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.

Размерность и единица массы

Содержание:
1. Размерность и единица массы в СИ.
2. Размерность и единица массы в естественной системе единиц М.Планка.
3. Размерность и единица массы в естественной системе величин.


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), а по поводу примененных обозначений – по ссылке Символьный указатель (латинские буквы и греческие буквы).

1. Размерность и единица массы в СИ.

В статье, посвященной понятию “масса“, показано, что масса существует только одна, и это масса гравитационная. Инертной массы как таковой не существует. Применяемая в СИ единица массы килограмм определяется с учетом ускорения свободного падения в той точке гравитационного поля Земли, где расположен прототип килограмма. Это конкретно свидетельствует о том, что единица килограмм является в СИ единицей гравитационной массы. Однако поскольку в физике до сих пор считается, что единица гравитационной массы килограмм является также и единицей инертной массы, то в данной статье будем применять разные обозначения для гравитационной и инертной масс: m и min .

В СИ единица массы килограмм установлена произвольно (А.Чертов, 1990, с. 59). Размерность силы F, равная LМT-2, и единица силы 1 Н = 1 кг м с-2 устанавливаются (А.Чертов, 1990, с. 61) на основании анализа размерностей второго закона Ньютона в записи a = F/min без учета того, что единица килограмм должна принадлежать только гравитационной массе m. И вот к чему приходят в СИ, анализируя единицы параметров гравистатического поля. Не на основании закона всемирного тяготения Ньютона, а на основании уравнения G = F/min , аналогичного второму закону Ньютона, устанавливаются (А.Чертов, 1990, с. 76) размерность напряженности G гравистатического поля, равная LT-2, и ее единица м с-2. В результате в СИ единицей напряженности гравитационного поля становится единица ускорения свободного падения м с-2.

Разве не странно, что в единице напряженности гравистатического поля отсутствует напрямую или в скрытой форме единица энергии джоуль, хотя гравитационное поле, как и любое силовое поле, обладает энергией. Если продолжать идти тем же путем, то единицей напряженности гравидинамического (гравитационного вихревого) поля после соответствующего анализа размерностей становится единица с-1, в которой отсутствует даже единица длины.

2. Размерность и единица массы в естественной системе единиц М.Планка.

Идея создания естественных систем единиц, зависящих только от фундаментальных физических констант (ФФК) и не зависящих от измерительных эталонов, возникла еще в XIX веке. История их возникновения подробно описана в монографии К.Томилина (2006). Первым предложил две "универсальные системы единиц" в 1870 и 1873 г.г. английский физик Дж.Максвелл, а первую естественную систему единиц, основанную только на ФФК, предложил в 1874 г. ирландский физик Дж.Стони.

Наиболее популярна предложенная немецким физиком М.Планком в 1899 г. естественная система единиц, базирующаяся на постоянной Планка h, электродинамической постоянной c, гравитационной постоянной G и постоянной Больцмана k. Постоянная Планка h представляет собой элементарный квант физической величины, называемой “действием“. Цель создания естественной системы единиц предельно четко описана самим М.Планком. Эта цель заключается в том, чтобы естественные единицы "сохраняли своё значение для всех времен и для всех культур, в том числе, и внеземных, и нечеловеческих".

Главной метрологической особенностью системы единиц М.Планка является то, что основными физическими величинами являются в ней ФФК, а их единицы являются комбинациями единиц энергии, длины, времени и температуры. То, что единицы ФФК включают в себя единицу энергии, является главной особенностью системы М.Планка. Единицей постоянной Планка в СИ является Дж с, единицей постоянной Больцмана k является Дж К-1. Так называемые планковские величины, измеряемые в единицах длины, времени, массы и температуры, представляют собой выражения, составленные из ФФК, единицы которых включают в себя единицу энергии.

3. Размерность и единица массы в естественной системе величин.

Указанные выше метрологические алогизмы в СИ в отношении единицы массы невозможно устранить, сохраняя тот набор из семи основных единиц, который имеется сейчас. Но эти алогизмы естественным образом устраняются в естественной системе величин ЭСВП, в которую включены, как основные величины, энергия с символом размерности Е и единицей джоуль и число структурных элементов (И.Коган, 2011), оно же количество считаемых величин, с символом размерности С и единицей cnt. Размерность и единица количества считаемых величин находятся в стадии обсуждения, например, в статье П.Мора и В.Филиппса (2015), в русскоязычной литературе иногда применяют название штука.

Единицы электромагнитных величин, входящие в состав системы величин ЭСВП, совпадают с единицами из системы СГСЭ, описанной в работе А.Власова и Б.Мурина (1990). В обеих системах единиц размерные коэффициенты ε0 и μ0 (неверно называемые физическими постоянными) соответствуют ε0 = 1 с размерностью 1 и μ0 = 1/с2 с размерностью L-2Т2. Размерность массы определяется в системе ЭСВП из закона всемирного тяготения, а не из второго закона Ньютона. И при этом размерный коэффициент G, неверно называемый гравитационной постоянной, в системе ЭСВП равен 1 с размерностью, равной 1, точно так же, как и в электростатическом поле ε0 = 1.

Заметим, что в монографии К.Томилина (2006, раздел 3.4.12) также указывается на то, что G не является естественным масштабом какой-либо физической величины, и вместо G в естественную систему единиц рекомендуется включить в качестве единицы основной величины фундаментальный масштаб энергии. Анализ размерностей закона тяготения Ньютона при размерности dim G = 1 приводит к размерности массы dim m = Е1/2L1/2, и к единице, равной 1 кг = 1 Дж1/2 м1/2. Соответственно, это приводит к размерности одного структурного элемента массы Е1/2L1/2С-1 и единице, равной 1 кг cnt-1 = 1 Дж1/2 м1/2 cnt-1. Однако единицы, имеющие дробные показатели размерностей, раздражают многих физиков. Поэтому в системе ЭСВП для массы условно оставлена единица килограмм без расшифровки. Но следует иметь в виду, что единица килограмм является единицей производной величины, условно сделанной основной величиной.

Размерность и единица силы в системе ЭСВП определяются не из второго закона Ньютона, а из уравнения для определения работы силы dA = Fdx, из которого размерность силы равна ЕL-1, а единица силы – 1 Н = 1 Дж м-1. Что же касается размерности min из второго закона Ньютона, замененной на понятие "линейная инертность" I, то в системе ЭСВП она равна ЕL-2Т2, что соответствует единице Дж с2 м-2, а не килограмму. И единица напряженности гравистатического поля получается равной Дж1/2 м-3/2, а вовсе не алогичной единице м с-2 в СИ.

Литература

1. Власов А.Д., Мурин Б.П., 1990, Единицы физических величин в науке и технике.– М:. Энергоатомиздат. – 176 с.
2. Коган И.Ш., 2011, Число структурных элементов как основная физическая величина. – “Мир измерений”, 8, с.с. 46-50.
3. Томилин К.А., 2006, Фундаментальные физические постоянные в историческом и методологическом аспектах, – М.: Физматлит. – 368 с.
4. Чертов А.Г., 1990, Физические величины. – М.: Высшая школа, 336 с.
7. Mills I.M., Mohr P.J., Quinn T.J., Edwin R Williams E.R., 2006, Redefinition of the kilogram, ampere, kelvin and mole: a proposed approach to implementing CIPM recommendation 1 (CI-2005) . – Metrologia. – v. 43. – p.р. 227-246.
8. Mohr P.J., Phillips W.D., 2015, Dimensionless units in the SI. – Metrologia, v. 52, p.p. 40-47



© И. Коган Дата первой публикации 1.07.2008
Дата последнего обновления 10.04.2015

Оглавление раздела Предыдущая Следующая