La física es todas las cantidades. Cantidades físicas básicas y sus unidades

27.09.2019

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

Las cantidades son de diferentes tipos. A continuación, se muestran dos ejemplos:
1) La distancia entre puntos, la longitud 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 agregar cantidades del mismo tipo:

¡PERO! No tiene sentido preguntar qué es más: 1 metro o 1 hora, y no se puede sumar 1 metro con 30 segundos. La duración de los intervalos de tiempo y la distancia son diferentes tipos de cantidades. No puede compararlos y agregarlos.

Los valores se pueden multiplicar por números positivos y cero.

Tomando algo de valor mi por unidad de medida, puede 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.

Existen adimensional Cantidades fisicas. No tienen unidades de medida, es decir, no se miden en nada. Por ejemplo, el coeficiente de fricción.

¿Qué es SI?

Según los datos del profesor Peter Campson y el Dr. Naoko Sano de la Universidad de Newcastle, publicados en la revista Metrology (Metrology), el kilogramo estándar agrega en promedio unos 50 microgramos por cien años, lo que finalmente puede afectar significativamente muchas cantidades físicas.

El kilogramo es la única unidad SI que todavía se define utilizando un estándar. Todas las demás medidas (metro, segundo, grado, amperio, etc.) se pueden determinar con la precisión requerida en un laboratorio físico. Un kilogramo está incluido en la definición de otras cantidades, por ejemplo, la unidad de medida de fuerza es newton, que se define como una fuerza que cambia en 1 segundo la velocidad de un cuerpo que pesa 1 kg por 1 m / s en la dirección de la fuerza. Otras cantidades físicas dependen de la magnitud de Newton, por lo que, como resultado, la cadena puede provocar un cambio en el valor de muchas unidades físicas.

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

Del kilogramo estándar, originalmente se hicieron 40 copias exactas, que se vendieron en todo el mundo. Dos de ellos están ubicados en Rusia, en el V.I. Mendeleev. Posteriormente, se lanzó otra serie de réplicas. Se eligió platino como material base para la referencia porque es altamente resistente a la oxidación, alta densidad y baja susceptibilidad magnética. El índice de referencia y sus réplicas se utilizan para estandarizar la masa en una amplia variedad de industrias. Incluso cuando los microgramos son esenciales.

Los físicos creen que las fluctuaciones de peso son el resultado de la contaminación atmosférica y cambios en la composición química de la superficie del cilindro. 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 estableció mediante espectroscopia de fotoelectrones de rayos X. Resultó que el kilogramo se "recuperó" en casi 100 mcg.

Al mismo tiempo, las copias del estándar difieren del original desde el principio y su peso también cambia de diferentes maneras. Por lo tanto, el kilogramo estadounidense principal pesaba inicialmente 39 microgramos menos que el estándar, y una prueba en 1948 mostró que aumentó en 20 microgramos. La otra copia estadounidense, en cambio, está perdiendo peso. En 1889, el kilogramo número 4 (K4) pesaba 75 mcg menos que el estándar, y en 1989 ya pesaba 106.

Cantidad física llamado propiedad fisica objeto material, proceso, fenómeno físico, cuantitativamente caracterizado.

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

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

Unidades de medida de cantidades físicas.

La unidad de medida de una cantidad física. es un valor de tamaño fijo al que se le asigna un valor numérico igual a uno. Se utiliza para cuantificar cantidades físicas que son homogéneas con él. Un sistema de unidades de cantidades físicas es un conjunto de unidades básicas y derivadas que se basan en un determinado sistema de cantidades.

Solo 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 compararlo con otra, la misma cantidad física, tomada como una unidad.

La longitud de un objeto se compara con una unidad de longitud, peso corporal, con una unidad de peso, etc. Pero si un investigador mide la longitud en brazas y el otro en pies, le resultará difícil comparar las dos cantidades. Por lo tanto, todas las cantidades físicas en todo el mundo generalmente se miden en las mismas unidades. En 1963, se adoptó el Sistema Internacional de Unidades SI (System international - SI).

Para cada magnitud física en el sistema de unidades, se debe proporcionar una unidad de medida correspondiente. El estandar unidades es su realización física.

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

El estandar hora es la duración de cualquier proceso que se repite correctamente, que se elige como el movimiento de la Tierra alrededor del Sol: la Tierra hace una revolución por año. Pero no se toma un año como unidad de tiempo, sino Dame un segundo.

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

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

Unidades basicas 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 base SI
La magnitud	Unidad	Designacion
La magnitud	Nombre	ruso	internacional



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

También hay unidades SI derivadas, que tienen sus propios nombres:

Unidades derivadas del SI con sus propios nombres
	Unidad		Expresión unitaria derivada
La magnitud	Nombre	Designacion	A través de otras unidades SI	Mediante unidades SI básicas y adicionales


Presión				m -1 ChkgChs -2
Energía, trabajo, cantidad de calor.				m 2 ChkgChs -2
Poder, flujo de energía				m 2 ChkgChs -3
La cantidad de electricidad, carga eléctrica.
Voltaje eléctrico, potencial eléctrico				m 2 ChkgChs -3 CHA -1
Capacidad electrica				m -2 Chkg -1 HR 4 HR 2
Resistencia eléctrica				m 2 ChkgChs -3 CHA -2
Conductividad eléctrica				m -2 Chkg -1 Chs 3 ChA 2
Flujo de inducción magnética				m 2 ChkgChs -2 CHA -1
Inducción magnética				kg Chs -2 CHA -1
Inductancia				m 2 ChkgChs -2 CHA -2
Flujo de luz
Iluminación				m 2 ChkdChsr
Actividad de una fuente radiactiva	becquerel
Dosis de radiación absorbida

Ymediciones. Las mediciones se utilizan para obtener una descripción precisa, objetiva y fácilmente reproducible de una magnitud física. Sin mediciones, una cantidad física no se puede caracterizar cuantitativamente. Definiciones como "baja" o "alta" presión, "baja" o "alta" temperatura reflejan solo opiniones subjetivas y no contienen comparación con valores de referencia. Al medir una cantidad física, se le atribuye algún valor numérico.

Las mediciones se llevan a cabo utilizando instrumentos de medición. Existe una cantidad bastante grande de instrumentos y accesorios de medición, 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, el ancho, con un calibre.

Los dispositivos de medida se clasifican: según el método de presentación de la información (mostrar o registrar), según el método de medida (acción directa y comparación), según la forma de presentación de las indicaciones (analógica y digital), etc.

Los instrumentos de medición se caracterizan por los siguientes parámetros:

Rango de medición- el rango de valores del valor medido, sobre el que 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 valor 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? ¿Qué se llama unidad de cantidad física? Aquí encontrará respuestas a estas preguntas tan importantes.

1. Aprendamos lo que se llama una cantidad física.

Durante mucho tiempo, las personas han utilizado sus características para una descripción más precisa de algunos eventos, fenómenos, propiedades de cuerpos y sustancias. Por ejemplo, comparando 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 una 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 las propiedades de los cuerpos para ocupar una u otra parte del espacio, utilizamos la cantidad física volumen (o, b), para caracterizar el movimiento - velocidad (b, c)

La característica general de muchos objetos o fenómenos materiales, que pueden adquirir un significado individual para cada uno de ellos, se llama tamaño físico.

Otro ejemplo de una cantidad física es el concepto de "velocidad" que conoces. Todos los cuerpos en movimiento cambian su posición en el espacio con el tiempo, pero la tasa de este cambio para cada cuerpo es diferente (Fig. 1.15, b, c). Por ejemplo, un avión en 1 del vuelo logra cambiar su posición en el espacio en 250 m, un automóvil en 25 m, una persona en 1 my una tortuga solo unos centímetros. Por tanto, 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 están lejos de todas las cantidades físicas con las que opera la física. Masa, densidad, fuerza, temperatura, presión, tensión, iluminación: esto es solo una pequeña parte de esas cantidades físicas con las que se familiarizará mientras estudia física.

2. Descubrimos lo que significa medir una cantidad física

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

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

Arroz. 1,16. "Quedan 5 minutos antes de que salga el tren", - mides el tiempo con entusiasmo

Arroz. 1.17 "Compré un kilogramo de manzanas", dice mi madre sobre sus medidas de masa

Arroz. 1,18. "Vístase más abrigado, hace más fresco hoy", - la abuela lo cuida después de medir la temperatura del aire afuera

Arroz. 1,19. “Mi presión arterial ha vuelto a subir”, se queja una mujer después de hacerse una prueba de presión arterial.

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

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

Pongamos un ejemplo de la ficción: "Después de caminar trescientos pasos por la ribera del río, un pequeño destacamento se adentra en los arcos de un tupido bosque, cuyos sinuosos caminos tuvieron que vagar durante diez días". (J. Verne "Capitán de quince años")

Arroz. 1,21.

Los héroes de la novela de J. Verne midieron la distancia recorrida, comparándola con el paso, es decir, el paso sirvió como unidad de medida. 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 tal unidad no nos permite comparar los resultados de medición obtenidos por diferentes personas, ya que la longitud de la zancada es diferente para todos (Fig. 1.20). Por lo tanto, en aras de la conveniencia y la precisión, hace mucho tiempo que la gente comenzó a ponerse de acuerdo sobre cómo medir la misma cantidad física en las mismas unidades. En la actualidad, en la mayoría de los países del mundo, está en vigor el sistema internacional de unidades de medida adoptado en 1960, que se denomina "Sistema Internacional" (SI) (figura 1.21).

En este sistema, la unidad de longitud es un metro (m), el tiempo es un segundo (s); el volumen se mide en metros cúbicos (m 3) y la velocidad, en metros por segundo (m / s). Aprenderá sobre el resto de las unidades SI más adelante.

3. Recuerda múltiplos y unidades fraccionarias

Por el curso de matemáticas, sabes que para reducir el registro de valores grandes y pequeños de diferentes cantidades, se utilizan múltiplos y submúltiplos.

Las unidades múltiples son unidades que son 10, 100, 1000 o más veces más grandes que las unidades básicas. Las unidades fraccionarias son unidades que son menos que las básicas por 10, 100, 1000 y más veces.

Los prefijos se utilizan para registrar múltiplos y submúltiplos. Por ejemplo, las unidades de longitud que son múltiplos de un metro son kilómetro (1000 m), decámetro (10 m).

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

La tabla enumera los prefijos más utilizados.

4. Conociendo los dispositivos de medición

Los científicos miden cantidades físicas utilizando instrumentos de medición. Los más simples, una regla, una cinta métrica, se utilizan para medir la distancia y las dimensiones lineales del cuerpo. También conoce dispositivos 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). ). Aún tiene que familiarizarse con muchos dispositivos de medición.

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

En la escala, puede establecer las dos características más importantes del dispositivo: los límites de medición y el valor de división.

Límites de medida es el valor más grande y más pequeño de una cantidad física que puede medirse con este dispositivo.

Hoy en día, los dispositivos de medición electrónicos se utilizan ampliamente, en los que el valor de los valores medidos se muestra en la pantalla en forma de números. Los límites y las unidades de medición se determinan mediante el pasaporte de instrumentos o se establecen mediante un interruptor especial en el panel de instrumentos.

Arroz. 1,22. Instrumentos de medición

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

Por ejemplo, el límite superior de medidas de un termómetro médico (Fig. 1.23) es 42 ° С, el inferior es 34 ° С y la división de escala de este termómetro es 0.1 ° С.

Le recordamos: para determinar el valor de la división de la escala de cualquier dispositivo, es necesario dividir la diferencia entre dos valores cualesquiera de las cantidades indicadas en la escala por el número de divisiones entre ellos.

Arroz. 1,23. Termometro medico

Resumiendo

La característica general de los objetos o fenómenos materiales, que pueden 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.

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

Los instrumentos de medición se utilizan para medir cantidades físicas.

Para acortar el registro de los valores numéricos de cantidades físicas grandes y pequeñas, se utilizan múltiplos y submúltiplos. Se forman mediante prefijos.

Preguntas de control

1. Dé una definición de 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 un 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 crear submúltiplos? múltiplos de unidades?

6. ¿Qué características del dispositivo se pueden configurar utilizando la escala?

7. ¿Cómo se llama precio de división?

Ejercicios

1. ¿Cuáles son las cantidades físicas que conoce? Especifique las unidades de estos valores. ¿Qué instrumentos se utilizan para medirlos?

2. En la fig. 1.22 representa algunos instrumentos de medición. ¿Es posible, usando solo el dibujo, determinar el valor de división de las escalas de estos dispositivos? Justifica la respuesta.

3. Expresar en metros los siguientes valores de la cantidad física: 145 mm; 1,5 km; 2 km 32 m.

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 es el radio orbital del planeta Plutón; 6400 000 m - el radio del planeta Tierra.

5 Determina los límites de medición y las divisiones de escala de los dispositivos que tienes en casa.

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

Física y tecnología en Ucrania

Uno de físicos prominentes modernidad - Lev Davidovich Landau (1908-1968) - demostró sus habilidades mientras aún estudiaba en escuela secundaria... Después de graduarse, se formó 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 en la Universidad de Jarkov. Como la mayoría de los físicos teóricos destacados, Landau tenía una extraordinaria amplitud de intereses científicos. La física nuclear, la física del plasma, la teoría de la superfluidez del helio líquido, la teoría de la superconductividad: Landau hizo una contribución significativa a todas estas ramas de la física. Por su trabajo sobre física de bajas temperaturas, fue galardonado con el Premio Nobel.

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

Contenido de la lección esquema de la lección y marco de apoyo presentación de la lección tecnologías interactivas métodos de enseñanza acelerada Práctica exámenes, pruebas en línea, tareas y ejercicios, talleres y capacitaciones, preguntas para debatir en clase Ilustraciones material de video y audio fotos, imágenes, gráficos, tablas, diagramas, historietas, parábolas, refranes, crucigramas, anécdotas, chistes, citas Suplementos resúmenes hojas de trucos fichas para los artículos curiosos (MAN) literatura vocabulario básico y adicional de términos Mejorando los libros de texto y las lecciones corrección de errores en el libro de texto; reemplazo de conocimientos obsoletos por otros nuevos Solo para profesores calendario planes programas educativos recomendaciones metódicas

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

Cantidad física, como se indicó anteriormente, esta es una característica cualitativamente común para una variedad de objetos, procesos, fenómenos, y cuantitativamente, es 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 una cantidad física, estimación numérica de su tamaño son llamados cantidad física.

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

La principal tarea de las mediciones. - obtener información sobre los valores de una cantidad física en forma de un cierto número de unidades adoptadas para ella.

Los valores de las cantidades físicas se dividen en verdadero y real.

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

Valor actual es un valor encontrado experimentalmente y está tan cerca de la verdad que se puede tomar en su lugar.

Las cantidades físicas se clasifican según una serie de características. Distinguir lo siguiente clasificación:

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

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

Desarrollo evolutivo sistemas de unidades físicas.

Sistema métrico de medidas- 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 ... Se diferenciaba del sistema de unidades que se usaba ahora y todavía no era un sistema de unidades en el sentido moderno.

Sistema absolutounidades de cantidades físicas.

El método de 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, quien lo llamó sistema absoluto. Tomó tres cantidades independientes como base: masa, longitud, tiempo .

Para el principal unidades estos valores que tomó miligramo, milímetro, segundo , asumiendo que las unidades restantes se pueden determinar con su ayuda.

Posteriormente, aparecieron una serie de sistemas de unidades de cantidades físicas, construidos según el principio propuesto por Gauss, y basados en el sistema métrico de medidas, pero difiriendo en unidades básicas.

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

Sistema SGS, en el que las unidades básicas son el centímetro como unidad de longitud, el gramo como unidad de masa y un 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, se inició generalmente 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 de la AISS- las unidades básicas son metro, kilogramo, segundo y amperio. Los fundamentos de este sistema fueron propuestos en 1901 por el científico italiano G. Georgi.

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

SistemaSI... En 1954, una comisión para el desarrollo de una Internacional unificada

sistemas de unidades propuso un proyecto de sistema de unidades, que fue aprobado en 1960 año... XI Congreso General de Pesas y Medidas. El sistema internacional de unidades (abreviado como SI) tomó su nombre de las letras iniciales del nombre francés System International.

El sistema internacional de unidades (SI) incluye siete unidades de medida básicas (Tabla 1), dos adicionales y una serie de unidades de medida no sistémicas.

Tabla 1 - Sistema internacional de unidades

Cantidades físicas que tienen un estándar aprobado	Unidad de medida	Designación abreviada de la unidad cantidad física
			internacional

	kilogramo

Fuerza de la corriente eléctrica
Temperatura
Unidad de iluminación
Cantidad de sustancia

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

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

metro - la longitud del camino que recorre la luz en el vacío en 1/299 792 458 fracciones de segundo;

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

un segundo es igual a 9 192 631 770 periodos 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, al pasar por dos conductores rectilíneos paralelos de longitud infinita y área de sección transversal circular despreciable, ubicados 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 iónica, cuya intensidad luminosa en esta dirección es 1/683 W / sr;

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

un mol es igual a la cantidad de materia en un sistema que contiene tantos elementos estructurales como átomos hay en C 12 que pesan 0.012 kg 2.

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

radian (rad) - ángulo plano entre dos radios de un círculo, cuyo arco es igual en longitud al radio. En términos de grados, el radián es 57 ° 17 "48" 3;

estereorradián (sr) - ángulo sólido, cuyo vértice se encuentra en el centro de la esfera y que está tallado en la superficie área de la esfera, área igual un cuadrado con un lado de longitud igual al radio de la esfera.

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

Unidades que no pertenecen al sistema:

La décima fracción de bela se toma como una unidad logarítmica - decibel (dB);

Dioptría: intensidad luminosa para dispositivos 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);

Superficie - hectárea (ha).

Las unidades logarítmicas se subdividen en absoluto, que son el logaritmo decimal de la relación entre la cantidad física y el valor normalizado, y relativo, formado como el logaritmo decimal de la razón de dos cantidades homogéneas cualesquiera (del mismo nombre).

Las unidades que no pertenecen al SI son grados y minutos. El resto de unidades 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 uno. En este caso, la unidad derivada se llama coherente.

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

donde Q - el valor de la cantidad; q- el valor numérico del valor medido en unidades convencionales; [Q] - la unidad seleccionada para la medida.

Si se incluye un coeficiente numérico en la ecuación que rige, entonces para formar una unidad derivada en el lado derecho de la ecuación, dichos valores numéricos de los valores iniciales deben sustituirse de modo que el valor numérico de la unidad derivada se determine. es igual a uno.

(Por ejemplo, 1 ml se toma como unidad de medida para la masa de un líquido, por lo tanto, se indica en el paquete: 250 ml, 750, etc., pero si se toma 1 litro como unidad de medida, entonces la misma cantidad de líquido se indicará como 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. Mesa Se dan 1.2 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	Prefijo	Designación de prefijo
			internacional

(Exabyte es una unidad de medida de la cantidad de información igual a 1018 o 260 bytes. 1 EeV (exaeVolt) = 1018 electronvolt = 0.1602 julios)

Debe tenerse en cuenta que cuando se forman múltiples y submúltiples unidades de área y volumen usando prefijos, puede haber una dualidad de lectura dependiendo de dónde se agregue el prefijo. Por ejemplo, 1 m 2 se puede usar como 1 metro cuadrado y como 100 centímetros cuadrados, que están lejos de ser lo mismo, porque 1 metro cuadrado son 10,000 centímetros cuadrados.

De acuerdo con las reglas internacionales, los múltiplos y submúltiplos de unidades de área y volumen deben formarse agregando prefijos a las unidades originales. Los grados se refieren a aquellas unidades que se obtienen como resultado de adjuntar prefijos. Por ejemplo, 1 km 2 = 1 (km) 2 = (10 3 m) 2 == 10 6 m 2.

Para asegurar la uniformidad de las mediciones, es necesaria la identidad de las unidades en las que se calibran todos los instrumentos de medición de la misma cantidad física. La uniformidad de las mediciones se logra almacenando, reproduciendo con precisión las unidades establecidas de cantidades físicas y transfiriendo sus tamaños a todos los instrumentos de medición de trabajo utilizando estándares e instrumentos de medición ejemplares.

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

La creación, almacenamiento y uso de estándares, el control de su condición están sujetos a reglas uniformes establecidas por GOST “GSI. Estándares de unidades de cantidades físicas. El orden de desarrollo, aprobación, registro, almacenamiento y uso ".

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

Estándar primario proporciona almacenamiento, reproducción de la unidad y transferencia de dimensiones con la mayor precisión posible en el país en este campo de medidas:

- patrones primarios especiales- diseñado para reproducir la unidad en condiciones en las que la transferencia directa del tamaño de la unidad desde el estándar primario con la precisión requerida no es técnicamente factible, por ejemplo, para baja y alta tensión, microondas y alta frecuencia. Están aprobados como estándares estatales. En vista de la importancia especial de los estándares estatales y para darles fuerza de ley, GOST está aprobado para cada estándar estatal. El Comité Estatal de Estándares crea, aprueba, almacena y aplica los estándares estatales.

Estándar secundario reproduce la unidad en condiciones especiales y reemplaza el estándar primario en estas condiciones. Está creado y aprobado para garantizar el menor desgaste de la norma nacional. Estándares secundarios, a su vez dividido por 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;

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

Estándares de trabajo: reproduzca la unidad a partir de estándares secundarios y sirva para transferir el tamaño al estándar de una categoría inferior. Los ministerios y departamentos crean, aprueban, almacenan y aplican los estándares secundarios.

Unidad estándar - un instrumento o un conjunto de instrumentos de medida que aseguren el almacenamiento y reproducción de una unidad para transferir su tamaño a los instrumentos de medida de nivel inferior de acuerdo con el esquema de verificación, fabricados según una especificación especial y homologados oficialmente en la forma establecida como un estandar.

La reproducción de unidades, en función de los requisitos técnicos y económicos, se realiza mediante dos formas:

- centralizado- utilizando un estándar estatal que sea uniforme para todo el país o un grupo de países. Todas las unidades básicas y la mayoría de las derivadas se reproducen de forma centralizada;

- descentralizado- aplicable a unidades derivadas, cuyo tamaño no se puede transmitir por comparación directa con el estándar y proporcionan la precisión requerida.

El estándar 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 dada utilizando estándares secundarios y medios ejemplares para medir varias descargas desde la más alta primero a la más baja. y de medios ejemplares a los trabajadores.

La transferencia de tamaño se lleva a cabo mediante varios métodos de verificación, principalmente mediante métodos de medición conocidos. La transferencia de tamaño de forma escalonada va acompañada de una pérdida de precisión, sin embargo, las etapas múltiples le permiten guardar estándares y transferir el tamaño de una unidad a todos los instrumentos de medición de trabajo.

Cada medición es una comparación del valor medido con otro valor homogéneo, que se considera una unidad. En teoría, las unidades para todas las cantidades en física se pueden elegir independientemente unas de otras. Pero esto es extremadamente inconveniente, ya que para cada cantidad sería necesario ingresar su propio estándar. Además, en todas las ecuaciones físicas que reflejan la relación entre diferentes cantidades, habría coeficientes numéricos.

La característica principal de los sistemas de unidades utilizados actualmente es que existen ciertas relaciones entre unidades de diferentes cantidades. Estas relaciones están establecidas por las leyes físicas (definiciones), que conectan las cantidades medidas. Entonces, la unidad de velocidad se elige de tal manera que se expresa en términos de unidades de distancia y tiempo. Cuando se seleccionan las unidades de velocidad, se utiliza la definición de velocidad. La unidad de fuerza, por ejemplo, se establece mediante la segunda ley de Newton.

Al construir un sistema particular unidades, seleccione varias magnitudes físicas, cuyas unidades se establecen independientemente unas de otras. Las unidades de tales cantidades se llaman básicas. Las unidades de las cantidades restantes se expresan en términos de las básicas, se llaman derivadas.

El número de unidades básicas y el principio de su elección pueden ser diferentes para diferentes sistemas unidades. Las principales cantidades físicas en el Sistema Internacional de Unidades (SI) son: longitud ($ l $); peso ($ 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 en el sistema SI son las unidades de los valores mencionados anteriormente:

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

Para las unidades de medida básicas y derivadas en el sistema SI, en la tabla 1 se utilizan prefijos fraccionarios y múltiples, algunos de ellos se dan

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

La Tabla 3 muestra algunas unidades 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 unidades SI similares.

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

Hay algunas cantidades distintas del SI que se utilizan ampliamente. Entonces, unidades de tiempo como minutos, horas, días son parte de la cultura. Algunas unidades se utilizan por motivos históricos. Cuando se utilizan unidades que no pertenecen al sistema SI, es necesario indicar los métodos para su conversión a unidades SI. En la Tabla 5 se muestra un ejemplo de unidades.

Ejemplos de tareas con solución

Ejemplo 1.

Ejercicio. Para una unidad de fuerza en el sistema CGS (centímetro, gramo, segundo), se toma dina. Dean es una fuerza que imparte una aceleración de 1 $ \ frac (cm) (s ^ 2) $ a un cuerpo con una masa de 1 g. Expresar dinas en newtons.

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

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

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

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

En el sistema SI, newton es igual a:

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

En el sistema CGS, la unidad de medida de fuerza (dyna) es igual a:

\ [dyn = r \ cdot \ frac (cm) (c ^ 2) \ \ left (1.4 \ right). \]

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

Respuesta.$ 1H = (10) ^ 5din. $

Ejemplo 2.

Ejercicio. El automóvil 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 de movimiento, considerando la aceleración con la que el automóvil redujo la constante de 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 automóvil es cero, y se considera que el frenado el automóvil comenzó desde el origen de las coordenadas, las expresiones (2.1) y (2.2) se escriben 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 usaremos la Tabla 1, donde vemos que el prefijo kilo significa multiplicar 1 metro por 1000, y como 1h = 3600 s (Tabla 4), en el sistema SI la velocidad inicial será igual a:

Calculemos la distancia de frenado: