Что такое СИ?
Помните мультик «38 попугаев»? Длина удава равна 38 попугаев или 5 мартышек, или 2 слоненка. Предположение, что удав в попугаях длиннее, конечно же неверное. Для того, чтобы не происходило путаницы между народами, в научном мире договорились о введении Международной системы единиц измерения (System International), сокращенно СИ. Каждую физическую величину измеряют международно принятым эталоном. Например, эталоном длины является 1 метр, он равен примерно части земного меридиана, изготовлен из очень прочного сплава иридия и платины. Эталоном времени является 1 секунда — это 9192631770 периодов излучения атомов цезия при переходе между двумя уровнями состояний. Для любого человека на Земле эталон всегда будет такой же, как у остальных. Измеряя одну и ту же физическую величину, американский и африканский ученые получат одинаковые численные значения, если измерения провели верно.
Как измерить длину. Погрешности измерений
На практике измерить длину отрезка достаточно просто:
- Приложить линейку к отрезку.
- Совместить ноль с началом отрезка.
- Определить число, соответствующее концу отрезка.
- Записать результат измерения.
В приведенном примере длина отрезка 9,9 см. Как точен этот результат? Он точен до 1 мм, так как на линейке нет меньших делений. Не надо путать значения слов «штрих» и «деление».
(Источник)
Численное значение самого маленького деления шкалы прибора называется ценой деления.
Чтобы определить цену деления прибора (например, линейки), нужно взять любые два рядом стоящие числа и их разность поделить на число делений между ними (т.е. промежутков между штрихами).
Цена деления линейки = (7 см – 6 см)/10 = 0,1 см = 1 мм.
И чтобы начать измерение, прежде всего надо найти цену деления прибора, который используется в данном случае. Любое измерение дает некоторую погрешность, зависящую от качества прибора. Поэтому ее называют погрешностью прибора.
Шкалы различных приборов. (Источник)
Известно, что измерить какую-то величину – это значит сравнить ее с эталоном. На практике пользуются не эталонами, а специальными приборами (линейка, часы и др.), которые являются копиями с эталонов, изготовленными с определенной точностью. Абсолютно точных измерений не бывает. При использовании линейки допускается погрешность отсчета, которая равна половине цены деления прибора (0,5 мм). Сумма погрешностей прибора и отсчета называется абсолютной погрешностью. Она равна цене деления прибора.
Абсолютная погрешность обозначается значком Δ (дельта). Для школьной линейки Δ = 1 мм. Δ показывает, на сколько совершается ошибка при использовании того или иного прибора. Для более точных измерений используется штангенциркуль. В устройстве штангенциркуля заложено две шкалы, неподвижная (Δ = 1 мм) и подвижная (Δ = 0,1 мм).
Штангенциркуль. Микрометр.
А вот при помощи микрометра, где используется не перемещение шкалы, а ее вращение измерить длину можно с точностью до 0,01 мм. Но это еще не предел. В очень точных технологиях определяются размеры с точностью до 10-7м, в научных разработках точность возрастает во много раз. Но для этого нужны сверхточные приборы.
На практике, используя приборы, необходимо учитывать качество измерения. Величина, которая помогает это учесть, называется относительной погрешностью σ (сигма) и выражается в процентах.
σ = Δ / L ( L – измеренная величина)
Пример: Требуется замерить длину L отрезка различными приборами: 1) линейкой, 2) штангенциркулем и 3) микрометром. Длина отрезка получилась 55 мм. Какова относительная погрешность этих трех измерений?
1) Δ1 = 1 мм, L = 55 ± 1 мм, σ1 = 1 мм / 55 мм ≈ 0,018 (1,8%);
2) Δ2 = 0,1 мм, L = 55 ± 0,1 мм, σ2 = 0,1 мм / 55мм ≈ 0,0018 (0,18);
3) Δ3 = 0,01 мм, L = 55 ± 0,01 мм, σ3 = 0,01 мм / 55мм ≈ 0,00018 (0,018%).
Как видно, более точный прибор (микрометр) дает меньший процент ошибки.
Для каждого конкретного измерения в технике, практической деятельности человека и в науке существует своя точность измерения, в соответствии с которой применяются измерительные приборы.
Единицы измерения длины
Для измерения длины предназначены следующие единицы измерения:
- миллиметры;
- сантиметры;
- дециметры;
- метры;
- километры.
Самая маленькая единица измерения это миллиметр (мм). Миллиметры можно увидеть даже воочию, если взять линейку, которой мы пользовались в школе каждый день
Подряд идущие друг за другом маленькие линии это и есть миллиметры. Точнее, расстояние между этими линиями равно одному миллиметру (1 мм):
Следующая единица измерения это сантиметр (см). На линейке каждый сантиметр обозначен числом. К примеру наша линейка, которая была на первом рисунке, имела длину 15 сантиметров. Последний сантиметр на этой линейке выделен числом 15.
В одном сантиметре 10 миллиметров. Между одним сантиметром и десятью миллиметрами можно поставить знак равенства, поскольку они обозначают одну и ту же длину:
1 см = 10 мм
Вы можете сами убедиться в этом, если посчитаете количество миллиметров на предыдущем рисунке. Вы обнаружите, что количество миллиметров (расстояний между линиями) равно 10.
Следующая единица измерения длины это дециметр (дм). В одном дециметре десять сантиметров. Между одним дециметром и десятью сантиметрами можно поставить знак равенства, поскольку они обозначают одну и ту же длину:
1 дм = 10 см
Вы можете убедиться в этом, если посчитаете количество сантиметров на следующем рисунке:
Вы обнаружите, что количество сантиметров равно 10.
Следующая единица измерения это метр (м). В одном метре десять дециметров. Между одним метром и десятью дециметрами можно поставить знак равенства, поскольку они обозначают одну и ту же длину:
1 м = 10 дм
К сожалению, метр нельзя проиллюстрировать на рисунке, потому что он достаточно великоват. Если вы хотите увидеть метр в живую, возьмите рулетку. Она есть у каждого в доме. На рулетке один метр будет обозначен как 100 см. Это потому что в одном метре десять дециметров, а в десяти дециметрах сто сантиметров:
1 м = 10 дм = 100 см
100 получается путём перевода одного метра в сантиметры. Это отдельная тема, которую мы рассмотрим чуть позже. А пока перейдём к следующей единице измерения длины, которая называется километр.
Километр считается самой большой единицей измерения длины. Есть конечно и другие более старшие единицы, такие как мегаметр, гигаметр тераметр, но мы не будем их рассматривать, поскольку для дальнейшего изучения математики нам достаточно и километра.
В одном километре тысяча метров. Между одним километром и тысячью метрами можно поставить знак равенства, поскольку они обозначают одну и ту же длину:
1 км = 1000 м
В километрах измеряются расстояния между городами и странами. К примеру, расстояние от Москвы до Санкт-Петербурга около 714 километров.
Общие сведения о системе СИ
Система СИ была принята XI Генеральной конференцией по мерам и весам, некоторые последующие конференции внесли в СИ ряд изменений.Система СИ определяет семь основных и производные единицы измерения, а также набор приставок. Установлены стандартные сокращённые обозначения для единиц измерения и правила записи производных единиц.В России действует ГОСТ 8.417-2002, предписывающий обязательное использование системы СИ. В нем перечислены единицы измерения, приведены их русские и международные названия и установлены правила их применения. По этим правилам в международных документах и на шкалах приборов допускается использовать только международные обозначения. Во внутренних документах и публикациях можно использовать либо международные либо русские обозначения (но не те и другие одновременно).Основные единицы системы СИ: килограмм, метр, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела. В рамках системы СИ считается, что эти единицы имеют независимую размерность, т. е. ни одна из основных единиц не может быть получена из других. Производные единицы получаются из основных с помощью алгебраических действий, таких как умножение и деление. Некоторым из производных единиц в Системе СИ присвоены собственные названия.Приставки можно использовать перед названиями единиц измерения; они означают, что единицу измерения нужно умножить или разделить на определенное целое число, степень числа 10. Например приставка «кило» означает умножение на 1000 (километр = 1000 метров). Приставки СИ называют также десятичными приставками.ИсторияСистема СИ основана на метрической системе мер, которая была создана французскими учеными и впервые была широко внедрена после Великой Французской революции. До введения метрической системы, единицы измерения выбирались случайно и независимо друг от друга. Поэтому пересчет из одной единицы измерения в другую был сложным. К тому же в разных местах применялись разные единицы измерения, иногда с одинаковыми названиями. Метрическая система должна была стать удобной и единой системой мер и весов.В 1799 г. были утверждены два эталона — для единицы измерения длины ( метр) и для единицы измерения веса ( килограмм).В 1874 г. была введена система СГС, основанная на трех единицах измерения — сантиметр, грамм и секунда. Были также введены десятичные приставки от микро до мега.В 1889 г. 1-ая Генеральная конференция по мерам и весам приняла систему мер, сходную с СГС, но основанную на метре, килограмме и секунде, т. к. эти единицы были признаны более удобными для практического использования.В последующем были введены базовые единицы для измерения физических величин в области электричества и оптики.В 1960 г. XI Генеральная конференция по мерам и весам приняла стандарт, который впервые получил название «Международная система единиц (СИ)».В 1971 г. IV Генеральная конференция по мерам и весам внесла изменения в СИ, добавив, в частности, единицу измерения количества вещества ( моль).В настоящее время система СИ принята в качестве законной системы единиц измерения большинством стран мира и почти всегда используется в области науки (даже в тех странах, которые не приняли СИ).
Таблица 1. Основные единицы измерения СИ
Физическая величина | Единица измерения | Символ |
---|---|---|
длина | метр | м |
время | секунда | с |
масса | килограмм | кг |
электрический ток | ампер | А |
термодинамическая температура | кельвин | К |
количество вещества | моль | моль |
Таблица 2. Единицы измерения СИ, образованные из основных единиц
Физическая величина | Единица измерения | Символ |
---|---|---|
сила света | кандела | кд |
площадь | квадратный метр | м? |
объем | кубический метр | м? |
скорость | метр в секунду | м/с |
ускорение | метр в секунду квадратную | м/с? |
частота волны | обратный метр | 1/м |
плотность | килограмм на кубический метр | кг/м? |
удельный объем |
кубический метр на килограмм |
м?/кг |
плотность тока | ампер на квадратный метр | А/м? |
напряженность магнитного поля | ампер на метр | А/м |
удельное количество вещества | моль на кубический метр | моль/м? |
яркость | кандела на квадратный метр | кд/м? |
Таблица 4. Внесистемные единицы измерения
Физическая величина | Единица измерения | Символ |
---|---|---|
угол | градус | град |
температура | градус Цельсия | ?C |
цвет | цвет |
Таблица 5. Приставки единиц измерения
Коэффициент | Приставка | Обозначение |
---|---|---|
10*24 | ||
10*21 | ||
10*18 |
атто | а |
10*15 | фемто | ф |
10*12 | тэрра | Т |
10*9 | гига | Г |
10*6 | мега | М |
10*3 | кило | к |
10*2 | гекто | г |
10*1 | дэка | д |
10-1 | дэци | дц |
10-2 | санти | с |
10-3 | милли | мл |
10-6 | микро | мк |
10-9 | нано | н |
10-12 | пико | п |
10-15 | фемто | ф |
10-18 | атто | ат |
10-21 | цэпто | ц |
10-24 | окто | ок |
Меры
В каждом государстве правительство установило определённые единицы измерения для различных величин. Точно рассчитанная единица измерения, принятая в качестве образца, называется эталоном или образцовой единицей. Сделаны образцовые единицы метра, килограмма, сантиметра и т. п., по которым изготавливают единицы для обиходного употребления. Единицы, вошедшие в употребление и утверждённые государством, называются мерами.
Меры называются однородными, если они служат для измерения величин одного рода. Так, грамм и килограмм — меры однородные, так как они служат для измерения веса.
Перевод единиц измерения
Ознакомимся с таблицей приставок СИ для десятичных (и дольных) преобразований.
Пояснения к таблице:
1) Обратите внимание на математическое пояснение множителя;2) «Наименование приставки» — это то слово, которое добавляется впереди наименования единицы измерения. Например, километр, сантиметр, миллиметр, декаметр или наносекунда, килопаскаль, мегаджоуль и т.п.; 3) Что означает приставка? В километре содержится 1000 метров; в сантиметре содержится 0,01 метр (или в метре содержится 100 сантиметров); декаметр это 10 метров; наносекунда = секунд или 0,000000001 секунды и т.д
А сейчас о внесистемных единицах измерения. Это тоже полноценные единицы измерения, которые привычно используются народами. Например, русскоговорящими странами принято температуру измерять в градусах Цельсия, а американцы длину измеряют в милях, массу — в фунта, температуру — в Фаренгейтах. А слыхали о лошадиных силах? Внесистемных единиц измерения немало. Необходимо уметь переводить подобные единицы измерения в СИ. Для этого необходимо обладать информацией о том, сколько единиц СИ содержится в нашей внесистемной единице.
Классификация
Размерные и безразмерные физические величины
- Размерная физическая величина — физическая величина, для определения значения которой нужно применить какую-то единицу измерения этой физической величины. Подавляющее большинство физических величин являются размерными.
- Безразмерная физическая величина — физическая величина, для определения значения которой достаточно только указания её размера. Например, относительная диэлектрическая проницаемость — это безразмерная физическая величина.
Аддитивные и неаддитивные физические величины
- Аддитивная физическая величина — физическая величина, разные значения которой могут быть суммированы, умножены на числовой коэффициент, разделены друг на друга. Например, физическая величина масса — аддитивная физическая величина (в классической механике).
- Неаддитивная физическая величина — физическая величина, для которой суммирование, умножение на числовой коэффициент или деление друг на друга её значений не имеет физического смысла. Например, физическая величина температура — неаддитивная физическая величина.
Экстенсивные и интенсивные физические величины
Физическая величина называется[источник не указан 5022 дня]
- экстенсивной, если величина её значения складывается из величин значений этой физической величины для подсистем, из которых состоит система (например, объём, вес);
- интенсивной, если величина её значения не зависит от размера системы (например, температура, давление).
Некоторые физические величины, такие как момент импульса, площадь, сила, длина, время, не относятся ни к экстенсивным, ни к интенсивным.
От некоторых экстенсивных величин образуются производные величины:
- удельная величина — это величина, делённая на массу (например, удельный объём);
- молярная величина — это величина, делённая на количество вещества (например, молярный объём).
Скалярные, векторные, тензорные величины
В самом общем случае можно сказать, что физическая величина может быть представлена посредством тензора определённого ранга (валентности)[источник не указан 4669 дней].
-
Скалярная физическая величина — физическая величина, валентность (ранг) тензора которой равна нулю. Это означает, что данная физическая величина может быть охарактеризована одним числом. Примеры скалярных физических величин:
- Работа силы;
- Масса;
- Энергия;
-
Векторная физическая величина — физическая величина, валентность (ранг) тензора которой равна 1. С точки зрения обыденных представлений, как правило, это означает то, что она характеризуется некоторым направлением в пространстве. Такие величины удобно описывать при помощи векторов. С точки зрения линейной алгебры любой вектор — это упорядоченный набор чисел (координат), то есть тензор валентности 1. К векторным физическим величинам относятся как величины, описываемые истинными векторами, так и псевдовекторами[источник не указан 4669 дней] — величинами, изменяющими знак при замене ориентации системы координат на противоположную:
- примеры векторных физических величин:
- сила;
- скорость;
- импульс;
- примеры псевдовекторных физических величин:
- угловая скорость;
- момент импульса;
- примеры векторных физических величин:
- Остальные физические величины описываются тензорами высших валентностей (2 и более), то есть являются тензорными физическими величинами.
- Многие тензорные величины, ранг тензора которых равен 2 определяются уравнением вида , где и — две векторные физические величины, связанные преобразованием [источник не указан 4669 дней]. Примеры:
- Тензор инерции;
- Тензор эффективной массы;
- Тензор диэлектрической проницаемости.
- Примеры величин, описываемых тензорами ранга 4
Тензор упругости.
:
- Многие тензорные величины, ранг тензора которых равен 2 определяются уравнением вида , где и — две векторные физические величины, связанные преобразованием [источник не указан 4669 дней]. Примеры:
Измерить – значит, сравнить
На помощь человеку приходят числа, используя которые можно было сравнить предметы по величине. Так в одном известном мультфильме длину удава измеряли в «попугаях», сравнивая величину удава с длиной попугая.
Из мультфильма «38 попугаев».
Длина удава 38 «попугаев». Понятно, что удав в 38 раз длиннее попугая. Но попугаи бывают разными. Если взять другого попугая, тот же удав будет, например, 45 «попугаев». Что делать?
Нужно найти тело, принимаемое за единицу измерения, с которой сравниваются другие тела.
В практической деятельности человеку приходится часто измерять длину, массу и время. В разных странах вводились разные единицы измерения этих величин. Существовали такие единицы, как «лошадиная сила», локоть, бочка. Но ведь и локоть, и бочка могут быть разными, поэтому о точности выполнения работы говорилось приблизительно.
(Источник)
Сравнивать нужно только однородные физические величины. Длину тела нужно сравнивать с длиной другого тела, а массу тела – только с массой другого тела, принятого за единицу измерения. Так массу удава из мультфильма можно было сравнить с массой обезьянки. Удав имеет массу 195 «обезьянок». Что бы это значило?
Выход был найден, когда ввели систему единиц СИ. Чтобы измерить любую величину, нужно сравнить ее с однородной величиной, принятой за единицу. Как же выбирают эти единицы?
Наиболее распространено измерение длины, размеров пройденного пути, расстояния. Все эти величины измеряются в метрах. Один метр получили следующим образом. Взяли одну сорока миллионную часть меридиана, который проходит через столицу Франции – Париж. Длину этой части и приняли за 1 метр. На стержне, изготовленном из иридия и платины, нанесли два деления, расстояние между которыми равно одному метру. Такой сплав меньше всего подвержен температурному влиянию, которое может изменить длину тела. Это стержень и есть эталон длины, с которым сравнивают единицу длины во многих странах мира. Метровые линейки – это многочисленные копии эталона, которыми как раз и можно пользоваться.
Эталон длины
(Источник)
Первый эталон метра был изготовлен из латуни в 1795 г. С 1960 г. используется изготовленный с помощью электронных технологий эталон из сплава иридия и платины.
Существует и эталон массы, равный одному килограмму. Он также изготовлен из сплава иридия и платины.
(Источник)
Эталоны длины и массы хранятся в г. Севр, вблизи Парижа, где располагается Международная палата мер и весов. В 1960 году метр начали сравнивать с величинами, относящимися к разделу «Световые явления». Подробности о свете изучаются в старших классах.
Со светом связана и единица времени – 1 секунда. А до 1960 года (год введения СИ) за основу подсчета времени брали время оборота Земли вокруг Солнца – 1 год, который по календарю состоит из 12 месяцев. Месяцы делятся на сутки – время полного оборота Земли вокруг своей оси, сутки — 24 часа, в каждом из которых 60 минут. А одна шестидесятая часть минуты и есть одна секунда.
Время «хранят» при помощи очень точных часов – устройств, предназначенных для измерения времени. Действие любых часов основано на повторяющихся процессах – колебаниях. Чем меньше период (время одного полного колебания), тем часы более точные.
При изучении быстро протекающих процессов требуется измерять миллиардные и еще более мелкие доли секунды. Для этого служат атомные часы.
(Источник)
Ученик седьмого класса, конечно же, умеет измерять длину и время, массу продуктов определяют продавцы с помощью весов.
По мере изучения физики будет идти знакомство с различными физическими величинами, способами и приборами их измерения. А сейчас надо знать:
- чтобы измерить физическую величину, ее надо сравнить с однородной величиной, принятой за единицу;
- за основу физических величин берутся эталонные значения, то есть образец сравнения.
- для всех величин существуют свои способы, устройства и единицы измерения.
Площадь и ее измерение
С измерением длин очень тесно связано измерение площадей. Из математики известны формулы площадей квадрата и прямоугольника. У квадрата все стороны равны, поэтому достаточно измерить одну сторону, а у прямоугольника противоположные стороны равны, поэтому надо знать длину и ширину. Площадь обозначается буквой S, и формулы для расчета площадей следующие:
Sкв = a2, Sпр = а ∙ в. Единицей измерения площади является квадратный метр (м2).
Для измерения малых площадей применяются см2 и мм2, а большие площади – в км2. В сельском хозяйстве для измерения земельных участков используют внесистемные единицы: гектар (га) – для больших, ар (а) или «сотка» — для небольших (приусадебных или дачных) участков земли. 1га = 10 000 м2, 1 а = 100 м2.
Очень часто на практике имеют дело с различными кругами. Это может быть цирковая арена, крышка стола, разрез ствола дерева. Формула нахождения площади круга: S = πR2. (π (пи) – это бесконечная дробь ≈ 3,14 подробно изучается в курсе алгебры).
Арена цирка. Круглый стол. Спил дерева.
А как определить площадь, ограниченную произвольной кривой линией? Такая площадь может быть у озера, полянки в лесу, листочка с дерева.
Существует правило нахождения площади тел произвольной формы:
- Разбить всю поверхность на равные квадраты с известной площадью.
- Подсчитать количество целых квадратов.
- Подсчитать число нецелых квадратов и поделить это число на два. (Это будет примерное количество целых квадратов).
- Сложить результаты пунктов 2 и 3.
- Умножить площадь одного квадрата на общее число целых квадратов.
Площадь больших территорий изображают в условном масштабе или фотографируют, применяют прием разбиения на квадраты и находят площадь фотографии. Используя масштаб вычисляют реальную площадь поверхности.
Довольно часто площадь приходится находить в географии. Каждое государство, область, город имеют свои площади. В строительстве – любое здание имеет площадь, которую необходимо знать строителям. В сельском хозяйстве ведется постоянный учет площадей для посевных культур.
Единицы измерения в ходе истории
В древние времена человек использовал части своего тела в качестве инструментов измерения, такие как рука, ладонь и ступня. А для измерения времени использовали природные явления, такие как восход, закат и фазы Луны.
Так, в Древней Руси мерой длины мог быть сам человек (рисунок 1). Например, косая сажень — расстояние от носка левой ноги до конца среднего пальца поднятой вверх правой руки. Пядь, или четверть, — расстояние между концами расставленных большого и указательного пальцев руки.
Рисунок 1. Меры длины на Древней Руси
Измерительные инструменты со временем совершенствовались, они были необходимы человеку в точном описании явлений и изучении законов физики.
Используемый измерительный инструмент зависит от измеряемой физической величины. Для измерения длины существуют такие инструменты, как линейка, штангенциркуль и микрометр.
Для получений различных параметров электрического тока — амперметр, вольтметр, омметр. Для вычисления времени, мы прибегнем к использованию таймеров и секундомеров.
МЕТРОЛОГИЯ — НАУКА ОБ ИЗМЕРЕНИЯХ
Измерения являются одним из важнейших путей развития научно-технического
прогресса, познания природы и общества человеком. В практической деятельности мы
постоянно имеем дело с измерениями, имеющими первостепенное значение во всех
сферах производства и потребления, при оценке качества товаров, внедрении новых
технологий и управлении ими.
Наука, изучающая измерения, называется метрологией. Слово «метрология»
образовано из двух греческих слов: «метрон» — мера и «логос» — учение. Дословный
перевод слова «метрология» — учение о мерах. Долгое время метрология оставалась
в основном описательной (эмпирической) наукой о различных мерах и соотношениях
между ними. Существенное развитие метрология получила в XX в. благодаря развитию
математических и физических наук.
Метрология в её современном понимании — наука об измерениях, методах и средствах
обеспечения их единства, и способах достижения требуемой точности .
Метрология состоит из трёх самостоятельных и взаимодополняющих разделов —
теоретического, прикладного и законодательного.
Теоретическая метрология занимается общими фундаментальными вопросами теории
измерений, разработкой новых методов измерений, созданием систем единиц
измерений и физических постоянных.
Законодательная метрология устанавливает обязательные технические и юридические
требования по применению единиц физических величин, эталонов, методов и средств
измерений, направленные на обеспечение единства и точности измерений в интересах
общества.
Прикладная метрология изучает вопросы практического применения результатов
разработок теоретической и законодательной метрологии в различных сферах
деятельности.
Предметом метрологии является получение количественной информации о свойствах
объектов и процессов с заданной точностью.
Средства метрологии — это совокупность средств измерений и метрологических
стандартов, обеспечивающих их рациональное использование.
Во всех случаях проведения измерений, независимо от измеряемой величины, метода
и средства измерений, есть общее, что составляет основу измерений, — это
сравнение опытным путём данной величины с другой, подобной ей, принятой за
единицу. При всяком измерении мы с помощью эксперимента оцениваем физическую
величину в виде некоторого числа принятых для неё единиц, т.е. находим её
значение.
В настоящее время установлены следующие определения измерения.
-
Измерение — совокупность операций, выполняемых для определения
количественного значения величины. -
Измерение — совокупность операций по применению технического средства, хранящего
единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или
неявном виде) измеряемой величины с её единицей и получение значения этой
величины.
Основные задачи метрологии:
- Установление единиц физических величин, государственных эталонов и образцовых
средств измерений. - Разработка теории, методов и средств измерений и контроля.
- Обеспечение единства измерений.
- Разработка методов оценки погрешностей, состояния средств измерения и
контроля. - Разработка методов передачи размеров единиц от эталонов или образцовых
средств измерений рабочим средствам измерений.
Одна из главных задач метрологии — обеспечение единства измерений.
Единство измерений — состояние измерений, характеризующееся тем, что их
результаты выражаются в узаконенных единицах, размеры которых в установленных
пределах равны размерам единиц, воспроизводимых первичными эталонами, а
погрешности результатов измерений известны и с заданной вероятностью не выходят
за установленные пределы.
Единство измерений может быть обеспечено при соблюдении двух условий, которые
можно назвать основополагающими:
- выражение результатов измерений в допущенных к применению в Российской
Федерации единицах величин; - установление допустимых ошибок (погрешностей) результатов измерений и
пределов, за которые они не должны выходить.
Погрешностью называют отклонение результата измерений от действительного
(истинного) значения измеряемой величины.
Следует иметь в виду, что истинное значение физической величины считается
неизвестным и применяется в теоретических исследованиях; действительное значение
физической величины устанавливается экспериментально в предположении, что
результат измерения максимально приближается к истинному значению.
Точность измерений — одна из характеристик качества измерения, отражающая
близость к нулю погрешности результата измерения.
Единицы измерения
Ниже представлены единицы измерения различных величин, которые часто встречаются в задачах по математике:
Меры веса/массы:
- 1 тонна = 10 центнеров;
- 1 центнер = 100 килограмм;
- 1 килограмм = 1000 грамм;
- 1 грамм = 1000 миллиграмм.
Меры длины:
- 1 километр = 1000 метров;
- 1 метр = 10 дециметров;
- 1 дециметр = 10 сантиметров;
- 1 сантиметр = 10 миллиметров.
Меры площади (квадратные меры):
- 1 кв. километр = 100 гектарам;
- 1 гектар = 10000 кв. метрам;
- 1 кв. метр = 10000 кв. сантиметров;
- 1 кв. сантиметр = 100 кв. миллиметрам.
Меры объёма (кубические меры):
- 1 куб. метр = 1000 куб. дециметров;
- 1 куб. дециметр = 1000 куб. сантиметров;
- 1 куб. сантиметр = 1000 куб. миллиметров.
Рассмотрим ещё такую величину как литр. Для измерения вместимости сосудов употребляется литр. Литр является объёмом, который равен одному кубическому дециметру (1 литр = 1 куб. дециметру).
Меры времени:
- 1 век (столетие) = 100 годам;
- 1 год = 12 месяцам;
- 1 месяц = 30 суткам;
- 1 неделя = 7 суткам;
- 1 сутки = 24 часам;
- 1 час = 60 минутам;
- 1 минута = 60 секундам;
- 1 секунда = 1000 миллисекундам.
Кроме того, используют такие единицы измерения времени, как квартал и декада.
- квартал — 3 месяца;
- декада — 10 суток.
Месяц принимается за 30 дней, если не требуется определить число и название месяца. Январь, март, май, июль, август, октябрь и декабрь — 31 день. Февраль в простом году — 28 дней, февраль в високосном году — 29 дней. Апрель, июнь, сентябрь, ноябрь — 30 дней.
Год представляет собой (приблизительно) то время, в течении которого Земля совершает полный оборот вокруг Солнца. Принято считать каждые три последовательных года по 365 дней, а следующий за ними четвёртый — в 366 дней. Год, содержащий в себе 366 дней, называется високосным, а годы, содержащие по 365 дней — простыми. К четвёртому году добавляют один лишний день по следующей причине. Время обращения Земли вокруг Солнца содержит в себе не ровно 365 суток, а 365 суток и 6 часов (приблизительно). Таким образом, простой год короче истинного года на 6 часов, а 4 простых года короче 4 истинных годов на 24 часа, т. е. на одни сутки. Поэтому к каждому четвёртому году добавляют одни сутки (29 февраля).
Об остальных видах величин вы узнаете по мере дальнейшего изучения различных наук.