Контакты jokoil@mail.ru КАРТА САЙТА English

Энергодинамическая система физических величин и понятий

(ЭСВП)


Не смешивать с СИ, унифицирующей ЕДИНИЦЫ измерений (разъяснение).

На Главную

Кому и зачем это нужно?

К сведению студентов

Основные понятия физики

Формы и виды энергии

Классификация физических систем

Основная идея системы величин

Таблицы физических величин

Итоги и выводы:

     Формы и виды движения

     Подробно об угле поворота

     О движении тела по орбите

     Заряды физического поля

     Новые единицы величин         колебаний и волн

     Новая единица         температуры

     Новый взгляд на         явления переноса

     Критерии подобия всюду

     Современная революция         в метрологии

Системный подход в экономике

История систематизации
величин и единиц


Необходимость модернизации
обучения физике


Учебно-наглядные пособия


Новости сайта

Шутки на тему сайта


Oб авторе проекта

Коган И.Ш.

Реальные и абстрактные физические величины

СОДЕРЖАНИЕ.
1. Деление физических величин на реальные и абстрактные величины.
2. Примеры реальных физических величин.
3. Каким образом физические величины становятся абстрактными.
4. Частный вывод.


ПРИМЕЧАНИЕ: Для получения краткой справки по поводу недостаточно ясных, редко применяемых или введенных автором сайта терминов пройдитесь по ссылке Предметный указатель (от А до О и от П до Я).

Деление физических величин на реальные и абстрактные величины.

Движение материи происходит в пространстве и во времени. Если движения материи нет, то нет и необходимости в применении таких категорий, как пространство и во время. В Природе реально существует только движение материи, а пространство и время являются абстрактными категориями, с помощью которых описывается движение. И поэтому физические величины, зависящие только от пространства и времени, абстрактны, ибо в уравнениях, их определяющих, отсутствует ссылка на свойства материальных объектов. И это относится практически ко всем величинам такого раздела механики, как кинематика. Не случайно их так и называют кинематическими величинами (например, система кинематических величин А.Чуева, 2007).

Такая важная и распространенная величина, как скорость, абстрактна, так как ее формула размерности не содержит ни размерности массы, ни размерности энергии. И лишь в том случае, когда скорость движения умножается на массу, то полученная величина, называемая количеством движения или импульсом, становится реальной величиной. Таким образом, реальными физическими величинами следует называть такие величины, в размерность которых входит размерность энергии или массы. А все физические величины, в размерность которых размерность энергии или массы не входит, следует называть абстрактными физическими величинами.

Реальные величины можно, в свою очередь, подразделять на физические и нефизические (относящиеся к общественным наукам), измеряемые и оцениваемые. Оцениваемые величины получаются в результате их расчета по измеряемым величинам.

Примеры реальных физических величин.

Поскольку в размерность заряда входит размерность энергии, значит, реальными являются все физические величины, в размерность которых входит размерность заряда. Поэтому реальные физические величины составляют большинство в электромагнетизме и гравидинамике. Именно поэтому напряженность гравитационного поля является реальной величиной и, следовательно, не должна иметь единицу м с-2, как это до сих пор имеет место в физике. Реальные размерность и единицу напряженности гравитационного поля указаны в статье, посвященной напряженностям разных форм физического поля.

Реальными являются все силы и вращающие моменты, а также все физические величины, в определяющие уравнения которых входят силы и вращающие моменты. А это почти все величины такого раздела механики, как динамика. Поэтому А.Чуев (2007) справедливо называет их динамическими величинами.

Каким образом физические величины становятся абстрактными.

Производные по времени от любых физических величин являются абстрактными величинами. Производная по времени от любой величины приобретает численное значение при условии, что промежуток времени, в течение которого изменяется эта величина, стремится к нулю (это следует из определения производной). Но при промежутке времени, равном нулю, и само изменение величины тоже равно нулю. То есть производная по времени является математической неопределенностью типа 0:0.

Физические величины становятся абстрактными также после того, как в определяющих уравнениях появляется операция деления одних реальных величин на другие реальные величины, и когда в результате этого деления из размерности частного от деления исчезает размерность энергии или размерность массы.

Приведем пример. Когда массовый расход жидкости делят на плотность жидкости (это две реальные величины, так как в их размерность входит размерность массы) или когда весовой расход жидкости делят на удельный вес, то получившийся в результате объемный расход жидкости становится абстрактной величиной. И, действительно, сам по себе объём является геометрической, то есть математической величиной, он не имеет физического содержания. Он может приобрести физическое содержание только тогда, когда объем физической системы умножат на плотность. Более детально это разъясняется в статье, посвященной условию направленности.

Еще дальше в область абстрагирования уходят, когда делят объемный расход жидкости на площадь сечения потока, получая в итоге среднюю скорость потока. Поэтому вся теория гидродинамики несжимаемой жидкости – это скорее математическая, чем физическая теория. Выводы теории гидродинамики несжимаемой жидкости верны лишь постольку, поскольку в итоге в ее уравнения вновь вводят плотность жидкости. В частности, среднюю скорость потока жидкости нельзя считать аналогом плотности электрического тока, как это часто делают, так как электрический ток – величина реальная. То есть, скорость потока жидкости и электрический ток – аналоги математические, а не физические.

Не случайно при анализе размерностей уравнений гидродинамики мы сталкиваемся со случаями нарушения условия показателей степени, заключающегося в том, что размерность основной физической величины не должна быть только в отрицательной степени. Например, такая важная величина, как градиент скорости (сдвиг продольных скоростей поперек потока) имеет в современной гидродинамике размерность времени в минус первой степени.

Математической, а не физической является теория колебаний и волн до тех пор, пока она пользуется только колебательными смещениями, фазовыми и другими скоростями. Если необходимо перейти к практическим выводам об энергии волнового движения, сомножителем становится плотность среды, в которой происходят колебания.

Фазовая скорость света в физическом вакууме, как и скорость распространения любых волн в вакууме, является тоже абстрактной величиной. О реальности этого процесса станет возможно говорить, когда физика признает наличие плотности у полевой среды (у физического вакуума).

Как это ни странно звучит, но в физике пользуются гораздо чаще абстрактными, нежели реальными величинами.

Частный вывод

Автор понимает спорность выдвинутой классификации производных физических величин. Как и непривычность представления таких привычных величин, как, например, скорость и ускорение, абстрактными величинами. Но при преподавании и освоении физики необходима научная честность.

Литература

1. Чуев А.С., Система физических величин и закономерных размерностных взаимосвязей между ними. "Законодательная и прикладная метрология", 2007, № 3, с.с. 30-32.


© И. Коган Дата первой публикации 01.11.2009
Дата последнего обновления 22.05.2012

Оглавление раздела Предыдущая Следующая