Системы физических величин и их единиц

     1. Системы физических величин и их единиц 

     В науке, технике и повседневной жизни человек имеет дело с разнообразными свойствами окружающих нас физических объектов. Эти свойства отражают процессы взаимодействия объектов между собой. Их описание производится посредством физических величин. Для того чтобы можно было установить для каждого объекта различия в количественном содержании свойства, отображаемого физической величиной, в метрологии введены понятия ее размера и значения.

     Размер физической величины -- это количественное содержание в данном объекте свойства, соответствующего понятию "физическая величина". Например, каждое тело обладает определенной массой, вследствие чего тела можно различать по их массе, т.е. по размеру интересующей нас ФВ.

     Значение физической величины -- это оценка ее размера в виде некоторого числа принятых для нее единиц. Его получают в результате ее измерения или вычисления в соответствии с основным уравнением измерения Q = q[Q], связывающим между собой значение ФВ Q, числовое значение q и выбранную для измерения единицу [Q]. В зависимости от размера единицы будет меняться числовое значение ФВ, тогда как размер ее будет одним и тем же.

     Единица физической величины -- это ФВ фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное единице, и которая применяется для количественного выражения однородных ФВ. Размер единиц ФВ устанавливается путем их законодательно закрепленного определения метрологическими органами государства.

     C помощью уравнений связи между числовыми значениями ФВ формулируются определения одних величин на языке других и указываются способы их нахождения. Совокупность ФВ, образованная в соответствии с принятыми принципами, когда одни величины принимаются за независимые, а другие являются их функциями, называется системой физических величин.

     Обосновано, но в общем произвольным образом выбираются несколько ФВ, называемых основными. Остальные величины, называемые производными, выражаются через основные на основе известных уравнений связи между ними. Примерами производных величин могут служить: плотность вещества, определяемая как масса вещества, заключенного в единице объема; ускорение -- изменение скорости за единицу времени и др.[1]

     Совокупность основных и производных единиц ФВ, образованная в соответствии с принятыми принципами, называется системой единиц физических величин. Единица основной ФВ является основной единицей данной системы. В Российской Федерации используется система единиц СИ, введенная ГОСТ 8.417-81 "ГСИ. Единицы физических величин". В качестве основных единиц приняты метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль и канделла (табл. 1). 

     Таблица 1

     Основные и дополнительные единицы физических величин системы СИ

       

     Производная единица -- это единица производной ФВ системы единиц, образованная в соответствии с уравнениями, связывающими ее с основными единицами или же с основными и уже определенными производными. Производные единицы системы СИ, имеющие собственное название, приведены в табл. 2 

     Таблица 2.

     Производные единицы системы СИ, имеющие специальное название

       

     Единицы ФВ делятся на системные и внесистемные. Системная единица -- единица ФВ, входящая в одну из принятых систем. Все основные, производные, кратные и дольные единицы являются системными.

     Внесистемная единица -- это единица ФВ, не входящая ни в одну из принятых систем единиц. Внесистемные единицы по отношению к единицам СИ разделяют на четыре вида:

     * допускаемые наравне с единицами СИ, например: единицы массы -- тонна; плоского угла -- градус, минута, секунда; объема -- литр и др. Внесистемные единицы, допускаемые к применению наравне с единицами СИ, приведены в табл. 3. 
 
 
 

     Таблица 3

     Внесистемные единицы, допускаемые к применению наравне

     с единицами СИ

       

     * допускаемые к применению в специальных областях, например: астрономическая единица, парсек, световой год -- единицы длины в астрономии; диоптрия -- единица оптической силы в оптике; электрон-вольт -- единица энергии в физике и т.д.;

     * временно допускаемые к применению наравне с единицами СИ, например: морская миля -- в морской навигации; карат -- единица массы в ювелирном деле и др. Эти единицы должны изыматься из употребления в соответствии с международными соглашениями;

     * изъятые из употребления, например: миллиметр ртутного столба -- единица давления; лошадиная сила -- единица мощности и некоторые другие.

     Различают кратные и дольные единицы ФВ. Кратная единица -- это единица ФВ, в целое число раз превышающая системную или внесистемную единицу. Например, единица длины километр равна 10³ м, т.е. кратна метру. Дольная единица -- единица ФВ, значение которой в целое число раз меньше системной или внесистемной единицы. Например, единица длины миллиметр равна 10~³ м, т.е. является дольной. Приставки для образования кратных и дольных единиц СИ приведены в табл. 4.[1] 

     Таблица 4

     Множители и приставки для образования десятичных кратных

      и дольных единиц и их наименований

       

 

     Список литературы 

1. Сергеев А.Г., Крохин В.В. Метрология: Учеб. пособие для вузов. М.: Логос, 2001.
2. Балалаев В.А., Слаев В.А., Синяков А.И. Теория систем воспроизведения единиц и передачи их размеров: Науч. Издание - учеб. пособие. Спб: НПО «Профессионал», 2004