В чем измеряется физика: 1. Физические величины в химии, их обозначение и единицы измерения. Постоянные

Содержание

Приложение К Справочник единиц измерения.






























































Величина

Единица

Наименование

Размерность

Наименование

Обозначение

   

международное

русское

Пространство и время

Площадь

L2

квадратный метр

m2

м2

Объем, вместимость

L3

кубический метр

m3

м3

Скорость

LT-1

метр в секунду

m/s

м/с

Ускорение

LT2

метр на секунду в квадрате

m/s2

м/с2

Угловая скорость

Т+1

радиан в секунду

rad/s

рад/с

Угловое ускорение

Т-2

радиан на секунду в квадрате

rad/s2

рад/с2

Периодические явления, колебания и волны

Период

Т

секунда

s

с

Частота периодического процесса, частота колебаний

Т-1

герц

Hz

Гц

Частота вращения

Т-1

секунда в минус первой степени

s1

с-1

Длина волны

L

метр

m

м

Волновое число

L1

метр в минус первой степени

m1

м-1

Коэффициент затухания

Т-1

секунда в минус первой степени

s1

с-1

Коэффициент ослабления, коэффициент фазы, коэффициент распространения

L1

метр в минус первой степени

m1

м-1

Механика

Плотность

L3M

килограмм на кубический метр

kg/m3

кг/м

Удельный объем

L3M-1

кубический метр на килограмм

m3×kg×

м3×кг

Количество движения

LMT-1

килограмм-метр в секунду

kg×m/s

кг×м/с

Момент количества движения

L2MT-1

килограмм-метр в квадрате на секунду

kg×m2/s

кг×м2

Момент инерции (динамический момент инерции)

L2M

килограмм-метр в квадрате

kg×m2

кг×м2

Сила, сила тяжести (вес)

LMT-1

ньютон

N

Н

Момент силы, момент пары сил

L2MT2

ньютон-метр

N×m

Н×м

Импульс силы

LMT-1

ньютон-секунда

N×s

Н×с

Давление, нормальное напряжение, касательное напряжение, модуль

продольной упругости, модуль сдвига, модуль объемного сжатия

L1MT2

паскаль

Pa

Па

Момент инерции (второй момент) площади плоской фигуры- (осевой, полярный, центробежный)

L4

метр в четвертой степени

m4

м4

Момент сопротивления плоской фигуры

L3

метр в третьей степени

m3

м3

Динамическая вязкость

L1MT1

паскаль-секунда

Pa×s

Па×с

Кинематическая вязкость

L2T1

квадратный метр на секунду

nr/s

м2

Поверхностное натяжение

MT2

ньютон на метр

N/m

Н/м

Работа, энергия

Мощность

L2MT3

L2MT3

джоуль

ватт

J
W

Дж
Вт

Теплота

Температура Цельсия

Ө

градус Цельсия

°C

°С

Температурный коэффициент

Ө-1

кельвин в минус первой степени

К-1

К-1

Температурный градиент

L1 Ө

кельвин на метр

К/m

К/м

Теплота, количество теплоты

L2MT2

джоуль

J

Дж

Тепловой поток

L2MT3

ватт

W

Вт

Поверхностная плотность теплового потока

МТ3

ватт на квадратный метр

W/m2

Вт/м2

Теплопроводность

LMT-3

ватт на метр-кельвин

W/(m×K)

Вт/(м×К)

Коэффициент теплообмена, коэффициент теплопередачи

MT-1 Ө-1

ватт на квадратный метр-кельвин

W/(m2×K)

Вт/(м×К)

Температуропроводность

L2T-1

квадратный метр на секунду

m2/s

м2

Теплоемкость

L2MT-2Ө-1

джоуль на кельвин

J/K

Дж/К

Удельная теплоемкость

LT-1Ө-1

джоуль на килограмм-кельвин

J/(kg×K)

Дж/(кг×К)

Энтропия

LMT-1Ө-1

джоуль на кельвин

J/K

Дж/К

Удельная энтропия

L2T-2Ө-1

джоуль на килограмм-кельвин

J/(kg×K)

Дж/кг×К)

Термодинамический потенциал (внутренняя энергия, энтальпия, изохорно-изотермический потенциал, изобарно-изотермический потенциал), теплота фазового превращения, теплота химической реакции

L1MT-2

джоуль

J

Дж

Удельное количество теплоты, удельный термодинамический потенциал, удельная теплота фазового превращения, удельная

теплота химической реакции

L2T-2

джоуль на килограмм

J/kg

Дж/кг

Электричество и магнетизм

Количество электричества (электрический заряд)

TI

кулон

С

Кл

Пространственная плотность электрического заряда

L-3-TI

кулон на кубический метр

C/m3

Кл/м3

Поверхностная плотность электрического заряда

L-2TI

кулон на квадратный метр

C/m2

Кл/м2

Напряженность электрического поля

LMT-3I-1

вольт на метр

V/m

В/м

Электрическое напряжение

L2MT-3I-1

вольт

V

В

Электрический потенциал

L2MT-3I-1

вольт

V

В

Разность электрических потенциалов

L2MT-3I-1

вольт

V

В

Электродвижущая сила

L2M T-3I-1

вольт

V

В

Поток электрического смещения

TI

кулон

С

Кл

Электрическое смещение

L-2TI

кулон на квадратный метр

C/m2

Кл/м2

Электрическая емкость

Что такое физическая величина?

Физика — наука, осуществляющая наблюдения за самыми различными предметами и явлениями. А главная ценность этих наблюдений заключается в том, что их можно описать — и выявить причины, закономерности, возможные следствия.

Для того, чтобы дать понятное описание явлению или предмету, необходимо измерить его сразу по нескольким параметрам. Результаты этих измерений и называются физической величиной.

Определение понятия и его практическая суть

Физическая величина — это характеристика, которая с точки зрения своего качества едина для многих объектов, но в количественно верна только для одного из них. К сожалению, это официальное объяснение звучит не слишком понятно, и после него все еще остаются вопросы.

Простыми словами понятие физической величины можно объяснить немного иначе, на примере.

  • Если взять две неодинаковых металлических гирьки — большую и маленькую — то обе из них будут обладать определенной массой.
  • Таким образом, масса в качественном отношении будет характеристикой, объединяющей два разных предмета.
  • Но поскольку гирьки в нашем примере отличаются между собой, одна из них будет тяжелее, а другая — легче.
  • Соответственно, в конкретном, количественном выражении их масса будет разной — допустим, 5 кг для одной и 10 кг для другой.

В обоих случаях речь идет о физической величине — массе. Но индивидуальный показатель массы для объектов отличается.

В чем измеряют физическую величину? Примеры физических величин

Физическая величина — это не только масса объекта. Под это определение попадают длина и температура, сила тока и количество вещества, сила света. Все они характеризуют некий объект или явление и выделяют его из множества.

Таким образом, можно назвать несколько параметров и единиц для измерения физической величины:

  • длина — ее измеряют в метрах;
  • масса — измеряется в килограммах;
  • температура — в международном научном сообществе ее определяют в Кельвинах, а уже потом могут переводить в градусы Цельсия;
  • сила тока — измеряется в амперах;
  • время — для измерения берется небольшая единица, секунда;
  • количество вещества — измеряется в молях;
  • сила света — измеряется канделами.

Во многих странах существуют локальные единицы измерения, которые сильно отличаются от единиц, принятых в других государствах. Однако официальная наука пользуется унифицированной системой мер и весов. Только при необходимости общепринятые единицы переводят в какие-либо другие, принятые в определенной местности.

Список физических величин — Википедия с видео // WIKI 2

Производные величины Символ Описание Единица СИ Примечания
Площадь S Размер пространства ограниченного замкнутой линией и опирающейся на эту линию поверхностью м2
Объём V Размер пространства заключённого в трёхмерном объекте м3 экстенсивная величина
Скорость v Изменение положения тела в единицу времени м/с вектор
Ускорение a Изменение скорости в единицу времени м/с² вектор
Импульс p Количество движения тела кг·м/с экстенсивная, сохраняющаяся величина
Сила F Мера взаимодействия материи кг·м/с2 (ньютон, Н) вектор
Механическая работа A Скалярное произведение силы и перемещения. кг·м22 (джоуль, Дж) скаляр
Энергия E Способность тела или системы совершать работу. кг·м22 (джоуль, Дж) экстенсивная, сохраняющаяся величина, скаляр
Мощность N Быстрота совершения работы. кг·м23 (ватт, Вт)
Давление p Сила, действующая на единицу площади поверхности перпендикулярно этой поверхности кг/(м·с2) (паскаль, Па) интенсивная величина
Плотность ρ Масса на единицу объёма. кг/м3 интенсивная величина
Поверхностная плотность ρA Масса на единицу площади. кг/м2
Линейная плотность ρl Масса на единицу длины. кг/м
Количество теплоты Q Энергия, передаваемая от одного тела к другому немеханическим путём кг·м22 (джоуль, Дж) скаляр
Электрический заряд q Способность тел быть источником электромагнитного поля и принимать участие в электромагнитном взаимодействии А·с (кулон, Кл) экстенсивная, сохраняющаяся величина
Напряжение U Изменение потенциальной энергии, приходящееся на единицу заряда. м2·кг/(с3·А) (вольт, В) скаляр
Электрическое сопротивление R Сопротивление объекта прохождению электрического тока м2·кг/(с3·А2) (ом, Ом) скаляр
Магнитный поток Φ Величина, учитывающая интенсивность магнитного поля и занимаемую им область. кг·м2/(с2·А) (вебер, Вб)
Частота ν Число повторений события за единицу времени. с−1 (герц, Гц)
Угол α Величина изменения направления. радиан (рад)
Угловая скорость ω Скорость изменения угла. с−1 (радиан в секунду)
Угловое ускорение ε Изменение угловой скорости в единицу времени с−2 (радиан на секунду в квадрате)
Момент инерции I Мера инертности объекта при вращении. кг·м2 тензорная величина
Момент импульса L Мера вращения объекта. кг·м2/c сохраняющаяся величина
Момент силы M Произведение силы на длину перпендикуляра, опущенного из точки на линию действия силы. кг·м22 вектор
Телесный угол Ω Часть пространства, которая является объединением всех лучей, выходящих из данной точки и пересекающих некоторую поверхность стерадиан (ср)

Физическая величина и ее характеристика — Студопедия

Все объекты материального мира обладают рядом свойств, позволяющих отличать один объект от другого.

Свойство объекта – это объективная особенность, проявляющаяся при его создании, эксплуатации и потреблении.

Свойство объекта может быть выражено качественно — в виде словесного описания, и количественно — в виде графиков, цифр, диаграмм, таблиц.

Метрологическая наука занимается измерением количественных характеристик материальных объектов – физических величин.

Физическая величина – это свойство, в качественном отношении присущее многим объектам, а в количественном отношении индивидуально для каждого из них.

Например, массу имеют все материальные объекты, но у каждого из них величина массы индивидуальна.

Физические величины делятся на измеряемые и оцениваемые.

Измеряемые физические величины могут быть выражены количественно в виде определенного числа установленных единиц измерения.

Например, значение напряжения в сети составляет 220В.

Физические величины, которые не имеют единицы измерения, могут быть только оценены. Например, запах, вкус. Их оценка осуществляется дегустированием.



Некоторые величины можно оценить по шкале. Например: твердость материала — по шкале Викерса, Бринеля, Роквелла, силу землетрясения — по шкале Рихтера, температуру — по шкале Цельсия (Кельвина).

Физические величины можно квалифицировать по метрологическим признакам.

По видам явлений они делятся на

а) вещественные, описывающие физические и физико-химические свойства веществ, материалов и изделий из них.

Например, масса, плотность, электрическое сопротивление (для измерение сопротивления проводника по нему должен проходить ток, такое измерение называют пассивным).

б) энергетические, описывающие характеристики процессов преобразования, передачи и использования энергии.

К ним относятся: ток, напряжение, мощность, энергия. Эти физические величины называют активными. Они не требуют вспомогательного источника энергии.

Есть группа физических величин, которые характеризуют протекание процессов во времени, например, спектральные характеристики, корреляционные функции.

По принадлежности к различным группам физических процессов, величины могут быть

· пространственно-временные,

· механические,

· электрические,

· магнитные,

· тепловые,

· акустические,


· световые,

· физико-химические,

· ионизирующих излучений, атомной и ядерной физики.

По степени условной независимости физические величины делят на

· основные (независимые),

· производные (зависимые),

· дополнительные.

По наличию размерности физические величины делят на размерные и безразмерные.

Примером размерной величины является сила, безразмерной – уровень звуковой мощности.

Чтобы оценить количественно физическую величину вводится понятие размерфизической величины.

Размер физической величины — это количественная определенность физической величины, присущая конкретному материальному объекту, системе, процессу или явлению.

Например, каждое тело обладает определенной массой, следовательно, их можно различать по массе, т.е. по размеру физической величины.

Выражение размера физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц определено как значение физической величины.

Значение физической величины — это выражение физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц измерения.

Процесс измерения – это процедура сравнения неизвестной величины с известной физической величиной (сравниваемой) и в этой связи вводится понятие истинное значение физической величины.

Истинное значение физической величины – это значение физической величины, которое идеальным образом характеризует в качественном и количественном соотношении соответствующую физическую величину.

Истинное значение независимых физических величин воспроизведено в их эталонах.

Истинное значение применяют редко, больше пользуются действительным значением физической величины.

Действительное значение физической величины – это значение, полученное экспериментальным путем и несколько близкое к истинному значению.

Раньше было понятие «измеряемые параметры», сейчас по нормативному документу РМГ 29-99 рекомендуется понятие «измеряемые величины».

Физических величин много и их систематизируют. Система физических величин — это совокупность физических величин, образованная в соответствии с принятыми правилами, когда одни величины принимают за независимые, а другие определяют как функции независимых величин.

В названии системы физических величин применяют символы величин, принятые как основные.

Например, в механике, где в качестве основных приняты длина — L, масса — m и время — t, название системы соответственно — Lm t.

Система основных величин, соответствующих международной системе единиц СИ выражается символами LmtIKNJ, т.е. применены символы основных величин: длина — L, масса — М, время — t , сила тока — I, температура — K, количество вещества — N, сила света — J.

Основные физические величины не зависят от значений других величин этой системы.

Производная физическая величина – это физическая величина, входящая в систему величин и определяемая через основные величины этой системы. Например, сила определяется как масса на ускорение.

3. Единицы измерения физических величин.

Единицей измерений физической величины называется величина, которой по определению присвоено численное значение равное 1 и которая применяется для количественного выражения однородных с ней физических величин.

Единицы физических величин объединяют в систему. Первая система была предложена Гауссом К (миллиметр, миллиграмм, секунда). Сейчас действует система СИ, ранее был стандарт стран СЭВ.

Единицы измерений делятся на основные, дополнительные, производные и внесистемные.

В системе СИ семь основных единиц:

· длина (метр),

· масса (килограмм),

· время (секунда),

· термодинамическая температура (кельвин),

· количество вещества (моль),

· сила электрического тока (ампер),

· сила света (кандела).

Таблица 1

Обозначение основных единиц системы СИ

Физическая величина Единица измерений
Наименование Обозна-чение Наименование Обозначение
русское международное
основные
Длина L метр м m
Масса m килограмм кг kg
Время t секунда с s
Сила электрического тока I ампер А А
Термодинамическая температура Т кельвин К К
Количество вещества n, v моль моль mol
Cила света J кандела кд сd
дополнительные
Плоский угол радиан рад rad
Телесный угол стерадиан ср sr

Примечание. Радиан — это угол между двумя радиусами окружности, дуга между которыми по длине равна радиусу. В градусном исчислении радиан равен 5701748’’.

Стерадиан – это телесный угол, вершина которого расположена в центре сферы и который вырезает на поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной по длине равной радиусу сферы. Измеряют телесный угол путем определения плоских углов и проведения дополнительных расчетов по формуле:

Q = 2p (1 — соsa/2),

где Q — телесный угол, a — плоский угол при вершине конуса, образованного внутри сферы данным телесным углом.

Телесному углу 1ср соответствует плоский угол, равный 65032, углу p ср — плоский угол 1200, углу 2pср1800.

Дополнительные единицы СИ использованы для образования единиц угловой скорости, углового ускорения и некоторых других величин.

Сами по себе радиан и стерадиан применяются в основном для теоретических построений и расчетов, т.к. большинство важных для практики значений углов (полный угол, прямой угол и т.д.) в радианах выражаются трансцендентными числами (2p, p/2).

Производными называют единицы измерения, получаемые с помощью уравнений связи между физическими величинами. Например, единица сила в СИ – ньютон (Н):

Н = кг∙м/с2.

Несмотря на то, что система СИ универсальна, она разрешает применять некоторые внесистемные единицы, которые нашли широкое практическое применение (например, гектар).

Внесистемными называют единицы, не вошедшие ни в одну из общепринятых систем единиц физических величин.

Для многих практических случаев выбранные размеры физических величин неудобны — слишком малы или велики. Поэтому в практике измерений часто пользуются кратными и дольными единицами.

Кратной называется единица в целое число раз больше системной или внесистемной единицы. Например, кратная единица 1км = 1000 м.

Дольной называется единица, в целое число раз меньше системной или внесистемной единицы. Например, дольная единица 1 см = 0,01 м.

После принятия метрической системы мер была принята десятичная система образования кратных и дольных единиц, соответствующая десятичной системе нашего числового счета. Например, 106мега, а 10-6микро.

Основные физические величины [wiki.eduVdom.com]

subjects:physics:основные_физические_величины

Основные величины международной системы единиц (СИ)

Величина Обозначение Единица
Длина $l$ метр м
Масса $m$ килограмм кг
Время $t$ секунда с
Сила тока $I$ ампер А
Температура термодинамическая $\Theta$ кельвин К
Сила света $J$ кандела кд
Количество вещества $N$ моль моль

Другие физические величины

Величина Обозначение Единица
Перемещение $s$ м
Пройденный путь $l$ м
Скорость $v$ м/с
Угловая скорость $\omega$ рад/с
Частота вращения $\nu$ Гц
Период вращения $T$ с
Длина волны $\lambda$ м
Ускорение $a$ м/с2
Угловое ускорение $\alpha$ рад/с2
Сила $F$ Н
Работа $A$ Дж
Энергия $E$ Дж
Мощность $N$ Вт
Момент силы $M$ Н•м
Плотность $\rho$ кг/м3
Молярная масса $M$ кг/моль
Давление $p$ Па
Объём $V$ м3
Количество теплоты $Q$ Дж
Внутренняя энергия $U$ Дж
Теплоёмкость $C$ Дж/К
Электрический заряд $q$ Кл
Напряжённость электрического поля $E$ Н/Кл
Потенциал электрического поля $\varphi$ В
Электрическая ёмкость $C$ Ф
Электрическое напряжение $U$ В
Сопротивление $R$ Ом
Мощность тока $P$ Вт
Магнитная индукция $B$ Тл
Магнитный поток $\Phi$ Вб
Индуктивность $L$ Гн

Производные единицы системы СИ

Обозначение Название расшифровка
Гц герц с-1 $$\frac{1}{с}$$
Н ньютон кг•м•с-2 $$\frac{кг\cdot м}{с^2}$$
Дж джоуль кг•м2с-2 $$\frac{кг\cdot м^2}{с^2}$$
Вт ватт кг•м2•с-3 $$\frac{кг\cdot м^2}{с^3}$$
Па паскаль кг•м-1•с-2 $$\frac{кг}{м\cdot с^2}\;=\;\frac{Н}{м^2}$$
Кл кулон А•с $$А\cdot с$$
В вольт кг•м2•с-3•А-1 $$\frac{кг\cdot м^2}{с^3\cdot А}$$
Ф фарад кг-1•м-2•с4•А2 $$\frac{с^4\cdot А^2}{кг\cdot м^2}$$
Ом ом кг•м2•с-3•А-2 $$\frac{кг\cdot м^2}{с^3\cdot А^2}$$
Тл тесла кг•с-2•А-1 $$\frac{кг}{с^2\cdot А}$$
Вб вебер кг•м2•с-2•А-1 $$\frac{кг\cdot м^2}{с^2\cdot А}$$
Ги генри кг•м2•с-2•А-2 $$\frac{кг\cdot м^2}{с^2\cdot А^2}$$

Рекомендуем

subjects/physics/основные_физические_величины. txt · Последние изменения: 2016/09/03 14:02 —

Время в физике — Time in physics

Время в физике определяется его измерением : время — это то, что показывают часы . В классической нерелятивистской физике это скалярная величина (часто обозначаемая символом ) и, как и длина , масса и заряд , обычно описывается как фундаментальная величина . Время можно математически комбинировать с другими физическими величинами для получения других понятий, таких как движение , кинетическая энергия и зависящие от времени поля . Хронометраж — это комплекс технологических и научных вопросов, составляющих основу ведения учета .
т{\ displaystyle t}

Маркеры времени

До появления часов время измерялось такими физическими процессами, которые были понятны каждой эпохе цивилизации:

В конце концов, стало возможно характеризовать течение времени с помощью приборов, используя операционные определения . Одновременно эволюционировала наша концепция времени, как показано ниже.

Единица измерения времени: секунда

В Международной системе единиц (СИ) единицей времени является секунда (символ:) . Это базовый блок СИ , и была определена с 1967 года как «продолжительность 9192631770 [циклов] в излучения , соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями в основном состоянии от цезия атома 133». Это определение основано на работе атомных часов цезия. Эти часы стали практично использоваться в качестве основных эталонов примерно после 1955 года и используются с тех пор.
s{\ Displaystyle \ mathrm {s}}

Современное состояние хронометража

UTC метка времени используются во всем мире является атомарным стандартное время. Относительная точность такого стандарта времени в настоящее время составляет порядка 10 -15 (соответствует 1 секунде примерно через 30 миллионов лет). Наименьший временной шаг, который считается теоретически наблюдаемым, называется планковским временем , который составляет приблизительно 5,391 × 10 -44 секунды — на много порядков ниже разрешающей способности современных стандартов времени.

Цезий атомные часы стали практичными после 1950 года, когда достижения в области электроники позволили надежному измерение сверхвысоких частот он генерирует. По мере дальнейшего продвижения исследования атомных часов продвигались к все более высоким частотам, которые могут обеспечить более высокую точность и более высокую точность. Часы, основанные на этих методах, были разработаны, но еще не используются в качестве основных эталонов.

Представления о времени

Галактика Андромеды ( M31 ) находится на расстоянии двух миллионов световых лет от нас. Таким образом, мы наблюдаем свет M31, появившийся два миллиона лет назад, еще до появления людей на Земле.

Галилей , Ньютон и большинство людей вплоть до 20-го века считали, что время одинаково для всех и везде. Это основа для временных шкал , где время является параметром . Современное понимание времени основывается на Эйнштейна «с теорией относительности , в которой показатели времени запуска по- разному в зависимости от относительного движения и пространства и времени объединяются в пространстве — времени , где мы живем на мировой линии , а не сроки. С этой точки зрения время — это координата . Согласно преобладающей космологической модели теории Большого взрыва , само время началось как часть всей Вселенной около 13,8 миллиарда лет назад.

Закономерности в природе

Для измерения времени можно записать количество появлений (событий) некоторого периодического явления . Регулярные рецидивы сезонов , то движения о солнце , луне и звездах были отмечены и сведены в таблице на протяжении тысячелетий, до того , как законы физики были сформулированы. Солнце было вершителем течения времени, но время было известно только часам на протяжении тысячелетий , поэтому использование гномона было известно в большей части мира, особенно в Евразии , и, по крайней мере, на юге, до джунглей. Юго-Восточная Азия .

В частности, астрономические обсерватории, поддерживаемые для религиозных целей, стали достаточно точными, чтобы установить регулярные движения звезд и даже некоторых планет.

Сначала жрецы вели хронометраж вручную, а затем в коммерческих целях, когда сторожа отмечали время как часть своих обязанностей. Табулирование из равноденствий , то песочные часы , и часы воды становились все более и более точными, и , наконец , надежными. На кораблях в море мальчики крутили песочные часы и называли часы.

Механические часы

Ричард Валлингфордский (1292–1336), аббат аббатства Св. Альбана, около 1330 года построил механические часы как астрономический прибор .

Ко времени Ричарда Уоллингфорда использование трещоток и шестерен позволило городам Европы создавать механизмы для отображения времени на соответствующих городских часах; ко времени научной революции часы стали достаточно миниатюрными, чтобы семьи могли пользоваться личными часами или, возможно, карманными часами. Поначалу их могли себе позволить только короли. Маятниковые часы широко применялись в 18-19 веках. В основном они были заменены кварцевыми и цифровыми часами . Теоретически атомные часы могут показывать точное время миллионы лет. Они подходят для стандартов и использования в научных целях.

Галилей: течение времени

В 1583 годе , Галилео Галилей (1564-1642) обнаружил , что гармоническое движение маятника имеет период постоянная, которую он узнал по времени движения качающейся лампы в гармоническом движении по массе в соборе Пизы , с его импульсом .

В своих « Двух новых науках» (1638) Галилей использовал водяные часы для измерения времени, за которое бронзовый шар катился на известное расстояние по наклонной плоскости ; эти часы были

«большой сосуд с водой, поставленный на возвышении; ко дну этого сосуда была припаяна труба небольшого диаметра, дающая тонкую струю воды, которую мы собирали в небольшой стакан во время каждого спуска, будь то на весь длины канала или части его длины; собранная таким образом вода взвешивалась после каждого спуска на очень точных весах; разница и соотношение этих весов давали нам разницу и соотношение времен, и это с такими точность, что, хотя операция повторялась много-много раз, в результатах не было заметных расхождений ».

Экспериментальная установка Галилея для измерения буквального течения времени с целью описания движения шара предшествовала заявлению Исаака Ньютона в его « Началах» :

Я не определяю время , пространство , место и движение как хорошо известные всем.

Преобразования Галилея предполагают, что время одинаково для всех систем отсчета .

Физика Ньютона: линейное время

Примерно в 1665 году, когда Исаак Ньютон (1643–1727) вывел движение объектов, падающих под действием силы тяжести , началась первая четкая формулировка математической физики обработки времени: линейное время, задуманное как универсальные часы .

Абсолютное, истинное и математическое время само по себе и из своей собственной природы течет равномерно безотносительно к чему-либо внешнему, и по другому имени называется длительностью: относительное, кажущееся и обычное время — это какое-то ощутимое и внешнее (точное или неоднозначное) ) измерение продолжительности с помощью движения, которое обычно используется вместо истинного времени; например, час, день, месяц, год.

Механизм водяных часов , описанный Галилео, был спроектирован так, чтобы обеспечивать ламинарный поток воды во время экспериментов, таким образом обеспечивая постоянный поток воды в течение экспериментов и воплощая то, что Ньютон называл продолжительностью .

В этом разделе перечисленные ниже отношения рассматривают время как параметр, который служит показателем поведения рассматриваемой физической системы. Поскольку беглые люди Ньютона рассматривают линейный поток времени (то, что он называл математическим временем ), время можно рассматривать как линейно изменяющийся параметр, абстракцию хода часов на циферблате часов. Затем календари и судовые журналы можно было сопоставить с маршем часов, дней, месяцев, лет и столетий.

Термодинамика и парадокс необратимости

К 1798 году Бенджамин Томпсон (1753–1814) обнаружил, что работа может быть преобразована в тепло без ограничений — предшественник сохранения энергии или

В 1824 году Сади Карно (1796–1832) провел научный анализ паровой машины с помощью своего абстрактного цикла Карно . Рудольф Клаузиус (1822–1888) отметил меру беспорядка, или энтропии , которая влияет на постоянно уменьшающееся количество свободной энергии, доступной для двигателя Карно в:

Таким образом, непрерывное движение термодинамической системы от меньшей энтропии к большей при любой заданной температуре определяет стрелу времени . В частности, Стивен Хокинг выделяет три стрелы времени:

  • Психологическая стрела времени — наше восприятие неумолимого течения.
  • Термодинамическая стрела времени — отличается ростом энтропии .
  • Космологическая стрела времени — отличается расширением Вселенной.

Энтропия максимальна в изолированной термодинамической системе и возрастает. Напротив, Эрвин Шредингер (1887–1961) указал, что жизнь зависит от «потока отрицательной энтропии» . Илья Пригожин (1917–2003) заявил, что другие термодинамические системы, которые, как и жизнь, также далеки от равновесия, также могут иметь стабильные пространственно-временные структуры. Вскоре после этого появились сообщения о реакциях Белоусова – Жаботинского , которые демонстрируют колеблющиеся цвета в химическом растворе. Эти неравновесные термодинамические ветви достигают точки бифуркации , которая является нестабильной, и вместо нее становится устойчивой другая термодинамическая ветвь.

Электромагнетизм и скорость света

В 1864 году Джеймс Клерк Максвелл (1831–1879) представил комбинированную теорию электричества и магнетизма . Он объединил все известные тогда законы, относящиеся к этим двум явлениям, в четыре уравнения. Эти уравнения векторного исчисления, в которых используется оператор дель ( ), известны как уравнения Максвелла для электромагнетизма .
∇{\ displaystyle \ nabla}

В свободном пространстве (то есть пространстве, не содержащем электрических зарядов ) уравнения принимают форму (в единицах СИ ):

∇×Eзнак равно

Что такое физика? Физика — это отрасль науки, которая включает изучение физического мира: энергии, материи и того, как они связаны. Физики исследуют.

Презентация на тему: «Что такое физика? Физика — это отрасль науки, которая включает изучение физического мира: энергии, материи и их взаимосвязи. Физики исследуют». — Стенограмма презентации:

1

2

Что такое физика? Физика — это отрасль науки, которая включает изучение физического мира: энергии, материи и того, как они связаны. Физики исследуют движение электронов и ракет, энергию звуковых волн и электрических цепей, структуру протона и Вселенной. Цель этого курса — помочь вам понять физический мир.

3

Физики используют математику для описания множества различных явлений — черта, которую иногда подделывают в мультфильмах.

4

В физике уравнения являются важными инструментами для моделирования наблюдений и прогнозов.Физики полагаются на теории и эксперименты с численными результатами для подтверждения своих выводов. Различные модели падающих объектов дают разные ответы на то, как изменяется скорость объекта, или от того, от чего зависит скорость, или какие объекты упадут. Измеряя, как объект падает, вы можете сравнить экспериментальные данные с результатами, предсказанными различными моделями.

5

7

Имеет ли это смысл? Иногда вы будете работать с незнакомыми единицами, как в примере задачи 1, и вам нужно будет использовать оценку, чтобы проверить, имеет ли ваш ответ математический смысл. В других случаях вы можете проверить, соответствует ли ответ вашему опыту. Когда вы работаете с падающими объектами, например, убедитесь, что время, которое вы рассчитываете, чтобы объект упал, соответствует вашему опыту — медный шар, падающий на 5 м в секунду или 17 секунд, не имеет смысла.

8

Единицы СИ Для передачи результатов полезно использовать единицы, которые всем понятны. Мировое научное сообщество и большинство стран в настоящее время используют адаптацию метрической системы к государственным измерениям.Système International d’Unités, или SI, использует семь базовых величин, которые показаны в таблице 1-1.

9

Эти базовые величины изначально были определены в терминах прямых измерений.
Другие единицы, называемые производными единицами, создаются путем объединения основных единиц различными способами. Например, энергия измеряется в джоулях, где 1 джоуль равен одному килограмм-метру в квадрате секунды, или 1 Дж = 1 кг • м2 / с2. Электрический заряд измеряется в кулонах, где 1 Кл = 1 А • с. Прямая единица: метры Производная единица (для скорости): метры в секунду

Введение в измерения

Введение в измерения


[Лаборатория
Индекс]


Физика и измерения

«Путем сравнения результатов точных
измерений с численными предсказаниями теории, мы можем
приобретаем значительную уверенность в правильности теории, и мы
может определить, в каких аспектах его необходимо изменить.это
часто можно объяснить явление в нескольких грубых
качественными способами, и если мы довольны этим, это может быть
невозможно решить, какая теория верна. Но если теория может
быть предоставленным, который правильно предсказывает результаты измерений
четырех или пяти (или даже двух или трех) значащих цифр,
теория вряд ли может быть очень ошибочной. Грубое согласие может быть
совпадение, но близкого согласия вряд ли будет. Более того,
в истории науки было много случаев, когда маленькие
но значительные расхождения между теорией и точными
измерения привели к разработке новых и более
далеко идущие теории. Такие небольшие несоответствия даже не
были бы обнаружены, если бы мы довольствовались простым
качественное объяснение явлений ».
— Кейт Р.
Саймон, Механика, второе издание , 1964

Ученые делают прогнозы.
— прогнозы, основанные на их гипотезах,
законы и теории.
Проверка предсказания — работает ли оно в «реальном мире» — сделайте
результаты экспериментов
соответствуют теоретическому предсказанию? Если результаты не совпадают (и
эти результаты подтверждены другими компетентными учеными) то
гипотеза, на основании которой был сделан прогноз, должна быть изменена или
заброшенный.Высшим авторитетом в науке является природа, а не то, «что она
говорится в книге «.

Вы, возможно, не думали об этом, но когда вы решаете «физику»
проблема «в учебнике вы делаете теоретический прогноз. Когда
вы рассчитываете, что в какой-то ситуации автомобиль должен занести 20 метров,
Настоящая проверка правильности вашего результата — это настоящая машина
действительно занесет 20 метров в этой ситуации — не то, что книга
говорит «в» разделе ответов. «

Физика — это количественная наука. Физики занимаются
числа — но , а не просто числа математика. Этот
— важный момент, который часто упускают из виду начинающие физики.
Числа физиков часто (или могут быть)
измерения , а не чистые числа
математик.

Следовательно, физики измеряют вещи. Измерение очень
важно в физике — физики серьезно относятся к измерениям.Один
из основных вкладов физики в другие науки и общество
многие измерительные приборы и методы, которыми располагает физика
развит. В «повседневной жизни» берем линейку и измеряем
что-то, не задумываясь об этом. Физики думают о
их измерения, и нужно иметь гораздо более сложные
понимание процесса измерения, чем у «нормальных» людей.

У начинающих физиков часто очень искаженное представление обо всем
этот.Возможно, вы помните, как проводили эксперимент, например, определяли
ускорение свободного падения. Ускорение свободного падения «должно
быть «9,8 м / с 2 — это все знают. Ваш» ответ «пришел
10,3 м / с 2 , значит, ваш эксперимент «не сработал» — вы
«по ошибке» — возможно, вы даже вычислили свой «процент ошибки».
Многих начинающих физиков обременяют следующие
заблуждения (которые мы постараемся исправить в
страницы):

  • Размеры — числа, и…
  • Существуют точные значения физических величин (например,
    ускорение свободного падения), и …
  • Кто-нибудь (возможно, известный физик) знает, что это за точные
    значения, и …
  • Мои значения всегда неверны, так что …
  • Физические эксперименты «не работают».

Итак, этот блок начинается с краткого знакомства с четырьмя типами
чисел, с которыми должен иметь дело физик-экспериментатор,
с последующим подробным обсуждением процесса измерения — что
точность в том, почему это вызывает беспокойство и как с этим бороться в
замеры и расчеты.Затем идет обсуждение
точность и, наконец, прямые ответы на вопрос: «Хорошо, а как
я вообще-то анализирую этот эксперимент? »


Содержание единицы измерения


Источники и ссылки:

  • Робертс, Дана, «Ошибки, неточности и характер
    физика »
    , Учитель физики, март 1983 г. — очень полезный
    введение; ссылка, которую я использовал в течение многих лет.
  • Тейлор, Джон Р. «Введение в анализ ошибок —
    Исследование погрешностей физических измерений, во-вторых.
    Издание «
    , University Science Books — Это действительно
    фантастическая ссылка! К сожалению, я нашел его после того, как написал
    первый черновик этого блока … (но теперь я замечаю, что это
    упоминается и Робертсом …)
  • Ошибка
    Анализ — пишется на уровне первокурсника колледжа (без расчетов)
    проф.Дональд Э. Симанек из Университета Лок-Хейвен. (добавлено в марте
    4, 1999)
  • NIST Физика
    Лаборатория — много полезной информации из Национального
    Институт науки и технологий
  • NIST
    Ссылка на константы, единицы измерения и неопределенность — очень
    информативно и интересно — возможно, немного технического
  • Точность и
    Точность — составлено профессиональным геодезистом
  • Точность,
    Точность и неопределенность измерения — краткое руководство
    с точки зрения химии
  • Наука измерения — точность vs. Точность — от
    Гавайи
  • Точность
    против точности и ошибки против неопределенности — учебник с
    викторина
  • Ошибка,
    Точность и прецизионность — от Университета Колорадо,
  • точность
    и точность — еще одна перспектива химии
  • Точность
    и точность — хорошее обсуждение

[Лаборатория
Индекс]


последнее обновление 13 октября 2008 г., автор: JL
Stanbrough

Физика 206 — Предыдущие экзамены

Общие среднесрочные сроки весны 2020 года:

(заполняется по ходу семестра)

Чтобы увидеть, как у вас дела, и убедиться, что ваши оценки выставлены правильно
обновлено, пожалуйста, войдите в систему со своим NetID и просмотрите свои результаты на
https: // первокурсник.Physics.tamu.edu/p218/

Экзамен I Главы 1–3
Экзамен II Главы 4–7
Экзамен III Главы 8–10, 12
Всеобъемлющий Главы 1–12, 14

Поймите, что это
просто снимок того, как у вас дела на данный момент; вы можете улучшить (или помешать)
достигнутые цели обучения в зависимости от ваших результатов на будущих экзаменах, когда
они проверены. В конце концов, вам нужно
≥60% пройдено по сравнению с протестированным,
или , чтобы пройти его только на
комплексный экзамен. Например, если у вас есть 3/7 по определенному обучению
цель, и получить его 2 раза из 3, когда он прошел комплексную,
тогда, даже если в итоге вы получите только 5/10 (50%, ниже 60%
отрезать),
вы по-прежнему достигли этой цели, потому что в ≥60% случаев
был протестирован на комплексном.


Предыдущие экзамены с момента принятия учебных целей

Обратите внимание, что до семестра осени 2019 года мы использовали другой учебник:
Университетская физика (14-е изд.) Янга и Фридмана. Материал
очень похоже, но в текущем учебнике ( Физика для ученых и инженеров, ) статическое равновесие — это глава 12 вместо главы 11, а гравитация теперь — это глава 11 вместо главы 13.

Осень 2019

Весна 2019

Осень 2018

Весна 2018

Осень 2017

Весна 2017

Осень 2016

Примечание: LO в этом семестре отличались от последующих.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *