Закрывать
Меню

Основные и производные инструменты

Измерение

Быстрое чтениепоказывать
1.Измерение
1.1.Измерительный инструмент
1.2.Погрешность измерения
2.Количество и единица
3.Основная сумма
3.1.Длинный
4.Производная величина
4.1.Измерения основной величины, производные величины и размерный анализ
4.2.Значимые фигуры
4.2.1.Правило значимых цифр
4.3.Поделись этим:

Основные и производные величины - определение, размеры, примеры и таблицы – Лекторское образование. ком - Измерение - это определение количества, размера или емкости, обычно относительно стандарта или единицы измерения. Измерение не ограничивается только физическими величинами, но также может быть расширено для измерения почти всего, что только можно вообразить, например степени неопределенности или уверенности потребителей. Согласно другому определению, измерение - это деятельность с использованием инструмента с целью узнать значение величины.

Основные количества и производные

Измерение делится на 2 части, а именно прямое измерение и косвенное измерение. Прямое измерение заключается в сравнении значения измеренной величины с принятой стандартной величиной. как единица измерения, в то время как косвенное измерение - это измерение количества путем измерения количества Другие.

instagram viewer

Измерительный инструмент

При измерении физической величины необходим измерительный прибор, чтобы помочь получить данные измерения. Для измерения длины объекта можно использовать линейку, штангенциркуль или микрометрическую резьбу (винт). Для измерения массы объекта можно использовать весы или весы. Что касается измерения времени, вы можете использовать часы или секундомер. Помимо коэффициента измерительного прибора, для получения точных данных измерения необходимо также учитывать другие факторы, которые могут влиять на процесс измерения, включая измеряемый объект, процесс измерения, условия окружающей среды и человека, выполняющего это измерение.

  • Правитель

Как правило, линейка как инструмент измерения длины имеет две шкалы размеров, а именно основную шкалу и наименьшую шкалу. Единица измерения основной шкалы - сантиметр (см), а единицей наименьшей шкалы - миллиметр (мм). Самая маленькая шкала на линейке имеет значение 1 миллиметр. Расстояние между основными весами - 1 см. Среди основной шкалы есть 10 частей самой маленькой шкалы, так что самая маленькая шкала имеет значение одна десятая см = 0,1 см или 1 мм. Линейка имеет точность или неопределенность измерения 0,5 мм или 0,05 см, что составляет половину наименьшего значения шкалы, принадлежащего линейке.

  • Штангенциркуль с нониусом

Вы когда-нибудь видели или использовали измерительный прибор со шкалой нониуса? Один из таких измерительных инструментов - штангенциркуль. Этот измерительный прибор используется для измерения внутреннего диаметра, внешнего диаметра и глубины измеряемого объекта.

Штангенциркуль - это прибор для измерения длины, состоящий из основной шкалы, шкалы нониуса, зажима для регулировки внутреннего диаметра, зажима для регулировки внешней центральной линии и измерителя глубины. Губки для регулировки внутреннего диаметра можно использовать для измерения внутреннего диаметра объекта. Губки для регулировки внешнего диаметра можно использовать для измерения внешнего диаметра объекта.

  • Резьбовой микрометр (винт)

Как и штангенциркуль, винтовой (винтовой) микрометр разделен на несколько частей, включая основание, вал, внутренний кожух, внешний кожух, шестерню, фиксатор вала и раму. ). Основная и нониусная чешуя присутствуют во внутренней и внешней оболочках. Во внешнем кожухе шкала нониуса состоит из 50 частей.

Одна шкала нониуса имеет значение 0,01 мм. Видно, что при повороте внешнего кожуха на один полный оборот по основной шкале получается значение 0,5 мм. Следовательно, значение одной шкалы нониуса составляет 0,5 / 50 мм = 0,01 мм, так что точность или погрешность винтового микрометра составляет 0,005 мм или 0,0005 см.

  • Секундомер

Существует так много видов и типов инструментов для измерения времени. Один из примеров - секундомер. Секундомер - это устройство для измерения времени, которое имеет основную шкалу (секунды) и наименьшую шкалу (миллисекунды). На основной шкале есть 10 частей наименьшей шкалы, так что значение наименьшей шкалы, принадлежащей аналоговому секундомеру, составляет 0,1 секунды. Точность или неопределенность составляет 0,05 секунды.

  • остаток средств

Существует множество видов средств измерения массы, таких как весы ohaus, пружинные весы и весы. Каждый прибор для измерения массы имеет свой метод измерения.

Читайте также: 1 кг Сколько граммов

Погрешность измерения

  • Халатность

Обычно вызвано ограничениями для наблюдателей, в том числе отсутствием навыков использования инструментов, особенно для сложные инструменты, которые включают в себя множество компонентов, которые необходимо отрегулировать, или ошибки при измерении крупномасштабных измерений небольшой.

  • Систематическая ошибка

Это ошибка, которая может быть выражена в виде чисел (количественная), например: погрешность измерения длины с туманом 1 мм, штангенциркулем 0,1 мм и винтом микрометра 0,01 мм.

  • Случайная ошибка

Ошибка, которая может быть выражена в виде числа (качественная). Пример: ошибка наблюдателя при считывании результатов измерения длины без учета влияния трения воздуха на простой эксперимент с качелями, пренебрегая массой веревки и трением между веревкой и шкивом во втором эксперименте по закону Ньютоны.

  • Неопределенность измерения

При измерении физической величины с помощью прибора невозможно получить правильное значение X0, но всегда есть неопределенность. Эта неопределенность вызвана несколькими факторами, например пределом точности каждого инструмента и способностью получать результаты, указанные измерительным прибором.

Количество и единица

Основные количества и производные

Физические величины - это все, что можно измерить и выразить числами. Физические величины используются для выражения законов физики, например: длина, масса, время, сила, скорость, температура, сила света и многие другие. Есть много физических величин, иногда они зависят друг от друга, поэтому регулирование становится затруднительным, например, скорость - это соотношение между длиной и временем. Что нам нужно сделать, так это выбрать небольшое количество физических величин в качестве базовых величин. Другие физические величины могут быть получены из основных величин.

Количество - это все, что может быть измерено, рассчитано, имеет значение и единицу измерения. Количество выражает природу объекта. Это свойство выражается цифрами через результаты измерений. Поскольку одно количество отличается от другого, для каждого количества устанавливается единица измерения. Единицы также указывают на то, что каждая величина измеряется по-разному.

Исходя из приведенного выше понимания, можно интерпретировать, что что-то можно сказать как количество, которое должно иметь 3 условия, а именно:

  1. Можно измерить или рассчитать
  2. Может выражаться числами или иметь значение
  3. Есть единицы

Единица определяется как сравнение при измерении количества. У каждого количества есть своя собственная единица измерения, невозможно, чтобы две разные величины имели одну и ту же единицу. Если есть два разных количества с одинаковыми единицами измерения, то количества по существу одинаковы. Например, Сила (F) имеет единицы измерения Ньютоны, а Вес (W) - единицы Ньютона. Эти величины выглядят по-разному, но на самом деле эти величины одинаковы, а именно производная величина силы. Условия, которые должны принадлежать юниту, чтобы стать стандартным юнитом:

Читайте также: Динамическое электричество

  1. Значения единиц должны оставаться постоянными как в жаркую, так и в холодную погоду для взрослых и детей, а также против других изменений окружающей среды. Например, диапазон не может использоваться как стандартная единица измерения, потому что он разный для каждого человека, в то время как счетчик в равной степени применим и к взрослым, и к детям. Поэтому счетчик можно использовать как стандартную единицу.
  2. Легко извлекать (легко имитировать), так что другие, желающие использовать прибор в своих измерениях, могут получить его без особого труда.
  3. Единицы должны быть признаны на международном уровне. Это относится к интересам науки и техники. Приняв единицу измерения как международную, ученые из одной страны могут легко понять результаты измерений ученых из других стран. Самая широко используемая система единиц в мире, которая применяется на международном уровне, - это система единиц СИ, сокращенно от французской Systeme International d'Unites. Эта система была предложена на Генеральной конференции по мерам и весам Международной академии наук в 1960 году.

В физике величины подразделяются на 2 типа: основные и производные.

Основная сумма

Основные количества - это количества, единицы которых были определены заранее и не выводятся из других количеств. В Международной системе (СИ) есть 7 основных величин, имеющих размерности, и 2 дополнительных величины, не имеющих размерностей. До появления международных стандартов почти в каждой стране была установлена ​​собственная система единиц.

Использование различных единиц для этого количества создает трудности. Первая трудность - это необходимость в различных измерительных приборах в соответствии с используемыми единицами измерения. Вторая трудность - это сложность преобразования одной единицы измерения в другую, например дюймов в футы. Это связано с отсутствием регулярности пересчета этих единиц.

Из-за трудностей, связанных с использованием другой системы единиц измерения, возникла идея использование только одного типа единиц для количеств в естественных науках и технология. Международное соглашение установило международную систему единиц (International System of Units), сокращенно называемую единицами СИ. Эта единица СИ взята из метрической системы, которая использовалась во Франции.

Ниже приводится таблица основных величин Международной системы единиц (СИ):

таблица основных величин в международной системе единиц

  • Длинный

Длина - это расстояние в пространстве. Покажите руки и разведите пальцы, тогда расстояние между вашим локтем и кончиком самого дальнего пальца называется одним. ущипнуть, Так это делалось около 4000 лет назад в Египте и Месопотамии. За единицу длины принимают один локоть. Великие пирамиды прошлого строились на основе кубической единицы. Но использовать зажимной блок очень сложно, потому что зажим у каждого человека индивидуален.

Читайте также: Хроматография

Теперь люди используют метр как единицу измерения СИ. Начало один метр определяется как расстояние между двумя штрихами в стандартных метрах, так что расстояние от северного полюса до экватора через Париж составляет 10 миллионов метров. Стандартный счетчик представляет собой стержень из платино-иридиевого сплава. Стандартные метры воссоздать сложно. Таким образом, его производные были изготовлены с очень тщательной обработкой.

Препятствия при использовании стандартных метров в качестве основного стандарта длины. Во-первых, стандартные счетчики легко повредить, а в случае повреждения стержни трудно восстановить. Во-вторых, точности измерения уже недостаточно для современной науки и техники.

Чтобы преодолеть эти препятствия, на 11-м заседании Генеральной конференции мер и весов в 1960 году был установлен атомарный стандарт длины. Выбор пал на световые волны, излучаемые газом криптон-86 (обозначение Кр-86). Один метр определяется как 1 650 761,73 длины волны оранжевого света, излучаемого атомами газа криптона-86 в вакууме при ударе электрическим током (11-я сессия CGPM, 1960). Этот «атомный» метр такой же длины, как и стандартный метр. Этот счетчик прост в изготовлении с высокой точностью.

CGPM означает Конференция Generale des Poids et MeasuresГенеральная конференция по весам и мерам, которая является органом Международной организации весов и мер (OIPM-Organization Internationale des Poids et Measures). Задача этого органа - проводить конференцию не реже одного раза в шесть лет и принимать новые положения в области базовой метрологии.

Новое определение счетчика; Давно известно, что скорость света в вакууме постоянна. c со значением 299 792 458 м / с, с точностью равной точности c, что составляет 4:109 (точнее, чем использование электрического скачка атомами Kr-86 с точностью 1:108) именно по этой причине метрологи согласились отказаться от определения, связанного с излучением атома криптона, и заменить его измерителем, который соответствует постоянной c и второй.

  • Масса

Обычные люди часто приравнивают массу к весу. В физике эти два термина разные. Масса связана с количеством вещества (материи), содержащегося в объекте. В то время как вес - это направленная к центру земли сила, которую земля оказывает на объект. Таким образом, фиксированная масса не зависит от местоположения объекта, а вес зависит от местоположения объекта. В системе СИ единицей массы является килограмм (кг). один килограмм - это масса стандартного килограмма (цилиндра из платино-иридия), который хранится в Международном институте весов и мер (1st CGPM 1899).

Чтобы определить массу атома, ученые установили второй стандарт массы, основанный на атомной массе углерода-12. На основании международного соглашения определено, что масса атома углерода-12 равна 12u (u - символ для атомная единица массы).

1 u = 1,660 540 2 x 10-17 Кг

При определении массы атома ученые используют масс-спектрометр, который был впервые разработан Фрэнсис Уильям в 1919 г. В масс-спектрометре определяем отношение массы к заряду (м / кв) иона, заряд которого известен путем измерения радиуса круговой орбиты иона в однородном магнитном поле.

Читайте также: Сублимация

Используя только первый масс-спектрометр, разницу масс можно измерить с точностью до 1 части на 10 000.

  • Время

Более 3000 лет назад египтяне делили день и ночь на 12 равных часов. В вавилонской арифметике было основание 60. Вероятно, поэтому, когда в 14 веке были изобретены механические часы, 1 час был разделен на 60 минут. Затем, когда механические часы могут измерять более короткий временной интервал, 1 минута делится на 60 секунд. А единица времени - секунды или секунды. Одна секунда - это время, необходимое для атомцезий-133 вибрировать 9 192 631 770 раз при переходе между двумя энергетическими уровнями на основном энергетическом уровне (13-й CGPM; 1967).

  • Сильные токи

Единицей измерения электрического тока является «ампер» (сокращенно А). Один ампер - это постоянный ток, который при пропускании через два параллельных очень длинных провода имеет толщину пренебрежимо малая и помещена на расстоянии 1 метра друг от друга в вакууме, производит силу 2 × 10-7 ньютонов на метр. провод. 1 А - это ток, протекающий через два прямых и параллельных проводника бесконечной длины и незначительной площади поперечного сечения. и помещены в вакуум на расстоянии 1 м, в результате чего между двумя проводниками возникает сила на метр длины. 0,2.10 -6Н.

  • Температура

Единицей измерения температуры является «кельвин» (сокращенно K). Один кельвин в 1 / 273,16 раза больше термодинамической температуры тройной точки воды (13-я ГКПМ, 1967). Таким образом, термодинамическая температура тройной точки воды составляет 273,16 К. Тройная точка воды - это температура, при которой чистая вода находится в равновесии с ее насыщенными льдом и паром. 1K составляет 1 / 273,17 термодинамической температуры воды (H2O) в точке замерзания. По шкале Цельсия точка замерзания воды составляет 0,01оС. В этом случае 0оC = 273,16 K Интервал температурной шкалы для 1оC равно интервалу шкалы для 1 К.

  • Количество молекул

Единицей измерения количества молекул является «моль». 1 моль - это количество вещества вещества, равное количеству частиц атомов C-12 до 0,012 кг. Необходимо указать виды частиц.

  • Интенсивность света

Единица силы света - кандела (сокращенно кд). Одна канденла - это сила света источника света, излучающего монохроматическое излучение с частотой 540 × 1012 герц с интенсивностью излучения 1/683 Вт на стерадиан в этом направлении (16-я CGPM, 1979). 1 кд - сила света источника монохроматического лучевого излучения с частотой 540 ТГц (Терагерц) в направлении При определенных условиях интенсивность излучения источника света в этом направлении составляет 1/683 Вт / ср (Вт на стерадиальный). 1 стерадиал - это единичный угол пространства, покрывающий 1 м.2 площадь поверхности шара радиусом 1 м. Общую площадь поверхности этой сферы можно записать как Asp (1 м) = 4 м2. Таким образом, общий пространственный угол стередиала = 4

Производная величина

Производные количества - это количества, производные от базовых количеств. Таким образом, производные единицы являются производными от основных единиц. Примеры производных величин: Вес, Площадь, Объем, Скорость, Ускорение, Плотность, Плотность, Сила, Работа, Мощность, Давление, Кинетическая энергия, Потенциальная энергия, Импульс, Импульс, Момент инерции и т. Д. В физике, помимо семи основных величин, упомянутых выше, другие являются производными величинами. Производные величины будут подробно изучаться по каждому предмету на уроках физики.

Читайте также:

Следующие примеры некоторых производных величин в физике могут быть показаны в таблице ниже.

примеры некоторых производных величин в физике
примеры некоторых производных величин в физике

Помимо основных и производных величин, физические величины все же можно разделить на две другие группы, а именно скалярные величины и векторные величины. Такие величины, как масса, расстояние, время и объем, являются скалярными величинами, т.е. величинами, которые имеют только величину или значение, но не имеют направления.

Между тем, такие величины, как смещение, скорость, ускорение и сила, являются векторными величинами, которые имеют величину (или значение), а также направление. В векторных величинах мы заботимся только о значении количества или фокусируемся на нем, но мы также будем обращать внимание на направление векторной величины. Некоторые примеры векторных величин, таких как смещение, сила и другие.

Измерения основной величины, производные величины и размерный анализ

Размерности количества указывают на то, как количество состоит из основных количеств. Размеры основных величин обозначены символами определенных букв (написанными заглавными буквами) и / или квадратными скобками. Например, размеры массы пишутся M или [M]. Размерность производной величины определяется формулой для производной величины, если она выражена в основных количествах. Например, размеры величины ускорения, определяемой как отношение скорости и времени, следующие:

скорость и время

Способы определения размерностей производных величин из размерностей основных величин:

основные размеры

Анализ размерностей в физике - это концептуальный инструмент, часто применяемый в физике, и методика понимания физических состояний, включающих различные физические величины. Трехмерные преимущества в физике заключаются в следующем.

  1. Может использоваться для доказательства эквивалентности двух физических величин. Две физические величины, которые эквивалентны, только если они имеют одинаковые размеры, и обе являются скалярными величинами или обе являются векторными величинами.
  2. Может использоваться для определения уравнения, которое является достоверным или может быть верным.
  3. Может использоваться для вывода уравнения физической величины, если известна пропорция физической величины с другими физическими величинами.

Читайте также: Рок-цикл

Значимые фигуры

  • Определение значимых фигур

Измерение сильно отличается от счета, хотя оба связывают числа с объектами. Мы можем с уверенностью подсчитать количество страниц книги. Однако измерение всегда имеет неопределенность. Например, толщина бумаги измеряется с помощью микрометрического винта. Высота объекта измеряется с помощью рулетки. Диаметр трубки измеряли штангенциркулем. Масса объекта измеряется с помощью весов или весов. Температура измеряется термометром. Сила тока измеряется амперметром.

Если мы измеряем длину объекта с помощью линейки с миллиметровой шкалой (с пределом точности 0,5 мм) и сообщаем результаты в виде 4 значащих цифр, то это 114,5 мм. Если мы измеряем длину объекта штангенциркулем (штангенциркуль имеет предел точности 0,1 мм), то результаты представлены в виде 5 значащих цифр, например 114,40 мм, а если измеряется винтовым микрометром (винтовой микрометр имеет предел точности 0,01 мм), то результаты представлены в виде 6 значащих цифр, например 113,390 мм.

Это указывает на то, что многие значащие цифры, представленные как результаты измерений, отражают точность измерения. Чем больше значимых цифр можно указать, тем точнее будет измерение. Чем выше уровень точности измерителя, тем меньше уровень неопределенности измерения.. Конечно, измерение длины винтом-микрометром точнее, чем штангенциркулем и линейкой. Результаты измерения линейки записывались значащими числами, содержащими 4 значащих цифры: 114,5 мм. Первые три числа, а именно: 1, 1 и 4, являются точными числами, потому что их можно прочитать на шкале, а один последняя цифра, которая равна 5, является оценочным числом, потому что это число не может быть прочитано на шкале, а только оценен.

Итак, значащие цифры - это числа, полученные по результатам измерений с помощью средств измерений, которые состоят из определенных значащих цифр (считываемых на измерительном приборе) и одной последней интерпретируемой цифры или сомнительно. Между тем в расчетные цифры не вошли значащие цифры. Например, количество учеников физического факультета А 09, Юнимед составляет 50 человек. Итак, у числа 50 нет значащих цифр, потому что число 50 - это вычисляемое число, а не измеряемое. Итак, точные числа - это числа, которые являются определенными (без сомнения в ценности), которые получены в результате подсчета действий.

Читайте также: Детали микроскопа

  • Правило значимых цифр

Цель измерения - показать результаты этих измерений другим, чтобы люди поняли и поняли. По этой причине необходимо правило, чтобы представление результатов измерения было легким для понимания и при этом обеспечивало требуемую точность. А также для определения количества значащих цифр из расчета или измерения совершенно необходима формула или правило. Упомянутое выше правило - это правило значащих цифр. Вот правила для значащих цифр, в том числе:

  • Все ненулевые цифры являются значащими цифрами. Пример: 325 имеет 3 значащих цифры. 52.34 состоит из 4 значащих цифр. 548 состоит из 3 значащих цифр. 1871 состоит из 4 значащих цифр. 12.34 состоит из 4 значащих цифр.
  • Нули между ненулевыми числами являются значащими цифрами.
    Пример: 1.009 имеет 4 значащие цифры, 3.02 - 3 значащие цифры. 2.022 состоит из 4 значащих цифр. 101 имеет 3 значащих цифры.
  • Нули справа от ненулевых чисел являются значащими цифрами, если не указано иное. Пример: 1,300,000 состоит из 4 значащих цифр.
  • Нули после запятых и следующие ненулевые цифры являются значащими цифрами.
  • Нули справа от десятичной запятой, не заключенные в нули, не являются значащими цифрами. Пример: 25.00 состоит из двух значащих цифр. 25000 имеет 2 значащие цифры. 2500 имеет 4 значащих цифры, потому что десятичного знака нет.
  • Нули после последней ненулевой цифры в числе с десятичной точкой имеют значение. Пример: 25.00 состоит из 4 значащих цифр. 3.50 состоит из 3 значащих цифр.
  • Нули после последней ненулевой цифры в числе, не имеющем десятичной точки (запятой), могут быть значащими или несущественными. Чтобы пометить нули, которые являются значащими цифрами, отметьте нули знаком подчеркивания или напишите в скобках, сколько значащих цифр в номере.
    Пример: 2500 имеет 2 значащие цифры, 35000 - 3 значащие цифры, 12000 - 4 значащие цифры, 800 (2 значащие цифры) - 2 значащие цифры.
  • Нули слева от ненулевого числа, либо слева, либо справа от десятичной точки, не являются значащими цифрами.

Читайте также: Цикл Карно

Итак, 0,63 имеет 2 значащие цифры, а 0,008 - 1 значащую цифру. Это будет легче увидеть, если будет написано 63 × 10.–2 и 8 × 10–3. При записи результатов измерений числа бывают подчеркнуты. Эти подчеркивания указывают на сомнительные значения. Подчеркнутые цифры являются значащими цифрами, но число после сомнительного числа не имеет значения. Итак, 3541 состоит из 3 значащих цифр, а 501,35 - из 4 значащих цифр.

  • Нули, стоящие за ненулевым числом, не являются значащими цифрами, если десятичный разряд не определен. Например, число 12500 необходимо сначала изменить на 1,25 x 10.4 означает, что он состоит из 3 значащих цифр. Если преобразовать его в 1250 x 104 Это означает, что есть 4 значащих цифры
  • Все числа перед порядком (в экспоненциальном представлении) включают значащие цифры. Пример: 3,2 х 105 имеет две значащие цифры, а именно 3 и 2. 4,50 х 103 имеет три значащих цифры, а именно 4, 5 и 0.
  • Цифры десятки, сотни, тысячи и т. Д. С нулями в конце ряда должны быть записаны в научных обозначениях, чтобы было ясно, являются ли нули значащими цифрами или нет.

Пример:

Примеры номеров

Последнее число в приведенном выше примере неоднозначно. Во избежание двусмысленности следует использовать научную нотацию.

Последнее число в приведенном выше примере неоднозначно
  • Ограничение на количество значащих цифр зависит от знака данной последовательности чисел. Другими словами, нули в конце числа являются значащими цифрами, если цифры перед нулем не подчеркнуты.

Пример: 1500 тонн (имеет 4 значащих цифры), но если в первом 0 стоит знак подчеркивания, тогда значащая цифра будет 3.

Таким образом, объяснение вышеприведенной статьи о Основные и производные величины - определение, размеры, примеры и таблицы Надеюсь, это будет полезно для постоянных читателей. Преподаватель педагогики. ком