Виды физических величин и единиц. Международная система единиц физических величин. Кратные и дольные единицы. Производные единицы.

Согласно ГОСТ 16263 -70, под физической величиной понимается свойство, общее в качественном отношении многим физическим объектам (физическим системам, их состояниям и происходящим в них процессам)

Единицы физических величин и системы единиц

Единица физической величины это физическая величина такого размера, которой по определению присвоено числовое значение, равное 1. В природе физические величины связаны между собой зависимостями, которые выражают одни величины через другие. Совокупность связанных такими зависимостями величин, среди которых одни условно приняты в качестве независимых, а другие выражаются через них, называют системой величин. При этом независимые величины системы называют основными, а все другие - производными величинами. Точно также единица основной величины называется основной, а единица производной величины - производной единицей. Совокупность основных и производных единиц определенной системы величин образует систему единиц.

При построении системы единиц выбор основных величин и размера их единиц, вообще говоря, произволен. Однако, он диктуется определенными требованиями практики, основными из которых являются: число основных величин должно быть небольшим; в качестве основных должны быть выбраны величины, единицы которых легко воспроизвести с высокой точностью; размеры основных единиц должны быть такие, чтобы на практике значения всех величин выражались не слишком малыми и не слишком большими числами.

Руководствуясь этими правилами, в 1960 г. XI Генеральная конференция по мерам и весам приняла Международную систему единиц (Систему интернациональную - СИ) с основными единицами метр (m), килограмм (kg), секунда (s), ампер (A), кельвин (K), кандела (cd), моль (mol). Кроме того в качестве стандартных в системе СИ были признаны единицы, не относящиеся ни к основным ни к производным и названные дополнительными, такие как радиан (rad) и стерадиан (sr). Кроме системы СИ, используется система единиц СГС (сантиметр, грамм, секунда).

Единицы, не входящие ни в одну из известных систем, называются внесистемными, например, литр, градус, процент, децибел и т.п. Единица, которая в целое число раз больше системной или внесистемной, называется кратной единицей. Например, километр, тонна, минута, декалитр и т.п. Единица, которая в целое число раз меньше системной или внесистемной, называется дольной. Например, миллиметр, микросекунда, миллилитр и т.п. Обозначения кратных и дольных величин приводятся в справочниках.

Обозначения единиц, наименование которых происходит от фамилий, например Ампер, Ватт, Вебер, Ом и т.п., пишутся с прописных букв (A, W, Wb, ), а остальные - со строчных (m, kg, s). Допускается использование русских обозначений (Вт, Вб, Ом, м, кг, с).

Кратные единицы— единицы, которые в целое число раз превышают основную единицу измерения некоторой физической величины. Международная система единиц (СИ) рекомендует следующие приставки для обозначений кратных единиц:

Дольные единицы, составляют опредёленную долю (часть) от установленной единицы измерения некоторой величины. Международная система единиц (СИ) рекомендует следующие приставки для обозначений дольных единиц:

Приставки СИ (десятичные приставки) — приставки перед названиями или обозначениями единиц измерения физических величин, применяемые для формирования кратных и дольных единиц, отличающихся от базовой в определённое целое, являющееся степенью числа 10, число раз. Десятичные приставки служат для сокращения количества нулей в численных значениях физических величин. Рекомендуемые для использования приставки и их обозначения установлены Международной системой единиц (СИ). ГОСТ 8.417-2002, регламентирующий применение СИ в России

Правила использования приставок

• Приставки следует писать слитно с наименованием единицы или, соответственно, с её обозначением.

• Использование двух или более приставок подряд (напр., микромиллифарад) не разрешается.

• Обозначения кратных и дольных единиц исходной единицы, возведенной в степень, образуют добавлением соответствующего показателя степени к обозначению кратной или дольной единицы исходной единицы, причём показатель означает возведение в степень кратной или дольной единицы (вместе с приставкой). Пример: 1 км² = (10³ м)² =106 м² (а не 10³ м²). Наименования таких единиц образуют, присоединяя приставку к наименованию исходной единицы: квадратный километр (а не кило-квадратный метр).

• Если единица представляет собой произведение или отношение единиц, приставку, или её обозначение, присоединяют, как правило, к наименованию или обозначению первой единицы: кПа·с/м (килопаскаль-секунда на метр). Присоединять приставку ко второму множителю произведения или к знаменателю допускается лишь в обоснованных случаях.

Применимость приставок

В связи с тем, что наименование единицы массы в СИ — килограмм — содержит приставку «кило», для образования кратных и дольных единиц массы используют дольную единицу массы — грамм (0,001 кг).

Приставки ограниченно используются с единицами времени: кратные приставки вообще не сочетаются с ними — никто не использует «килосекунду», хотя это формально и не запрещено, правда, из этого правила есть исключение: в космологии используется единица «гигагод» (миллиард лет); дольные приставки присоединяются только к секунде (миллисекунда, микросекунда и т. д.). В соответствии с ГОСТ 8.417-2002, наименование и обозначения следующих единиц СИ не допускается применять с приставками: минута, час, сутки (единицы времени), градус, минута, секунда (единицы плоского угла), астрономическая единица, диоптрия и атомная единица массы.

С метрами из кратных приставок на практике употребляют только кило-: вместо мегаметров (Мм), гигаметров (Гм) и т. д. пишут «тысячи километров», «миллионы километров» и т. д.; вместо квадратных мегаметров (Мм²) пишут «миллионы квадратных километров».

Приставки, соответствующие показателям степени, не делящимся на 3 (гекто-, дека-, деци-, санти-), использовать не рекомендуется. Широко используются только сантиметр (являющийся основной единицей в системе СГС) и децибел, в меньшей степени — дециметр и гектопаскаль (в метеорологических сводках), а также гектар. В некоторых странах объём вина измеряют декалитрами.

Производные единицы могут быть выражены через основные с помощью математических операций: умножения и деления. Некоторым из производных единиц, для удобства, присвоены собственные названия, такие единицы тоже можно использовать в математических выражениях для образования других производных единиц.

Математическое выражение для производной единицы измерения вытекает из физического закона, с помощью которого эта единица измерения определяется или определения физической величины, для которой она вводится. Например, скорость — это расстояние, которое тело проходит в единицу времени; соответственно, единица измерения скорости — м/с (метр в секунду).

Часто одна и та же единица может быть записана по-разному, с помощью разного набора основных и производных единиц (см., например, последнюю колонку в таблице Производные единицы с собственными названиями). Однако на практике используются установленные (или просто общепринятые) выражения, которые наилучшим образом отражают физический смысл величины. Например, для записи значения момента силы следует использовать Н·м, и не следует использовать м·Н или Дж.

Производные единицы с собственными названиями.