4403041332

Czym jest fizyka? Wielkości fizyczne . jednostki i wzorce

Istnienie zasad i praw szczegółowych powoduje wzajemne powiązanie wielkości fizycznych. Stąd z kolei wynika, że jest w fizyce pewna liczba podstawowych wielkości fizycznych, a pozostałe wielkości są wielkościami zależnymi, pochodnymi. W tej sytuacji wystarczy, iż wzorce jednostek fizycznych stworzymy tylko dla wielkości podstawowych.

Ustalono, że są cztery podstawowe wielkości fizyczne: długość, masa, czas i natężenie prądu. Stworzono zatem wzorce metra, kilograma, sekundy i ampera. Taki układ jednostek nazwano pierwotnie układem MKSA od początkowych liter nazw wzorców. Z powodu tradycji i dla wygody dodano jednak następnie przejściowo do układu jeszcze cztery wielkości fizyczne mimo, iż można by je określić przez te pierwsze cztery wielkości podstawowe. Są to: temperatura (w kelwinach), licz-ność materii (w molach), jasność źródeł promieniowania (w kandelach) i kąt płaski (w radianach). W ten sposób powstał układ jednostek złożony z ośmiu wzorców jednostek wielkości fizycznych wymienionych wyżej, nazywany układem SI (od fr. Systeme International). Wymagania postawione wzorcom jednostek dotyczą maksymalnej dokładności i powszechności, uniwersalności. Ta druga własność ma polegać na tym, by wzorzec mógł być z równą dokładnością odtwarzalny we wszystkich laboratoriach na świecie. Ma to zapewnić możliwość porównywania wyników doświadczeń różnych laboratoriów a przez to możliwość sprawdzania powtarzalności pomiarów, co ma decydujące znaczenie przy tworzeniu praw fizycznych.

Jednostki pochodnych wielkości fizycznych są tworzone w oparciu o definicje tych wielkości i istniejące związki tych wielkości z wielkościami podstawowymi ustalone prawami fizyki. Jako przykład ustalmy jednostkę i sposób pomiaru prędkości chwilowej. Powołamy się tu na definicję prędkości chwilowej, która będzie uzasadniona w dalszej części skryptu:

Ax

v = lim-    (1.1)

Jt^O /fr

Ta matematyczna definicja wskazuje, że aby wyznaczyć prędkość chwilową obiektu trzeba mierzyć odcinki przesunięcia Ax tego obiektu odpowiadające jak najkrótszym odcinkom czasu At (dążącym do zera) i dzielić je przez siebie. Jest więc w definicji wskazówka pomiarowa i wiemy już, że jednostką prędkości będzie m/s.

Strona 11