Глава II. Объекты измерений и их меры

 

§1. Метрологическая терминология

 

Познавательная ценность измерений – установление соответствия между измеряемыми физическими величинами (ФВ) и их числовыми выражениями.

Д.И. Менделеев: "… в природе мера и вес – суть главные орудия познания"

 

Теория познания – гносеология (древнегреческое γυοζιζ - знание и λογοζ - учение).

Гносеологический аспект измерений – получение значений ФВ с известными погрешностями, которые не должны превышать установленного предела.

 

Метрология оперирует фактами (ФВ, ЕФВ, ПИ и др.)

Отражение их в сознании – представление.

Понятие – отражение общих, существенных сторон предмета.

Понятия передаются сочетаниями слов – терминами.

 

Метрология – связующее звено деятельности человека, поэтому ее язык должен быть единым для разных отраслей знаний.

 

Международные научно-технические связи требуют унификации терминов, поэтому издаются терминологические словари, стандарты. (ГОСТ 16263-70).

§2. Физические величины (ФВ)

ФВ – свойство, общее в качественном отношении многим физическим объектам, но в

количественном отношении индивидуальное для каждого объекта.

 

Задача измерений – получение сведений о таких количественных характеристиках.

 

Когда отдельные ФВ связаны уравнениями, их называют системой величин.

Для каждой ФВ – единица измерений.

Независимо друг от друга можно установить только несколько единиц ФВ (ЕФВ), а остальные выразить через них.

 

Число независимых величин равно разности числа величин в системе и числа независимых уравнений связи между ними. (Пример: v = l/t).

Для механики надо 3 основные ФВ, теплотехники – 4.

 

ФВ, единицы которых устанавливаются независимо от других в системе, - основные, и их единицы – основные. Остальные определяются однозначно через основные и называются производными.

 

Система единиц – совокупность основных и производственных единиц.

 

Современная физика построена на 7 основных ФВ (длина, масса, время, сила электрического тока, термодинамическая температура, количество вещества, сила света). Для удобства введены дополнительные – плоский и телесный углы.

§3. Количественная характеристика измеряемых ФВ

Это размер ФВ. Чтобы его узнать, надо выразить ФВ числом, т.е. измерить.

 

Измерить ФВ – найти отношение ее размера к размеру той же ФВ, условно принятому за единицу измерения.

 

Единица ФВ (ЕФВ) – ФВ, которой приписано числовое значение, равное 1.

 

Значение ФВ – оценка ФВ в виде числа принятых для нее единиц (2 метра, 200 люкс).

 

Измерение – нахождение значения ФВ опытным путем с помощью специальных технических средств.

 

Числовое значение ФВ – отвлеченное число, входящее в значение ФВ (2, 200). Зависит от выбора единицы измерения (1м; 100см; 1000мм).

 

§4. Основное уравнение измерения

Значение ФВ Q – выражение ее размера в определенных единицах измерения [ Q ].

 

Числовое значение ФВ (отвлеченное число q) показывает на сколько единиц измеряемый размер больше нуля или во сколько раз он больше единицы измерения:

Q = q × [ Q ] – основное уравнение измерения.

Пример: при [ Q ] = 1м и q = 7,5 размер длины характеризуется значением

Q = 7,5 метра (кратко: длина равна 7,5 метра).

 

Полный термин "значение размера длины" не используют.

Не говорят "величина длины", т.к. "длина" сама является величиной.

 

Если взять разные единицы для одной ФВ Q [ Q₁ ] и [ Q₂ ], Q = q₁ ×[ Q₁ ] и Q = q₂ ×[ Q₂ ].

Числовое значение q₂ ФВ Q по известному q₁ будет q₂ = ([ Q₁ ] /[ Q₂ ])× q₁ = k × q₁,

где k – переводной множитель.

 

Пример: значение диаметра в дюймах 3/4² соответствует в миллиметрах

q₂ = k × q₁ = 25,4 × 3/4 = 19,0, т. к. 1дюйм = 25,4 мм (k = 25,4).

§5. Качественная характеристика измеряемых величин

Размерность ФВ – выражение, отображающее ее зависимость от основных величин с коэффициентом пропорциональности 1. Обозначение: dim (dimention- размер).

Пример: размерности длины, массы, времени - dim(l)=L, dim(m)=M, dim(t)=T.

 

Размерности производных ФВ определяются по правилам:

1) размерности левой и правой частей уравнений должны совпадать,

2) алгебра размерностей мультипликативна (состоит из одного действия-

умножения.