7.2. Физические величины и их измерение
Люди с давних времен сталкивались с проблемами измерения расстояний, площадей земельных участков, высоты зданий и объёмов различных вещей. Чтобы описывать такие свойства физических тел, используют физические величины.
Они содержат в себе количественную характеристику различных физических явлений, веществ и свойств тел. Каждая физическая величина имеет символическое обозначение, числовое значение и единицу измерения.
Чтобы дать полную характеристику физической величине, необходимо:
- указать физический смысл этой величины;
- ввести её буквенное обозначение;
- показать, по какой формуле можно рассчитать эту величину;
- ввести единицы измерения этой величины;
- назвать прибор, с помощью которого эта величина измеряется.
Единицы измерения величин
Раньше единицы величин выбирались во всех странах по-разному. Например, единицы длины часто привязывались к размерам частей тела человека: на Руси использовались локоть, аршин и сажень, а в Англии — фут. Пользоваться такими единицами было неудобно, особенно в торговле между разными государствами. Стандартизация разных единиц измерения проходила долго и длилась не один век.
В 1889 г. по решению Международной конференции мер и весов в Париже была создана Международная система мер, основанная на метре. В 1960 г. на её основе была введена Международная система единиц (сокращённо СИ — Система интернациональная). Сейчас её используют в большинстве стран.
СИ построена на базе семи единиц физических величин, называемых основными. Наверняка вам уже известны четыре из семи основных единиц в СИ:
- 1 метр (м) — для длины l,
- 1 килограмм (кг) — для массы m,
- 1 секунда (с) — для промежутка времени t,
- 1 Кельвин (К) — для температуры T.
Однако пользоваться этими единицами не всегда удобно. Например, для описания движения поезда из пункта А в пункт Б время измеряют в часах (ч), а расстояние — в километрах (км). Часы и километры — это производные единицы. Между основными и производными единицами всегда есть взаимосвязь. Например, 1 км = 1 000 м, 1 ч = 3 600 с.
Приставки СИ
Чтобы получить большие или малые единицы измерения, берут основные единицы измерения и умножают или делят их на степени 10: 10, 100, 1 000. В речи такое умножение или деление обозначают, вводя перед наименованием основной единицы приставку (префикс), регламентированную в СИ. Чаще всего используются следующие приставки:
Действия над физическими величинами
В математике привычные действия — сложение, вычитание, умножение и деление — можно производить с любыми числами. В физике сложение, вычитание и сравнение можно производить только в том случае, если физические величины являются однородными, то есть характеризуют одно и то же физическое свойство, а значит, могут быть выражены в одних и тех же единицах измерения. Например:
Во всех случаях мы производили действия над однородными физическими величинами. Но нельзя складывать 5 км и 3 кг или вычитать 9 кг из 60 мин.
Операции умножения и деления можно производить не только с однородными, но и с разными физическими величинами.
