Физикалық шама

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 13 бет
Таңдаулыға:

Жоспары

Кіріспе

І. Физикалық шама туралы негізгі түсінік

ІІ. Өлшем бірліктерінің халықаралық жүйесі

2. 1. Физикалық шамалар, олардың бірліктері және шкалалар

Қорытынды

Пайдаланылған әдебиеттер

І. Физикалық шамат туралы негізгі түсінік

Физикалық шама деп «сапа жағынан көптеген физикалық объектілерге (физикалық жүйелер, жүйелерде өтетін процестер, т. с. с. ) ортақ, сан жағынан әр объект үшін әр түрлі мәні бар қасиетті» айтады. Мысалы, материалдық денелердің бәрінің массасы мен температурасы болады, бірақ денелердің әрқайсысы үшін бұл қасиеттердің сандық мәндері әр түрлі болатыны белгілі.

Егер физикалық шаманың белгілі бір объектідегі сандық мөлшерін көрсету қажет болатын болса, онда «размер» дейтін термин қолданылады. Размерлік деп туынды шамалардың негізгі шамаларға байланыстылығын символмен белгілеуді айтады. Егер санның біреуінің дәрежесі нөлге тең болса, оны размерсіз физикалық шама деп атайды. Ал физикалық шаманың мәні деп шаманың бірлік бойынша есептелінген сандық мәнін айтады.

Шаманың мәні дерексіз сан, ал оның размері деректі.

Шаманың мәні мен размерінің арасында айырмашылық бар. Шаманың размері - шаманың нақты, объективті мөлшері болса, ол санамыздан тыс ұғым. Шама размерін шама бірліктерімен, басқаша айтқанда шаманың сандық мәнімен сипаттап көрсетуге болады.

Шаманың сандық мәні шама бірлігінің түріне байланысты өзгеріп отырады, ал размері өзгермейді.

Физикалық шаманың бірлігі - ол да физикалық шама, оның сандық мәні 1 - ге тең. Шама бірлігі физикалық шамалардың сандық мәндерін бір - бірімен салыстыру үшін қажет.

Физикалық шамалар құбылыстардың қасиеттерін сандық тұрғыдан сипаттайды.

Физикалық шамалар құбылыстарды ғана емес, денелердің де қасиеттерін сипаттау үшін қолданылады. Шыныны алмаспен кесуге болады. Шыныққан болатпен мысты өңдейді. Ал керісінше жұмсақ мыс пен болатты өңдеу мүмкін емес. Сондықтан денелердің беріктік қасиеттерін сипаттау үшін қаттылық деген шама енгізіледі. Ең қатты дене - алмас, одан кейінгісі - шыны (шынымен болаттың бетін тырнауға болады), ал болаттың қаттылығы мыстан жоғары.

2. Әрбір физикалық шаманың өлшем бірліктері (қысқаша бірліктері) болады. Мысалы, ұзындық бірлігі - метр, температура бірлігі - градус. Қысым, салмақ, масса, куіи, жылу өткізгіштік, электр өткізгіштік, жарық жылдамдыгы сияқты физикалық және астрономиялық шамалар бірліктерін оқу барысында біртебірте білетін боласыңдар.

Физикалық шамаларды колданғанда (жазғанда, айтқанда) олардың бірліктерін міндетті түрде атап отыру керек. Физикалық шаманың мәні деп, оның өлшем бірлігі көрсетілген сандық мәнін айтады. Мысалы, дене 10 секунд қозғалған болса, оның козғалу уақытын £=10 секунд (қысқаша 10 с) деп жазамыз. Ал £=10 деп атаусыз жазсақ, онда мағынасыздық пайда болады. Физикалық шамалардың бірлігі үлкен де, кіші де бола алады.

Физикалык шаманың бірлігі ірі болған сайын, оның сан мәні кішірейе береді. Мысалы, ұзындықтың километр (км) деген ірі бірлігі метр (м) деген кіші бірлігіне карағанда мың есе үлкен, яғни 1 км = 1000 м. Сондықтан 1, 5 км = 1500 м; 0, 5 км = 500 м, т. б. Сондай-ак уакыт бірліктерін алатын болсак: 1 мин = 60 с; 1, 5 мин = 90 с деп жаза аламыз.

3. Физикалық құбылыстарды сандық жағынан сипаттап, олардың арасындағы байланыстарды білу үшін физикалык шамалардың мәндері накты болуы керек. Осыған орай «физикалық шамалардың мәндері қалай анықталады?» деген сұрак туындайды. Физикалыц шамалардың мәндерін физикалық аспаптар жәрдемімен арнайы өлшеулер жургізу арқылы анықтайды. Мысалы, кыздырғанда денелердің ұлғаятыны белгілі. Бұл кұбылысты сандық жағынан салыстыра сипаттау үшін екі физикалық шама: температура мен көлем өлшенуі тиіс. Физикалық тәжірибелерде өлиіеулер жиі пайдаланылады. Сондыктан оған ерекше мән беріледі. Өлшеу тетігі мен өдісін, кыскасы, өлшеу мәдениетін меңгеру - физикадағы эксперименттік әдістің ең басты талаптарының бірі. Өлшеулер тек практика үшін ғана емес, теориялық қорытындыларды тексеру үшін де аса кажет.

Физикалық шаманы өлшеу дегеніміз - оны өлшем бірлік ретінде алынған біртекті басқа бір шамамен салыстыру.

Физикалық шамаларды арнайы аспаптардың көмегімен өлшейді. Ең қарапайым өлшеу құралдарының бірі - сызғыш. Оның көмегімен кашыктықты және денелердің сызықтық мөлшерін: ұзындығын, енін, биіктігін өлшейді.

Мектепте көп қолданылатын өлшеу- 23-сурет іш кұралдары 22-23-суреттерде көрсетілген. Олардың бетіне бөліктер түсірілген. Кейбір бөліктердің тұсына сандар жазылған.

4. Қуралдың бетіне тірсірілген бөліктер мен сандар аспап шкаласы деп аталады. Тек шкала бар болса ғана аспаптың көрсетуі, яғни өлшенетін шаманың мәні туралы бағамдауға болады. Көп жағдайда аспап бетінде шкаламен катар өлшенетін шаманың бірлігі де қысқаша жазылады. Мысалы, ток күшінің бірліктері: амперметр - (А), миллиамперметр (мА) деп, ал көлем бірліктері: см3, дм3, литр (л) деп жазылады.

Өлшеулерді дұрыс жүргізу үшін аспап шкаласындағы бір бөліктің құнын таба білу қажет.

Аспап шкаласындағы бөліктің ңуны өлшенетін шаманың шкаладагы кез келген екі мәнінің айырымын сол мәндердің арасындағы бөліктердің санына бөлу арқылы анықталады. Мысалы, 22, ә-суреттегі мензурка шкаласы бөлігінің құнын мына ретпен анықтауға болады:

а) шкаладан бірлігі см3 болатын көлемнің кез келген екі мәнін аламыз: мысалы, 150 см3 және 100 см3;

ә) олардың айырымын табамыз: 150 см3-100 см3 = 50 см3;

б) көлемнің екі мәні (150 см3 пен 100 см3) арасындағы мен- зурка бөліктерінің санын аныктаймыз: суретте ол 10-ға тең;

в) бір бөлікке келетін көлемнің мәнін анықтаймыз: 50 см3:10 = 5 см3.

Бұл сан шкаладағы ең кіші бөліктің мәні, яғни анықтама бойынша бір бөліктің құны болып табылады.

Бір бөліктің құнын білгеннен кейін, өлшенетін шаманың мәнін табу керек. Суреттегі сүйықтықтың көлемі 100 см3-тан артық, бірак 150 см3-ка жетпейді. Сүйыңтықтың деңгейі 100 см3-тің үстіне 8 бөлікке көтерілген. Осы 8 белікке сәйкес келетін көлем: 8 • 5 см3 =40 см3. Сонда мензуркадағы сүйықтықтың көлемі: 100 см3+40 см3=140 см3 болады. [1]

ІІ. Өлшем бірліктерінің халықаралық жүйесі

Физикалық шаманың нақты мәні - тәжірибелік жолмен алынған және шынайы мәнге өте жақындатылған, өлшеу барысында шынайы мән орнына қолданылатын физикалық шама мәні.

Физикалық шаманың өлшем бірлігі - бұл шартты түрде сандық мәні бірге тең деп алынған белгіленген мөлшердегі физикалық шама.

Өлшем бірліктері кейбір нәрселерді сандық түрде өрнектеу қажет болғанда, мысалы, сусымалы және сұйық заттардың санын, қашықтық, процесс сипаттамаларын өрнектеу үшін пайда бола бастады. Көпем, ұзындық, масса өлшемдері пайда болды.

Алғашында өлшем бірліктер оларды жаңғырту үшін мөлшермен байланысты болды. Өлшенетін шаманың өлшем көпемі мөлшермен жаңғыртылған шама көпеміне тең болады. Өйткені бір бірлік өлшенетін шаманың үлкен және кіші мөлшерін өлшеу үшін қолайсыз болды, өзара еселі және бөлшектік қатынасты бірнеше бірліктер қолданылды, сонымен қатар бұл қатынастардың әртүрлі коэффициенттері де қолданылды.

Ғылым мен техниканың дамуына байланысты шамалардың бірліктерінің өлшемін жасауда қолданылатын физикалық нысандардың қасиеттері тұрақтылық пен жаңғыртушылық талаптарына сай келмеді. Бұл бірліктердің табиғи өлшемдерінен бас тартуға алып келді. Метрикалық өлшемдерді жасауға көшті, ұзындық пен массаның бірлігі - метр мен килограммның заттық эталондары жасалды (мысалы, ұзындықтың бірлігінің табиғи дәл өлшемі - Жер меридианы бөлшегінің ұзындығы) .

Ары қарай, ғылымның дамуы мен өлшем дәлдігіне деген талантардың артуына байланысты адамның қолымен жасалған эталондар масса мен ұзындық бірлігінің жоғары дәлдікпен сақталуы мен көшірілуін қамтамасыз ете алмайтыны анықталды. Физикалық шамалар бірлігінің тура және сенімді жаңғыртылуы мен сақталуы үшін қолдануға болатын физикалық құбылыстарды зерттеу басталды. Монохроматты жарық толқынының ұзындығын қолдана отырып ұзындықты өлшеу мүмкіндігі анықталды, ол дәлдікті он есе арттырды. Бірақ кейінірек мұндай дәлдік те жеткіліксіз болды және жоғары дәлдікке жету үшін зерттеулер жүргізілді.

Сонымен, шама өлшем бірліктерінің дамуын бірнеше кезеңдерге бөлуге болады.

Бірінші кезеңде шаманың өлшем бірлігін еркінше таңдалған табиғи немесе антроломорфты шамамен байланыстырған. Өлшенетін шама бірлігінің мөлшері жаңғыртылатын шама мөлшеріне теңестірілген.

Екінші кезең табиғатпен жаңғыртылған шама бірлігінен бас гартумен және жасайды, заттай эталондарға (метрге, килограммға) өтумен сипатталады.

Үшінші кезеңде физикалық шамалар бірліктерінің дамуы анықталды. Шама бірліктерінің жасанды эталондары ғылым мен техника талаптарына сай жаңғыра, сақтала және беріле қамтамасыз ете алмайтыны анықталды. Физикалық константалар мен жоғары тұрақты қүбылыстарды қолдану физикалық шама бірліктерін жаңғырту дәлдігін арттыруға мүмкіндік берді. Қазір метр мөлшері вакуумдағы жарық жылдамдығы арқылы анықталады. Мұндай тәсіл бізді физикалық шамалардың «табиғи» бірлігіне жақындатты.

Жекелеген физикалық шамалар бойынша бір кезеңнен келесі кезеңге ауысу әлі де орын алуда.

Апайда масса бірлігі екінші кезеңде қалған. Масса бірлігі ретінде алғашында судың текше дециметрінің массасы алынған, казіргі кезге дейін масса бірлігі килограммның жасанды эталондарымен - 1889 жылы дайындалған платина-иридийлі гирлермен анықталады. Килограммды анықтау басқа бірліктермен байланыссыз, бұл бірлік тәуелсіз болып қалады.

Жоғарыда айтылғандай, алғашында физикалық шамалардың бірліктері бір-бірімен байланыссыз ерікті таңдалды. Мысалы «шынтақ» I Генрихтің скилетр ұзындығымен сәйкес келді, көп елдерде кеңінен қолданылатын ұзындың бірлігі «фут» - Ұлы Карлдың табан ұзындығына тең болды.

Әр мемлекетте және тіпті әр қалада өзіндік бірліктер жасалды. Ф. Энгельс атапөткендей, сол Уақытта Германияның құрамына көптеген ұсақ мемлекеттер кіргендіктен елде жүздеген өлшемдер мен шамалар болған. Бір бірліктерді басқа бірліктерге аудару өте күрделі болды және өлшеу нәтижелерінің кателігінің артуына әкеліп соқтырды. Одан басқа, әртүрлі еқбек салалары өз бірліктерін жасады. Осының барлығы ғылым мен техниканың дамуын тежеді.

1872 жылы метрикалық жүйенің эталондары жөніндегі Халықаралық комиссия шартты материалды эталондар негізіндегі масса және ұзындық бірліктеріне көшу туралы шешім қабылдады.

1875 жылы 17 мемлекет (соның ішінде Ресей) Метрикалық конвенқияға қол қойған дилломатиялық конференция өтті. Ол бойынша:

- метр мен килограммның халықаралық эталондары қабылданды;

- өлшемдер мен шамалардың Халықаралық бюросы кұрылды;

- өлшемдер мен шамалардың Халықаралық комитеті кұрылды;

- өлшемдер мен шамалар бойынша Бас конференцияны алты жылда бір рет шақыру бекітілді.

Платина мен иридий қоспасынан метр мен килограммның үлгілері жасалды.

1889 жылы Парижде өлшемдер мен шамалар бойынша I Бас конференция өткізіліп, онда дайындалған үлгілерден метр мен килограммның халықаралық эталондары бекітіліп, олар өлшемдер мен шамалардың Халықаралық бюросына сақтауға берілді. Қалған дайындалған метр мен килограмм үлгілері жеребе бойынша Метрикалық конвенцияға қол қойған мемлекеттерге таратылды. Ресей екі эталондық метр (№ 11 и № 28) және екі эталондық килограммға (№ 12 и № 26) ие болды. № 28 Мстр және № 12 килограмм Ресейдің мемлекеттік эталондары ретінде бекітілді. Сөйтіп, 1899 жылы халықаралық мет

Өлшем бірліктерінің халықаралық жүйесі (СИ) - өлшемдердің халықаралық қалпы, метрикалық жүйесінің заманауи нұсқасы. СИ күндепікті, өмірмен қатар ғылым және техникада әлемдегі ең көп пайдаланатын бірліктер жүйесі болып табылады. Қазіргі кезде әлемнің көп елдерінде СИ заңды түрдегі бірліктер жүйесі ретінде қабылданған және тіпті күндепікті өмірде дәстүрлі бірліктерді қолданатын елдердің өзі осы жүйе бірліктерін ғылымда әрқашан пайдаланады. Осы аздаған елдер (мысалы, АҚШ) дәстүрлі бірліктердің өзін СИ бірліктеріне ауыстырған.

СИ бойынша ұзындықтық негізгі бірлігі метр (1 м), уақыт-секунд (1 с), масса - килограмм (1 кг), электр тоғының күшіамер (1 А), термодинамикалық темлература - кельвин (1 К), жарық күші - кандепла (1 кд) және зат мөлшері - моль (1 моль) болып табылады.

Метр 1/299792458 секунд аралығында вакуумде өтетін жарық жолының ұзындығына тең.

299792458м/свакуумдағы постулатталған жылдамдығы, дәл, қателіксіз тұрақты.

Секунд- цезий-133 атомының қалыпты жағдайының өте жұқа құрылымының екі деңгейінің арасындағы ауысымға сәйкес 9192631770 сәулелену кезеңі жүзеге асатын аралық.

Килограмм килограмның халықаралық эталон - платина- иридий гірдің массасына тең.

Ампер өзгермейтін тоқ күшіне тең, ол тоқ бір-бірінен 1 м аралықта вакуум ішінде орналасқан, ұзындығы шексіз және көлденең қимасының ауданы өте аз болатын екі параллель тік өткізгіш арқылы өткенде, өткізгіштің әрбір 1 м ұзындығы бойында 2 • 10-7 ньютонға тең өзара әрекеттесу күшін тудырады.

Анықтамаға сәйкес ампер өлшемі килограмм мен метр эталондарына сүйенсді. Бірақ ампер де метр сияқты негізгі бірлік болып табылады.

2. 1. Физикалық шамалар, олардың бірліктері және шкалалар

Бірліктердің СГС жүйесі - үш негізгі өлшем бірлігінен (сантиметр, грамм, секунд: СГС) тұратын физикалық шамалардың бірліктер жүйесі. Ол 1881 жылы электриктердің Парижде өткен 1-халықаралық конгресінде қабылданған. Бірліктердің СГС жүйесі механиканың және электр динамикасының өлшем бірліктерін қамтиды. Алғашында электр динамикасы үшін электрмагниттік (СГСМ) және электрстатикалық (СГСЭ) деп аталатын бірліктердің СГС жүйесінің екі түрі қолданылды. СГСЭ жүйесінің негізіне электр зарядының өзара әсерін, ал СГСМ жүйесінің негізіне магнит зарядының өзара әсерін сипаттайтын Кулон заңы алынады. бірліктердің СГСМ жүйесінде вакуумның магниттік өтімділігі (магнит тұрақтысы) : Ұ0 = 1, ал электрлік өтімділігі (электр тұрақтысы) ε0 = 1/с2 с2/м2, мұндағы с - жарық жылдамдығы. Бірліктердің СГСМ жүйесіндегі магнит ағынының өлшем бірлігі - максвелл (Мкс), магнит индукциясының өлшем бірлігі - гаусс (Гс), магнит өрісі кернеулігінің өлшем бірлігі - эрстед (Э), магнит қозғаушы күшінің өлшем бірлігі - гильберт (Гб) . Бұл жүйеде электрлік өлшем бірліктеріне атау берілмейді. Ал бірліктердің СГСЭ жүйесінде ε0 = 1, Ұ0 = 1/с2 с2/см2 және онда электрлік бірліктердің атауы болмайды; олардың мөлшерін өлшеу қолайсыз, сондықтан бұл жүйенің бірліктері көбінесе теориялық еңбектерде қолданылады. 20 ғасырдың екінші жартысынан бірліктердің симметриялық (аралас) СГС жүйесі (немесе Гаусс жүйесі) кеңінен қолданыла бастады. Бұл жүйеде Ұ0 = 1 және ε0 = 1. Бұл жүйенің магниттік бірліктері бірліктердің СГСМ жүйесінің бірліктерімен, ал электрлік бірліктері бірліктердің СГСЭ жүйесімен бірдей болып келеді. Бірліктердің СГС жүйесінің негізінде жылу (Цельсий градусын қоса отырып; СГСӘС), жарық (люменді қоса отырып; СГСЛ), радиоактивтілік және иондағыш сәуле (рентгенді қоса отырып; СГСР) бірліктерінің жүйесі құрастырылады. Бірліктердің СГС жүйесінің өлшеу бірліктері физика мен астрономияның теориялық жұмыстарында ғана қолданылады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.