الكمية المادية هي إحدى خصائص الشيء المادي (ظاهرة ، عملية) ، وهي شائعة نوعياً للعديد من الأشياء المادية ، بينما تختلف في القيمة الكمية.

الغرض من القياسات هو تحديد قيمة الكمية المادية - عدد معين من الوحدات المعتمدة لها (على سبيل المثال ، نتيجة قياس كتلة المنتج هي 2 كجم ، وارتفاع المبنى 12 مترًا ، إلخ. ).

اعتمادًا على درجة التقريب إلى الموضوعية ، يتم تمييز القيم الحقيقية والفعلية والمقاسة للكمية المادية.

هذه هي القيمة التي تعكس بشكل مثالي الخاصية المقابلة للكائن من حيث النوعية والكمية. بسبب النقص في وسائل وطرق القياس ، لا يمكن عمليا الحصول على القيم الحقيقية للكميات. لا يمكن تخيلها إلا من الناحية النظرية. وقيم الكمية التي تم الحصول عليها أثناء القياس ، فقط إلى حد أكبر أو أقل تقترب من القيمة الحقيقية.

هذه هي قيمة كمية تم العثور عليها تجريبيًا وقريبة جدًا من القيمة الحقيقية بحيث يمكن استخدامها بدلاً من ذلك لهذا الغرض.

هذه هي القيمة التي يتم الحصول عليها عن طريق القياس باستخدام طرق وأدوات قياس محددة.

9. تصنيف القياسات تبعاً لاعتماد القيمة المقاسة في الوقت المحدد ووفقاً لمجموع القيم المقاسة.

حسب طبيعة التغيير في القيمة المقاسة - قياسات ثابتة وديناميكية.

القياس الديناميكي - قياس كمية يتغير حجمها بمرور الوقت.يتطلب التغيير السريع في حجم القيمة المقاسة قياسها بأدق تحديد للحظة في الوقت المناسب. على سبيل المثال ، قياس المسافة إلى مستوى سطح الأرض من بالون أو قياس الجهد المباشر للتيار الكهربائي. في الأساس ، القياس الديناميكي هو قياس الاعتماد الوظيفي للقياس بمرور الوقت.

قياس ثابت - قياس الكمية المقبولة فيها وفقًا لمهمة القياس المحددة لعدم التغيير خلال فترة القياس.على سبيل المثال ، يمكن اعتبار قياس الحجم الخطي لمنتج مُصنَّع في درجة الحرارة العادية ثابتًا ، نظرًا لأن تقلبات درجة الحرارة في ورشة العمل على مستوى أعشار الدرجة تؤدي إلى خطأ في القياس لا يزيد عن 10 ميكرومتر / م ، وهو تافهة مقارنة بخطأ التصنيع للجزء. لذلك ، في مهمة القياس هذه ، يمكن اعتبار الكمية المقاسة دون تغيير. عند معايرة خط قياس الطول وفقًا لمعيار الولاية الأساسي ، يضمن الترموستات ثبات الحفاظ على درجة الحرارة عند مستوى 0.005 درجة مئوية. هذه التقلبات في درجات الحرارة تسبب خطأ قياس أصغر ألف مرة - لا يزيد عن 0.01 ميكرومتر / م. ولكن في مهمة القياس هذه ، يعد ذلك ضروريًا ، ويصبح مراعاة التغيرات في درجات الحرارة في عملية القياس شرطًا لضمان دقة القياس المطلوبة. لذلك ، يجب إجراء هذه القياسات وفقًا لطريقة القياسات الديناميكية.

وفقًا لمجموعات القيم المقاسة المحددةعلى ال الكهرباء (التيار والجهد والطاقة) ، ميكانيكي (الكتلة وعدد المنتجات والجهود) ؛ ، الطاقة الحرارية(درجة الحرارة ، الضغط) ؛ ، بدني(الكثافة ، اللزوجة ، التعكر) ؛ المواد الكيميائية(التركيب ، الخواص الكيميائية ، التركيز) ، هندسة الراديوإلخ.

تصنيف القياسات حسب طريقة الحصول على النتيجة (حسب النوع).

حسب طريقة الحصول على نتائج القياس هناك: قياسات مباشرة وغير مباشرة وتراكمية ومشتركة.

القياسات المباشرة هي تلك التي يتم فيها العثور على القيمة المرغوبة للكمية المقاسة مباشرة من البيانات التجريبية.

القياسات غير المباشرة هي تلك التي يتم فيها العثور على القيمة المرغوبة للكمية المقاسة على أساس علاقة معروفة بين الكمية المقاسة والكميات المحددة باستخدام القياسات المباشرة.

القياسات الإجمالية هي تلك التي يتم فيها قياس عدة كميات من نفس الاسم في وقت واحد ويتم العثور على القيمة المحددة من خلال حل نظام المعادلات ، والتي يتم الحصول عليها على أساس القياسات المباشرة للكميات التي تحمل الاسم نفسه.

تسمى القياسات المشتركة بكميتين أو أكثر من الكميات المتباينة لإيجاد العلاقة بينهما.

تصنيف القياسات حسب الشروط التي تحدد دقة النتيجة وحسب عدد القياسات للحصول على النتيجة.

وفقًا للشروط التي تحدد دقة النتيجة ، تنقسم القياسات إلى ثلاث فئات:

1. قياسات بأعلى دقة ممكنة يمكن تحقيقها مع حالة الفن الحالية.

تشمل هذه ، أولاً وقبل كل شيء ، القياسات المرجعية المتعلقة بأقصى دقة استنساخ ممكنة للوحدات المحددة للكميات الفيزيائية ، بالإضافة إلى قياسات الثوابت الفيزيائية ، والقياسات العالمية في المقام الأول (على سبيل المثال ، القيمة المطلقة لتسريع الجاذبية ، النسبة الجيرومغناطيسية للبروتون ، إلخ).

بعض القياسات الخاصة التي تتطلب دقة عالية تنتمي أيضًا إلى هذه الفئة.

2. قياسات التحكم والتحقق ، التي يجب ألا يتجاوز الخطأ فيها ، مع وجود احتمال معين ، قيمة معينة محددة.

وتشمل هذه القياسات التي تقوم بها مختبرات إشراف الدولة على تنفيذ ومراعاة المعايير وحالة معدات القياس ومختبرات قياس المصنع ، والتي تضمن خطأ النتيجة باحتمالية معينة ، لا تتجاوز قيمة معينة محددة مسبقًا.

3. القياسات الفنية ، حيث يتم تحديد خطأ النتيجة من خلال خصائص أدوات القياس.

من أمثلة القياسات الفنية القياسات التي يتم إجراؤها أثناء عملية الإنتاج في مؤسسات بناء الآلات ، على لوحات المفاتيح لمحطات الطاقة ، إلخ.

وفقًا لعدد القياسات ، يتم تقسيم القياسات إلى فردية ومتعددة.

القياس الفردي هو قياس كمية واحدة يتم إجراؤها مرة واحدة. القياسات الفردية في الممارسة العملية لها خطأ كبير ، في هذا الصدد ، يوصى بإجراء قياسات من هذا النوع ثلاث مرات على الأقل لتقليل الخطأ ، وأخذ المتوسط ​​الحسابي كنتيجة لذلك.

القياسات المتعددة هي قياسات لكمية واحدة أو أكثر تؤخذ أربع مرات أو أكثر. القياس المتعدد هو سلسلة من القياسات الفردية. الحد الأدنى لعدد القياسات التي يمكن اعتبار القياس لها متعددًا هو أربعة. نتيجة القياسات المتعددة هي المتوسط ​​الحسابي لنتائج جميع القياسات المأخوذة. مع القياسات المتكررة ، يتم تقليل الخطأ.

تصنيف أخطاء القياس العشوائية.

خطأ عشوائي - أحد مكونات خطأ القياس الذي يتغير عشوائيًا أثناء القياسات المتكررة لنفس الكمية.

1) خشن - لا يتعدى الخطأ الجائز

2) ملكة جمال - خطأ جسيم ، يعتمد على الشخص

3) متوقع - تم الحصول عليه نتيجة التجربة عند الإنشاء. الظروف

مفهوم المترولوجيا

علم القياس- علم القياسات وطرق ووسائل ضمان وحدتها وسبل تحقيق الدقة المطلوبة. يقوم على مجموعة من المصطلحات والمفاهيم ، ويرد أدناه أهمها.

الكمية المادية- خاصية مشتركة نوعياً في العديد من الأشياء المادية ، ولكنها فردية من الناحية الكمية لكل كائن. الكميات الفيزيائية هي الطول والكتلة والكثافة والقوة والضغط وما إلى ذلك.

وحدة الكمية الماديةيتم أخذ هذه القيمة في الاعتبار ، والتي ، بحكم التعريف ، يتم تعيين قيمة مساوية لها 1. على سبيل المثال ، الكتلة 1 كجم ، القوة 1N ، الضغط 1Pa. في أنظمة الوحدات المختلفة ، قد تختلف الوحدات من نفس الكمية في الحجم. على سبيل المثال ، بقوة 1kgf ≈ 10N.

قيمة الكمية المادية- التقييم العددي للقيمة المادية لشيء معين في الوحدات المقبولة. على سبيل المثال ، قيمة كتلة الطوب 3.5 كجم.

البعد الفني- تحديد قيم الكميات الفيزيائية المختلفة بالطرق والوسائل الفنية الخاصة. في سياق الاختبارات المعملية ، يتم تحديد قيم الأبعاد الهندسية والكتلة ودرجة الحرارة والضغط والقوة وما إلى ذلك ، ويجب أن تستوفي جميع القياسات الفنية متطلبات التجانس والدقة.

القياس المباشر- مقارنة تجريبية لقيمة معينة بأخرى ، كوحدة ، من خلال القراءة على مقياس الجهاز. على سبيل المثال ، قياس الطول والكتلة ودرجة الحرارة.

القياسات غير المباشرة- النتائج التي تم الحصول عليها باستخدام نتائج القياسات المباشرة عن طريق الحسابات باستخدام الصيغ المعروفة. على سبيل المثال ، تحديد كثافة وقوة المادة.

وحدة القياسات- حالة القياسات ، حيث يتم التعبير عن نتائجها بوحدات قانونية وتُعرف أخطاء القياس باحتمالية معينة. تعد وحدة القياسات ضرورية حتى نتمكن من مقارنة نتائج القياسات التي تم إجراؤها في أماكن مختلفة ، وفي أوقات مختلفة ، باستخدام مجموعة متنوعة من الأدوات.

دقة القياسات- جودة القياسات التي تعكس مدى قرب النتائج المتحصل عليها من القيمة الحقيقية للكمية المقاسة. يميز بين القيمة الحقيقية والفعلية للكميات المادية.

قيمة حقيقيةتعكس الكمية المادية بشكل مثالي من الناحية النوعية والكمية الخصائص المقابلة للكائن. القيمة الحقيقية خالية من أخطاء القياس. نظرًا لأن جميع قيم الكمية المادية تم العثور عليها تجريبيًا وتحتوي على أخطاء في القياس ، تظل القيمة الحقيقية غير معروفة.

القيمة الفعليةتم العثور على الكميات الفيزيائية تجريبيا. إنه قريب جدًا من القيمة الحقيقية بحيث يمكن استخدامه بدلاً من ذلك لأغراض معينة. في القياسات الفنية ، يتم أخذ قيمة الكمية المادية التي تم العثور عليها مع وجود خطأ تسمح به المتطلبات الفنية كقيمة حقيقية.

خطأ في القياس- ينتج انحراف القياس عن القيمة الحقيقية للكمية المقاسة. نظرًا لأن القيمة الحقيقية للكمية المقاسة لا تزال غير معروفة ، يتم تقدير خطأ القياس عمليًا فقط تقريبًا من خلال مقارنة نتائج القياس بقيمة نفس الكمية التي تم الحصول عليها بدقة أعلى عدة مرات. لذلك يمكن تقدير الخطأ في قياس أبعاد العينة بمسطرة وهي ± 1 مم عن طريق قياس العينة بفرجار مع خطأ لا يزيد عن ± 0.5 مم.

الخطأ المطلقمعبرا عنها بوحدات الكمية المقاسة.

خطأ نسبي- نسبة الخطأ المطلق إلى القيمة الفعلية للكمية المقاسة.

أدوات القياس - الوسائل التقنية المستخدمة في القياسات والتي لها خواص مترولوجية مقيسة. تنقسم أدوات القياس إلى مقاييس وأدوات قياس.

معيار- أداة قياس مصممة لنسخ كمية مادية بحجم معين. على سبيل المثال ، الوزن هو مقياس للكتلة.

جهاز قياس- أداة قياس تعمل على إعادة إنتاج معلومات القياس في شكل يسهل على المراقب إدراكه. أبسط أدوات القياس تسمى أدوات القياس. على سبيل المثال ، المسطرة ، الفرجار.

المؤشرات الرئيسية لأدوات القياس هي:

قيمة تقسيم المقياس هي الفرق في قيم القيمة المقاسة المقابلة لعلامتي مقياس متجاورتين ؛

القيمة الأولية والنهائية للمقياس - على التوالي ، أصغر وأكبر قيمة للقيمة المقاسة المبينة على المقياس ؛

نطاق القياس - نطاق قيم الكمية المقاسة ، والتي يتم فيها تطبيع الأخطاء المسموح بها.

خطأ في القياس- نتيجة التراكب المتبادل للأخطاء الناتجة عن أسباب مختلفة: خطأ أدوات القياس نفسها ، والأخطاء التي تظهر عند استخدام الجهاز وقراءة نتائج القياس والأخطاء الناتجة عن عدم الامتثال لشروط القياس. مع وجود عدد كبير بما فيه الكفاية من القياسات ، يقترب المتوسط ​​الحسابي لنتائج القياس من القيمة الحقيقية ، ويقل الخطأ.

خطأ منهجي- خطأ يظل ثابتًا أو يتغير بانتظام أثناء القياسات المتكررة ويحدث لأسباب معروفة. على سبيل المثال ، إزاحة مقياس الأداة.

خطأ عشوائي - خطأ في حدوثه لا يوجد اتصال منتظم مع الأخطاء السابقة أو اللاحقة. ينتج ظهوره عن العديد من الأسباب العشوائية ، والتي لا يمكن أخذ تأثيرها على كل بُعد في الاعتبار مسبقًا. تشمل الأسباب التي تؤدي إلى ظهور خطأ عشوائي ، على سبيل المثال ، عدم تجانس المادة ، والانتهاكات أثناء أخذ العينات ، والخطأ في قراءات الأداة.

إذا كان ما يسمى ب الخطأ الفادح، مما يزيد بشكل كبير من الخطأ المتوقع في ظل ظروف معينة ، ثم يتم استبعاد نتائج القياس هذه من الاعتبار على أنها غير موثوقة.

يتم ضمان وحدة جميع القياسات من خلال إنشاء وحدات القياس وتطوير معاييرها. منذ عام 1960 ، كان النظام الدولي للوحدات (SI) يعمل ، والذي حل محل مجموعة معقدة من أنظمة الوحدات والوحدات الفردية غير النظامية التي تم تطويرها على أساس النظام المتري للقياسات. في روسيا ، تم اعتماد نظام SI كمعيار ، وتم تنظيم استخدامه في مجال البناء منذ عام 1980.

المحاضرة 2. الكميات الفيزيائية. وحدات القياس

2.1 الكميات والمقاييس المادية

2.2 وحدات الكمية المادية

2.3 النظام الدولي للوحدات (SI system

2.4 الكميات الفيزيائية للعمليات التكنولوجية

إنتاج الغذاء

2.1 الكميات والمقاييس المادية

الكمية المادية هي خاصية شائعة نوعياً للعديد من الأشياء المادية (الأنظمة الفيزيائية وحالاتها والعمليات التي تحدث فيها) ، ولكنها فردية من الناحية الكمية لكل منها.

الفرد من الناحية الكميةيجب أن يكون مفهوما أن نفس الخاصية لكائن واحد يمكن أن تكون عدد مرات أكبر أو أقل من عدد مرات لعنصر آخر.

عادةً ما يتم تطبيق مصطلح "الكمية المادية" على الخصائص أو الخصائص التي يمكن قياسها كمياً. تشمل الكميات الفيزيائية الكتلة ، والطول ، والوقت ، والضغط ، ودرجة الحرارة ، وما إلى ذلك. تحدد جميعها الخصائص الفيزيائية الشائعة من الناحية النوعية ، وقد تختلف خصائصها الكمية.

يُنصح بالتمييز بين الكميات الفيزيائية قابلة للقياس والقيمة.يمكن التعبير عن المؤشرات المالية المقاسة كميًا كعدد معين من وحدات القياس المحددة. تعد إمكانية إدخال الأخير واستخدامه سمة مميزة مهمة لـ PV المقاسة.

ومع ذلك ، هناك خصائص مثل الذوق والرائحة وما إلى ذلك لا يمكن إدخال وحدات لها. يمكن تقدير هذه الكميات. يتم تقييم القيم باستخدام المقاييس.

بواسطة دقة النتيجةهناك ثلاثة أنواع من قيم الكميات الفيزيائية: حقيقية ، حقيقية ، مُقاسة.

القيمة الحقيقية للكمية المادية(القيمة الحقيقية للكمية) - قيمة الكمية المادية ، والتي من الناحية النوعية والكمية ستعكس بشكل مثالي الخاصية المقابلة للكائن.

وتشمل مسلمات علم القياس

توجد القيمة الحقيقية لكمية معينة وهي ثابتة

لا يمكن العثور على القيمة الحقيقية للكمية المقاسة.

لا يمكن الحصول على القيمة الحقيقية للكمية المادية إلا كنتيجة لعملية قياس لا نهاية لها مع تحسين لا نهاية له في الطرق وأدوات القياس. لكل مستوى من مستويات تطوير تقنية القياس ، يمكننا فقط معرفة القيمة الفعلية للكمية المادية ، والتي يتم استخدامها بدلاً من القيمة الحقيقية.

القيمة الفعلية للكمية المادية- قيمة كمية مادية تم العثور عليها تجريبياً وقريبة جدًا من القيمة الحقيقية بحيث يمكن استبدالها بمهمة القياس المحددة. مثال نموذجي يوضح تطور تكنولوجيا القياس هو قياس الوقت. في وقت واحد ، تم تعريف الوحدة الزمنية - الثانية على أنها 1/86400 من متوسط ​​اليوم الشمسي مع خطأ 10 -7 . حاليًا ، يتم تحديد الثانية بخطأ 10 -14 ، أي 7 أوامر من حيث الحجم أقرب إلى القيمة الحقيقية لتعريف الوقت على المستوى المرجعي.

تُؤخذ القيمة الحقيقية للكمية المادية عادةً على أنها المتوسط ​​الحسابي لسلسلة من القيم للكمية التي تم الحصول عليها بقياسات دقيقة متساوية ، أو المتوسط ​​الحسابي المرجح بقياسات غير متكافئة.

القيمة المقاسة لكمية فيزيائية- قيمة كمية مادية تم الحصول عليها باستخدام تقنية معينة.

حسب أنواع الظواهر الكهروضوئيةمقسمة إلى المجموعات التالية :

- حقيقة , هؤلاء. وصف الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمواد. المواد والمنتجات منها. وتشمل هذه الكتلة والكثافة وما إلى ذلك. هذه هي PVs سلبية ، tk. لقياسها ، من الضروري استخدام مصادر الطاقة المساعدة ، والتي يتم من خلالها تكوين إشارة قياس المعلومات.

- طاقة - وصف خصائص الطاقة لعمليات تحويل ونقل واستخدام الطاقة (الطاقة والجهد والطاقة. هذه الكميات نشطة ويمكن تحويلها إلى إشارات معلومات القياس دون استخدام مصادر الطاقة المساعدة ؛

- تميز مسار العمليات الزمنية . تتضمن هذه المجموعة أنواعًا مختلفة من الخصائص الطيفية ووظائف الارتباط وما إلى ذلك.

وفقًا لدرجة الاعتماد المشروط على القيم الكهروضوئية الأخرىمقسمة إلى أساسي ومشتق

الكمية المادية الأساسيةهي كمية مادية مدرجة في نظام الكميات ومقبولة بشروط باعتبارها مستقلة عن الكميات الأخرى في هذا النظام.

اختيار الكميات المادية التي تؤخذ على أنها أساسية ، وعددها يتم بشكل تعسفي. بادئ ذي بدء ، تم اختيار الكميات التي تميز الخصائص الرئيسية للعالم المادي على أنها الكميات الرئيسية: الطول والكتلة والوقت. يتم اختيار الكميات الفيزيائية الأساسية الأربعة المتبقية بحيث يمثل كل منها أحد أقسام الفيزياء: القوة الحالية ، ودرجة الحرارة الديناميكية الحرارية ، وكمية المادة ، وشدة الضوء.

يتم تخصيص رمز لكل كمية فيزيائية أساسية لنظام الكميات على شكل حرف صغير من الأبجدية اللاتينية أو اليونانية: الطول - L ، الكتلة - M ، الوقت - T ، التيار الكهربائي - I ، درجة الحرارة - O ، مقدار مادة - N ، شدة الضوء - J. يتم تضمين هذه الرموز في اسم نظام الكميات الفيزيائية. وهكذا ، فإن نظام الكميات الفيزيائية للميكانيكا ، الكميات الرئيسية منها الطول والكتلة والوقت ، يسمى "نظام LMT".

الكمية المادية المشتقةهي كمية مادية مدرجة في نظام الكميات ويتم تحديدها من خلال الكميات الأساسية لهذا النظام.

1.3 الكميات الفيزيائية وقياساتها

الكمية المادية - إحدى خصائص الشيء المادي (النظام المادي ، الظاهرة أو العملية) ، وهي شائعة نوعياً للعديد من الأشياء المادية ، ولكنها فردية من الناحية الكمية لكل منها. يمكن القول أيضًا أن الكمية الفيزيائية هي كمية يمكن استخدامها في معادلات الفيزياء ، علاوة على ذلك ، فإن الفيزياء هنا تعني العلم والتكنولوجيا بشكل عام.

كلمة " ضخامة"غالبًا ما يستخدم من ناحيتين: كملكية عامة ، ينطبق عليها مفهوم أكثر أو أقل ، وكمية لهذه الخاصية. في الحالة الأخيرة ، سيتعين على المرء أن يتحدث عن "حجم الكمية" ، وبالتالي ، في ما يلي سنتحدث عن الكمية على وجه التحديد باعتبارها خاصية لجسم مادي ، بالمعنى الثاني ، كقيمة مادي. كمية.

في الآونة الأخيرة ، تم تقسيم الكميات إلى الجسدية وغير الجسدية ، على الرغم من أنه يجب ملاحظة أنه لا يوجد حتى الآن معيار صارم لمثل هذا التقسيم للكميات. في نفس الوقت ، تحت بدني فهم الكميات التي تميز خصائص العالم المادي والمستخدمة في العلوم الفيزيائية والتكنولوجيا. لديهم وحدات قياس. الكميات المادية ، اعتمادًا على قواعد قياسها ، تنقسم إلى ثلاث مجموعات:

القيم التي تميز خصائص الأشياء (الطول والكتلة) ؛

الكميات التي تميز حالة النظام (ضغط ،

درجة الحرارة)؛

الكميات التي تميز العمليات (السرعة ، القوة).

ل غير جسدية إحالة الكميات التي لا توجد لها وحدات قياس. يمكنهم وصف خصائص العالم المادي والمفاهيم المستخدمة في العلوم الاجتماعية والاقتصاد والطب. وفقًا لتقسيم الكميات هذا ، من المعتاد تحديد قياسات الكميات الفيزيائية و القياسات غير الفيزيائية . تعبير آخر عن هذا النهج هو فهمان مختلفان لمفهوم القياس:

القياس في بالمعنى الضيق كمقارنة تجريبية

كمية واحدة قابلة للقياس بكمية أخرى معروفة

نفس الجودة ، كوحدة ؛

القياس في بالمعنى الواسع كيف تجد التطابقات

بين الأرقام والأشياء ، حالاتها أو العمليات وفقًا لها

القواعد المعروفة.

ظهر التعريف الثاني فيما يتعلق بالاستخدام الواسع النطاق مؤخرًا لقياسات الكميات غير الفيزيائية التي تظهر في البحوث الطبية الحيوية ، ولا سيما في علم النفس والاقتصاد وعلم الاجتماع والعلوم الاجتماعية الأخرى. في هذه الحالة ، سيكون من الأصح الحديث ليس عن القياس ، ولكن عن تقدير الكميات ، فهم التقييم على أنه تحديد الجودة والدرجة والمستوى لشيء ما وفقًا للقواعد المعمول بها. بمعنى آخر ، هذه عملية عزو عن طريق حساب أو إيجاد أو تحديد رقم لقيمة تميز جودة كائن ، وفقًا للقواعد المعمول بها. على سبيل المثال ، تحديد قوة الرياح أو الزلزال ، أو تصنيف المتزلجين أو تقدير معرفة الطلاب على مقياس من خمس نقاط.

مفهوم تقييملا ينبغي الخلط بين الكميات ومفهوم تقدير الكميات ، المرتبط بحقيقة أنه نتيجة للقياسات ، فإننا في الواقع لا نحصل على القيمة الحقيقية للكمية المقاسة ، ولكن فقط تقديرها ، إلى حد ما قريب من هذه القيمة.

المفهوم الذي تمت مناقشته أعلاه قياس"، مما يشير إلى وجود وحدة قياس (قياس) ، يتوافق مع مفهوم القياس بالمعنى الضيق وهو أكثر تقليدية وكلاسيكية. بهذا المعنى ، سيتم فهمه أدناه - على أنه قياس للكميات المادية.

فيما يلي حول مفاهيم أساسية تتعلق بكمية مادية (من الآن فصاعدًا ، يتم تقديم جميع المفاهيم الأساسية للقياس وتعريفاتها وفقًا للتوصية المذكورة أعلاه بشأن التقييس بين الولايات RMG 29-99):

- حجم الكمية المادية - اليقين الكمي لكمية مادية متأصلة في شيء مادي معين أو نظام أو ظاهرة أو عملية ؛

- قيمة كمية مادية - التعبير عن حجم كمية مادية في شكل عدد معين من الوحدات المقبولة لها ؛

- القيمة الحقيقية للكمية المادية - قيمة الكمية المادية ، التي تميز بشكل مثالي الكمية المادية المقابلة من حيث النوعية والكمية (يمكن ربطها بمفهوم الحقيقة المطلقة والتي يتم الحصول عليها فقط كنتيجة لعملية لا نهائية من القياسات مع تحسين لا نهاية له للطرق والقياس الادوات)؛

القيمة الفعلية للكمية المادية  قيمة الكمية المادية التي تم الحصول عليها تجريبياً وقريبة جدًا من القيمة الحقيقية بحيث يمكن استخدامها بدلاً منها في مهمة القياس المحددة ؛

وحدة قياس كمية مادية  كمية مادية ذات حجم ثابت ، يتم تخصيصها بشكل مشروط بقيمة عددية تساوي 1 ، ويتم استخدامها للتعبير الكمي عن الكميات المادية المتجانسة معها ؛

نظام الكميات الفيزيائية  مجموعة من الكميات الفيزيائية تتشكل وفقًا للمبادئ المقبولة ، عندما يتم أخذ بعض الكميات على أنها مستقلة ، والبعض الآخر يتم تحديده كوظائف لهذه الكميات كميات مستقلة

الأساسية الكمية المادية – كمية مادية مدرجة في نظام الكميات ومقبولة بشروط باعتبارها مستقلة عن الكميات الأخرى لهذا النظام.

الكمية المادية المشتقة – كمية مادية مدرجة في نظام الكميات ومحددة من خلال الكميات الأساسية لهذا النظام ؛

نظام وحدة الوحدات الفيزيائية - مجموعة من الوحدات الأساسية والمشتقة للكميات الفيزيائية ، تتشكل وفقًا لمبادئ نظام معين للكميات المادية.

حجم الكمية المادية- اليقين الكمي لكمية مادية متأصلة في شيء مادي معين أو نظام أو ظاهرة أو عملية.

في بعض الأحيان يتم الاعتراض على الاستخدام الواسع لكلمة "الحجم" بحجة أنها تشير فقط إلى الطول. ومع ذلك ، نلاحظ أن لكل جسم كتلة معينة ، ونتيجة لذلك يمكن تمييز الأجسام من خلال كتلتها ، أي من خلال حجم الكمية المادية (الكتلة) التي تهمنا. النظر إلى الأشياء لكنو في،يمكن للمرء ، على سبيل المثال ، أن يجادل بأنهم يختلفون عن بعضهم البعض في الطول أو حجم الطول (على سبيل المثال ، أ> ب).لا يمكن الحصول على تقدير أكثر دقة إلا بعد قياس طول هذه الأشياء.

غالبًا في عبارة "حجم كمية" ، يتم حذف كلمة "حجم" أو استبدالها بعبارة "قيمة كمية".

في الهندسة الميكانيكية ، يستخدم مصطلح "الحجم" على نطاق واسع ، بمعنى قيمة الكمية المادية - الطول الملازم لأي جزء. وهذا يعني أنه يتم استخدام مصطلحين ("الحجم" و "القيمة") للتعبير عن مفهوم واحد "قيمة الكمية المادية" ، والتي لا يمكن أن تساهم في ترتيب المصطلحات. بالمعنى الدقيق للكلمة ، من الضروري توضيح مفهوم "الحجم" في الهندسة الميكانيكية حتى لا يتعارض مع مفهوم "حجم الكمية المادية" المعتمد في علم القياس. يعطي GOST 16263-70 شرحًا واضحًا لهذه المشكلة.

يسمى التقييم الكمي لكمية فيزيائية محددة ، معبراً عنها بعدد معين من الوحدات لكمية معينة "قيمة الكمية المادية".

يسمى الرقم المجرد المضمن في "قيمة" الكمية بالقيمة العددية.

هناك فرق جوهري بين الحجم والقيمة. حجم الكمية موجود بالفعل ، سواء عرفنا ذلك أم لا. يمكنك التعبير عن حجم الكمية باستخدام أي من وحدات كمية معينة ، بمعنى آخر ، باستخدام قيمة عددية.

بالنسبة للقيمة العددية ، من المميزات أنه عند استخدام وحدة مختلفة ، فإنها تتغير ، بينما يظل الحجم المادي للكمية دون تغيير.

إذا قمنا بتعيين القيمة المقاسة من خلال x ، وحدة الحجم - خلال x 1  ، ونسبتها خلال q 1 ، ثم x = q 1 x 1 .

لا يعتمد حجم x على اختيار الوحدة ، وهو ما لا يمكن قوله عن القيمة العددية لـ q ، والتي يتم تحديدها بالكامل من خلال اختيار الوحدة. إذا كنت تريد التعبير عن حجم الكمية x بدلاً من الوحدة x 1 ، فاستخدم الوحدة x 2  ، فسيتم التعبير عن الحجم غير المتغير x بقيمة مختلفة:

x = q 2 x 2  حيث n 2 n 1.

إذا تم استخدام q = 1 في التعبيرات أعلاه ، فإن أحجام الوحدات

x 1 = 1x 1 و x 2 = 1x 2 .

تختلف أحجام الوحدات المختلفة التي لها نفس القيمة. وهكذا فإن حجم الكيلوغرام يختلف عن حجم الجنيه. حجم المتر من حجم القدم ، إلخ.

1.6 أبعاد الكميات الفيزيائية

أبعاد الكميات الفيزيائية -هذه هي النسبة بين وحدات الكميات المدرجة في المعادلة ، وتربط الكمية المعطاة بالكميات الأخرى التي يتم التعبير عنها من خلالها.

يتم الإشارة إلى أبعاد الكمية المادية أ(من البعد اللاتيني - البعد). دعونا نفترض أن الكمية المادية لكنمتصل مع س ،المعادلة أ = F (X، Y).ثم الكميات X ، Y ، Aيمكن تمثيلها كـ

س = س [X] ؛ ص = ص [ص] ؛أ = أ [أ]،

أين أ ، س ، ص -الرموز التي تدل على الكمية المادية ؛ أ ، س ، ص -القيم العددية للكميات (بلا أبعاد) ؛ [أ]؛[X] ؛ [Y] -وحدات البيانات المقابلة للكميات الفيزيائية.

أبعاد قيم الكميات الفيزيائية ووحداتها هي نفسها. علي سبيل المثال:

أ = س / ص ؛ قاتمة (أ) = قاتمة (X / Y) = [X] / [ص].

البعد -خاصية نوعية لكمية فيزيائية ، تعطي فكرة عن نوع وطبيعة الكمية وعلاقتها بالكميات الأخرى التي تعتبر وحداتها الوحدات الرئيسية.

الفيزياء ، كما أسلفنا بالفعل ، تدرس الأنماط العامة في العالم من حولنا. للقيام بذلك ، يقوم العلماء بمراقبة الظواهر الفيزيائية. ومع ذلك ، عند وصف الظواهر ، من المعتاد عدم استخدام اللغة اليومية ، ولكن الكلمات الخاصة التي لها معنى محدد بدقة - المصطلحات. لقد قابلتك بالفعل بعض المصطلحات المادية في الفقرة السابقة. عليك فقط تعلم العديد من المصطلحات وتذكر معانيها.

بالإضافة إلى ذلك ، يحتاج الفيزيائيون إلى وصف الخصائص (الخصائص) المختلفة للظواهر والعمليات الفيزيائية ، وتوصيفها ليس فقط من الناحية النوعية ، ولكن أيضًا من الناحية الكمية. لنأخذ مثالا.

نحن نتحرى الاعتماد على وقت سقوط الحجر من الارتفاع الذي يسقط منه. تظهر التجربة: كلما زاد الارتفاع ، زاد وقت السقوط. هذا وصف نوعي ، ولا يسمح بوصف تفصيلي لنتيجة التجربة. لفهم انتظام ظاهرة مثل السقوط ، عليك أن تعرف ، على سبيل المثال ، أنه مع زيادة الارتفاع بمقدار أربعة أضعاف ، فإن الوقت الذي يستغرقه سقوط الحجر يتضاعف عادةً. هذا مثال على الخصائص الكمية لخصائص ظاهرة والعلاقة بينها.

من أجل الوصف الكمي لخصائص (خصائص) الأشياء المادية أو العمليات أو الظواهر ، يتم استخدام الكميات المادية. من أمثلة الكميات المادية المعروفة لك الطول والوقت والكتلة والسرعة.

تصف الكميات الفيزيائية بشكل كمي خصائص الأجسام الفيزيائية والعمليات والظواهر.

بعض الكميات التي واجهتها من قبل. في دروس الرياضيات ، عند حل المسائل ، قمت بقياس أطوال الأجزاء ، وحددت المسافة المقطوعة. في هذه الحالة ، استخدمت نفس الكمية المادية - الطول. في حالات أخرى ، وجدت مدة حركة الأشياء المختلفة: أحد المشاة ، والسيارة ، والنملة - وأيضًا استخدمت كمية مادية واحدة فقط لهذا الوقت. كما لاحظت بالفعل ، بالنسبة للكائنات المختلفة ، تأخذ نفس الكمية المادية قيمًا مختلفة. على سبيل المثال ، قد لا تكون أطوال الأجزاء المختلفة هي نفسها. لذلك ، يمكن أن تأخذ نفس القيمة قيمًا مختلفة وتستخدم لوصف مجموعة متنوعة من الكائنات والظواهر.

تكمن الحاجة إلى إدخال الكميات الفيزيائية أيضًا في حقيقة أنها تُستخدم لكتابة قوانين الفيزياء.

في الصيغ والحسابات ، يُشار إلى الكميات المادية بأحرف لاتينية ويونانية. هناك تسميات مقبولة بشكل عام ، على سبيل المثال ، الطول - l أو L ، الوقت - t ، الكتلة - m أو M ، المنطقة - S ، الحجم - V ، إلخ.

إذا قمت بتدوين قيمة كمية مادية (نفس طول المقطع ، بعد استلامه نتيجة القياس) ، ستلاحظ أن هذه القيمة ليست مجرد رقم. بعد أن قلنا أن طول المقطع هو 100 ، من الضروري توضيح الوحدات التي يتم التعبير عنها: بالأمتار أو السنتيمترات أو الكيلومترات أو أي شيء آخر. لذلك ، يقولون أن قيمة الكمية المادية هي رقم مسمى. يمكن تمثيله كرقم متبوعًا باسم وحدة هذه الكمية.

قيمة الكمية المادية = الرقم * وحدة الكمية.

نشأت وحدات الكميات المادية (على سبيل المثال ، الطول والوقت والكتلة) في الأصل من احتياجات الحياة اليومية. بالنسبة لهم ، في أوقات مختلفة ، اخترع شعوب مختلفة وحدات مختلفة. من المثير للاهتمام أن أسماء العديد من وحدات الكميات هي نفسها بين مختلف الشعوب ، لأنه عند اختيار هذه الوحدات ، تم استخدام أبعاد جسم الإنسان. على سبيل المثال ، تم استخدام وحدة طول تسمى "الكوع" في مصر القديمة وبابل والعالم العربي وإنجلترا وروسيا.

ولكن تم قياس الطول ليس فقط بالذراع ، ولكن أيضًا بالبوصة والقدم والفراسخ وما إلى ذلك. يجب أن يقال أنه حتى مع نفس الأسماء ، كانت الوحدات من نفس الحجم مختلفة لشعوب مختلفة. في عام 1960 ، طور العلماء النظام الدولي للوحدات (SI ، أو SI). تم اعتماد هذا النظام من قبل العديد من البلدان ، بما في ذلك روسيا. لذلك ، فإن استخدام وحدات هذا النظام إلزامي.
من المعتاد التمييز بين الوحدات الأساسية والمشتقة للكميات المادية. في النظام الدولي للوحدات ، الوحدات الميكانيكية الأساسية هي الطول والوقت والكتلة. يقاس الطول بالمتر (م) ، الوقت - بالثواني (ثوان) ، الكتلة - بالكيلوجرام (كجم). تتكون الوحدات المشتقة من الوحدات الأساسية ، باستخدام النسب بين الكميات الفيزيائية. على سبيل المثال ، وحدة المساحة - متر مربع (م 2) - تساوي مساحة مربع بطول ضلعه متر واحد.

في القياسات والحسابات ، غالبًا ما يتعين على المرء التعامل مع الكميات الفيزيائية التي تختلف قيمها العددية عدة مرات عن وحدة الحجم. في مثل هذه الحالات ، تتم إضافة بادئة إلى اسم الوحدة ، مما يعني مضاعفة أو قسمة الوحدة على رقم معين. في كثير من الأحيان يستخدمون ضرب الوحدة المقبولة في 10 ، 100 ، 1000 ، إلخ (قيم متعددة) ، بالإضافة إلى تقسيم الوحدة على 10 ، 100 ، 1000 ، إلخ (قيم متعددة ، أي كسور). على سبيل المثال ، الألف متر هو كيلومتر واحد (1000 م = 1 كم) ، البادئة كيلو-.

البادئات ، التي تعني ضرب وقسمة وحدات الكميات المادية على عشرة ومائة وألف ، موضحة في الجدول 1.
نتائج

الكمية الفيزيائية هي خاصية كمية لخصائص الأشياء المادية أو العمليات أو الظواهر.

تميز الكمية المادية نفس الخاصية لمجموعة متنوعة من الأشياء والعمليات المادية.

قيمة الكمية المادية هي رقم مسمى.
قيمة الكمية المادية = الرقم * وحدة الكمية.

أسئلة

1. ما هي الكميات المادية ل؟ أعط أمثلة عن الكميات الفيزيائية.
2. أي من المصطلحات التالية عبارة عن كميات فيزيائية وأيها ليست كذلك؟ المسطرة ، السيارة ، البرودة ، الطول ، السرعة ، درجة الحرارة ، الماء ، الصوت ، الكتلة.
3. كيف يتم تسجيل الكميات المادية؟
4. ما هو النظام الدولي للوحدات؟ لما هذا؟
5. ما هي الوحدات التي تسمى الأساسية وما هي المشتقات؟ أعط أمثلة.
6. كتلة الجسم 250 جم. عبر عن كتلة هذا الجسم بالكيلوجرام (كجم) والمليجرام (مجم).
7. عبر عن المسافة 0.135 كم بالأمتار والمليمترات.
8. من الناحية العملية ، غالبًا ما يتم استخدام وحدة حجم خارج النظام - لتر: 1 لتر \ u003d 1 dm 3. في النظام الدولي للوحدات ، تسمى وحدة الحجم بالمتر المكعب. كم لتر في المتر المكعب؟ أوجد حجم الماء الموجود في مكعب بحافة 1 سم ، وعبر عن هذا الحجم باللترات والمتر المكعب ، باستخدام البادئات اللازمة.
9. قم بتسمية الكميات الفيزيائية الضرورية لوصف خصائص ظاهرة فيزيائية مثل الرياح. استخدم المعلومات الواردة في دروس العلوم ، وكذلك نتائج ملاحظاتك. خطط لتجربة فيزيائية لقياس هذه الكميات.
10. ما هي وحدات الطول والوقت القديمة والحديثة التي تعرفها؟

موضوع المترولوجيا كميات فيزيائية. هناك العديد من الأشياء المادية التي لها مجموعة متنوعة من الخصائص الفيزيائية ، وعددها غير محدود. الشخص الذي يرغب في معرفة الأشياء المادية - أشياء المعرفة - يحدد عددًا محدودًا من الخصائص المشتركة لعدد من الأشياء بالمعنى النوعي ، ولكنها فردية لكل منها بالمعنى الكمي. تسمى هذه الخصائص كميات فيزيائية. مفهوم "الكمية المادية" في علم القياس ، كما هو الحال في الفيزياء ، يتم تفسير الكمية المادية على أنها خاصية للأشياء المادية (الأنظمة) ، وهو أمر شائع نوعيًا في العديد من الكائنات ، ولكنه فردي كميًا لكل كائن ، أي كخاصية يمكن أن تكون لجسم واحد أو أكثر بعدد مرات أكثر أو أقل من كائن آخر (على سبيل المثال ، الطول والكتلة والكثافة ودرجة الحرارة والقوة والسرعة). المحتوى الكمي للخاصية المقابلة لمفهوم "الكمية المادية" في هذا الكائن هو حجم الكمية المادية. يوجد حجم الكمية المادية بشكل موضوعي ، بغض النظر عما نعرفه عنها.

تشكل مجموعة الكميات المترابطة بواسطة التبعيات نظامًا للكميات المادية. يتم تمثيل التبعيات الموجودة موضوعيًا بين الكميات المادية من خلال عدد من المعادلات المستقلة. عدد المعادلات ردائما أقل من عدد القيم ص.لذا ريتم تحديد كميات نظام معين من خلال كميات أخرى ، والكميات - بشكل مستقل عن الآخرين. عادة ما تسمى الكميات الأخيرة بالكميات الفيزيائية الأساسية ، والباقي - الكميات الفيزيائية المشتقة.

إن وجود عدد من أنظمة وحدات الكميات المادية ، فضلاً عن عدد كبير من الوحدات غير النظامية ، فإن الإزعاج المرتبط بإعادة الحساب أثناء الانتقال من نظام واحد إلى آخر يتطلب توحيد وحدات القياس. استدعى نمو الروابط العلمية والتقنية والاقتصادية بين الدول المختلفة مثل هذا التوحيد على نطاق دولي.

مطلوب نظام موحد من وحدات الكميات الفيزيائية ، عملياً ومريح ويغطي مختلف مجالات القياس. في الوقت نفسه ، كان عليها الحفاظ على المبدأ منطق(المساواة لوحدة معامل التناسب في معادلات الارتباط بين الكميات الفيزيائية).

في عام 1954 ، أنشأ المؤتمر العام العاشر للأوزان والمقاييس الوحدات الأساسية الست (متر ، كيلوجرام ، ثانية ، أمبير ، كيلفن ، وشمعة) لنظام عملي للوحدات. النظام ، القائم على الوحدات الأساسية الست التي تمت الموافقة عليها في عام 1954 ، كان يسمى النظام الدولي للوحدات ، والمختصر SI (SI-الأحرف الأولى من الاسم الفرنسي Systeme International di Unites). تمت الموافقة على قائمة بستة أساسية ، واثنتين إضافيتين ، والقائمة الأولى المكونة من 27 وحدة مشتقة ، بالإضافة إلى بادئات لتشكيل المضاعفات والمضاعفات الفرعية.

يوجد في روسيا GOST 8.417-2002 ، والذي ينص على الاستخدام الإلزامي لـ SI. يسرد وحدات القياس ، ويعطي أسمائها الروسية والدولية ، ويحدد قواعد استخدامها. وفقًا لهذه القواعد ، يُسمح فقط باستخدام التعيينات الدولية في المستندات الدولية وعلى جداول الأدوات. في الوثائق والمنشورات الداخلية ، يمكن استخدام التسميات الدولية أو الروسية (ولكن ليس كلاهما في نفس الوقت).

يتم إعطاء وحدات SI الأساسية مع الاختصارات بالحروف الروسية واللاتينية في الجدول. 9.1

فيما يلي تعريفات الوحدات الأساسية ، وفقًا لمقررات المؤتمر العام للأوزان والمقاييس.

متريساوي طول المسار الذي يسلكه الضوء في الفراغ

/ 299792458 لبضع ثوان.

كيلوغراميساوي كتلة النموذج الأولي الدولي للكيلوغرام.

ثانيةيساوي 9192631770 فترات إشعاع تقابل الانتقال بين مستويين فائق الدقة للحالة الأرضية لذرة السيزيوم -133.

أمبيريساوي قوة التيار غير المتغير ، والذي ، عند المرور عبر موصلين متوازيين مستقيمين بطول لانهائي ومنطقة مستعرضة دائرية لا تذكر ، تقع على مسافة 1 متر من بعضها البعض في الفراغ ، مما يؤدي إلى قوة تفاعل تساوي 2 10-7 في كل قسم من الموصل بطول 1 متر N.

كلفنيساوي 1 / 273.16 من درجة الحرارة الديناميكية الحرارية للنقطة الثلاثية للماء.

خلدتساوي كمية مادة نظام يحتوي على العديد من العناصر الهيكلية مثل ذرات الكربون 12 التي تزن 0.012 كجم.

كانديلاتساوي شدة الضوء في اتجاه معين لمصدر ينبعث منه إشعاع أحادي اللون بتردد 540-10 12 هرتز ، وتكون كثافة الطاقة في هذا الاتجاه 1/683 واط / ريال.

الجدول 9.1وحدات النظام الدولي الأساسية

يتم تكوين الوحدات المشتقة من النظام الدولي للوحدات باستخدام أبسط المعادلات بين الكميات التي تكون فيها المعاملات العددية مساوية لواحد. لذلك ، بالنسبة للسرعة الخطية ، كمعادلة تعريفية ، يمكنك استخدام التعبير عن سرعة الحركة المستقيمة المنتظمة ت = لتر / ر.

مع طول المسار المقطوع (بالأمتار) والوقت t الذي تم خلاله قطع هذا المسار (بالثواني) ، يتم التعبير عن السرعة بالأمتار في الثانية (م / ث). لذلك ، فإن وحدة السرعة في النظام الدولي للوحدات هي متر في الثانيةهي سرعة النقطة المستقيمة والمتحركة المنتظمة التي تكون عندها خلال ذلك الوقت ريتحرك على مسافة 1 متر.

إذا تم تضمين معامل عددي في المعادلة التعريفية ، فمن أجل تكوين وحدة مشتقة ، يجب استبدال هذه القيم العددية للكميات الأولية في الجانب الأيمن من المعادلة بحيث تكون القيمة العددية للوحدة المشتقة التي يتم تحديدها متساوية لواحد.

البادئاتيمكن استخدامها قبل أسماء الوحدات ؛ تعني أن وحدة القياس يجب ضربها أو تقسيمها على عدد صحيح محدد ، بقوة 10. على سبيل المثال ، البادئة "كيلو" تعني الضرب في 1000 (كيلومتر = 1000 متر). تسمى بادئات النظام الدولي للوحدات (SI) أيضًا البادئات العشرية.

في الجدول. 9.2 يوفر المضاعفات والبادئات لتكوين المضاعفات العشرية والمضاعفات الفرعية وأسمائها.

الجدول 9.2تكوين المضاعفات العشرية والوادي وحدات القياس

10^-18_________________| أتو _______________|____________أ ____________|_____________أ _____________

يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه عند تكوين وحدات متعددة وفرعية من المساحة والحجم بمساعدة البادئات ، قد تحدث قراءة مزدوجة ، اعتمادًا على مكان إضافة البادئة. لذلك ، يمكن تفسير الاختصار I km 2 على أنه 1 كيلومتر مربع و 1000 متر مربع ، ومن الواضح أنه ليس نفس الشيء (1 كيلومتر مربع \ u003d 1000000 متر مربع). وفقًا للقواعد الدولية ، يجب تكوين المضاعفات والمضاعفات الفرعية لوحدات المساحة والحجم بإضافة بادئات إلى الوحدات الأصلية. وبالتالي ، تشير الدرجات إلى تلك الوحدات التي تم الحصول عليها نتيجة إضافة البادئات. لذلك ، 1 كم 2 - 1 (كم) - = (10 3 م) 2 = 10 6 م 2.

الوحدات المشتقةيتم الحصول عليها من العمليات الأساسية باستخدام العمليات الجبرية مثل الضرب والقسمة. بعض الوحدات المشتقة في نظام SI لها أسماء خاصة بها.

الكميات المادية ، اعتمادًا على مجموعة الأحجام التي يمكن أن تحصل عليها عند التغيير في نطاق محدود ، تنقسم إلى مستمرة (تناظرية) وكمية (منفصلة) في الحجم (المستوى).

يمكن أن تحتوي القيمة التناظرية على عدد لا حصر له من الأحجام ضمن نطاق معين. هذا هو العدد الهائل من الكميات الفيزيائية (الجهد ، التيار ، درجة الحرارة ، الطول ، إلخ). القيمة الكمية لها فقط مجموعة قابلة للعد من الأحجام في النطاق المحدد. مثال على هذه الكمية يمكن أن يكون عبارة عن شحنة كهربائية صغيرة ، يتم تحديد حجمها من خلال عدد شحنات الإلكترون المتضمنة فيها. أبعاد الكمية الكمية يمكن أن تتوافق فقط مع مستويات معينة - مستويات التكميم. يسمى الفرق بين مستويين تكميم متجاورين خطوة التكميم (الكم). يتم تحديد قيمة الكمية التناظرية عن طريق القياس بخطأ حتمي. يمكن تحديد كمية كمية عن طريق حساب الكميات الخاصة بها إذا كانت ثابتة.

يمكن أن تكون الكميات المادية ثابتة أو متغيرة بمرور الوقت. عند قياس كمية ثابتة زمنياً ، يكفي تحديد إحدى قيمها الآنية. يمكن أن يكون للكميات المتغيرة زمنياً طبيعة تغيير شبه حتمية أو عشوائية. الكمية المادية شبه القطعية هي كمية يُعرف بها نوع الاعتماد على الوقت ، لكن المعلمة المقاسة لهذا الاعتماد غير معروفة. الكمية المادية العشوائية هي كمية يتغير حجمها عشوائيًا بمرور الوقت. كحالة خاصة للكميات المتغيرة بمرور الوقت ، يمكن للمرء أن يفرد الكميات المتقطعة ، أي الكميات التي تكون أبعادها غير صفرية فقط في نقاط زمنية معينة.

تنقسم الكميات المادية إلى نشطة وسلبية. الكميات النشطة (على سبيل المثال ، القوة الميكانيكية ، EMF لمصدر التيار الكهربائي) قادرة على إنشاء إشارات معلومات القياس بدون مصادر طاقة إضافية. الكميات السلبية (على سبيل المثال ، الكتلة ، المقاومة الكهربائية ، المحاثة) لا تستطيع نفسها

توليد إشارات معلومات القياس. للقيام بذلك ، يجب تنشيطها باستخدام مصادر الطاقة المساعدة ، على سبيل المثال ، عند قياس مقاومة المقاوم ، يجب أن يتدفق التيار خلالها. اعتمادًا على أشياء الدراسة ، يتحدث المرء عن كميات كهربائية أو مغناطيسية أو غير كهربائية.

تسمى الكمية المادية ، التي يتم تعيينها بقيمة عددية مساوية لواحد ، بوحدة كمية مادية. يمكن أن يكون حجم وحدة الكمية المادية أيًا. ومع ذلك ، يجب إجراء القياسات بوحدات مقبولة بشكل عام. يتم تأسيس مجتمع الوحدات على المستوى الدولي من خلال الاتفاقيات الدولية.

كميات فيزيائية

الكمية المادية– هذه سمة من سمات الأشياء المادية أو ظواهر العالم المادي ، شائعة في العديد من الأشياء أو الظواهر من الناحية النوعية ، ولكنها فردية من الناحية الكمية لكل منها. على سبيل المثال ، الكتلة والطول والمساحة ودرجة الحرارة وما إلى ذلك.

كل كمية مادية لها خاصتها الخصائص النوعية والكمية .

الخاصية النوعيةيتم تحديدها من خلال خاصية كائن مادي أو ما هي ميزة العالم المادي التي تميز هذه القيمة. وبالتالي ، فإن خاصية "القوة" تميز كميًا مواد مثل الفولاذ والخشب والنسيج والزجاج وغيرها الكثير ، بينما تختلف القيمة الكمية للقوة لكل منها تمامًا.

لتحديد الاختلاف الكمي في محتوى خاصية ما في أي كائن ، يتم عرضه بكمية مادية ، يتم تقديم المفهوم حجم الكمية المادية . يتم تعيين هذا الحجم أثناء قياسات- مجموعة من العمليات التي يتم إجراؤها لتحديد القيمة الكمية للكمية (FZ "لضمان توحيد القياسات"

الغرض من القياسات هو تحديد قيمة الكمية المادية - عدد معين من الوحدات المعتمدة لها (على سبيل المثال ، نتيجة قياس كتلة المنتج هي 2 كجم ، وارتفاع المبنى 12 مترًا ، إلخ. ). توجد بين أحجام كل كمية مادية علاقات في شكل أشكال عددية (مثل "أكبر من" ، "أقل من" ، "مساواة" ، "مجموع" ، وما إلى ذلك) ، والتي يمكن أن تكون بمثابة نموذج لهذه الكمية .

اعتمادًا على درجة التقريب إلى الموضوعية ، هناك القيم الحقيقية والفعلية والمقاسة للكمية المادية .

القيمة الحقيقية للكمية المادية -هذه القيمة ، تعكس بشكل مثالي من الناحية النوعية والكمية الخاصية المقابلة للكائن. بسبب النقص في وسائل وطرق القياس ، لا يمكن عمليا الحصول على القيم الحقيقية للكميات. لا يمكن تخيلها إلا من الناحية النظرية. وقيم الكمية التي تم الحصول عليها أثناء القياس ، فقط إلى حد أكبر أو أقل تقترب من القيمة الحقيقية.

القيمة الفعلية للكمية المادية -إنها قيمة كمية تم العثور عليها تجريبيًا وقريبة جدًا من القيمة الحقيقية بحيث يمكن استخدامها بدلاً من ذلك لهذا الغرض.

القيمة المقاسة للكمية المادية -هذه هي القيمة التي يتم الحصول عليها أثناء القياس باستخدام طرق وأدوات قياس محددة.

عند التخطيط للقياسات ، يجب أن يسعى المرء للتأكد من أن نطاق الكميات المقاسة يلبي متطلبات مهمة القياس (على سبيل المثال ، عند المراقبة ، يجب أن تعكس الكميات المقاسة المؤشرات ذات الصلة لجودة المنتج).

لكل معلمة منتج ، يجب استيفاء المتطلبات التالية:

صحة صياغة القيمة المقاسة ، باستثناء إمكانية التفسيرات المختلفة (على سبيل المثال ، من الضروري تحديد بوضوح في الحالات التي يكون فيها "كتلة" أو "وزن" المنتج ، أو "حجم" أو "سعة" السفينة ، وما إلى ذلك) ؛

يقين خصائص الشيء المراد قياسه (على سبيل المثال ، "درجة الحرارة في الغرفة لا تزيد عن ... درجة مئوية" يسمح بتفسيرات مختلفة. من الضروري تغيير صياغة المطلب بهذه الطريقة أنه من الواضح ما إذا كان هذا المطلب قد تم تحديده بالنسبة لدرجة الحرارة القصوى أو المتوسطة للغرفة ، والتي ستؤخذ في الاعتبار عند إجراء القياسات) ؛

استخدام المصطلحات الموحدة.

الوحدات الفيزيائية

تسمى الكمية المادية ، التي يتم تعيين قيمة عددية مساوية لها بواحد بحكم التعريف وحدة الكمية المادية.

يتم إعادة إنتاج العديد من وحدات الكميات الفيزيائية من خلال المقاييس المستخدمة للقياسات (على سبيل المثال ، المتر ، الكيلوجرام). في المراحل الأولى من تطور الثقافة المادية (في مجتمعات مالكي العبيد والمجتمعات الإقطاعية) ، كانت هناك وحدات لمجموعة صغيرة من الكميات الفيزيائية - الطول والكتلة والوقت والمساحة والحجم. تم اختيار وحدات الكميات المادية دون ارتباط مع بعضها البعض ، وعلاوة على ذلك ، مختلفة في مختلف البلدان والمناطق الجغرافية. لذلك نشأ عدد كبير من وحدات القياس المتطابقة في كثير من الأحيان ، ولكنها مختلفة في الحجم - الذراعين والقدم والباوند.

مع توسع العلاقات التجارية بين الشعوب وتطور العلوم والتكنولوجيا ، زاد عدد وحدات الكميات المادية وشعرت الحاجة إلى توحيد الوحدات وإنشاء أنظمة الوحدات بشكل متزايد. على وحدات الكميات المادية وأنظمتها بدأت في إبرام اتفاقيات دولية خاصة. في القرن ال 18 في فرنسا ، تم اقتراح النظام المتري للقياسات ، والذي حصل لاحقًا على اعتراف دولي. على أساسها ، تم بناء عدد من الأنظمة المترية للوحدات. يوجد حاليًا مزيد من التبسيط لوحدات الكميات المادية على أساس النظام الدولي للوحدات (SI).

وحدات الكميات الفيزيائية مقسمة إلى النظامية، على سبيل المثال ، الوحدات المضمنة في أي نظام ، والوحدات غير النظامية (على سبيل المثال ، مم زئبق ، قوة حصان ، إلكترون فولت).

وحدات النظامالكميات الفيزيائية مقسمة إلى الأساسية، تم اختياره بشكل تعسفي (متر ، كيلوغرام ، ثانية ، إلخ) ، و المشتقات، تتشكل وفقًا لمعادلات الارتباط بين الكميات (متر في الثانية ، كيلوجرام لكل متر مكعب ، نيوتن ، جول ، واط ، إلخ).

لسهولة التعبير عن الكميات التي تكون أكبر أو أصغر بعدة مرات من وحدات الكميات المادية ، نستخدمها وحدات متعددة (على سبيل المثال ، كيلومتر - 10 3 متر ، كيلو واط - 10 3 واط) والأجزاء الفرعية (على سبيل المثال ، المليمتر يساوي 10 -3 م ، والميلي ثانية هو 10-3 ثوانٍ) ..

في الأنظمة المترية للوحدات ، تتشكل الوحدات المتعددة والوحدات للكميات المادية (باستثناء وحدات الوقت والزاوية) بضرب وحدة النظام في 10 n ، حيث n هي عدد صحيح موجب أو سالب. يتوافق كل رقم من هذه الأرقام مع أحد البادئات العشرية المستخدمة لتكوين وحدات المضاعفات والأقسام.

في عام 1960 ، في المؤتمر العام الحادي عشر للأوزان والمقاييس للمنظمة الدولية للأوزان والمقاييس (MOMV) ، تم اعتماد النظام الدولي الوحدات(SI).

الوحدات الأساسية في نظام الوحدات الدولينكون: متر (م) - الطول ، كيلوغرام (كلغ) - الكتلة ، ثانيا (ق) - الوقت ، أمبير (أ) - قوة التيار الكهربائي ، كلفن (K) - درجة الحرارة الديناميكية الحرارية ، كانديلا (cd) - شدة الضوء ، خلد - كمية المادة.

إلى جانب أنظمة الكميات الفيزيائية ، لا تزال تُستخدم ما يسمى بالوحدات خارج النظام في ممارسة القياس. وتشمل هذه ، على سبيل المثال: وحدات الضغط - الغلاف الجوي ، المليمتر من عمود الزئبق ، وحدة الطول - الأنجستروم ، وحدة الحرارة - السعرات الحرارية ، وحدات الكميات الصوتية - ديسيبل ، الخلفية ، الأوكتاف ، وحدات الوقت - الدقيقة والساعة ، إلخ. ومع ذلك ، يوجد حاليًا اتجاه لتقليلها إلى الحد الأدنى.

يحتوي النظام الدولي للوحدات على عدد من المزايا: الشمولية ، وتوحيد الوحدات لجميع أنواع القياسات ، وتماسك (تناسق) النظام (معاملات التناسب في المعادلات الفيزيائية بلا أبعاد) ، وتفاهم متبادل أفضل بين مختلف المتخصصين في العملية العلمية. والعلاقات الفنية والاقتصادية بين الدول.

حاليًا ، تم إضفاء الشرعية على استخدام وحدات الكميات المادية في روسيا بموجب دستور الاتحاد الروسي (المادة 71) (تخضع المعايير والمعايير والنظام المتري وحساب الوقت للولاية القضائية للاتحاد الروسي) والقانون الفيدرالي " التأكد من توحيد القياسات ". تحدد المادة 6 من القانون الاستخدام في الاتحاد الروسي لوحدات النظام الدولي للوحدات الذي اعتمده المؤتمر العام للأوزان والمقاييس وأوصى باستخدامه من قبل المنظمة الدولية للقياس القانوني. في الوقت نفسه ، في الاتحاد الروسي ، قد يُسمح باستخدام وحدات الكميات غير النظامية ، والاسم والتسميات وقواعد الكتابة والاستخدام التي وضعتها حكومة الاتحاد الروسي ، جنبًا إلى جنب مع وحدات الكميات SI .

في الممارسة العملية ، يجب أن يسترشد المرء بوحدات الكميات المادية التي ينظمها GOST 8.417-2002 “نظام الدولة لضمان توحيد القياسات. وحدات القيم.

قياسي مع التطبيق الإلزامي الأساسية والمشتقة وحدات النظام الدولي للوحدات ، بالإضافة إلى المضاعفات العشرية والمضاعفات الفرعية لهذه الوحدات ، يُسمح باستخدام بعض الوحدات غير المدرجة في SI ، ومجموعاتها مع وحدات SI ، وكذلك بعض المضاعفات العشرية والمضاعفات الفرعية من الوحدات المدرجة التي يتم استخدامها على نطاق واسع في الممارسة.

يحدد المعيار قواعد تشكيل الأسماء والرموز للمضاعفات العشرية والمضاعفات الفرعية لوحدات النظام الدولي باستخدام المضاعفات (من 10-24 إلى 10 24) والبادئات ، وقواعد كتابة تسميات الوحدات ، وقواعد تشكيل وحدات النظام الدولي المشتقة المتماسكة

المضاعفات والبادئات المستخدمة لتشكيل أسماء ورموز المضاعفات العشرية والمضاعفات الفرعية لوحدات النظام الدولي موضحة في الجدول.

المضاعفات والبادئات المستخدمة لتشكيل أسماء ورموز المضاعفات العشرية والمضاعفات الفرعية لوحدات النظام الدولي للوحدات

الوحدات المشتقة المتماسكةيتشكل النظام الدولي للوحدات ، كقاعدة عامة ، باستخدام أبسط معادلات الاتصال بين الكميات (معادلات التعريف) ، حيث تكون المعاملات العددية مساوية لـ 1. لتكوين وحدات مشتقة ، يتم استبدال تسميات الكميات في معادلات الاتصال بواسطة تسميات وحدات SI.

إذا كانت معادلة الاتصال تحتوي على معامل عددي غير 1 ، ثم لتشكيل مشتق متماسك من وحدة SI ، يتم استبدال تدوين الكميات بالقيم في وحدات SI على الجانب الأيمن ، مما يعطي ، بعد الضرب بالمعامل ، a إجمالي القيمة العددية يساوي 1.