Ньютона с учётом размерности ускорения для размерности силы в Международной системе величин и в любой другой системе, где в качестве основных величин используются длина, масса и время, следует:

d i m F = L M T − 2 . {\displaystyle \mathrm {dim} ~F=\mathrm {LMT^{-2}} .}

В общем случае размерность физической величины представляет собой произведение размерностей основных величин, возведённых в различные (положительные или отрицательные, целые или дробные) степени. Показатели степеней в этом выражении называют показателями размерности физической величины. Если в размерности величины хотя бы один из показателей размерности не равен нулю, то такую величину называют размерной, если все показатели размерности равны нулю — безразмерной[1][5].

Как следует из сказанного выше, размерность физической величины зависит от используемой системы величин. Так, например, размерность силы в системе LMT, как указано выше, выражается равенством dim F=LMT-2, а в системе LFT выполняется dim F=F . Кроме того, безразмерная величина в одной системе величин может стать размерной в другой. Например, в системе LMT электрическая ёмкость имеет размерность L и отношение ёмкости сферического тела к его радиусу — безразмерная величина, тогда как в Международной системе величин (ISQ) это отношение не является безразмерным. Однако многие используемые на практике безразмерные числа (например, критерии подобия, постоянная тонкой структуры в квантовой физике или числа Маха, Рейнольдса, Струхаля и др. в механике сплошных сред) характеризуют относительное влияние тех или иных физических факторов и являются отношением величин с одинаковыми размерностями, поэтому, несмотря на то, что входящие в них величины в разных системах могут иметь разную размерность, сами они всегда будут безразмерными.

Проверка размерности

В формулах, имеющих физический смысл, только величины, имеющие одинаковую размерность, могут складываться, вычитаться или сравниваться. Например, сложение массы какого-либо предмета с длиной другого предмета не имеет смысла. Также невозможно сказать, что больше: 1 килограмм или 3 секунды. Из этого правила, в частности, следует, что левые и правые части уравнений должны иметь одинаковую размерность.

Кроме того, аргументы экспоненциальных, логарифмических и тригонометрических функций должны быть безразмерными величинами.

Эти правила используются для проверки правильности физических формул. Если в полученном уравнении какое-то из них нарушается, то ясно, что в вычислениях была допущена ошибка.

Анализ размерности

Основная статья: Анализ размерности

Анализ размерности — метод, используемый физиками для построения обоснованных гипотез о взаимосвязи различных размерных параметров сложной физической системы. Иногда анализ размерности можно использовать для получения готовых формул (с точностью до безразмерной константы). Суть метода заключается в том, что из параметров, характеризующих систему, составляется выражение, имеющее нужную размерность.

При анализе размерностей формул размерность левой части уравнения должна быть равна размерности правой части уравнения. Отсутствие такого равенства говорит о неверности формулы. Однако наличие такого равенства не даёт стопроцентной гарантии верности формулы.

Ссылки

Энциклопедический словарь:РАЗМЕРНОСТЬ (физической величины)

ru.wikipedia.org

Вопрос физматам: что такое "физическая величина", по определению?

Сколько их (физических величин) фигурирует в современных естественных науках? Просто перечисление примеров вроде "сила", "напряжённость электростатического поля", "масса", "импульс" меня не устроят. Мне интересно знать, что физики вкладывают в сам термин "физические величины". У меня есть подозрение, что их не больше 500. Почему так мал их набор? Ведь Вселенная бесконечно сложна! Как же это она допускает, чтоб физики достаточно точно описывали её всего с помощью 500 аналитических объектов (да и то - не с использованием их всех сразу)?

Рр»сњсџ р‘сѓсђрѕрі

Физи́ческая величина́ — это количественная характеристика объекта или явления в физике, либо результат измерения.
Размер физической величины — количественная определенность физической величины, присущая конкретному материальному объекту, системе, явлению или процессу. Размер ФВ выражается его значением в виде произведения числового значения (т. е. отвлечённого числа) и единицы измерения.
Размерность физической величины — выражение в форме степенного одночлена, составленного из произведений символов основных физических величин в различных степенях и отражающее связь данной физической величины с физическими величинами, принятыми в данной системе величин за основные с коэффициентом пропорциональности, равным 1. Понятие размерности физической величины было введено Фурье в 1822 году.
Система величин, виды величин
Система физических величин — совокупность физических величин, образованная в соответствии с принятыми принципами, когда одни величины принимают за независимые, а другие определяют как функции независимых величин
Основная физическая величина — физическая величина, входящая в систему величин и условно принятая в качестве независимой от других величин этой системы
Производная физическая величина — физическая величина, входящая в систему величин и определяемая через основные величины этой системы
Размерная физическая величина — физическая величина, в размерности которой хотя бы одна из основных физических величин возведена в степень, не равную нулю
Безразмерная физическая величина — физическая величина, в размерность которой основные физические величины входят в степени, равной нулю
Аддитивная физическая величина — физическая величина, разные значения которой могут быть суммированы, умножены на числовой коэффициент, разделены друг на друга
Неаддитивная физическая величина — физическая величина, для которой суммирование, умножение на числовой коэффициент или деление друг на друга ее значений не имеет физического смысла
[править]
Символы
В качестве символов физических величин обычно выступают одиночные буквы латинского или греческого алфавита, как прописные, так и строчные. Часто к символам добавляют верхние или нижние индексы, обозначающие, к чему относится величина, например Eп часто обозначает потенциальную энергию, а cp — теплоёмкость при постоянном давлении.
[править]
Экстенсивные и интенсивные величины
Величина называется [источник не указан 30 дней]
экстенсивной, если ее значение складывается из значений для подсистем (например, объём, вес) ;
интенсивной, если ее значение не зависит от размера системы (например, температура, давление) .
От некоторых экстенсивных величин образуются производные величины:
удельная величина — это величина, делённая на массу (например, удельный объём) ;
молярная величина — это величина, делённая на количество вещества (например, молярный объём) .
Некоторые физические величины, такие как момент импульса, площадь, сила, длина, время, не относятся ни к экстенсивным, ни к интенсивным.

Simigalov

Мда, физическая величина это всего лишь способ описания, по поводу ограничения в 500 "штук" это конечно не так, физических величин может быть ровно столько на сколько у вас хватит фантазии единственное условие это понимание того как описываете, и для чего... Если погрузится в философию перебирать перекладывать и искать смысл там где его по определению нет то вопрос необходимо адресовать в другом направлении...

Бобр

Физическая величина - какая-то количественная характеристика чего-то. Их много. Очень много. Даже не представляю, сколько именно.
Фундаментальных же физических констант намного меньше, что-то около 26 (хотя, конечно, чем меньше, тем лучше) .
Не совсем понимаю, почему их по-вашему мало. Вон, весь классический электромагнетизм описывается четырьмя уравнениями, в которых присутствуют всего три величины: пространство, время и заряд. Всё. А какое богатство явлений!

Булат 1

В том-то и прикол, что их слишком много. Природа должна быть описана гораздо проще - с помощью пары-тройки законов, и соответственно, нескольких (на пальцах пересчитать) физических величин. А всё остальное должно следовать из этих законов статистически, как предельные и частные случаи. К этому и стремится фундаментальная физика. Современный вариант фундаментальной физики (Стандартная модель в совокупности с общей теорией относительности) описывает природу:
- Электрическим зарядом,
- Цветом (в квантово-механическом смысле,
- Массой (точнее было бы сказать - энергией покоя) ,
- Пространственно-временными промежутками (кстати, для этого не нужны две величины - метр и секунда, достаточно одной) .
Кстати, с каждой из этих величин связан закон сохранения: заряда, цвета, энергии и лоренцева инвариантность.
Следует сказать, что физика не полна и местами противоречива (СМ и СТО местами противоречат друг другу и не все процессы корректно описывают) , поэтому физика ещё не "закончилась".