Прямые и косвенные измерения.

Стр 1 из 14Следующая ⇒

В.П. Сидоров

Практикум по физике

Часть 1. Биоакустика.

Вводное занятие

Измерения. Единицы измерений в системе СИ.

Измерение – это процесс сравнения исследуемой величины с ее значением, принятым за единицу.

Международная система единиц СИ (System International) имеет в своей основе следующие девять единиц измерения:

Таблица 1. Основные единицы системы СИ.

Величина	Обозначение	Наименование
Длина	1м	метр
Масса	1кг	килограмм
Количество вещества	1моль	моль
Время	1с	секунда
Сила электрического тока	1А	ампер
Температура	1К	кельвин
Сила света	1кд	кандела
Плоский угол	1рад	радиан
Телесный угол	1ср	стерадиан

Из этих основных единиц выводятся все производные единицы; некоторые из них приведены в табл. 2.

Таблица 2. Некоторые производные единицы системы СИ.

Величина	Обозначение и связь с другими величинами	Наимено- вание
Частота колебаний	1Гц = 1 1/с = 1 с^-1	герц
Сила	1Н = 1 кг‧м/с²	ньютон
Давление	1 Па = 1 Н/м²	паскаль
Энергия, механическая работа	1Дж = 1 Н·м	джоуль
Мощность	1Вт = 1 Дж/с	ватт
Электрический заряд	1Кл = 1 А·с	кулон
Напряжение, электрический потенциал	1В = 1 Дж/Кл	вольт
Электроемкость	1Ф = 1 Кл/В	фарад
Электрическое сопротивление	1 Ом = 1 В/А	ом
Электрическая проводимость	1См = 1 А/В	сименс
Магнитная индукция	1Тл = 1 Н/А‧м	тесла
Поток магнитной индукции	1Вб = 1 Тл‧м²	вебер
Индуктивность	1 Гн = 1 Вб/А	генри
Световой поток	1лм = 1кд/ср	люмен
Освещенность	1лк = 1лм/м²	люкс
Активность изотопа	1Бк = 1расп./с = 1с^-1	беккерель
Поглощенная доза излучения	1Гр = 1Дж/кг	грей
Эквивалентная доза	1Зв = 1Дж/кг	зиверт

Заглавная буква в обозначении единицы измерения означает, что эта единица названа в честь известного физика (Герц, Паскаль, Ом, и др.). Обозначения, не связанные с именами собственными, пишутся с прописной буквы (1кг, 1кд, 1лм, и т.д.).

Некоторые внесистемные единицы измерений.

Давление. Единица давления в системе СИ – паскаль (Па).

Внесистемная единица – миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.)

Связь между ними: 1мм рт. ст. = 133 Па; 1Па = мм рт. ст.

Температура – мера внутренней энергии тел.

Единица температуры в системе СИ – один градус Кельвина (1К).

Нулевая точка в шкале Кельвина сдвинута относительно нулевой

точки в шкале Цельсия на 273,16 градуса: Т(К) = 273,16 + t(⁰C).

Градус Кельвина (1К) и градус Цельсия (1⁰C) равноценны.

Энергия. Единица энергии в системе СИ – джоуль (Дж).

Внесистемная единица – калория (кал).

Связь между ними: 1кал = 4,19 Дж; 1Дж = 1 / 4,19 кал = 0,24 кал.

Внесистемная единица – электронвольт (эВ) – энергия, которую

приобретает электрон, прошедший ускоряющую разность

потенциалов величиной в один вольт. Заряд электрона 1,6·10^-19 Кл.

Связь с джоулем: 1эВ=1,6·10^-19 Дж.

Внесистемная единица – киловатт-час (кВт‧час). Введена на основе

формулы, определяющей мощность: Р = Е / t. Отсюда – выражение

для энергии: Е = Р ‧ t и единица измерения кВт‧час. Эта единица

широко применяется при учете производства и потребления

электроэнерги.

Время. Единица времени в системе СИ – секунда (с).

Внесистемные единицы: 1мин = 60 с; 1 час = 3600с.

Мощность. Единица мощности в системе СИ - ватт (Вт).

Внесистемная единица – лошадиная сила (л.с.)

Связь между ними: 1л.с. = 720 Вт = 0,72 кВт, 1кВт = 1,38 л.с.

Дробные доли и кратные единицы измерения.

Таблица 3. Дробные доли единиц

(на примере одной секунды)

Обозначение	Наименование
1с	секунда
1дс = 10^-1с	децисекунда
1сс = 10^-2с	сантисекунда
1мс = 10^-3с	миллисекунда
1мкс = 10^-6 с	микросекунда
1нс = 10^-9с	наносекунда
1пс = 10^-12с	пикосекунда
1фс = 10^-15с	фемтосекунда
1ас = 10^-18 с	аттосекунда

Таблица 4. Кратные единицы (на примере одного метра)

Обозначение	Наименование
1м	метр
1км = 10³ м	километр
1Мм = 10⁶ м	Мегаметр
1Гм = 10⁹ м	Гигаметр
1Тм = 10¹² м	Тераметр
1Пм = 10¹⁵ м	Петаметр
1Эм = 10¹⁸м	Эксаметр
1Зм = 10²¹ м	Зеттаметр
1Йм = 10²⁴ м	Йоттаметр

Несколько сложнее обстоит дело с кратными единицами в информатике.

Система повышающих приставок в таблицах 4 и 5 одна и та же: кило-, Мега-, Гига-, и т.д. Но табл. 4 соответствует десятичной системе исчисления; в ней соседние строки отличаются в 10³ = 1000 раз. А в табл. 5 те же по названию приставки работают со сбоем, в котором «виновата» двоичная система исчисления: соседние строки таблицы 5 отличаются в 2¹⁰ = 1024 раза.

Таблица 5. Кратные единицы в информатике.

Название, Обозначение.	байт	Кбайт	Мбайт	Гбайт
1байт = 8 бит
Килобайт Кбайт	2¹⁰ = 1024
Мегабайт Мбайт	2²⁰ = 1048576	2¹⁰ = 1024
Гигабайт Гбайт	2³⁰	2²⁰ = 1048576	2¹⁰ = 1024
Терабайт Тбайт	2⁴⁰	2³⁰	2²⁰ = 1048576	2¹⁰ = 1024
Петабайт Пбайт	2⁵⁰	2⁴⁰	2³⁰	2²⁰ = 1048576
Эксабайт Эбайт	2⁶⁰	2⁵⁰	2⁴⁰	2³⁰
Зеттабайт Збайт	2⁷⁰	2⁶⁰	2⁵⁰	2⁴⁰
Йотабайт Йбайт	2⁸⁰	2⁷⁰	2⁶⁰	2⁵⁰

Прямые и косвенные измерения.

Прямые измерения. Результат прямых измерений получают при непосредственном использовании измерительного прибора по его прямому назначению.

Примеры прямых измерений:

- Измерение размеров предмета с помощью рулетки. Если рулетка – простейшая металлическая, результат измерений считывается на ее шкале. Если это лазерная рулетка высокой точности, результат считывается с ее дисплея.

- Измерение силы тока с помощью амперметра (миллиамперметра, микроамперметра), будь то прибор аналоговый или цифровой.

- Измерение времени с помощью часов, с любой индикацией времени.

- Измерение температуры тела пациента при помощи медицинского термометра (ртутного или электронного).

Косвенные измерения. Результат косвенных измерений вычисляют с помощью какой-нибудь известной формулы, в которой одна из величин – косвенно измеряемая величина – должна быть единственной неизвестной величиной. Остальные величины, функционально связанные с измеряемой - результаты их прямых (или косвенных) измерений.

Но бывает и проще: «известная формула» может соответствовать всего лишь определению измеряемой величины.

Примеры косвенных измерений:

- Измерение средней скорости движения. Формула соответствует определению скорости: V = S / t , где S – путь, t – длительность его прохождения.

- Измерение периода полураспада радиоактивного препарата по двум результатам измерения интенсивности излучения (с помощью дозиметра) и промежутка времени между ними (с помощью обычных часов), Расчетная формула - математические следствия закона радиоактивного распада.

- Измерение сопротивления проводника, Его можно получить как результат прямых измерений, если иметь омметр – прибор для измерения омического сопротивления. Если омметра нет, сопротивление проводника можно измерить косвенно, по результатам прямых измерений напряжения U на концах проводника (вольтметром) и силы тока I при таком напряжении (амперметр). Расчетная формула для сопротивления R– алгебраическое следствие закона Ома для участка цепи: R = U / I.

Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 355; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!