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.

Что такое единица физической величины?

АННОТАЦИЯ. Приводятся определения понятия “единица физической величины” и какие бывают системы единиц. Указывается на то, чем неудобны единицы в процессе систематизации физических величин.

ПРИМЕЧАНИЕ: Для получения краткой справки по поводу недостаточно ясных, редко применяемых или введенных автором сайта терминов пройдитесь по ссылке Предметный указатель.

Определение термина “единица физической величины“.

В литературе применяются разные понятия: “единица физической величины”, “единица измерения” и просто “единица”. Разницы в физическом содержании этих понятий нет. Унификацией единиц измерения занимается наука, называемая метрологией. В буквальном переводе – это наука об измерениях. Когда мы опускаем слово “измерения“, подразумевается, что можно не только измерить физическую величину, но и подсчитать ее.

Согласно определению по Международному словарю по метрологии JCGM 200:2012 единица измерения – это “действительная скалярная величина, определенная и принятая по соглашению, с которой можно сравнить любую другую величину того же рода и выразить их отношение в виде числа“.

Единица измерения может рассматриваться и как самостоятельная физическая величина. Но между физической величиной и единицей измерения существует важное отличие: единица измерения имеет фиксированное, принятое по соглашению, числовое значение в конкретной системе единиц. Единицы измерения для одной и той же физической величины могут быть разные. Например, расстояние может иметь такие единицы: метр, сантиметр, километр, миля (морская и сухопутная), световой год. Заметить разницу между ними нетрудно.

Не менее важным словом в вышеприведенном определении единицы являются слова “по соглашению“. Они вставлены в определение потому, что их принятие диктуется практическим удобством применения единиц в науке, в технике и в быту. И не в последнюю очередь удобством и экономичностью создания измерительных эталонов единиц. Эталон, разумеется, изделие штучное и очень дорогое. Не каждому государству по карману иметь свои собственные эталоны единиц. Удобство и экономичность имеют не только физическое обоснование, но и историческую, экономическую и психологическую подоплеку.

В настоящее время обсуждается определение основных единиц по фундаментальным физическим константам. Это мероприятие описывается в статье, посвященной переопределению единиц.

Системы единиц.

Унификацию единиц измерений всегда старались проводить весьма тщательно, поскольку без этого оказывалось невозможным поступательное развитие науки и техники, международной торговли и экономики. Ученые за несколько веков разработали различные системы единиц (например, СГС, СГСЕ, СГСМ, МКС), существующая сейчас система единиц СИ является 16-ой по счету. Постоянно появляются новые открытия, вынуждающие корректировать системы единиц. Международная система единиц СИ разработана в середине ХХ века, она удовлетворяет пока почти всех. В настоящее время происходит ее модернизация, называемая переопределением основных единиц. История систем единиц подробно описана в книге А.Власова и Б.Мрина (1990).

Студенты и инженеры обычно озабочены тем, что единицы различны при переходе от одной формы движения к другой, от одной формы физического поля к другой, от одного раздела физики к другому. Сами единицы называются по-разному, и перебросить мостик от одной единицы к другой бывает непросто, постоянно приходится заглядывать в справочники или в поисковые системы.

Одной из причин такой ситуации является желание физиков увековечивать фамилии наиболее выдающихся ученых, называя ими единицы измерений. Но главной причиной большого количества именованных единиц в электричестве и магнетизме является зрительное несоответствие размерностей величин их физическому содержанию, поскольку в размерностях электромагнитных величин присутствует размерность массы М. Неудобно также и то, что одни и те же по содержанию физические величины в СИ имеют одни названия единиц, а в системе единиц СГС, которой еще пользуются, – другие названия. И надо переводить одни в другие.

Понять, почему единицы переименовываются, удается не всегда. Чем, например, была неудобна единица измерений давления Н м-2, и почему ее переименовали в Па (Паскаль)? Почему единицу м с-1 произносить удобно, а единицу Н м-2 – неудобно? Или такой пример: вместо привычной всем единицы атмосферного давления мм.рт.ст. стали применять гектопаскали, но это не приживается.

Физики и метрологи давно поняли, что проводить какие-либо обобщения физических величин, опираясь на единицы измерения, сложно и необъективно, и нашли выход из положения, придумав размерности физических величин, которые вытекают непосредственно из определяющих уравнений (уравнений связи между величинами).

Правила написания единиц измерения

На момент публикации этой статьи в русскоязычной литературе еще действует ГОСТ 8.417-81, согласно которому "буквенные обозначения единиц, входящих в произведение, следует отделять точками на средней линии, как знаками умножения". В случае деления применяется косая черта, как знак деления. Например, такая единица: Вт/(м2·К). В пункте 8 стандарта имеется примечание, согласно которому "допускается буквенные обозначения единиц, входящих в произведение, отделять пробелами, если это не приводит к недоразумению". До последнего времени встречаться в русскоязычной литературе с применением этого примечания не приходилось.

Однако наличие точки и косой черты при написании единиц наводит на мысль о существовании математических операций умножения и деления единиц измерения. В этой связи появились публикации о существовании "метрологического умножения" и "метрологического деления", отличающихся от математического умножения и деления. На самом деле ни "метрологического умножения", ни "метрологического деления"не существует.

Поэтому в настоящее время в международной метрологической литературе введены новые правила написания единиц. И теперь единица Вт/(м2·К) должна записываться так: Вт м-2 К-1.

Литература

1. JCGM 200:2012 International vocabulary of metrology – Basic and general concepts and associated terms (VIM). 3rd ed. 2008 version with minor corrections. URL: http://www.bipm.org/utils/common/documents/jcgm/JCGM_200_2012.pdf,
2. Русский перевод JCGM 200:2008: Международный словарь по метрологии. Основные и общие понятия и соответствующие термины. - Всерос. науч.-исслед. ин-т метрологии им. Д. И. Менделеева, Белорус. гос. ин-т метрологии. Изд. 2-е, испр. — СПб.: НПО «Профессионал», 2010. — 82 с. URL: http://mathscinet.ru/slaev/records/images/SlaevChun02.pdf
3. Власов А.Д., Мурин Б.П., 1990, Единицы физических величин в науке и технике. – М., Энергоатомиздат, 176 с.


© И. Коган Дата первой публикации 1.04.2008
Дата последнего обновления 21.10.2014

Оглавление раздела Предыдущая Следующая