Fizika kao nauka koja proučava prirodne pojave, koristi standardnu metodologiju istraživanja. Glavne faze se mogu nazvati: promatranje, postavljanje hipoteze, provođenje eksperimenta, potkrepljivanje teorije. U toku posmatranja utvrđuju se karakteristične karakteristike pojave, tok njenog toka, mogući uzroci i posljedice. Hipoteza vam omogućava da objasnite tok fenomena, da ustanovite njegove obrasce. Eksperiment potvrđuje (ili ne potvrđuje) valjanost hipoteze. Omogućava postavljanje kvantitativnog omjera vrijednosti u toku eksperimenta, što dovodi do preciznog uspostavljanja zavisnosti. Hipoteza potvrđena tokom eksperimenta čini osnovu naučne teorije.
Nijedna teorija ne može tvrditi da je istinita ako nije dobila punu i bezuslovnu potvrdu tokom eksperimenta. Izvođenje potonjeg povezano je sa mjerenjem fizičkih veličina koje karakteriziraju proces. Fizička veličina je osnova mjerenja.
Šta je ovo
Mjerenje se odnosi na one veličine koje potvrđuju valjanost hipoteze o pravilnostima. Fizička veličina je naučna karakteristika fiziketijelo, čiji je kvalitativni odnos zajednički mnogim sličnim tijelima. Za svako tijelo takva kvantitativna karakteristika je čisto individualna.
Ako se okrenemo specijalnoj literaturi, onda u priručniku M. Yudina i dr. (izdanje 1989.) čitamo da je fizička veličina: „karakteristika jednog od svojstava fizičkog objekta (fizički sistem, fenomen ili kvalitativno za mnoge fizičke objekte, ali kvantitativno individualno za svaki objekat.”
Ožegov rečnik (izdanje iz 1990.) navodi da je fizička veličina "veličina, zapremina, dužina objekta".
Na primjer, dužina je fizička veličina. Mehanika tumači dužinu kao pređenu udaljenost, elektrodinamika koristi dužinu žice, u termodinamici slična vrijednost određuje debljinu stijenki posuda. Suština koncepta se ne mijenja: jedinice za količine mogu biti iste, ali vrijednost može biti drugačija.
Odlika fizičke veličine, recimo, od matematičke, je prisustvo mjerne jedinice. Metar, stopa, aršin su primjeri jedinica dužine.
Jedinice mjere
Da bi se izmerila fizička veličina, treba je uporediti sa vrednošću koja se uzima kao jedinica. Sjetite se divnog crtića "Četrdeset osam papagaja". Da bi odredili dužinu udava, junaci su mjerili njegovu dužinu ili kod papagaja, ili kod slonova, ili kod majmuna. U ovom slučaju, dužina boa konstriktora je upoređena s visinom drugih crtanih likova. Rezultat je kvantitativno zavisio od standarda.
Jedinica fizičke veličine je mjera njenog mjerenja u određenom sistemu jedinica. Konfuzija u ovim mjerama nastaje ne samo zbog nesavršenosti, heterogenosti mjera, već ponekad i zbog relativnosti jedinica.
Ruska mjera za dužinu - aršin - razmak između kažiprsta i palca. Međutim, ruke svih ljudi su različite, a aršin mjeren rukom odraslog muškarca razlikuje se od aršina na ruci djeteta ili žene. Isti nesklad između mjera dužine odnosi se i na fatom (razmak između vrhova prstiju raširenih ruku) i lakat (udaljenost od srednjeg prsta do lakta šake).
Zanimljivo je da su muškarci malog rasta uzimani u radnje kao činovnici. Lukavi trgovci su spasili tkaninu koristeći nekoliko manjih mjera: aršin, lakat, hvat.
Mjerni sistemi
Takav niz mjera postojao je ne samo u Rusiji, već iu drugim zemljama. Uvođenje mjernih jedinica je često bilo proizvoljno, ponekad su se te jedinice uvodile samo zbog pogodnosti njihovog mjerenja. Na primjer, za mjerenje atmosferskog pritiska unesen je mm Hg. Poznati Torricellijev eksperiment, u kojem je korištena cijev ispunjena živom, omogućila je uvođenje tako neobične vrijednosti.
Snaga motora je upoređena sa konjskim snagama (što se praktikuje u naše vreme).
Različite fizičke veličine koje mjere fizičke veličine ne samo da su otežavale i nepouzdane, već su i komplikovale razvoj nauke.
Jedinstveni sistem mjera
Unitedsistem fizičkih veličina, pogodan i optimizovan u svakoj industrijalizovanoj zemlji, postao je hitna potreba. Kao osnova je usvojena ideja da se izabere što manje jedinica, uz pomoć kojih bi se druge veličine mogle izraziti u matematičkim relacijama. Takve osnovne veličine ne bi trebale biti povezane jedna s drugom, njihovo značenje je određeno nedvosmisleno i jasno u bilo kojem ekonomskom sistemu.
Ovaj problem je isproban u raznim zemljama. Stvaranje jedinstvenog sistema mera (Metričke, GHS, ISS i druge) preduzimano je više puta, ali su ovi sistemi bili nezgodni bilo sa naučnog stanovišta, bilo u domaćoj, industrijskoj upotrebi.
Problem postavljen na kraju 19. veka rešen je tek 1958. godine. Jedinstveni sistem predstavljen je na sastanku Međunarodnog komiteta za zakonsku metrologiju.
Jedinstveni sistem mjera
1960. obilježio je historijski sastanak Generalne konferencije o utezima i mjerama. Odlukom ove počasne skupštine usvojen je jedinstven sistem pod nazivom "Systeme internationale d'unites" (skraćeno SI). U ruskoj verziji, ovaj sistem se naziva Međunarodni sistem (SI skraćenica).
Zasnovano na 7 osnovnih jedinica i 2 dodatne. Njihova brojčana vrijednost je određena kao standard
SI tabela fizičkih veličina
| Naziv glavne jedinice | Mjerna vrijednost | Designation | |
| Međunarodna | ruski | ||
| Osnovne jedinice | |||
| kilogram | Masa | kg | kg |
| metar | Dužina | m | m |
| druga | Vrijeme | s | c |
| amps | Trenutno | A | A |
| kelvin | Temperatura | K | K |
| mol | Količina supstance | mol | mol |
| candela | Snaga svjetlosti | cd | cd |
| Dodatne jedinice | |||
| radijan | Ravan ugao | rad | sretan |
| Steradian | Čvrsti ugao | sr | cf |
Sam sistem ne može da se sastoji od samo sedam jedinica, pošto raznovrsnost fizičkih procesa u prirodi zahteva uvođenje sve više i više novih veličina. Sama struktura omogućava ne samo uvođenje novih jedinica, već i njihov odnos u obliku matematičkogomjeri (oni se često nazivaju dimenzionalnim formulama).
Jedinica fizičke veličine se dobija množenjem, podizanjem na stepen i dijeljenjem osnovnih jedinica u formuli za dimenziju. Odsustvo numeričkih koeficijenata u takvim jednačinama čini sistem ne samo pogodnim u svim aspektima, već i koherentnim (dosljednim).
Izvedene jedinice
Mjerne jedinice, koje se formiraju od sedam osnovnih, nazivaju se derivati. Pored osnovnih i izvedenih jedinica, postalo je neophodno uvesti i dodatne (radijane i steradijane). Smatra se da je njihova dimenzija nula. Nedostatak mjernih instrumenata za njihovo određivanje onemogućava njihovo mjerenje. Njihovo uvođenje je zbog upotrebe u teorijskim studijama. Na primjer, fizička veličina "sila" u ovom sistemu mjeri se u njutnima. Kako je sila mjera međusobnog djelovanja tijela jedno na drugo, što je uzrok promjene brzine tijela određene mase, ona se može definirati kao proizvod jedinice mase po jedinici brzine podijeljen sa jedinica vremena:
F=k٠M٠v/T, gdje je k faktor proporcionalnosti, M je jedinica mase, v je jedinica brzine, T je jedinica vremena.
SI daje sljedeću formulu dimenzije: H=kg٠m/s2, gdje se koriste tri jedinice. I kilogram, i metar, i drugi su klasifikovani kao osnovni. Faktor proporcionalnosti je 1.
Moguće je uvesti bezdimenzionalne veličine, koje se definišu kao omjer homogenih veličina. To uključuje koeficijent trenja,kao što znate, jednak omjeru sile trenja i sile normalnog pritiska.
Tabela fizičkih veličina izvedenih iz osnovnih količina
| Naziv jedinice | Mjerna vrijednost | Dimenziona formula |
| Joule | energija | kg٠m2٠s-2 |
| Pascal | pritisak | kg٠ m-1 ٠s-2 |
| Tesla | magnetna indukcija | kg ٠A-1 ٠s-2 |
| Volt | električni napon | kg ٠m2 ٠s-3٠A-1 |
| Ohm | Električni otpor | kg ٠m2 ٠s-3٠A-2 |
| privjesak | Punjenje struje | A٠ s |
| Watt | power | kg ٠m2 ٠s-3 |
| Farad | Električni kapacitet | m-2٠kg-1 ٠c4٠A2 |
| Joule u Kelvin | Kapacitet grijanja | kg ٠m2٠s-2 ٠K-1 |
| Becquerel | Aktivnostradioaktivni materijal | C-1 |
| Weber | Magnetski fluks | m2 ٠kg ٠s-2٠A-1 |
| Henry | Induktivnost | m2 ٠kg ٠c-2 ٠A-2 |
| Hertz | Učestalost | c-1 |
| Siva | Apsorbirana doza | m2 ٠s-1 |
| Sievert | Ekvivalentna doza zračenja | m2 ٠s-2 |
| Luxury | Illumination | m-2 ٠cd ٠sr-2 |
| Lumeni | Svjetlosni tok | cd ٠av |
| Newton | Snaga, težina | m ٠kg ٠s-2 |
| Siemens | Električna provodljivost | m-2 ٠kg-1 ٠c3 ٠A2 |
| Farad | Električni kapacitet | m-2 ٠kg-1 ٠c4 ٠A2 |
Izvansistemske jedinice
Dopuštena je upotreba istorijski utvrđenih vrijednosti koje nisu uključene u SI ili se razlikuju samo po numeričkom koeficijentuprilikom merenja količina. To su nesistemske jedinice. Na primjer, mmHg, rendgenski snimak i drugi.
Numerički koeficijenti se koriste za uvođenje podmnoženika i višekratnika. Prefiksi odgovaraju određenom broju. Primjer je centi-, kilo-, deka-, mega- i mnogi drugi.
1 kilometar=1000 metara, 1 centimetar=0,01 metar.
Tipologija vrijednosti
Pokušajmo naznačiti neke osnovne karakteristike koje vam omogućavaju da postavite vrstu vrijednosti.
1. Smjer. Ako je djelovanje fizičke veličine direktno povezano sa smjerom, naziva se vektor, ostale - skalarno.
2. Dostupnost dimenzija. Postojanje formule za fizičke veličine omogućava ih nazvati dimenzionalnim. Ako u formuli sve jedinice imaju nulti stepen, onda se nazivaju bezdimenzionalnim. Bilo bi ispravnije nazvati ih veličinama s dimenzijom jednakom 1. Uostalom, koncept bezdimenzionalne količine je nelogičan. Glavno svojstvo - dimenzija - nije poništeno!
3. Dodatak ako je moguće. Aditivna veličina čija se vrijednost može dodati, oduzeti, pomnožiti sa faktorom, itd. (na primjer, masa) je fizička veličina koja se može zbrajati.
4. u odnosu na fizički sistem. Ekstenzivno - ako se njegova vrijednost može sastaviti od vrijednosti podsistema. Primjer je površina izmjerena u kvadratnim metrima. Intenzivna - veličina čija vrijednost ne zavisi od sistema. Ovo uključuje temperaturu.
