Шамаларды өлшеу

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 10 бет
Таңдаулыға:

Физика терминін орыс тіліне алғаш енгізген орыстың ұлы ғалымы -
М.В.Ломоносов. Физика гректің "фюзис" қазақша "табиғат" деген сөзінен
шыққан.
Физика табиғатты зерттейтін ғылымдарының қатарына жататындықтан, онда
уақыт, кеңістік, қозғалыс, материя т.с.с. терминдер пайдаланылады. Материя
біздің санамызға тәуелсіз өмір сүретін нәрсе. Материя үнемі, толассыз
қозғалыста болады. Бізді қоршаған ортада кездесетін өзгерістер - материяның
қозғалысы. Материя кеңістік пен уақыт бойынша өзгереді. Кеңістік пен уақыт
- материяның өмір сүру формасы, олар өзара тығыз байланысты. Сол сияқты,
материяны да кеңістік пен уақыттан бөліп қарауға болмайды. Физикада материя
қозғалысының кейбір түрлері қарастырылады. Материя қозғалысының ең
қарапайым түрі - механикалық қозғалыс. Онан кейін материя қозғалысының
түрлері молекулалық, электромагниттік, ядролық және т.б. болып күрделене
түседі. Бұлардың әрқайсысы физиканың әр түрлі тарауларында оқылады.
Бізді қоршаған заттарды физикалық денелер деп, ал осы физикалық
денелердегі әр түрлі өзгерістерді физикалық құбылыстар деп атаймыз.
Құбылыстар арасындағы тағайындалған тәуелділіктер физикалық заңдылықтар
болып табылады. Осы заңдылықтарды ашу нәтижесінде адам баласы қарапайым
еңбек құралдарынан бастап атом энергиясына дейін өзіне қызмет істететін
дәрежеге жетті.
Физикалық шамалар және оларды өлшеу. 1978 жылы Өзара Көмек Кеңесінің
(СЭВ) Стандарттар жөніндегі Тұрақты Комиссия "Метрология. Физикалық
шамалардың бірліктері" деген стандарт енгізді (СТ СЭБ 1052-78). Осыған орай
Бірліктердің халықаралық жүйесі (СИ) негізге алынады. Бірліктердің
халықаралық жүйесі негізгі 7 бірліктен (метр, килограмм, секунд, ампер,
кельвин, моль және кандела), 2 қосымша (радиан және стерадиан) және 17
туынды бірліктен (люкс, люмен, вольт, фарад, герц, ньютон, паскаль, джоуль,
ватт, кулон, ом, сименс, вебер, тесла, генри, беккерель, грэй) тұрады.
Физикалық шама. Шамаларды өлшеу
1. Табиғаттағы құбылыстарды бір-бірімен салыстыра сипаттау үшін
физикалық шамалар деп аталатын айрықша терминдер колданылады. Мысалы,
шапқан аттың, ұшқан құстың және тасбақаның қозғалыстарын салыстыра сипаттау
үшін үш түрлі физикалық термин қолданылады. Олардың бірі - уақыт, екіншісі
- журілген. жол, үшіншісі - жылдамдың. Бұларды физикалық шамалар деп
атайды.
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]
Қоршаған ортаның барлық объектілері өздерінің қасиеттерімен
сипатталады. Үдерістер мен физикалық денелердің түрлі қасиеттерін сандық
сипаттау үшін шама түсінігі енгізілген. Шама - басңа қасиеттердің ішінен
ерекшеленетін және белгілі бір әдіспен бағаланатын белгілі бір нәрсенің
қасиеті.
Шамаларды талдау оларды екі түрге бөлуге мүмкіндік береді: шынайы және
идеалды (1-сурет).

Идеалды шамалар негізінен математика саласына байланысты болады және
нақты шынайы түсініктердің жалпы түрі болып табылады.
Шынайы шамаларды, өз кезегінде, физикалық және физикалық емес,
өлшенетін және бағаланатын деп бөлуге болады.
Физикалық шама деп көптеген физикалық объекттер үшін сапалың тұрғыда
ортаң болатын және сандық мәнде ерекшеленетін физикалық объект (құбылыстың,
процестің) қасиеттерінің бірі аталады. Осылайша, қаттылық қасиеті сапалық
тұрғыда болат, ағаш, шыны сияқты материалды сипаттайды, ал қаттылық
дәрежесі (сандық мәні) - олардың әрқайсысы үшін әр түрлі шама.
Физикалық шамаларды өлшенетін және бағаланатын деп бөлуге болады.
Бағаланатын физикалық шамаларды сандық түрде белгіленген өлшем
бірліктерінің (масса, күш, кернеу және т.б.) белгілі бір саны түрінде
өрнектеуге болады.
Өлшенетін физикалық шамалар - белгілі бір себептермен өлшем бірлігі
белгіленбейтін шамалар, сол себептен олар тек бағалануы мүмкін (өнім
сапасы, баға және т.б.)
Физикалық шамалардың жіктелуі төмендегі 7-суретте келтірілген. Құбылыс
түрлері бойынша олардың түрлері:
Энергетикалық (белсенді, активті), яғни энергияның түрлену, берілу
және пайдалану үдерістерінің энергетикалық сипаттамаларын суреттейтін
шамалар; оларға ток, кернеу, қуат, энергия, заряд жатады, олар қосымша
энергия көздерін пайдаланбай өлшенетін ақпарат белгісіне түрленуі мүмкін.
Заттық (пассивті), яғни заттардың, материалдардың және олардан
жасалатын бұйымдардың физикалық және физикалық-химиялық қасиеттерін
сипаттайтын шамалар; радиотехникалық шамалардың ішінен - электрлік кедергі,
сыйымдылық, индуктивтілік және т.б; оларға өлшеуіш аңпарат белгілерін
қалыптастыратын қосымша энергия кезі қажет; мұнда пассивті физикалық
шамалар өлшенетін активті шамаларға түрленеді.
Уақыттық процестерді сипаттайтын, бұл топқа түрлі спектальді және
поляризациялық сипаттамалар, корреляциялық функциялар және т.б. жатады.
Құбылыстар мен үдерістердің түрлі топтарына қатыстылығы бойынша
физикалық шамалар бөлінеді:
– Кеңістіктік-уақыттық
– Механикалық, жылулық
– Электрлік, магниттік, акустикалық
– Физикалық-химиялық
– Иондағыш сәулеленудің, жарықтық
– Атомдық жөне ядерлік физиканың.
Басқа шамалардан шартты тәуелсіздігі дәрежесіне байланысты физикалық
шамалар жіктеледі:
– Негізгі
– Туынды
– Қосымша
Бұл белгі бойынша жіктелу туралы төменде толығырақ қарастырылған.
Өлшемдерінің болуы бойынша физикалық шамалар бөлінеді:
– Өлшемі бар
– Өлшемі жоқ

Өлшемдердің объектісі негізгі және туындыға бөлуге болатын физикалық
шамалар болып табылады.
Негізгі шамалар бір-бірінё тәуелді емес, бірақ олар туынды деп
аталатын басқа физикалық шамалармен байланысты орнату үшін негіз ретінде
қызмет етеді. Эйнштейн формуласындағы негізгі бірлік - масса, ал энергия -
бұл туынды бірлік, олардың арасындағы тәуелділікті белгілі формула
анықтайды

Негізгі шамаларға өлшемдердің негізгі бірліктері сөйкес келеді, ал
туынды шамаларға - өлшемдердің туынды бірліктері.
Негізгі жөне туынды бірліктердің жиынтығы физикалық шамалардың
бірліктер жүйесі деп аталады. Бірліктердің бірінші жүйесі болып метрлік
жүйе саналады, мұнда ұзындықтың негізгі бірлігі болып метр қабылданған,
салмақ бірлігі ретінде - +4°С температурадағы химиялық таза судың 1 см3
салмағы - грамм алынған. 1799 жылы метр мен килограмның алғашқы үлгісі
(эталоны) жасалған. Бұл екі бірліктерден басқа метрлік жүйеге өзінің
бастапқы нұсқасында аудан (ар - қабырғасы 10 м квадрат ауданы), көлем (стер
- бүйірі 10 м-ге тең кубтың көлемі), сыйымдылық (литр - бүйірі 0,1 м-ге тең
кубтың көлемі) бірліктері енген.
Осылайша, метрлік жүйеде негізгі және туынды бірліктерге нақты бөлу
болған жөн.
Бірлік жүйесі түсінігін негізгі және туындының жиынтығы ретінде ең
алғаш рет 1832 жылы неміс ғалымы К.Ф. Гаусс ұсынған. Бұл жүйеде негізгі
ретінде мыналар қабылданды:
ұзындық бірлігі - миллиметр
масса бірлігі - миллиграмм
уақыт бірлігі - секунд
Бірліктердің бұл жүйесі абсолютті деп аталды.
1881 жылы СГС физикалық шамалардың бірліктер жүйесі қабылданған, оның
негізгі бірліктері:
сантиметр - ұзындық бірлігі
грамм - масса бірлігі
секунд - уақыт бірлігі
... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.