Le concept de grandeur physique. La valeur des systèmes d'unités physiques. Détermination de la quantité physique
Une grandeur physique est un concept d'au moins deux sciences : la physique et la métrologie. Par définition, une grandeur physique est une certaine propriété d'un objet, un processus, commun à plusieurs objets en termes de paramètres qualitatifs, mais différant cependant en termes quantitatifs (individuels pour chaque objet). Un exemple classique d'illustration de cette définition est le fait que, ayant leur propre masse et température, tous les corps ont des valeurs numériques individuelles de ces paramètres. En conséquence, la taille d'une quantité physique est considérée comme son contenu quantitatif, son contenu, et à son tour, la valeur d'une quantité physique est une estimation numérique de sa taille. A cet égard, il existe la notion de grandeur physique homogène lorsqu'elle est porteuse d'une propriété similaire au sens qualitatif. Ainsi, obtenir des informations sur les valeurs d'une grandeur physique comme un certain nombre d'unités adoptées pour elle est la tâche principale des mesures. Et, par conséquent, une quantité physique, qui, par définition, est affectée d'une valeur conditionnelle, égal à un, il existe une unité de quantité physique. En général, toutes les valeurs des grandeurs physiques sont traditionnellement divisées en : vrai et réel. Les premières sont des valeurs qui reflètent idéalement d'un point de vue qualitatif et quantitatif les propriétés correspondantes de l'objet, et les secondes sont des valeurs trouvées expérimentalement et si proches de la vérité qu'elles peuvent être acceptées à la place. Cependant, cela n'épuise pas la classification des grandeurs physiques. Il existe un certain nombre de classifications basées sur divers critères. Les principaux sont divisés en :
1) grandeurs physiques actives et passives - lors de la division par rapport aux signaux d'informations de mesure. De plus, les premières (actives) dans ce cas sont des grandeurs qui, sans l'utilisation de sources d'énergie auxiliaires, sont susceptibles d'être converties en un signal d'information de mesure. Et les seconds (passifs) sont de telles quantités pour la mesure desquelles il est nécessaire d'utiliser des sources d'énergie auxiliaires qui créent un signal d'informations de mesure;
2) quantités physiques additives (ou extensives) et non additives (ou intensives) - lors de la division selon l'additivité. On pense que les premières quantités (additives) sont mesurées en parties, de plus, elles peuvent être reproduites avec précision à l'aide d'une mesure à plusieurs valeurs basée sur la sommation des tailles de mesures individuelles. Et les secondes grandeurs (non additives) ne sont pas mesurées directement, puisqu'elles sont converties en une mesure directe d'une grandeur ou une mesure par des mesures indirectes.
En 1791 G. L'Assemblée nationale française a adopté le tout premier système d'unités de grandeurs physiques. C'était un système métrique de mesures. Il comprenait : des unités de longueurs, de surfaces, de volumes, de capacités et de poids. Et ils étaient basés sur deux unités désormais bien connues : le mètre et le kilogramme. De nombreux chercheurs pensent qu'à proprement parler ce premier système n'est pas un système d'unités au sens moderne du terme. Ce n'est qu'en 1832 que le mathématicien allemand K. Gauss a développé et publié la méthode la plus récente pour construire un système d'unités, qui dans ce contexte est un certain ensemble d'unités de base et dérivées.
Sur la base de sa méthodologie, le scientifique a posé trois grandes quantités indépendantes : la masse, la longueur, le temps. Et le mathématicien a pris le milligramme, le millimètre et la seconde comme unités de mesure de base pour ces quantités, puisque toutes les autres unités de mesure peuvent être facilement calculées en utilisant le minimum. K. Gauss considérait son système d'unités comme un système absolu. Avec le développement de la civilisation et le progrès scientifique et technologique, un certain nombre de systèmes d'unités de quantités physiques sont apparus, dont la base est le principe du système de Gauss. Tous ces systèmes sont construits en métrique, mais ils se distinguent par différentes unités de base. Ainsi, au stade actuel de développement, les systèmes de base suivants d'unités de quantités physiques sont distingués:
1) Système SGH(1881) ou le système d'unités de grandeurs physiques CGS, dont les unités de base sont les suivantes : centimètre (cm) - représenté comme unité de longueur, gramme (g) - comme unité de masse, ainsi qu'une seconde ( s) - en unité de temps ;
2) Système ICGSS(fin du XIXe siècle), utilisant d'abord le kilogramme comme unité de poids, puis comme unité de force, ce qui provoqua la création d'un système d'unités de grandeurs physiques, dont les unités de base étaient trois unités physiques s : mètre comme unité de longueur, kilogramme-force comme unité de force et seconde comme unité de temps ;
3) Système AISS(1901), dont les fondements ont été créés par le scientifique italien G. Giorgi, qui a proposé le mètre, le kilogramme, la seconde et l'ampère comme unités du système ISSA.
Aujourd'hui, dans la science mondiale, il existe un nombre incalculable de divers systèmes d'unités de grandeurs physiques, ainsi que de nombreuses unités dites hors système. Ceci, bien sûr, entraîne certains inconvénients dans les calculs, obligeant à recourir à un recalcul lors de la conversion de quantités physiques d'un système d'unités à un autre. Une situation s'est présentée dans laquelle un sérieux besoin d'unification des unités de mesure s'est fait sentir. Il était nécessaire de créer un tel système d'unités de grandeurs physiques qui conviendrait à la plupart des diverses branches du domaine de la mesure. De plus, l'accent principal aurait dû être le principe de cohérence, qui implique que l'unité du coefficient de proportionnalité est égale dans les équations de la relation entre les grandeurs physiques. Un projet similaire a été créé en 1954 par une commission pour le développement d'un système international unifié d'unités. Il s'appelait le « projet du Système international d'unités » et a finalement été approuvé par la Conférence générale des poids et mesures. Ainsi, le système basé sur sept unités de base est devenu connu sous le nom de Système international d'unités, ou en abrégé SI, qui vient de l'abréviation du nom français "Système international" (SI). Système international unités, ou SI en abrégé, contient sept unités de mesure logarithmiques de base, deux supplémentaires, ainsi que plusieurs unités de mesure logarithmiques non systémiques, qui peuvent être vues dans le tableau 1.
Classification des grandeurs physiques.
Classification des unités de grandeurs physiques.
SECTION 1. MÉTROLOGIE. Thème 3
Sujet 3. Grandeurs physiques comme objet de mesure. Système SI (SI)
Questions d'étude :
1. Détermination de la quantité physique.
2. Système international d'unités de grandeurs physiques SI.
La quantité physique (PV) est une propriété d'un objet physique, qui est commune à de nombreux objets au sens qualitatif (c'est une sorte de quantité), mais individuelle au sens quantitatif (c'est la taille d'une quantité).
Systémique- sont inclus dans l'un des systèmes acceptés (ce sont tous des systèmes de base, dérivés, multiples et sous-multiples).
Non systémique- ne sont inclus dans aucun des systèmes d'unités de PV acceptés (litre, mille marin, carat, puissance en chevaux).
Plusieurs Est une unité de PV dont la valeur est un nombre entier de fois supérieur à l'unité système ou non système (par exemple, une unité de longueur 1 km = 103 m, c'est-à-dire un multiple d'un mètre).
Dolnaya Est une unité de PV dont la valeur est un nombre entier de fois inférieur à l'unité système ou non système (par exemple, une unité de longueur 1 mm = 10-3 m, c'est-à-dire qu'il s'agit d'une fraction).
Les quantités principales ne dépendent pas les unes des autres et servent de base à l'établissement de relations avec d'autres quantités physiques, appelées leurs dérivées. Par exemple, dans la formule d'Einstein E = mc2, la masse est l'unité de base et l'énergie est l'unité dérivée.
L'ensemble des unités de base et dérivées est appelé le système d'unités de grandeurs physiques. En 1960, le Système international d'unités (Systeme International d "Unites), désigné SI, a été adopté. Il contient des unités de base (mètre, kilogramme, seconde, ampère, kelvin, mol, candela), supplémentaires et dérivées (radian, stéradian) de grandeurs physiques. ...
Dans la science, la technologie et la vie quotidienne, une personne traite diverses propriétés des objets physiques qui nous entourent. Leur description se fait au moyen de grandeurs physiques.
Une quantité physique (PV) est une propriété d'un objet physique, qui est commune à de nombreux objets au sens qualitatif (c'est une sorte de quantité - R), mais individuelle au sens quantitatif (c'est la taille d'une quantité - 10 ohms).
Afin de pouvoir établir pour chaque objet les différences de contenu quantitatif d'une propriété affichée par une grandeur physique, les notions de taille et de valeur ont été introduites en métrologie.
La taille du PV est le contenu quantitatif dans un objet donné d'une propriété correspondant au concept de PV - tous les corps diffèrent en masse, c'est-à-dire par la taille de ce PV.
La valeur PV est une estimation de sa taille sous la forme d'un certain nombre d'unités retenues pour elle. Il est obtenu à la suite de la mesure ou du calcul de la PV.
L'unité de PV est une PV de taille fixe, à laquelle on attribue classiquement une valeur numérique égale à 1.
Exemple : PV - masse,
l'unité de ce PV est 1kg.
valeur - poids de l'article = 5 kg.
Un système de quantités physiques est un ensemble de quantités physiques interdépendantes formées conformément aux principes sélectionnés, lorsque certaines quantités sont considérées comme indépendantes (de base), tandis que d'autres sont des fonctions (dérivées) de quantités indépendantes.
Les grandeurs physiques de base ne dépendent ni les unes des autres ni d'autres grandeurs de ce système.
Les grandeurs indépendantes qui n'ont pas d'équations gouvernantes sont appelées « grandeurs physiques de base ». (Comme exemple de grandeurs physiques de base, nommons ces grandeurs distance et temps.) Et les grandeurs qui sont déterminées à l'aide des équations constitutives sont appelées « grandeurs physiques dérivées ».
la quantité spécifique est une quantité divisée par la masse (par exemple, un volume spécifique) ;
une quantité molaire est une quantité divisée par la quantité d'une substance (par exemple, le volume molaire).
4. Qu'est-ce qu'une quantité physique ? Classification des fv selon les types de phénomènes.
Selon les types de phénomènes, les grandeurs physiques sont réparties dans les groupes suivants :
Réel, c'est-à-dire décrivant les propriétés physiques et physico-chimiques des substances, des matériaux et des produits fabriqués à partir de ceux-ci. Ce groupe comprend la masse, la densité, la résistance électrique, la capacité, l'inductance, etc. Parfois, ces quantités physiques sont appelées passives. Pour les mesurer, il est nécessaire d'utiliser une source d'énergie auxiliaire, à l'aide de laquelle un signal d'information de mesure est généré. Dans ce cas, les grandeurs physiques passives sont converties en grandeurs actives, qui sont mesurées ;
L'énergie, c'est-à-dire les quantités qui décrivent les caractéristiques énergétiques des processus de transformation, de transmission et d'utilisation de l'énergie. Ceux-ci incluent le courant, la tension, la puissance, l'énergie. Ces valeurs sont dites actives. Ils peuvent être convertis en signaux.
5. Qu'est-ce qu'une quantité physique ? Classification de fv selon l'appartenance à différents groupes de processus physiques.
La quantité physique est une propriété physique d'un objet matériel, phénomène physique, processus qui peut être caractérisé quantitativement.
Selon leur appartenance à différents groupes de processus physiques, les grandeurs physiques sont divisées en spatio-temporelles, mécaniques, thermiques, électriques et magnétiques, acoustiques, lumineuses, physico-chimiques, ionisantes.
rayonnement, physique atomique et nucléaire.
6. Quelle est la norme d'une unité de quantité physique ? Quels types de normes connaissez-vous ?
Étalon d'une unité d'une grandeur physique - un instrument de mesure (ou un ensemble d'instruments de mesure) destiné à la reproduction et (ou) au stockage d'une unité et au transfert de sa taille à des instruments de mesure de niveau inférieur selon le schéma de vérification et approuvé comme une norme de la manière prescrite.
Norme primaire est une norme qui reproduit une unité de quantité physique avec la plus grande précision possible dans ce domaine de mesures au niveau moderne des réalisations scientifiques et techniques. La norme primaire peut être nationale (étatique) et internationale.
Norme secondaire - un étalon qui reçoit la taille d'une unité directement de l'étalon primaire d'une unité donnée.
Norme de comparaison - un étalon utilisé pour les comparaisons d'étalons de mesure, qui, pour une raison ou une autre, ne peuvent être directement comparés entre eux.
Référence initiale - une norme avec les propriétés métrologiques les plus élevées (dans un laboratoire, une organisation donnée, dans une entreprise), à partir de laquelle la taille d'une unité est transférée aux normes subordonnées et aux instruments de mesure disponibles.
Norme de travail - une norme conçue pour transférer la taille d'une unité à des instruments de mesure fonctionnels.
État de la norme primaire - l'étalon primaire reconnu par la décision de l'organisme étatique habilité comme l'étalon initial sur le territoire de l'État.
Norme nationale - une norme reconnue par une décision officielle pour servir de référence pour le pays.
Référence internationale - une norme adoptée par accord international comme base internationale pour convenir avec elle des tailles d'unités reproduites et stockées par des normes nationales.
Qu'est-ce que la dimension ?
La mesure
Les quantités.
Quantité physique
Unités physiques
Unité
Donner la définition de la vraie valeur de la grandeur, réelle et mesurée.
La valeur de mesure
Valeur actuelle- c'est la valeur trouvée expérimentalement et si proche de celle-ci qu'elle peut être utilisée à la place de la vraie.
Véritable signification
Lister les échelles métriques et non métriques, quelle est la différence entre elles ?
1. Noms (non métriques. Reflète l'ordre des propriétés qualitatives, caractérisé par l'action d'équivalence)
2. Ordre (non métrique. C'est une série classée - une séquence ascendante ou descendante de valeurs qui caractérisent la propriété à l'étude)
3. Différences (Intervalles) (Non-mètre-mètre de transition. Diffère de l'échelle d'ordre en ce que pour les valeurs des variables, non seulement des relations d'ordre sont introduites, mais aussi la sommation d'intervalles (différences) entre les manifestations quantitatives de propriétés. )
4. Ratio (Metr. Décrit les propriétés des quantités pour lesquelles les relations d'ordre, de sommation d'intervalles et de proportionnalité sont applicables)
5. Absolu (Metr. A tous les signes de l'échelle des relations, mais en plus il y a une définition naturelle et sans ambiguïté de l'unité de mesure qu'il contient)
6. Logarithmique (non métrique. Souvent utilisé dans la pratique)
7. Biologique (non métrique. L'échelle écologique, les réactions et les facteurs physiques les affectant sont décrits)
B. Quels sont les principes de construction d'un système international d'unités moderne.
Les principes de K. Gauss : (1832)
1. Toutes les quantités physiques sont divisées en deux groupes - basiques et dérivées
2. Déf. unités quantités de base.
3. Pour le reste des grandeurs dérivées, - les unités sont dérivées sur la base de lois fondamentales.
Lister les unités des grandeurs physiques de base, donner leur désignation et leur dimension.
Unités de base SI
8. Donner la définition de l'étalon de l'unité de grandeur physique. Nommer la hiérarchie
normes?
Qu'est-ce qu'un tableau de vérification ?
Tableau de vérification des instruments de mesure- un document réglementaire établissant la subordination des instruments de mesure impliqués dans le transfert de la taille unitaire de l'étalon aux instruments de mesure de travail (indiquant les méthodes et les erreurs dans le transfert). Distinguer Etat et local cartes de vérification, auparavant il y avait aussi des bons de commande ministériels
État PS s'applique à tous les instruments de mesure d'une grandeur physique donnée utilisés dans le pays, par exemple, aux instruments de mesure de la tension électrique dans une certaine gamme de fréquences. Tableaux de vérification locaux s'appliquent aux instruments de mesure soumis à vérification dans un service métrologique donné d'une entreprise qui a le droit de vérifier les instruments de mesure et sont établis sous la forme d'une norme d'entreprise.
En quoi la valeur mesurée diffère-t-elle de la vraie valeur ?
La valeur de mesure Est un résultat expérimental obtenu dans une expérience avec une précision spécifiée.
Véritable signification La valeur, idéalement reflétée en termes qualitatifs et quantitatifs, correspond-elle aux propriétés de l'objet.
Donner une définition de l'erreur du résultat de mesure et de l'erreur de l'outil
Des mesures.
Erreur de mesure(ou erreur de mesure) est l'écart entre le résultat de mesure et la vraie mesure par rapport à la vraie valeur de la grandeur mesurée,
Erreur de l'instrument de mesure- la différence entre l'indication de l'instrument de mesure et la valeur vraie de la grandeur physique mesurée.
Est-il évalué ?
L'erreur systématique non exclue est formée des composants, qui peuvent être des erreurs non exclues de la méthode, des instruments de mesure, des erreurs subjectives
Élimination:
Méthode de comparaison avec mesure (substitution d'opposition)
Méthode de compensation des signes
Méthode de randomisation (réalisation de mesures d'une grandeur avec divers tétrodes ou appareils)
OUTILS DE MESURE
1. En quoi les instruments de mesure diffèrent-ils des indicateurs ?
Moyens de mesurer ceux-ci. un appareil qui stocke une unité PV a un appareil pour la comparer avec une propriété d'un objet et a des caractéristiques métrologiques. Parallèlement aux instruments de mesure, des indicateurs techniques sont utilisés. appareils qui n'ont pas de caractéristiques métrologiques, leur tâche est d'informer que ce PV est présent ici, ne passent pas la procédure d'essai.
2. Donner la définition et la classification métrologique des instruments de mesure.
Moyens de mesurer ceux-ci. un appareil qui stocke une unité PV a un appareil pour la comparer avec une propriété d'un objet et a des caractéristiques métrologiques.
1) Type de SI (détermine le PV mesuré)
2) Type d'instruments de mesure (déterminé par le principe physique sous-jacent aux instruments de mesure, conception, conditions techniques, document) : mesures, transducteurs de mesure, dispositifs, installations, systèmes, complexes.
3) Finalité métrologique : instruments de mesure de travail (mesure) et étalons de travail (vérification ou étalonnage des instruments de mesure de travail).
3. Que sont les échantillons standard et à quoi servent-ils ?
Un MRC standard (se référer aux mesures) est un échantillon d'une substance (matériau) avec les valeurs d'une ou plusieurs quantités établies à la suite d'une certification métrologique qui caractérisent la composition ou la propriété de cette substance (matériau). (CRM pour la composition et les propriétés ; état CRM pour le CRM et CRM pour les entreprises du CRM). Utilisé pour déterminer les droits de l'appareil, du matériel.
4. Quelle est la différence entre un transmetteur et un appareil de mesure ?
Les transducteurs de mesure sont des SI qui génèrent un signal d'informations de mesure sous une forme pratique pour la conversion, la transmission, le stockage et le traitement, mais inaccessible pour la perception.
L'appareil de mesure est C, conçu pour générer des signaux sous une forme perceptible.
5. Donnez une définition de la notion d'"uniformité des mesures".
L'unité de mesure est un état de mesure dans lequel les résultats sont exprimés dans les unités admises d'utilisation, et les lectures de la précision de mesure ne dépassent pas les limites établies (taux d'erreur).
6. Indiquer la finalité des caractéristiques métrologiques des instruments de mesure,
une. les classer.
Les MX sont des caractéristiques qui déterminent le résultat de la mesure et la valeur de l'erreur tolérée.
1) Le résultat de la caractérisation est défini par : a) la plage de lectures des changements (point de début et de fin de l'appareil) ; b) le coût de division de l'échelle (la différence entre les valeurs des valeurs de deux repères d'échelle adjacents au niveau des transducteurs de mesure), la fonction de transformation appartient à ce groupe.
2) МХ, détermination des erreurs : a) basique, b) supplémentaire, c) dynamique.
7. Donner la définition des erreurs principales et supplémentaires des instruments de mesure.
L'erreur de base est établie dans des tests dans des conditions normales (t = (20 + -5) C, pression 1 atm, humidité (65 + -15)%, tension 220 V + -10.
Une erreur supplémentaire est établie dans les tests lors du changement d'environnement. environnement dans des conditions anormales.
8. Précisez le but de la fonction de transformation et les modalités de sa présentation.
La fonction de conversion Y = f (X) est la principale caractéristique de SI dans les mesures statiques. Il établit la dépendance fonctionnelle du paramètre informatif du signal de sortie Y sur le paramètre informatif du signal d'entrée X SI. Il se présente sous la forme d'une formule, d'un graphique ou d'un tableau.
9. Donnez une définition du concept de "classe de précision", indiquez son objectif.
La classe de précision est une caractéristique généralisée des erreurs, déterminée par la limite des valeurs admissibles des erreurs principales et supplémentaires. Permet de standardiser instruments de mesure, pour faciliter le choix des instruments de mesure, pour effectuer une évaluation approximative de la précision de la mesure. En déterminant la classe de précision, les limites de l'erreur de base tolérée sont normalisées, dans certains cas, avec la principale, les limites de l'erreur supplémentaire tolérée sont normalisées.
10. Pourquoi est-il nécessaire d'effectuer la procédure de contrôle ou d'étalonnage des instruments de mesure ? Que faut-il pour cette procédure ?
Pour assurer le fonctionnement de l'appareil de mesure, une vérification périodique de l'erreur de l'appareil de mesure est prévue. Pour ce faire, vous devez effectuer une expérience.
L'étalonnage est un ensemble d'opérations effectuées afin de déterminer les valeurs réelles du MX SI.
La vérification est un ensemble d'opérations effectuées afin de confirmer la conformité des instruments de mesure aux exigences métrologiques (dans les domaines du contrôle d'État).
Pour organiser la vérification, il est nécessaire d'avoir un étalon de travail et un laboratoire avec des conditions normales, un spécialiste (vérificateur).
MÉTROLOGIE LÉGISLATIVE
Des mesures?
Réalisé pour :
1. Conformité aux exigences obligatoires dans le domaine de la réglementation de l'État visant à garantir l'uniformité des mesures par rapport aux mesures, aux unités de quantités, aux normes d'unités de quantités, aux échantillons standard et aux instruments de mesure.
2. Disponibilité et respect des procédures de mesure certifiées (méthodes).
3. Conformité aux exigences obligatoires pour les marchandises préemballées.
Est-il utilisé?
détermination et établissement de la conformité des caractéristiques métrologiques des instruments de mesure avec les exigences des documents qui leur sont applicables, en indiquant les données obtenues dans le certificat ; établissement d'une liste des caractéristiques métrologiques des instruments de mesure soumis au contrôle lors de la vérification ; tester la méthode de vérification.
Qu'est-ce que la dimension ?
La mesure- il existe un ensemble d'opérations pour l'utilisation d'un moyen technique stockant une unité d'une grandeur physique, assurant la recherche du rapport (sous forme explicite ou implicite) de la grandeur mesurée, assurant la recherche du rapport (sous forme explicite ou forme implicite) de la grandeur mesurée avec son unité et obtention de la valeur de cette grandeur
Donner une définition du concept de « grandeur physique » et de l'unité de grandeur physique
Les quantités.
Quantité physique- une des propriétés d'un objet physique ( système physique, phénomène ou processus), qualitativement commune à de nombreux objets physiques, mais quantitativement individuelle pour chacun d'eux.
Unités physiques- créer la possibilité d'une évaluation quantitative, sans eux, il est impossible d'effectuer des mesures. Dans notre pays FAI. Système international d'unités SI. (Exigé par la loi en 1993)
Unité- est une valeur de grandeur fixe, à laquelle on attribue classiquement une valeur numérique égale à 1, et qui sert à quantifier des grandeurs physiques qui lui sont homogènes. L'unité de mesure peut appartenir à n'importe quel système d'unités ou être extra-système (ou) conditionnelle. Évidemment, la valeur numérique de la grandeur dépend directement de l'unité de mesure choisie.