Fizyka

 


 

Wielkości fizyczne i ich jednostki

 


     Informacje o świecie, który nas otacza uzyskujemy między innymi poprzez pomiar wielkości fizycznych. Wielkością fizyczną nazywamy taką właściwość obiektu, substancji lub zjawiska, którą można porównać ilościowo z podobnymi właściwościami lub cechami innego obiektu, substancji lub zjawiska. Wielkości fizyczne są więc właściwościami lub cechami obiektów, substancji lub zjawisk, które można zmierzyć. Wielkościami są np. długość, temperatura, ładunek elektryczny. Są to wielkości, które służą do scharakteryzowania fizycznych właściwości ciał, zjawisk lub procesów. Przykładami wielkości fizycznych, za pomocą których opisujemy właściwości obiektów, są: masa, gęstość, temperatura, wymiary geometryczne, natomiast wielkościami charakteryzującymi zjawiska są: prędkość, przyspieszenie, siła, szybkość zmian temperatury.

     Wielkości fizyczne dzielimy na podstawowe i pochodne. Wielkości podstawowych fizyka nie definiuje, natomiast wielkości pochodne definiowane są poprzez wielkości podstawowe.

     Aby móc dokonać pomiaru danej wielkości fizycznej, należy określić jednostkę tej wielkości. Jednostki definiowane są za pomocą wzorca lub przez sprecyzowanie sposobu ich pomiaru. W celu uniknięcia dowolności w wyborze jednostek, a więc umożliwienia porównywania wyników pomiarów, definicje jednostek fizycznych zostały określone w umowach międzynarodowych. W większości krajów (w tym również w Polsce) obowiązują jednostki układu międzynarodowego SI (System International).

     Istnieje określona liczba wielkości fizycznych, których jednostki są zdefiniowane. Wielkości takie nazywamy podstawowymi. Pozostałe wielkości można wyrazić za pomocą związków (zazwyczaj praw fizycznych) między wielkościami podstawowymi. Wielkości fizyczne, które można wyrazić za pomocą wielkości podstawowych nazywamy wielkościami pochodnymi. Za jednostki podstawowe przyjmuje się jednostki takich wielkości fizycznych, które dzięki przyrządom i technice pomiarowej można bardzo precyzyjnie zmierzyć, a ich wzorce możliwie prosto i dokładnie odtworzyć. Oczywistym jest, że żadna wielkość fizyczna nie może być zmierzona z dokładnością większą od dokładności, z jaką zdefiniowany jest aktualny wzorzec. W miarę rozwoju techniki pomiarowej rośnie również precyzja pomiarów. Wtedy, gdy jesteśmy w stanie mierzyć jakąś wielkość z precyzją większą od dokładności, z jaką określony jest wzorzec, zachodzi potrzeba zmiany wzorca.

 

Definicje jednostek podstawowych układu SI:

 

1. Odległość - metr [m]

Metr jest to odległość, jaką przebywa światło w próżni w czasie 1/299792458s.

Jednostką powierzchni w układzie SI jest m2.

Jednostką objętości w układzie SI jest m3.

 

2. Czas - sekunda [s]

Sekunda jest definiowana jako 9192631770 okresów promieniowania elektromagnetycznego emitowanego

podczas przejścia elektronu między jednoznacznie określonymi poziomami energetycznymi atomu cezu 133.

Wzorzec czasu jest realizowany za pomocą zegara cezowego pracującego w ściśle określonych warunkach.

Liczbę okresów w jednostce czasu nazywa się częstotliwością. Jednostką częstotliwości w układzie SI jest herc [Hz]. Jest to jeden okres na sekundę. 1Hz = 11/s.

 

3. Masa - kilogram [kg]

Wzorcem kilograma jest cylinder wykonany ze stopu platyny i irydu,

przechowywany w Międzynarodowym Biurze Miar i Wag w pobliżu Paryża.

Jednostką siły w układzie SI jest niuton [N]. Niuton jest siłą, która masie 1kg nadaje przyspieszenie 1m/s2. 1N = 1kg·m/s2.

Jednostką ciśnienia w układzie SI jest paskal [Pa]. 1Pa = 1N/m2.

Jednostką pracy (energii) w układzie SI jest dżul [J]. 1J = 1N·m.

Jednostką mocy w układzie SI jest wat [W]. 1W = 1J/s.

 

4. Temperatura - kelwin [K]

Kelwin jest definiowany jako 1/273,16 część temperatury termodynamicznej punktu potrójnego wody.

 

5. Natężenie prądu - amper [A]

Amper jest zdefiniowany jako natężenie prądu płynącego w dwóch długich, równoległych

przewodnikach, odległych o 1m, znajdujących się w próżni, powodującego powstanie siły oddziaływania

magnetycznego między tymi przewodnikami wynoszącej 2·10-7N na każdy metr ich długości.

Jednostką potencjału w układzie SI jest wolt [V]. 1V = 1W/A.

Jednostką oporu elektrycznego w układzie SI jest om [Ω]. 1Ω = 1V/A.

 

6. Natężenie źródła światła - kandela [cd]

Natężenie promieniowania o częstotliwości 540·1012Hz, emitowanego przez źródło jest równe jednej

kandeli, jeżeli moc 1/683W jest wypromieniowana w kąt bryłowy równy jednemu steradianowi.

 

jednostki uzupełniające:

 

7. Kąt płaski - radian [rad]

Radian jest to kąt płaski o wierzchołku umieszczonym w środku okręgu, którego

ramiona wyznaczają na okręgu łuk o długości równej promieniowi tego okręgu.

 

8. Kąt bryłowy - steradian [sr]

Radian jest to kąt sferyczny (bryłowy) o wierzchołku umieszczonym w środku sfery, wyznaczający

na jej powierzchni wycinek, którego pole jest równe kwadratowi promienia tej sfery.

 

9. Ilość substancji - mol [mol]

Jeden mol jest to ilość substancji, w której liczba molekuł jest równa liczbie atomów zawartych w 0,012kg węgla 12C.

 

Adam Owsiejczuk

Copyright Sergeant AdOw © 2011 - Wszelkie prawa zastrzeżone. Jakiekolwiek wykorzystywanie tych materiałów tylko za moją wyraźną zgodą.          www.fantastyka-86.pl