Физическая величина

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Электромагнитное поле и его величины

Физи́ческая величина́ — измеряемое качество, признак или свойство материального объекта или явления[1], общее в качественном отношении для класса материальных объектов или процессов, явлений, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них[2]. Физические величины имеют род, размер, единицу(измерения) и значение.

Для обозначения физических величин[3][4] применяются прописные и строчные буквы латинского или греческого алфавита[5]. Часто к обозначениям добавляют верхние или нижние индексы, указывающие, к чему относится величина, например Eп часто обозначает потенциальную энергию, а cp — теплоёмкость при постоянном давлении.

Устойчивые, повторяющиеся во множестве опытов связи между физическими величинами, присущие самой природе, называются физическими законами[1].

Общие свойства величин[править | править код]

Качественная определённость величины называется родом. Например, однородными величинами являются длина и ширина[2]. Количественная определённость величины, присущая конкретному объекту или явлению, называется размером. Индивидуальность размеров совпадающих(однородных) величин объектов или явлений позволяет сравнивать и различать их.

Одна из реализаций единицы длины - метра

При измерении размер определяемой величины сравнивается с размером условной единицы[2]. Результатом такого сравнения является измеренное значение величины, показывающее во сколько раз размер величины больше или меньше размера единицы. Следовательно, значение является целью и результатом измерения.

, где X — измеряемая величина объекта или явления, {x} — численное значение, [x] — единица величины.[6]

Численное значение самой единицы [x] всегда тождественно равно 1. Размер величины не зависит от выбранной единицы, а значение изменяется при выборе другой единицы. Например, гиря массой в 1 килограмм, также имеет массу 2,2 фунта или 0,001 тонны. Значения однородных величин применяются для сравнения объектов измерения.

Различают три вида значений величин, объединённые общим термином «опорное значение»[2].

  • Истинное значение — идеальное, единственное значение величины. Термин используется тогда, когда можно пренебречь неопределённостью значения на микроуровне[2].
  • Действительное значение — получается экспериментальным путем, достаточно близко к истинному значению[2].
  • Принятое значение — значение, приписанное величине[2].

Разнообразие физических величин упорядочивается при помощи систем физических величин. В системе ограниченный перечень величин принимается за основные, а другие, производные, величины выводятся из них при помощи уравнений связи. В Международной системе величин (англ. International System of Quantities, ISQ) в качестве основных выбрано семь величин[7]:

При анализе связей между величинами применяется понятие размерности физической величины. Так называют степенной одночлен, состоящий из произведений символов основных величин в различных степенях[2]. При определении размерности, применяются стандартные математические операции — умножение, деление и сокращение степеней.Если после всех операций сокращений в размерности величины не осталось сомножителей с ненулевыми степенями, то величина называется безразмерной[2].

Определение размерности давления
Величина Уравнение связи Размерность в СИ Название единицы
Ускорение Нет
Сила Ньютон
Площадь Квадратный метр
Давление Паскаль

Физические величины, которые характеризуют объекты и явления в твёрдой Земле, а также в её жидких и газовых оболочках называются геофизическими величинами. Измерение геофизических величин в лаборатории или в полевых условиях позволяет лучше понять внутреннюю структуру планеты, а также искать и разведывать месторождения полезных ископаемых. Наука, основанная на измерениях физических величин горных пород в лабораторных условиях, называется петрофизикой[8].

Классификация физических величин[править | править код]

  • Аддитивные и неаддитивные[2]
    • аддитивные величины — величины, значения которых могут быть суммированы, умножены на константу или разделены друг на друга. Например масса, длина, площадь.
    • неаддитивные величины величины, для которых суммирование значений бессмысленно, хотя и возможно математически. К таким величинами относится температура, плотность, удельное сопротивление.
  • Скалярные, векторные, тензорные величины
    • скалярные величины имеют значение, выражаемое только одним числом, для них не определено направление[9]. Ярким примером скалярной величины является потенциальная энергия.
    • векторные величины описываются последовательностью из трёх (или двух) независимых значений, которые называются компонентами. Векторные величины имеют скалярный модуль и направление. Векторными величинами является сила, давление, скорость и ускорение.
    • тензорные величины объединяют все остальные классы. Они возникают в материальных уравнениях для сред, например в теории упругости для описания деформаций, электромагнитной теории для уравнений материальной среды, в общей теории относительности для описания метрики.

Группы физических величин[править | править код]

Электрические величины[править | править код]

Электрические величины характеризуют электрический ток — направленное движение заряженных частиц. К электрическим величинам относят:

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. 1 2 Селезнев Ю. А. Основы элементарной физики. - М., Наука, 1966. - Тираж 100 000 экз. - с. 10-11
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 РМГ 29-2013 ГСИ. Метрология. Основные термины и определения, РМГ от 05 декабря 2013 года №29-2013. docs.cntd.ru. Проверено 30 августа 2016.
  3. Принятые обозначения физических величин (Время, вес...) - таблицы DPVA.ru. dpva.ru. Проверено 30 августа 2016.
  4. http://hoster.bmstu.ru/~ms/normocontrol/gosts/8.417-2002.pdf
  5. Основные требования к текстовым документам. www.propro.ru. Проверено 30 августа 2016.
  6. Bureau International des Poids et Mesures. The International System of Units (SI). www.bipm.org. Проверено 11 декабря 2018.
  7. Единицы физических величин. www.vniims.ru. Проверено 30 августа 2016.
  8. Бармасов Александр Викторович. Курс общей физики для природопользователей. Электричество [гриф!]. — БХВ-Петербург, 2010-01-01. — 438 с. — ISBN 9785977504201.
  9. Д. Джанколи. Физика. — Рипол Классик. — 657 с. — ISBN 9785458376396.

Литература[править | править код]

  • РМГ 29-2013 ГСИ. Метрология. Основные термины и определения.

Ссылки[править | править код]

Логотип Викисловаря
В Викисловаре есть статья «величина»