Что значит определить какую либо величину
§ 4. Физические величины. Измерение физических величин
Так, например, измерить длину стола — значит сравнить её с другой длиной, которая принята за единицу длины, например с метром.
Для каждой физической величины приняты свои единицы.
Для удобства все страны мира стремятся пользоваться одинаковыми единицами физических величин. С 1963 г. в России и других странах применяется Международная система единиц — СИ (система интернациональная). В этой системе основной единицей длины является метр (1 м), единицей времени — секунда (1 с), единицей массы — килограмм (1 кг).
Часто применяют единицы, которые в 10, 100, 1000 и т. д. раз больше принятых единиц (кратные). Эти единицы получили наименования с соответствующими приставками, взятыми из греческого языка. «Дека» — 10, «гекто» — 100, «кило» — 1000 и др.
Если используются единицы, которые в 10, 100 и 1000 и т. д. раз меньше принятых единиц (дольные), то применяют приставки, взятые из латинского языка. «Деци» — 0,1, «санти» — 0,01, «милли» — 0,001 и др.
Пример. Длина теннисной ракетки 60 см. Выразите её длину в метрах (м).
Для проведения опытов необходимы приборы. Одни из них очень просты и предназначены для простых измерений. К таким приборам можно отнести: измерительную линейку, рулетку (рис. 6), измерительный цилиндр (рис. 7) и др.
По мере развития физики приборы усложнялись и совершенствовались. Появились амперметры (рис. 8), вольтметры (рис. 9), секундомеры (рис. 10), термометры (рис. 11), электронные весы, шагомеры (рис. 12).
Измерительные приборы, как правило, имеют шкалу. Это значит, что на приборе нанесены штриховые деления, а рядом написаны значения величин, соответствующие делениям.
Расстояния между двумя штрихами, возле которых написаны значения физической величины, могут быть дополнительно разделены ещё на несколько делений. Эти деления иногда не обозначены числами.
Определить, какому значению величины соответствует каждое самое малое деление, нетрудно. Так, например, на рисунке 6, а изображена измерительная линейка. Цифрами 1, 2, 3, 4 и т. д. обозначены расстояния между штрихами, которые разделены на 10 одинаковых делений. Следовательно, каждое деление (расстояние между ближайшими штрихами) соответствует 1 мм. Эта величина называется ценой деления шкалы прибора.
Перед тем как приступить к измерению физической величины, следует определить цену деления шкалы используемого прибора.
Для того чтобы определить цену деления, необходимо:
— найти два ближайших штриха шкалы, возле которых написаны значения величины;
— вычесть из большего значения меньшее и полученное число разделить на число делений, находящихся между ними.
Определим цену деления шкалы термометра, изображённого на рисунке 11, б.
Возьмём два штриха, около которых нанесены значения измеряемой величины (температуры).
Например, штрихи с обозначениями 10 °С и 20 °С. Расстояния между этими штрихами разделены на 10 делений. Таким образом, цена каждого деления будет равна
Следовательно, термометр показывает 29 °С.
Измерять физические величины в повседневной жизни приходится каждому из вас. Например, чтобы вовремя прийти в школу, приходится измерять время, которое вы тратите на дорогу.
Метеорологи для предсказания погоды измеряют температуру, атмосферное давление, скорость ветра. Врачи при исследовании пациентов измеряют его артериальное давление, температуру, вес. Модельеры, разрабатывая модели одежды, измеряют рост человека, длину рук и пр. Астрономы, изучая планеты, должны знать их температуру, расстояние, на которое они удалены от Земли, и др.
Вопросы
1. Что значит измерить какую-либо величину?
2. Каковы единицы длины, времени, массы в СИ?
3. Как определяется цена деления шкалы измерительного прибора?
Упражнение 1
1. Определите цену деления секундомера (см. рис. 10).
2. По рисункам 8 и 9 определите цену деления амперметра и вольтметра.
Задание
1. По Интернету найдите прибор для измерения артериального давления — тонометр механический. Определите цену деления шкалы. В каких единицах измеряют артериальное давление?
2. На сайте http://mer.kakras.ru найдите старинные меры объёма, используемые в Древней Руси.
3. Выразите свой вес в пудах, а рост в аршинах.
4. Запишите 2—3 пословицы, поговорки или образных выражения, в которых упоминаются старинные меры длины, массы, объёма и т. п.
Что значит определить какую либо величину
В науке, технике и обыденной жизни мы имеем дело с разнообразными свойствами окружающих нас тел. Эти свойства отражают процессы взаимодействия тел между собой и их воздействие на наши органы чувств. Для описания свойств вводятся физические величины, каждая из которых является качественно общей для многих объектов (физических тел, их состояний, процессов, в которых они участвуют), но в количественном отношении различной для разных объектов. Для того чтобы дать меру физической величине, мы устанавливаем ее единицу. Единица определенной физической величины представляет собой значение данной величины, которое по определению считается равным 1. Операция, с помощью которой мы узнаем числовое значение той или иной величины для определенного объекта, представляет собой измерение этой величины.
Для того чтобы измерение имело однозначный характер, необходимо, чтобы отношение двух однородных величин не зависело от того, какой единицей измерены эти величины. Подавляющее большинство физических величин удовлетворяет этому условию, которое обычно называют условием абсолютного значения относительного количества. Это условие может быть соблюдено при наличии по крайней мере принципиальной возможности такого количественного сравнения двух однородных величин, в результате которого получается число, выражающее отношение этих величин.
Встречаются, однако, подчас такие свойства, которые не удается охарактеризовать величиной, удовлетворяющей указанному требованию. В этих случаях вводят некоторые условные числовые характеристики, которые уже нельзя рассматривать как единицы. С развитием измерительной техники иногда возникает возможность замены таких условных характеристик «настоящими» единицами. Так, например, для определения скорости ветра раньше служила условная шкала «силы ветра» Бофорта, которую затем заменили измерением скорости ветра в метрах в секунду. В настоящее время каждому баллу шкалы Бофорта приведен в соответствие определенный интервал скорости ветра. К числу таких условных величин относится и твердость материалов, для сравнения которой существуют различные шкалы, между которыми, кстати сказать, нет даже вполне однозначного соответствия. Хотя эти условные числовые характеристики физических свойств, строго говоря, и не являются единицами, они позволяют производить качественное сравнение величин, что в ряде случаев достаточно удовлетворительно для практических целей.
Вопрос о том, как определить единицу измеряемой величины, вообще говоря, может быть решен произвольно. И действительно, история материальной культуры знает громадное число разнообразных единиц, в особенности для измерения длины, площади, объема и массы. Это разнообразие единиц сохранилось в некоторой степени и до настоящего времени.
С середины XIX в. метрическая система стала широко распространяться, была узаконена почти во всех странах и легла в основу построения единиц, служащих для измерения различных величин в физике и смежных науках. Отличительным свойством метрической, или, как ее иногда называют, десятичной, системы мер является то, что разные единицы одной и той же величины относятся друг к другу, как целые (положительные или отрицательные) степени десяти.
Несмотря на явные преимущества и удобства метрической системы наряду с ней в ряде стран применялись и применяются свои, местные единицы, а в Великобритании, США и некоторых других странах до недавнего времени метрическая система не являлась государственной и использовалась, и то не всегда, лишь в научных работах. В настоящее время большинство этих стран постепенно переходят на метрическую систему.
То обстоятельство, что для измерения одной и той же величины применяется несколько единиц, требует умения переходить от одних единиц к другим. Иначе говоря, нужно уметь определять число, выражающее данную величину одной единицей, если известно число, выражающее ее другой.