Física todas las cantidades. Magnitudes físicas básicas y sus unidades de medida.

27.09.2019

Considere el registro físico m=4kg. En esta fórmula "metro"- designación de una cantidad física (masa), "4" - valor numérico o magnitud, "kg"- unidad de medida de una cantidad física determinada.

Hay diferentes tipos de cantidades. Aquí hay dos ejemplos:
1) La distancia entre puntos, las longitudes de los segmentos, las líneas discontinuas: son cantidades del mismo tipo. Se expresan en centímetros, metros, kilómetros, etc.
2) Las duraciones de los intervalos de tiempo también son cantidades del mismo tipo. Se expresan en segundos, minutos, horas, etc.

Se pueden comparar y sumar cantidades del mismo tipo:

¡PERO! No tiene sentido preguntar qué es mayor: 1 metro o 1 hora, y no se puede sumar 1 metro a 30 segundos. La duración de los intervalos de tiempo y la distancia son cantidades de diferentes tipos. No se pueden comparar ni sumar.

Las cantidades se pueden multiplicar por números positivos y cero.

tomando cualquier valor mi por unidad de medida, puedes usarlo para medir cualquier otra cantidad A del mismo tipo. Como resultado de la medición obtenemos que A=x mi, donde x es un número. Este número x se llama valor numérico de la cantidad. A con unidad de medida mi.

Hay sin dimensiones Cantidades fisicas. No tienen unidades de medida, es decir, no se miden en nada. Por ejemplo, coeficiente de fricción.

¿Qué es SI?

Según los datos del profesor Peter Cumpson y la doctora Naoko Sano de la Universidad de Newcastle, publicados en la revista Metrology, el kilogramo estándar gana una media de unos 50 microgramos cada cien años, lo que en última instancia puede afectar significativamente a muchas cantidades físicas.

El kilogramo es la única unidad SI que todavía se define mediante un estándar. Todas las demás medidas (metros, segundos, grados, amperios, etc.) se pueden determinar con la precisión necesaria en un laboratorio físico. El kilogramo se incluye en la definición de otras cantidades, por ejemplo, la unidad de fuerza es el newton, que se define como una fuerza que cambia la velocidad de un cuerpo que pesa 1 kg en 1 m/s en 1 segundo en la dirección de la fuerza. Otras cantidades físicas dependen del valor de Newton, por lo que al final la cadena puede provocar un cambio en el valor de muchas unidades físicas.

El kilogramo más importante es un cilindro con un diámetro y una altura de 39 mm, compuesto por una aleación de platino e iridio (90% platino y 10% iridio). Fue fundido en 1889 y se guarda en una caja fuerte en la Oficina Internacional de Pesas y Medidas en Sèvres, cerca de París. El kilogramo se definió originalmente como la masa de un decímetro cúbico (litro). agua limpia a 4 °C y presión atmosférica estándar al nivel del mar.

A partir del kilogramo estándar se hicieron inicialmente 40 copias exactas, que se distribuyeron por todo el mundo. Dos de ellos están ubicados en Rusia, en el Instituto Panruso de Investigación de Metrología que lleva su nombre. Mendeleev. Posteriormente se fundió otra serie de réplicas. Se eligió el platino como material principal para el estándar porque es altamente resistente a la oxidación, alta densidad y baja susceptibilidad magnética. El estándar y sus réplicas se utilizan para estandarizar masas en una variedad de industrias. Incluso cuando los microgramos son significativos.

Los físicos creen que las fluctuaciones de peso fueron el resultado de la contaminación y los cambios atmosféricos. composición química en la superficie de los cilindros. A pesar de que el estándar y sus réplicas se almacenan en condiciones especiales, esto no evita que el metal interactúe con ambiente. El peso exacto del kilogramo se determinó mediante espectroscopia fotoelectrónica de rayos X. Resultó que el kilogramo "ganó" casi 100 mcg.

Al mismo tiempo, las copias del estándar difieren del original desde el principio y su peso también cambia de manera diferente. Así, el kilogramo principal estadounidense pesaba inicialmente 39 microgramos menos que el estándar, y un control realizado en 1948 mostró que había aumentado en 20 microgramos. La otra copia americana, por el contrario, está perdiendo peso. En 1889, el kilogramo número 4 (K4) pesaba 75 mcg menos que el estándar, y en 1989 ya pesaba 106 mcg.

Tamaño físico llamado propiedad fisica Objeto material, proceso, fenómeno físico, caracterizado cuantitativamente.

Valor de cantidad física expresado por uno o más números que caracterizan esta cantidad física, indicando la unidad de medida.

El tamaño de una cantidad física. son los valores de los números que aparecen en el valor de una cantidad física.

Unidades de medida de cantidades físicas.

Unidad de medida de cantidad física. Es una cantidad de tamaño fijo a la que se le asigna un valor numérico igual a uno. Se utiliza para la expresión cuantitativa de cantidades físicas homogéneas con él. Un sistema de unidades de cantidades físicas es un conjunto de unidades básicas y derivadas basadas en un determinado sistema de cantidades.

Sólo unos pocos sistemas de unidades se han generalizado. En la mayoría de los casos, muchos países utilizan el sistema métrico.

Unidades básicas.

Medir una cantidad física - significa compararla con otra cantidad física similar tomada como unidad.

La longitud de un objeto se compara con una unidad de longitud, la masa de un cuerpo con una unidad de peso, etc. Pero si un investigador mide la longitud en brazas y otro en pies, les resultará difícil comparar los dos valores. Por lo tanto, todas las cantidades físicas en todo el mundo suelen medirse en las mismas unidades. En 1963, se adoptó el Sistema Internacional de Unidades SI (Sistema Internacional - SI).

Para cada magnitud física en el sistema de unidades debe haber una unidad de medida correspondiente. Estándar unidades es su implementación física.

El estándar de longitud es metro- la distancia entre dos golpes aplicados sobre una varilla de forma especial hecha de una aleación de platino e iridio.

Estándar tiempo Sirve como la duración de cualquier proceso que se repite regularmente, para el cual se elige el movimiento de la Tierra alrededor del Sol: la Tierra hace una revolución por año. Pero la unidad de tiempo no se considera un año, sino Dame un segundo.

por una unidad velocidad tomar la velocidad de tal uniforme movimiento rectilíneo, en el que el cuerpo se mueve 1 m en 1 s.

Se utiliza una unidad de medida separada para el área, el volumen, la longitud, etc. Cada unidad se determina al elegir un estándar particular. Pero el sistema de unidades es mucho más conveniente si solo se seleccionan unas pocas unidades como principales y el resto se determina a través de las principales. Por ejemplo, si la unidad de longitud es el metro, entonces la unidad de área sería metro cuadrado, volumen - metro cúbico, velocidad - metro por segundo, etc.

Unidades básicas Las cantidades físicas en el Sistema Internacional de Unidades (SI) son: metro (m), kilogramo (kg), segundo (s), amperio (A), kelvin (K), candela (cd) y mol (mol).

Unidades básicas del SI
Magnitud	Unidad	Designación
Magnitud	Nombre	ruso	internacional



Fuerza de corriente eléctrica
Temperatura termodinámica
El poder de la luz
Cantidad de sustancia

También existen unidades SI derivadas que tienen sus propios nombres:

Unidades SI derivadas con nombres propios
	Unidad		Expresión de unidad derivada
Magnitud	Nombre	Designación	A través de otras unidades SI	A través de unidades SI mayores y suplementarias


Presión				m -1 ChkgChs -2
Energía, trabajo, cantidad de calor.				m 2 ChkgChs -2
Potencia, flujo de energía.				m 2 ChkgChs -3
Cantidad de electricidad, carga eléctrica.
Tensión eléctrica, potencial eléctrico.				m 2 ChkgChs -3 ChA -1
Capacidad eléctrica				m -2 Chkg -1 Ch 4 Ch 2
Resistencia eléctrica				m 2 ChkgChs -3 ChA -2
Conductividad eléctrica				m -2 Chkg -1 Ch 3 Ch 2
Flujo de inducción magnética				m 2 ChkgChs -2 ChA -1
Inducción magnética				kgHs -2 HA -1
Inductancia				m 2 ChkgChs -2 ChA -2
Flujo de luz
Iluminación				m 2 ChkdChsr
Actividad de fuentes radiactivas	becquerel
Dosis de radiación absorbida

Ymediciones. Para obtener una descripción precisa, objetiva y fácilmente reproducible de una cantidad física, se utilizan mediciones. Sin mediciones, una cantidad física no se puede caracterizar cuantitativamente. Definiciones como presión “baja” o “alta”, temperatura “baja” o “alta” reflejan sólo opiniones subjetivas y no contienen comparaciones con valores de referencia. Al medir una cantidad física, se le asigna un determinado valor numérico.

Las mediciones se realizan utilizando instrumentos de medición. hay bastante un gran número de Instrumentos y dispositivos de medida, desde los más simples hasta los más complejos. Por ejemplo, la longitud se mide con una regla o cinta métrica, la temperatura con un termómetro y el ancho con un calibre.

Los instrumentos de medida se clasifican: por el método de presentación de la información (visualización o registro), por el método de medición (acción directa y comparación), por la forma de presentación de las lecturas (analógica y digital), etc.

Los siguientes parámetros son típicos de los instrumentos de medición:

Rango de medición- el rango de valores de la cantidad medida para el cual está diseñado el dispositivo durante su funcionamiento normal (con una precisión de medición determinada).

Umbral de sensibilidad- el valor mínimo (umbral) del valor medido, distinguido por el dispositivo.

Sensibilidad- conecta el valor del parámetro medido y el cambio correspondiente en las lecturas del instrumento.

Exactitud- la capacidad del dispositivo para indicar el valor real del indicador medido.

Estabilidad- la capacidad del dispositivo para mantener una precisión de medición determinada durante un tiempo determinado después de la calibración.

¿Qué significa medir una cantidad física? ¿Cómo se llama una unidad de cantidad física? Aquí encontrará respuestas a estas preguntas tan importantes.

1. Averigüemos qué se llama cantidad física.

Durante mucho tiempo, las personas han utilizado sus características para describir con mayor precisión ciertos eventos, fenómenos, propiedades de cuerpos y sustancias. Por ejemplo, al comparar los cuerpos que nos rodean, decimos que un libro es más pequeño que una estantería y un caballo es más grande que un gato. Esto significa que el volumen del caballo es mayor que el volumen del gato y el volumen del libro es menor que el volumen del gabinete.

El volumen es un ejemplo de cantidad física que caracteriza la propiedad general de los cuerpos de ocupar una u otra parte del espacio (figura 1.15, a). En este caso, el valor numérico del volumen de cada uno de los cuerpos es individual.

Arroz. 1.15 Para caracterizar la propiedad de los cuerpos de ocupar una u otra parte del espacio, utilizamos la cantidad física volumen (o, b), para caracterizar el movimiento - velocidad (b, c)

Una característica general de muchos objetos o fenómenos materiales, que puede adquirir un significado individual para cada uno de ellos, se llama cantidad física.

Otro ejemplo de cantidad física es el conocido concepto de "velocidad". Todos los cuerpos en movimiento cambian su posición en el espacio con el tiempo, pero la velocidad de este cambio es diferente para cada cuerpo (figura 1.15, b, c). Así, en un vuelo, un avión logra cambiar su posición en el espacio 250 m, un automóvil 25 m, una persona I m y una tortuga sólo unos pocos centímetros. Por eso los físicos dicen que la velocidad es una magnitud física que caracteriza la velocidad del movimiento.

No es difícil adivinar que el volumen y la velocidad no son todas las cantidades físicas con las que opera la física. Masa, densidad, fuerza, temperatura, presión, voltaje, iluminación: estas son solo una pequeña parte de las cantidades físicas con las que se familiarizará mientras estudia física.

2. Descubre qué significa medir una cantidad física

Para describir cuantitativamente las propiedades de cualquier objeto material o fenómeno físico, es necesario establecer el valor de la cantidad física que caracteriza a este objeto o fenómeno.

El valor de las cantidades físicas se obtiene mediante mediciones (Fig. 1.16-1.19) o cálculos.

Arroz. 1.16. “Faltan 5 minutos para que salga el tren”, mides el tiempo con emoción.

Arroz. 1.17 “Compré un kilogramo de manzanas”, dice mamá sobre sus medidas de masa

Arroz. 1.18. “Vístete abrigado, hoy hace más fresco afuera”, dice tu abuela después de medir la temperatura del aire afuera.

Arroz. 1.19. “Mi presión arterial ha vuelto a subir”, se queja una mujer después de medirse la presión arterial.

Medir una cantidad física significa compararla con una cantidad homogénea tomada como unidad.

Arroz. 1.20 Si una abuela y un nieto miden la distancia en pasos, siempre obtendrán resultados diferentes

Pongamos un ejemplo de ficción: “Después de caminar trescientos pasos por la orilla del río, un pequeño destacamento se adentró en los arcos de un denso bosque, por cuyos sinuosos senderos tuvieron que vagar durante diez días”. (J. Verne “El capitán de quince años”)

Arroz. 1.21.

Los héroes de la novela de J. Verne midieron la distancia recorrida comparándola con un paso, es decir, la unidad de medida fue el paso. Había trescientos pasos de este tipo. Como resultado de la medición, se obtuvo un valor numérico (trescientos) de una cantidad física (trayectoria) en unidades seleccionadas (pasos).

Obviamente, la elección de dicha unidad no permite comparar los resultados de medición obtenidos por diferentes personas, ya que la longitud del paso es diferente para todos (Fig. 1.20). Por lo tanto, por razones de conveniencia y precisión, hace mucho tiempo que la gente comenzó a aceptar medir la misma cantidad física con las mismas unidades. Hoy en día, en la mayoría de los países del mundo está vigente el Sistema Internacional de Unidades de Medida, adoptado en 1960, que se denomina “Sistema Internacional” (SI) (Fig. 1.21).

En este sistema, la unidad de longitud es el metro (m), el tiempo, el segundo (s); El volumen se mide en metros cúbicos (m3) y la velocidad se mide en metros por segundo (m/s). Más adelante aprenderá sobre otras unidades del SI.

3. Recuerda múltiplos y submúltiplos

Por tu curso de matemáticas, sabes que para acortar la notación de valores grandes y pequeños de diferentes cantidades, se utilizan unidades múltiples y submúltiplos.

Los múltiplos son unidades que son 10, 100, 1000 o más veces más grandes que las unidades base. Las unidades submúltiplos son unidades que son 10, 100, 1000 o más veces más pequeñas que las principales.

Para escribir múltiplos y unidades submúltiplos utilizar prefijos. Por ejemplo, las unidades de longitud que son múltiplos de un metro son un kilómetro (1000 m), un decámetro (10 m).

Las unidades de longitud subordinadas a un metro son el decímetro (0,1 m), el centímetro (0,01 m), el micrómetro (0,000001 m), etc.

La tabla muestra los prefijos más utilizados.

4. Conociendo los instrumentos de medida

Los científicos miden cantidades físicas utilizando instrumentos de medición. Los más simples (una regla y una cinta métrica) se utilizan para medir distancias y dimensiones lineales del cuerpo. También eres muy consciente de estos instrumentos de medición, como un reloj, un dispositivo para medir el tiempo, un transportador, un dispositivo para medir ángulos en un plano, un termómetro, un dispositivo para medir la temperatura y algunos otros (Fig. 1.22, p. 20). Todavía tienes que familiarizarte con muchos instrumentos de medición.

La mayoría de los instrumentos de medición tienen una escala que permite realizar mediciones. Además de la escala, el dispositivo indica las unidades en las que se expresa el valor medido por este dispositivo*.

Usando la escala, puede configurar las dos características más importantes del dispositivo: límites de medición y valor de división.

Límites de medición- estos son los valores más grande y más pequeño de una cantidad física que puede medir este dispositivo.

Hoy en día, se utilizan ampliamente los instrumentos de medición electrónicos, en los que el valor de las cantidades medidas se muestra en la pantalla en forma de números. Los límites y unidades de medición se determinan a partir del pasaporte del dispositivo o se configuran con un interruptor especial en el panel del dispositivo.

Arroz. 1.22. Instrumentos de medición

Valor de división- este es el valor de la división de escala más pequeña del dispositivo de medición.

Por ejemplo, el límite superior de medición de un termómetro médico (Fig. 1.23) es 42 °C, el inferior es 34 °C y la división de escala de este termómetro es 0,1 °C.

Te recordamos: para determinar el precio de una división de escala de cualquier dispositivo, es necesario dividir la diferencia de dos valores cualesquiera indicados en la escala por el número de divisiones entre ellos.

Arroz. 1.23. Termómetro médico

resumámoslo

Una característica general de los objetos o fenómenos materiales, que puede adquirir un significado individual para cada uno de ellos, se denomina cantidad física.

Medir una cantidad física significa compararla con una cantidad homogénea tomada como unidad.

Como resultado de las mediciones, obtenemos el valor de las cantidades físicas.

Cuando se habla del valor de una cantidad física, se debe indicar su valor numérico y su unidad.

Los instrumentos de medida se utilizan para medir cantidades físicas.

Para reducir el registro de valores numéricos de cantidades físicas grandes y pequeñas, se utilizan unidades múltiples y submúltiples. Se forman mediante prefijos.

Preguntas de control

1. Defina una cantidad física. ¿Cómo lo entiendes?
2. ¿Qué significa medir una cantidad física?

3. ¿Qué se entiende por valor de una cantidad física?

4. Nombra todas las cantidades físicas mencionadas en el extracto de la novela de J. Verne que figura en el texto del párrafo. ¿Cuál es su valor numérico? ¿unidades?

5. ¿Qué prefijos se utilizan para formar unidades submúltiplos? varias unidades?

6. ¿Qué características del dispositivo se pueden configurar usando la báscula?

7. ¿Cómo se llama el precio de división?

Ejercicios

1. Nombra las cantidades físicas que conoces. Especifique las unidades de estas cantidades. ¿Qué instrumentos se utilizan para medirlos?

2. En la figura. La figura 1.22 muestra algunos instrumentos de medición. ¿Es posible, utilizando sólo un dibujo, determinar el precio de división de las escalas de estos instrumentos? Justifica tu respuesta.

3. Expresar las siguientes cantidades físicas en metros: 145 mm; 1,5 kilómetros; 2 kilómetros 32 metros.

4. Escriba los siguientes valores de cantidades físicas utilizando múltiplos o submúltiplos: 0,0000075 m - diámetro de los glóbulos rojos; 5.900.000.000.000 m: el radio de la órbita del planeta Plutón; 6.400.000 m es el radio del planeta Tierra.

5 Determina los límites de medición y el precio de división de las escalas de los instrumentos que tienes en casa.

6. Recuerde la definición de cantidad física y demuestre que la longitud es una cantidad física.

Física y tecnología en Ucrania

Uno de físicos destacados modernidad - Lev Davidovich Landau (1908-1968) - demostró sus habilidades mientras aún estudiaba en escuela secundaria. Después de graduarse de la universidad, hizo prácticas con uno de los creadores. física cuántica Niels Bohr. Ya a la edad de 25 años dirigió el departamento teórico del Instituto Ucraniano de Física y Tecnología y el departamento de física teórica de la Universidad de Jarkov. Como la mayoría de los físicos teóricos destacados, Landau tenía una extraordinaria variedad de intereses científicos. Física nuclear, la física del plasma, la teoría de la superfluidez del helio líquido, la teoría de la superconductividad: Landau hizo importantes contribuciones en todas estas áreas de la física. Recibió el Premio Nobel por su trabajo sobre física de bajas temperaturas.

Física. 7mo grado: Libro de texto / F. Ya. Bozhinova, N. M. Kiryukhin, E. A. Kiryukhina. - X.: Editorial "Ranok", 2007. - 192 p.: Ill.

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El concepto de cantidad física es común en física y metrología y se utiliza para describir sistemas materiales de objetos.

Cantidad física, Como se mencionó anteriormente, esta es una característica común en un sentido cualitativo a muchos objetos, procesos, fenómenos y, en un sentido cuantitativo, individual para cada uno de ellos. Por ejemplo, todos los cuerpos tienen su propia masa y temperatura, pero los valores numéricos de estos parámetros son diferentes para diferentes cuerpos. El contenido cuantitativo de esta propiedad en un objeto es el tamaño de la cantidad física, estimación numérica de su tamaño llamado el valor de una cantidad física.

Una cantidad física que expresa la misma cualidad en un sentido cualitativo se llama homogéneo (del mismo nombre ).

Tarea principal de las mediciones. - obtener información sobre los valores de una cantidad física en forma de un determinado número de unidades aceptadas para ella.

Los valores de las cantidades físicas se dividen en verdaderos y reales.

Significado verdadero - este es un valor que idealmente refleja las propiedades correspondientes cualitativa y cuantitativamente de un objeto.

Valor real - este es un valor encontrado experimentalmente y tan cercano al verdadero que se puede tomar en su lugar.

Las cantidades físicas se clasifican según una serie de características. Se distinguen los siguientes: clasificaciones:

1) en relación con las señales de información de medición, las cantidades físicas son: activo - cantidades que pueden convertirse en una señal de información de medición sin el uso de fuentes de energía auxiliares; pasivo nuevo - cantidades que requieren el uso de fuentes de energía auxiliares, a través de las cuales se crea una señal de información de medición;

2) según la aditividad, las cantidades físicas se dividen en: aditivo , o extenso, que puede medirse en partes y también reproducirse con precisión utilizando una medida de varios valores basada en la suma de los tamaños de medidas individuales; No aditivo, o intensivas, que no se miden directamente, sino que se convierten en una medida de magnitud o en una medida mediante medidas indirectas. (La aditividad (del latín additivus - agregado) es una propiedad de las cantidades, que consiste en que el valor de una cantidad correspondiente al objeto completo es igual a la suma de los valores de las cantidades correspondientes a sus partes).

Evolución del desarrollo sistemas de unidades físicas.

Sistema métrico- el primer sistema de unidades de cantidades físicas

Fue adoptado en 1791 por la Asamblea Nacional francesa. Incluía Unidades de longitud, área, volumen, capacidad y peso. , que se basaron en dos unidades: metro y kilogramo . Era diferente del sistema de unidades utilizado ahora y todavía no era un sistema de unidades en el sentido moderno.

sistema absolutounidades de cantidades físicas.

El método para construir un sistema de unidades como un conjunto de unidades básicas y derivadas fue desarrollado y propuesto en 1832 por el matemático alemán K. Gauss, llamándolo sistema absoluto. Tomó como base tres cantidades independientes entre sí: masa, longitud, tiempo .

para el principal unidades aceptó estas cantidades miligramo, milímetro, segundo , asumiendo que las unidades restantes se pueden determinar usando ellas.

Posteriormente, aparecieron varios sistemas de unidades de cantidades físicas, construidos sobre el principio propuesto por Gauss y basados en sistema métrico medidas, pero difieren en unidades básicas.

De acuerdo con el principio de Gauss propuesto, los principales sistemas de unidades de cantidades físicas son:

sistema SGA, en el que las unidades básicas son el centímetro como unidad de longitud, el gramo como unidad de masa y el segundo como unidad de tiempo; fue instalado en 1881;

sistema MKGSS. El uso del kilogramo como unidad de peso, y más tarde como unidad de fuerza en general, se impuso a finales del siglo XIX. a la formación de un sistema de unidades de cantidades físicas con tres unidades básicas: metro - unidad de longitud, kilogramo - fuerza - unidad de fuerza, segundo - unidad de tiempo;

5. sistema MKSA- Las unidades básicas son metro, kilogramo, segundo y amperio. Los fundamentos de este sistema fueron propuestos en 1901 por el científico italiano G. Giorgi.

Las relaciones internacionales en el campo de la ciencia y la economía requirieron la unificación de unidades de medida, la creación sistema unificado unidades de cantidades físicas, que cubren diversas ramas del área de medición y preservan el principio de coherencia, es decir, Igualdad del coeficiente de proporcionalidad a la unidad en las ecuaciones de conexión entre cantidades físicas.

SistemaSI. En 1954, la comisión para desarrollar una Internacional unificada

sistema de unidades propuso un proyecto de sistema de unidades, que fue aprobado en 1960. XI Conferencia General de Pesas y Medidas. El Sistema Internacional de Unidades (abreviado SI) toma su nombre de las letras iniciales del nombre francés System International.

El Sistema Internacional de Unidades (SI) incluye siete unidades principales (Tabla 1), dos adicionales y varias unidades de medida no sistémicas.

Tabla 1 - Sistema internacional de unidades

Magnitudes físicas que tienen una norma aprobada oficialmente	Unidad	Designación de unidad abreviada cantidad física
			internacional

	kilogramo

Fuerza de corriente eléctrica
Temperatura
unidad de iluminancia
Cantidad de sustancia

Fuente: Tyurin N.I. Introducción a la metrología. M.: Editorial de Normas, 1985.

Unidades básicas mediciones Las cantidades físicas de acuerdo con las decisiones de la Conferencia General de Pesas y Medidas se definen de la siguiente manera:

metro: la longitud del camino que recorre la luz en el vacío en 1/299.792.458 de segundo;

un kilogramo es igual a la masa del prototipo internacional del kilogramo;

un segundo equivale a 9.192.631.770 períodos de radiación correspondientes a la transición entre dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de Cs 133;

amperio es igual a la fuerza de una corriente constante, que, cuando pasa a través de dos conductores rectos paralelos de longitud infinita, es insignificante Área pequeña una sección transversal circular, ubicada a una distancia de 1 m entre sí en el vacío, provoca una fuerza de interacción en cada sección de un conductor de 1 m de largo;

candela es igual a la intensidad luminosa en una dirección dada de una fuente que emite radiación protectora de iones, cuya intensidad luminosa energética en esta dirección es 1/683 W/sr;

un kelvin es igual a 1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua;

un mol es igual a la cantidad de sustancia en un sistema que contiene tantos elementos estructurales como átomos en C 12 que pesan 0,012 kg 2.

Unidades adicionales Sistema internacional de unidades para medir ángulos planos y sólidos:

radianes (rad): un ángulo plano entre dos radios de un círculo, cuyo arco tiene la misma longitud que el radio. En grados, un radian es igual a 57°17"48"3;

estereorradián (sr): un ángulo sólido cuyo vértice se encuentra en el centro de la esfera y que se corta en la superficie área de la esfera, igual al área cuadrado cuyo lado mide igual al radio de la esfera.

Se utilizan unidades SI adicionales para formar las unidades de velocidad angular, aceleración angular y algunas otras cantidades. El radian y el estereorradián se utilizan para construcciones y cálculos teóricos, ya que la mayoría de los valores prácticos de ángulos en radianes que son importantes para la práctica se expresan como números trascendentales.

Unidades fuera del sistema:

Una décima parte de blanco se toma como unidad logarítmica: decibel (dB);

Dioptría: intensidad luminosa para instrumentos ópticos;

Potencia reactiva-var (VA);

Unidad astronómica (UA): 149,6 millones de km;

Un año luz es la distancia que recorre un rayo de luz en 1 año;

Capacidad - litro (l);

Área - hectárea (ha).

Las unidades logarítmicas se dividen en absoluto, que representan el logaritmo decimal de la relación entre una cantidad física y un valor normalizado, y relativo, formado como un logaritmo decimal de la relación de dos cantidades homogéneas (iguales).

Las unidades no pertenecientes al SI incluyen grados y minutos. Las unidades restantes se derivan.

Unidades derivadas SI se forman utilizando las ecuaciones más simples que relacionan cantidades y en las que los coeficientes numéricos son iguales a la unidad. En este caso, la unidad derivada se llama coherente.

Dimensión es una visualización cualitativa de cantidades medidas. El valor de una cantidad se obtiene como resultado de su medición o cálculo de acuerdo con ecuación básica demediciones:q = q * [ q]

donde Q - valor de cantidad; q- valor numérico de la cantidad medida en unidades convencionales; [P] - la unidad elegida para la medida.

Si la ecuación definitoria incluye un coeficiente numérico, entonces para formar una unidad derivada, dichos valores numéricos de las cantidades iniciales deben sustituirse en el lado derecho de la ecuación de modo que el valor numérico de la unidad derivada que se determina sea igual a uno. .

(Por ejemplo, se toma 1 ml como unidad de medida para la masa de un líquido, por lo que en el empaque se indica: 250 ml, 750, etc., pero si se toma 1 litro como unidad de medida, entonces el misma cantidad de líquido se indicará 0,25 litros., 075l. respectivamente).

Como una de las formas de formar múltiplos y submúltiplos, se utiliza la multiplicidad decimal entre unidades mayores y menores, adoptada en el sistema métrico de medidas. En mesa 1.2 proporciona factores y prefijos para la formación de múltiplos y submúltiplos decimales y sus nombres.

Tabla 2 - Factores y prefijos para la formación de múltiplos y submúltiplos decimales y sus nombres

Factor	Consola	Designación de prefijo
			internacional

(Exabyte es una unidad de medida de la cantidad de información, igual a 1018 o 260 bytes. 1 EeV (exaelectronvoltio) = 1018 electronvoltio = 0,1602 julios)

Hay que tener en cuenta que al formar unidades múltiples y submúltiples de área y volumen utilizando prefijos, puede surgir una doble lectura dependiendo de dónde se agregue el prefijo. Por ejemplo, 1 m2 se puede utilizar como 1 metro cuadrado y como 100 centímetros cuadrados, que no es lo mismo, porque 1 metro cuadrado son 10.000 centímetros cuadrados.

Según las normas internacionales, los múltiplos y submúltiplos de área y volumen deben formarse añadiendo prefijos a las unidades originales. Los grados se refieren a aquellas unidades que se obtienen añadiendo prefijos. Por ejemplo, 1 km 2 = 1 (km) 2 = (10 3 m) 2 == 10 6 m 2.

Para garantizar la uniformidad de las mediciones, es necesario disponer de unidades idénticas en las que se calibren todos los instrumentos de medida de la misma magnitud física. La unidad de medidas se logra almacenando, reproduciendo con precisión unidades establecidas de cantidades físicas y transfiriendo sus tamaños a todos los instrumentos de medición en funcionamiento utilizando estándares e instrumentos de medición de referencia.

Referencia - un instrumento de medida que asegura el almacenamiento y reproducción de una unidad legal de cantidad física, así como la transferencia de su tamaño a otros instrumentos de medida.

La creación, almacenamiento y uso de estándares, controlando su estado, están sujetos a reglas uniformes establecidas por GOST “GSI. Estándares de unidades de cantidades físicas. Procedimiento de desarrollo, aprobación, registro, almacenamiento y aplicación.”

Por subordinación los estándares están divididos en primaria y secundaria y tienen la siguiente clasificación.

Estándar primario asegura el almacenamiento, reproducción de unidades y transmisión de dimensiones con la mayor precisión del país posible en este campo de medición:

- estándares primarios especiales- están destinados a reproducir la unidad en condiciones en las que la transmisión directa del tamaño de la unidad desde el patrón primario con la precisión requerida es técnicamente inviable, por ejemplo, para voltajes altos y bajos, microondas y HF. Están aprobados como estándares estatales. En vista de la especial importancia de las normas estatales y para darles fuerza de ley, GOST está aprobado para cada norma estatal. El Comité Estatal de Normas crea, aprueba, almacena y aplica normas estatales.

Estándar secundario reproduce una unidad en condiciones especiales y reemplaza el estándar primario en estas condiciones. Está creado y aprobado para garantizar el menor desgaste según el estándar estatal. Los estándares secundarios a su vez dividido según el propósito:

Copiar estándares: diseñado para transferir tamaños de unidades a estándares de trabajo;

Estándares de comparación: diseñados para verificar la seguridad del estándar estatal y reemplazarlo en caso de daño o pérdida;

Estándares de testigos: se utilizan para comparar estándares que, por una razón u otra, no pueden compararse directamente entre sí;

Estándares de trabajo: reproducen una unidad a partir de estándares secundarios y sirven para transferir el tamaño a un estándar de rango inferior. Los ministerios y departamentos crean, aprueban, almacenan y utilizan normas secundarias.

Estándar de unidad - un medio o conjunto de instrumentos de medición que proporcionan almacenamiento y reproducción de una unidad con el fin de transmitir su tamaño a los instrumentos de medición subordinados en el esquema de verificación, fabricados de acuerdo con una especificación especial y aprobados oficialmente en la forma prescrita como estándar.

La reproducción de unidades, dependiendo de las exigencias técnicas y económicas, se realiza por dos maneras:

- centralizado- utilizar una norma estatal única para todo el país o grupo de países. Todas las unidades básicas y la mayoría de las derivadas se reproducen centralmente;

- descentralizado- aplicable a unidades derivadas, cuyo tamaño no puede transmitirse mediante comparación directa con el estándar y proporcionar la precisión necesaria.

La norma establece un procedimiento de múltiples etapas para transferir las dimensiones de una unidad de una cantidad física del estándar estatal a todos los medios de trabajo para medir una cantidad física determinada utilizando estándares secundarios y medios ejemplares para medir varias categorías desde la más alta hasta la más baja. y de los medios ejemplares a los trabajadores.

La transferencia de tamaño se lleva a cabo mediante varios métodos de verificación, principalmente mediante métodos de medición bien conocidos. La transferencia de un tamaño paso a paso va acompañada de una pérdida de precisión; sin embargo, el paso múltiple le permite guardar estándares y transferir el tamaño de la unidad a todos los instrumentos de medición en funcionamiento.

Cada medición es una comparación de la cantidad medida con otra cantidad homogénea, que se considera unitaria. En teoría, las unidades de todas las cantidades en física se pueden elegir para que sean independientes entre sí. Pero esto es extremadamente inconveniente, ya que para cada valor se debe introducir su propio estándar. Además, en todas las ecuaciones físicas que reflejan la relación entre diferentes cantidades, surgirían coeficientes numéricos.

La característica principal de los sistemas de unidades utilizados actualmente es que existen ciertas relaciones entre unidades de diferentes cantidades. Estas relaciones se establecen mediante las leyes físicas (definiciones) que relacionan las cantidades medidas entre sí. Por tanto, la unidad de velocidad se elige de tal forma que se exprese en términos de unidades de distancia y tiempo. Al seleccionar unidades de velocidad, se utiliza la definición de velocidad. La unidad de fuerza, por ejemplo, se determina mediante la segunda ley de Newton.

al construir un determinado sistema unidades, se seleccionan varias cantidades físicas, cuyas unidades se establecen de forma independiente entre sí. Las unidades de tales cantidades se llaman básicas. Las unidades de otras cantidades se expresan en términos de las básicas, se llaman derivadas.

El número de unidades básicas y el principio de su selección pueden ser diferentes para diferentes sistemas unidades. Las principales cantidades físicas del Sistema Internacional de Unidades (SI) son: longitud ($l$); masa ($m$); tiempo ($t$); corriente eléctrica ($I$); Temperatura Kelvin (temperatura termodinámica) ($T$); cantidad de sustancia ($\nu $); intensidad luminosa ($I_v$).

Tablas de unidades

Las unidades básicas del sistema SI son las unidades de las cantidades mencionadas anteriormente:

\[\left=m;;\ \left=kg;;\ \left=s;;\ \left=A;;\ \left=K;;\ \ \left[\nu \right]=mol;; \ \left=cd\ (candelas).\]

Para las unidades de medida básicas y derivadas en el sistema SI, se utilizan submúltiplos y prefijos múltiples; la Tabla 1 muestra algunos de ellos.

La Tabla 2 resume la información básica sobre las unidades básicas del sistema SI.

En la Tabla 3 presentamos algunas unidades de medida derivadas del sistema SI.

y muchos otros.

En el sistema SI, existen unidades de medida derivadas que tienen sus propios nombres, que en realidad son formas compactas de combinaciones de cantidades básicas. La Tabla 4 muestra ejemplos de tales unidades SI.

Sólo existe una unidad SI para cada cantidad física, pero la misma unidad se puede utilizar para varias cantidades. Por ejemplo, el trabajo y la energía se miden en julios. Hay cantidades adimensionales.

Hay algunas cantidades que no están incluidas en el SI, pero que se utilizan ampliamente. Así, unidades de tiempo como minuto, hora, día forman parte de la cultura. Algunas unidades se utilizan por razones históricas. Cuando se utilizan unidades que no pertenecen al sistema SI, es necesario indicar cómo se convierten a unidades SI. En la Tabla 5 se da un ejemplo de unidades.

Ejemplos de problemas con soluciones.

Ejemplo 1.

Ejercicio. La unidad de fuerza en el sistema CGS (centímetro, gramo, segundo) se considera dina. Dyna es una fuerza que imparte una aceleración de 1 $\frac(cm)(s^2)$ a un cuerpo que pesa 1 g. Expresa la dina en newtons.

Solución. La unidad de fuerza se determina mediante la segunda ley de Newton:

\[\overline(F)=m\overline(a)\left(1.1\right).\]

Esto significa que las unidades de fuerza se obtienen usando las unidades de masa y aceleración:

\[\left=\left\left\ \left(1.2\right).\]

En el sistema SI, un newton es igual a:

\[Í=kg\cdot \frac(m)(s^2)\ \left(1.3\right).\]

En el sistema GHS, la unidad de fuerza (dina) es igual a:

\[din=g\cdot \frac(cm)(s^2)\ \left(1.4\right).\]

Convirtamos metros a centímetros y kilogramos a gramos en la expresión (1.3):

Respuesta.$1Н=(10)^5din.$

Ejemplo 2.

Ejercicio. El auto se movía a una velocidad de $v_0=72\\frac(km)(h)$. Durante el frenado de emergencia, pudo detenerse después de $t=5\ c.$ ¿Cuál es la distancia de frenado del automóvil ($s$)?

Solución.

Para resolver el problema escribimos las ecuaciones cinemáticas del movimiento, considerando constante la aceleración con la que el coche redujo su velocidad:

ecuación para la velocidad:

\[\overline(v)=(\overline(v))_0+\overline(a)t\ \left(2.1\right)\]

ecuación para el desplazamiento:

\[\overline(s)=(\overline(s))_0+(\overline(v))_0t+\frac(\overline(a)t^2)(2)\ \left(2.2\right).\]

En la proyección sobre el eje X y teniendo en cuenta que la velocidad final del coche es cero, y consideramos frenar el coche partiendo del origen de coordenadas, escribimos las expresiones (2.1) y (2.2) como:

\ \

De la fórmula (2.3) expresamos la aceleración y la sustituimos en (2.4), obtenemos:

Antes de realizar los cálculos, debemos convertir la velocidad $v_0=72\ \frac(km)(h)$ a unidades de velocidad en el sistema SI:

\[\left=\frac(m)(s).\]

Para ello utilizamos la Tabla 1, donde vemos que el prefijo kilo significa multiplicar 1 metro por 1000, y como 1 hora = 3600 s (Tabla 4), entonces en el sistema SI la velocidad inicial será igual a:

Calculemos la distancia de frenado: