единица площади в физике

Содержание
  1. Как переводить площадь и объем в систему СИ
  2. Переводим площадь
  3. Используем принцип единиц в квадрате
  4. Используем готовые формулы
  5. Переводим объем
  6. Используем запись с единицами в кубе
  7. Готовые формулы для перевода объемов
  8. Примеры перевода объемов и площадей
  9. Порядок величины (площадь)
  10. Связанные понятия
  11. Упоминания в литературе
  12. Связанные понятия (продолжение)
  13. Физические величины и их единицы измерения в физике с примерами
  14. Средства измерения
  15. Физические величины
  16. Длина, Площадь, Объем
  17. Время
  18. Перемещение и скорость
  19. Масса
  20. Сила
  21. Что называется физической величиной
  22. Что означает измерить физическую величину
  23. Кратные и дольные единицы
  24. Измерительные приборы
  25. Точность измерений
  26. Точность измерений
  27. Роль измерений в физике. Прямые и косвенные измерения
  28. Единицы измерения физических величин
  29. Пример №1
  30. Действия над физическими величинами
  31. Пример №2
  32. Пример №3
  33. физические величины и их измерение
  34. Что такое физическое исследование и каковы его методы
  35. Как измерить физическую величину
  36. Построение системы единиц
  37. Погрешности измерений
  38. Случайные погрешности
  39. Систематические погрешности
  40. Как определить погрешности косвенных измерений
  41. Как правильно записать результаты
  42. 🔥 Видео

Видео:Перевод единиц измерения | Физика | TutorOnlineСкачать

Перевод единиц измерения | Физика | TutorOnline

Как переводить площадь и объем в систему СИ

Решая физические задачи, мы сталкиваемся с необходимостью перевода площадей в квадратные метры и объемов в кубические метры. Иногда для этого используют готовые формулы. Но эффективнее запомнить простой принцип, описанный в статье, тогда готовые формулы заучивать не придется.

Примечание: К примеру, площадь в формулу для вычисления давления нужно подставлять, выражая ее в квадратных метрах.

Видео:КВАДРАТНЫЕ МЕТРЫ , САНТИМЕТРЫ, ДЕЦИМЕТРЫ, КМ. ЕДИНИЦЫ ПЛОЩАДИ / КАК ЛЕГКО И БЫСТРО ПЕРЕВОДИТЬСкачать

КВАДРАТНЫЕ МЕТРЫ ,  САНТИМЕТРЫ, ДЕЦИМЕТРЫ, КМ. ЕДИНИЦЫ ПЛОЩАДИ /  КАК ЛЕГКО И БЫСТРО ПЕРЕВОДИТЬ

Переводим площадь

Разберем принцип, основанный на определении квадратного метра, для пересчета площадей в систему СИ.

Используем принцип единиц в квадрате

Для начала научимся переводить сантиметры в квадрате в квадратные метры. Алгоритм перевода будет состоять из нескольких простых шагов.

  • Вначале выписываем такое уравнение:

[ large boxed< 1 left(text^ right) = 1 left(textright) cdot 1 left(text right)>]

  • Под этим уравнением симметрично записываем еще одно. В правой части нового уравнения каждый метр заменяем количеством входящих в него сантиметров:

[ large 1 left(text^ right) = 100 left(textright) cdot 100 left(text right)]

  • Затем перемножим правую часть, цифры умножаем на цифры, а сантиметры – на сантиметры. Получим такую запись:

[ large 1 left(text^ right) = 10^ left(text^right)]

  • В правой части оставим один сантиметр в квадрате. Для этого обе части уравнения разделим на ( displaystyle 10^ ).
  • Теперь можно преобразовать дробь в левой части уравнения, используя свойства степени:

Окончательно получим такую запись:

[ large 10^ left(text^ right) = 1 left(text^right) ]

Умножая обе части этого выражения на количество сантиметров в квадрате, указанных в условии задачи, получим площадь, переведенную в квадратные метры.

Используем готовые формулы

Повторив описанные выше шаги для нескольких дольных единиц — дециметров и миллиметров, получим такие формулы перевода:

( displaystyle S_ left(text^ right) ) – площадь, выраженная в метрах в квадрате;

( displaystyle S_ left(text^ right) ) – площадь в дециметрах в квадрате;

( displaystyle S_ left(text^ right) ) – площадь в квадратных сантиметрах;

( displaystyle S_ left(text^ right) ) – площадь, выраженная в миллиметрах в квадрате;

Эти выражения легко иллюстрировать с помощью квадрата, имеющему длину стороны один метр (рис. 1). Рядом с каждой стороной нужно выписать количество долек, выраженных в меньших единицах измерения и содержащихся в одном метре.

единица площади в физике

Видео:Переводы в СИ за 10 минутСкачать

Переводы в СИ за 10 минут

Переводим объем

Объемы переводятся в кубометры аналогично принципу перевода площадей. С той лишь разницей, что для получения одного кубического метра потребуется перемножить три ребра куба (рис. 2).

единица площади в физике

Примечание: Для правильного расчета силы Архимеда объемы тел нужно подставлять в формулу в кубических метрах.

Используем запись с единицами в кубе

Вначале рассмотрим перевод сантиметров в кубе в кубометры.

[ large boxed< 1 left(text^ right) = 1 left(textright) cdot 1 left(text right) cdot 1 left(textright) >]

  • Теперь каждый метр в правой части заменяем сантиметрами:

[ large 1 left(text^ right) = 100 left(textright) cdot 100 left(text right) cdot 100 left(text right)]

  • В правой части цифры перемножим с цифрами, а сантиметры – с сантиметрами:

[ large 1 left(text^ right) = 10^ left(text^right)]

  • Обе части уравнения разделим на ( displaystyle 10^ ).
  • Используем свойство степени и преобразуем дробь в левой части уравнения:

И получим окончательно:

[ large 10^ left(text^ right) = 1 left(text^right) ]

Умножая обе части этого выражения на данное нам количество кубических сантиметров, получим объем, переведенный в кубометры.

Готовые формулы для перевода объемов

Проделав вышеописанные шаги для кубических дециметров и миллиметров, получим такие формулы перехода:

( displaystyle V_ left(text^ right) ) – объем, выраженный в кубометрах;

( displaystyle V_ left(text^ right) ) – объем в литрах;

( displaystyle V_ left(text^ right) ) – объем, выраженный в кубических сантиметрах;

( displaystyle V_ left(text^ right) ) – объем в кубических миллиметрах;

Примечание: Один кубический дециметр, то есть, кубик с размерами 10 см на 10 см на 10 см, называют литром.

Видео:Давление. Единицы давления | Физика 7 класс #25 | ИнфоурокСкачать

Давление. Единицы давления | Физика 7 класс #25 | Инфоурок

Примеры перевода объемов и площадей

Пример 1.

Площадь опоры 32 квадратных сантиметра. Переведем эту площадь в квадратные метры.

Решение:

Умножим обе части выражения на число 32:

[ 32 left(text^ right) = 32 cdot 10^ left(text^ right) ]

Получим:

[ S = 32 cdot 10^ left(text^ right) ]

Пример 2.

Объем воды в чашке равен 73 кубическим сантиметрам. Переведем этот объем в кубометры.

Решение:

Обе части выражения умножим на число 73:

[ 73 left(text^ right) = 73 cdot 10^ left(text^ right) ]

Запишем:

[ V = 73 cdot 10^ left(text^ right) ]

Видео:Урок 42 (осн). Давление. Единицы давленияСкачать

Урок 42 (осн). Давление. Единицы давления

Порядок величины (площадь)

  • Площади различных порядков могут быть сопоставлены для визуального представления их относительности. Данные, приведённые ниже, должны рассматриваться как «типичные величины», расчётные величины округлены.

Единицей площади в Международной системе единиц является 1 квадратный метр (обозначение единицы величины — м², буквенное обозначение величины в уравнениях и формулах — A), производный от основной единицы — метра.

Также используются производные единицы площади:

1 мм² (квадратный миллиметр) = 0,000001 м² (1 000 000 мм² = 1 м²)

1 см² (квадратный сантиметр) = 0,0001 м² (10 000 см² = 1 м²)

* 1 га (гектар) = 100 а = 10 000 м²

* 1 км² (квадратный километр) = 100 га = 1 000 000 м²

Связанные понятия

Международная система единиц (СИ) определяет набор из семи основных единиц, из которых формируются все другие единицы измерения. Эти другие единицы называются производными единицами СИ и также считаются частью стандарта.

Упоминания в литературе

Связанные понятия (продолжение)

В метрологии различают понятия размерность физической величины и единица физической величины. Размерность физической величины определяется используемой системой физических величин, которая представляет собой совокупность физических величин, связанных между собой зависимостями, и в которой несколько величин выбраны в качестве основных. Единица физической величины — это такая физическая величина, которой по соглашению присвоено числовое значение, равное единице. Системой единиц физических величин называют.

Номиналы промышленно выпускаемых электронных компонентов (сопротивление резисторов, ёмкость конденсаторов, индуктивность небольших катушек индуктивности) не являются произвольными. Существуют установленные стандартом специальные ряды номиналов, представляющие собой множества значений от 1 до 10. Номинал детали определённого ряда является некоторым значением из соответствующего ряда, умноженным на произвольный десятичный множитель (10 в целой степени).

Видео:5 класс, 19 урок, Единицы измерения площадейСкачать

5 класс, 19 урок, Единицы измерения площадей

Физические величины и их единицы измерения в физике с примерами

Содержание:

Явления природы и свойства тел в физике описывают с помощью терминов, например: движение, траектория, состояние спокойствия. Описывая движение (рис. 4.1), можно указать, куда движется тело (вперед, назад или вверх), большое оно или маленькое; движется по пря-мой или поворачивает (влево или вправо), а может, вообще не движется. Такая характеристика движения является качественной.

Нас интересуют и количественные характеристики: с какой скоростью двигался автомобиль, какое расстояние он проехал. Количественной характеристикой тела или явления является физическая величина. Физическая величина описывает определенное свойство тела или явления. Она характеризуется числовым значением и единицей измерения. Например: автомобиль проехал путь в 30 километров. Сокращенно можно записать S = 30 км.

Каждая физическая величина имеет свое на-звание и символ, которым она обозначается.

единица площади в физике

Чтобы описать явление падения определенного тела, можно применить такие физические величины, как масса тела, высота, время падения. Физические величины обычно обозначают латинскими или греческими буквами. Массу тела обозначают буквой «m», высоту – буквой «h», время – буквой «t». Например, если тело массой 2 килограмма упало с высоты 5 метров за одну секунду, то пишут: m = 2 кг, h = 5 м, t = 1 с, употребляя общепринятые сокращения: кг – килограмм, м – метр, с – секунда.

Если нас интересует единица измерения физической величины, а не ее числовое значение, то эту величину пишут в квадратных скобках. Например, диаметр трубы составляет d = 3,2 см, а название единицы измерения (размерность): [d] =см.

Почему нужно измерять:

Начертите на листе бумаги горизонтальный отрезок. Потом проведите от середины этого отрезка перпендикулярный к нему отрезок такой же длины «на глаз». Измерьте длину отрезков линейкой, и вы убедитесь, что вертикальный отрезок короче. Вот почему нужно проводить измерения.

Видео:Давление. Единицы давленияСкачать

Давление. Единицы давления

Средства измерения

Прямые измерения физических величин осуществляют с помощью приборов. Длину измеряют линейкой, время – с помощью часов, массу – на весах. Для определения размеров очень малых тел или больших расстояний используют более сложные приборы. Измерить физическую величину – значит сравнить ее с определенной мерой, которая является копией общепринятого образца-эталона. Эталонов немного, и хранятся они в специальных метрологических лабораториях.

История:

Для измерения времени использовали вытекание или капанье воды в сосуд с делениями или пересыпание песка – водяные или песочные часы (рис. 4.2). Движение Солнца по небу давало возможность измерять время с помощью солнечных часов (рис. 4.3). Такими часами люди пользовались несколько тысячелетий, однако они имели существенный недостаток – были довольно неточными.

единица площади в физике

единица площади в физике
Рис. 4.3. Солнечные часы

В настоящее время появились очень точные кварцевые часы, которые отсчитывают время в на-ручных часах, мобильном телефоне или компьютере. Для потребностей навигации и науки используют атомные часы, которые «ходят» настолько точно, что допускают ошибку в одну секунду за 500 000 лет!

Для измерения длины надо иметь образец, дли-на которого соответствует общепринятым единицам измерения. Сейчас это 1 м. Эталон (образец) метра хранится в метрологических лабораториях, главная из которых находится в г. Севре (Франция). Измерить длину можно еще и в других единицах измерения – канцелярскими скрепками, например, или спичками и сказать: мой рост составляет 80 скрепок или 36 спичечных коробков. Однако у других людей скрепки или спички могут оказаться другого размера, что усложнит обмен информацией. В давние времена так и было: пользовались футами (длина ступни – 30 см), дюймами (длина последней фаланги большого пальца, приблизительно 2,5 см), ярдами, пядями, саженями, локтями.

Инициаторами перехода на метрическую систему единиц были французы. Согласно договоренности, один метр определили как одну сорокамиллионную часть длины меридиана, который проходит через Париж. Для определения длины меридиана достаточно было измерять его часть, которая простирается от юга Испании до севера Норвегии. Начался этот процесс во время Великой французской революции. Днем рождения метрической системы мер считают 10 декабря 1799 г.

На территории нашей страны метрическая система мер была введена специальным декретом 14 сентября в 1918 г. Переход на новые стандарты измерений связан с изменением привычек, необходимостью переиздания справочников, переоборудования метрических лабораторий, с переподготовкой персонала и тому подобным. Все это стоит довольно дорого. США, например, переход на новые стандарты обошелся в 11 млрд. долларов.

Международная система единиц измерения – СИ

В связи с потребностью международного сотрудничества в 1960 году большинство стран мира подписали соглашение о единой Международной системе еди-ниц измерения SI – Systeme International (на русском языке – СИ).
единица площади в физике
Рис. 4.4. Эталон метра хранится в Международном бюро мер и весов в Париже

единица площади в физике
Рис. 4.5. Эталон килограмма

В СИ есть 7 основных единицы измерения, которые обеспечены соответствующими эталонами. Остальные единицы измерения могут быть выражены через основные единицы. Для начала нам понадобятся три основные единицы: метр, килограмм и секунда.

Эталон метра изображен на рис. 4.4. Это рельс определенного профиля, длина которого составляет одну сорокамиллионную часть меридиана, проходящего через Париж. Первый эталон метра был изготовлен во Франции в 1795 году.

В 1983 году эталон длины был изменен: теперь метр определен как расстояние, которое проходит свет в вакууме за 1/299 792 458 долю секунды.
Эталон килограмма – цилиндр из платиново-иридиевого сплава, высота которого равна его диаметру и составляет 39 мм (рис. 4.5).

С эталоном секунды вы ознакомитесь в 11 классе.

Таблица 4.1

ВеличинаСимволРазмерность
рус.междунар.
Длинаlмm
Массаmкгkg
Времяtсs
ПлощадьS,м 2m 2
ОбъемVм 3m 3
Скоростьvм/сm/s

Площадь в СИ измеряют в м 2 (квадратные метры), объем – в м 3 (кубические метры).

В таблице 4.1 единицы площади, объема и скорости являются производны-ми единицами, их размерности происходят от основных единиц измерения.

В расчетах используют также кратные и дольные единицы.

Кратные единицы – это единицы, которые больше основных единиц в 10, 100, 1000 и больше раз. Например: 1 дм = 10 см = 10 1 см, 1 м = 100 см = 10 2 см, 1 км = 1000 м = 10 3 м, 1 кг = 1000 г = 10 3 г.

Дольные единицы – это единицы, которые меньше основных единиц в 10, 100, 1000 и больше раз: 1 см = 0,01 м = 10 –2 м, 1 мм = 0,1 см = 10 –1 см.
С единицами времени несколько иначе: 1 мин. = 60 с, 1 час = 3600 с. Дольными являются лишь 1 мс (миллисекунда) = 0,001 с = 10 –3 с и 1 мкс (микросекунда)= = 0,000001 с = 10 –6 с.
Для обозначения кратных и дольных единиц используют приставки (табл. 4.2).

Таблица 4.2 Приставки для обозначения кратных и дольных единиц

КратностьПриставкаОбозначениеПример
русскоемеждународноерусскоемеждународное
10 2гектоhectoгh5 гПа (гектопаскаль) = = 500 Па
10 3килоkiloкk6 кг (килограмм) = 6000 г
10 6мегаmegaМM2 МДж (мегаджоуль) = = 2 000 000 Дж
10 9гигаgigaГG1 ГГц (гигагерц) = = 1 000 000 000 Гц
Дольность
10 –1дециdeciдdдм – дециметр
10 –2сантиcentiсcсм – сантиметр
10 –3миллиmilliмммл – миллилитр
10 –6микроmicroмкµмкм – микрометр, микрон
10 –9наноnanoнnнм – нанометр

Итоги

  • Физические величины количественно описывают свойства тел и явлений.
  • Физические величины характеризуются названием, символом, числовым значением и единицей измерения.
  • В международной системе единиц измерения (СИ) основные механические единицы измерения физических величин – метр, килограмм и секунда.
  • Измерить физическую величину – значит сравнить ее с мерой-эталоном.

Видео:Урок 8 (осн). Преобразование единиц измерения физических величинСкачать

Урок 8 (осн). Преобразование единиц измерения физических величин

Физические величины

Физические тела и явления характеризуют физическими величинами. Некоторые из них вам уже знакомы из курса природоведения: это длина, площадь, объем, масса, сила. Рассмотрим их подробнее.

В науке используют единицы физических величин, определенные Международной системой единиц, которую сокращенно называют 1 SI — от английских слов System International, что означает «международная система».

Длина, Площадь, Объем

Длиной характеризуют физические тела и, например, путь, пройденный телом за время его движения. За единицу длины в SI принят 2 I метр (м).

На линейках и мерных лентах (рулетках) нанесены деления, обозначающие сотые и тысячные доли метра — сантиметры и миллиметры (рис. 3.1).

Единицы площади и объема определяют с помощью единицы длины: единицей площади является I м 2 (площадь квадрата со стороной I м), а единицей объема — I м 3 (объем куба с ребром I м).

Объем жидкости измеряют с помощью измерительных цилиндров, называемых часто мензурками (рис. 3.2). Длину, площадь и объем задают их числовыми значениями. Физические величины, которые задают только числовыми значениями, называют скалярными.

Время

Всякое физическое явление длится в течение определённого промежутка времени. За единицу времени в S1 принята 1 секунда (с), 60 с составляют 1 минуту (мун), а 60 минут — 1 час (ч).

Время измеряют часами (рис. 3.3). Они представляют собой обычно устройства, в которых повторяется определенный процесс. Например, в маятниковых часах повторяются колебания маятника. Сегодня чаще используют кварцевые часы, в которых колеблются крошечные кристаллы кварца.

единица площади в физике

Перемещение и скорость

При движении тело изменяет свое положение в пространстве.

Перемещением тела называют направленный отрезок, проведенный из начального положения тела в его конечное положение.

Перемещение задают числовым значением (длиной указанного отрезка) и направлением. Физические величины, которые характеризуют числовым значением и направлением, называют векторными:

Значение векторной величины называют ее модулем.

Векторную величину обозначают буквой со стрелкой, а модуль — той же буквой без стрелки. Так, перемещение обычно обозначают единица площади в физике, а его модуль — единица площади в физике.

Скоростью тела называют физическую величину, равную отношению перемещения тела к промежутку времени, в течение которого произошло это перемещение.

Скорость, как и перемещение, является векторной величиной, то есть ее характеризуют модулем и направлением. Например, скорости двух встречных автомобилей могут быть равными по модулю, но направлены они противоположно. Скорость обозначают обычно единица площади в физике.

Единицей скорости в SI является 1 метр в секунду (м/с). Тело, которое движется с такой скоростью, за 1 с перемещается на 1 м, — это скорость прогулки. Рекорд скорости в беге — чуть больше 10 м/с.

Скорость современных реактивных самолетов достигает почти километра в секунду (км/с), а космических кораблей — даже больше 10 км/с. Но ни одно тело не может двигаться со скоростью, превышающей скорость света в вакууме, которая равна примерно 300 000 км/с.

Для измерения скорости автомобилей и мотоциклов используют спидометры 1 (рис. 3.4-3.6). Они показывают обычно скорость в километрах в час (км/ч). Вы, наверное, замечали, что во время движения автомобиля стрелка спидомстра обычно «покачивается». Дело в том, что скорость автомобиля при движении обычно изменяется.

единица площади в физике

Масса

Каждое физическое тело имеет определенную массу. Массы двух тел можно сравнить, измерив, как изменяются их скорости при взаимодействии друг с другом: скорость тела большей массы изменяется меньше, чем скорость тела меньшей массы.

Например, на рис. 3.7 схематически показано столкновение, футбольного и теннисного мячей (цифры обозначают положение мячей в три последовательных момента времени). Мы видим, что при столкновении скорость футбольного мяча изменилась намного меньше, чем скорость теннисного. Значит, масса футбольного мяча намного больше массы теннисного мяча.

единица площади в физике

Далее мы расскажем о намного более простом способе измерения массы тел, который обычно и используют на практике.

Единицей массы в S1 является 1 килограмм (кг). Это примерно масса одного литра воды. Международный эталон килограмма представляет собой металлический цилиндр из специального сплава.

Сила

Мерой взаимодействия тел является сила: чем больше сила, действующая на тело, тем больше изменяется скорость этого тела за 1 с. Сила является векторной величиной: ее задают числовым значением и направлением. На рисунках силу обозначают стрелкой, начало которой находится в точке приложения силы.

Единицу силы в честь Ньютона назвали ньютоном (Н) 1 . Сила в 1 Н, приложенная к движущемуся телу массой 1 кг в направлении движения тела, увеличивает его скорость за каждую секунду на 1 м/с,

Чтобы вы представили себе, что такое сила в 1 Н, приведем пример: когда вы держите полное ведро воды, то прикладываете к нему силу, равную примерно 100 Н. При этом приложенная вами сила уравновешивает силу, с которой Земля притягивает то же самое ведро с водой.

Силу, с которой Земля притягивает предметы, называют силой тяжести. В многочисленных опытах было установлено, что сила тяжести, действующая на тело, пропорциональна его массе.

Силу измеряют динамометром 2 . На рис. 3.8 показан пружинный динамометр, действие которого основано на том, что удлинение пружины пропорционально значению растягивающей ее силы.

На рис. 3.9 схематически изображены силы, действующие на тело, подвешенное к динамометру: это сила тяжести со стороны Земли и сила упругости со стороны пружины. Если тело находится в покое, сила упругости уравновешивает силу тяжести, то есть направлена противоположно ей и равна ей по модулю.

единица площади в физике

Значит, по удлинению пружины в этом случае можно найти значение силы тяжести. А это, в свою очередь, позволяет рассчитать массу тела, поскольку сила тяжести пропорциональна массе тела.

Таким образом, массу тела можно найти с помощью взвешивания. Пружинные весы (рис. 3.10) — это динамометр, шкала которого размечена (проградуирована) так, что она показывает массу подвешенного груза.

Видео:Как правильно и быстро переводить единицы измерения? | Физика ЕГЭ 2023 | УмскулСкачать

Как правильно и быстро переводить единицы измерения? | Физика ЕГЭ 2023 | Умскул

Что называется физической величиной

Издавна люди для более точного описания каких-нибудь событий, явлений, свойств тел и веществ используют их характеристики. Например, сравнивая тела, которые нас окружают, мы говорим, что книга меньше, чем книжный шкаф, а конь больше кошки. Это означает, что объем коня больше объема кошки, а объем книги меньше объема шкафа.

Объем — пример физической величины, которая характеризует общее свойство тел занимать ту или иную часть пространства (рис. 1.15, а). При этом числовое значение объема каждого из тел индивидуально.
единица площади в физике

Рис. 1.15. Для характеристики свойства тел занимать ту или иную часть пространства мы используем физическую величину объем (а, б), для характеристики движения — скорость (б, в)

Общая характеристика многих материальных объектов или явлений, которая может приобретать индивидуальное значение для каждого из них, называется физической величиной.

Еще одним примером физической величины может служить известное вам понятие «скорость*. Все движущиеся тела изменяют свое положение в пространстве с течением времени, однако быстрота этого изменения для каждого тела различна (рис. 1.15, б, в). Так, самолет за 1 с полета успевает изменить свое положение в пространстве на 250 м, автомобиль — на 25 м, человек — на 1 м, а черепаха — всего на несколько сантиметров. Поэтому физики и говорят, что скорость — это физическая величина, которая характеризует быстроту движения.

Нетрудно догадаться, что объем и скорость,— это далеко не все физические величины, которыми оперирует физика. Масса, плотность, сила, температура, давление, напряжение, освещенность — это лишь малая часть тех физических величин, с которыми вы познакомитесь, изучая физику.

Что означает измерить физическую величину

Для того чтобы количественно описать свойства какого-либо материального объекта или физического явления, необходимо установить значение физической величины, которая характеризует данный объект или явление.

Значение физических величин получают путем измерений (рис. 1.16— 1.19) или вычислений.
единица площади в физике

Измерить физическую величину — значит сравнить ее с однородной величиной, принятой за единицу.

Приведем пример из художественной литературы: «Пройдя шагов триста по берегу реки, маленький отряд вступил под своды дремучего леса, извилистыми тропами которого им надо было странствовать на протяжении десяти дней*. (Ж. Верн «Пятнадцатилетний капитан*)

Герои романа Ж. Верна измеряли пройденный путь, сравнивая его с шагом, то есть единицей измерения служил шаг. Таких шагов оказалось триста. В результате измерения было получено числовое значение (триста) физической величины (пути) в избранных единицах (шагах).

единица площади в физике

Рис. 1.20. Если бабушка и внук будут измерять расстояние в шагах. то они всегда будут получать разные результаты

Очевидно, что выбор такой единицы не позволяет сравнивать результаты измерений, полученные разными людьми, поскольку длина шага у всех разная (рис. 1.20). Поэтому ради удобства и точности люди давным-давно начали договариваться о том, чтобы измерять одну и ту же физическую величину одинаковыми единицами. Ныне в большинстве стран мира действует принятая в I960 году Международная система единиц измерения, которая носит название «Система Интернациональная* (СИ) (рис. 1.21).

В этой системе единицей длины является метр (м), времени — секунда (с); объем измеряется в метрах кубических (м3), а скорость — в метрах в секунду (м/с). Об остальных единицах СИ вы узнаете позже.

Кратные и дольные единицы

Из курса математики вы знаете, что для сокращения записи больших и малых значений разных величин пользуются кратными и дольными единицами.

Кратные единицы — это единицы, которые больше основных единиц в 10, 100, 1000 и более раз.

Дольные единицы — это единицы, которые меньше основных в 10, 100, 1000 и более раз.

Для записи кратных и дольных единиц используют приставки. Например, единицы
единица площади в физике

Рис. 1.21. Основные единицы Международной системы (СИ)

длины, кратные одному метру,— это километр (1000 м), декаметр (10 м). Единицы длины, дольные одному метру,— это дециметр (0,1 м), сантиметр (0,01 м), микрометр (0,000001 м) и так далее.

В таблице приведены наиболее часто употребляемые приставки.

Приставки, служащие для образования кратных и дольных единиц

единица площади в физике

Измерительные приборы

Измерение физических величин ученые проводят с помощью измерительных приборов. Простейшие из них — линейка, рулетка — служат для измерения расстояния и линейных размеров тела. Вам также хорошо известны такие измерительные приборы, как часы — прибор для измерения времени, транспортир — прибор для измерения углов на плоскости, термометр — прибор для измерения температуры и некоторые другие (рис. 1.22, с. 20). Со многими измерительными приборами вам еще предстоит познакомиться.

Большинство измерительных приборов имеют шкалу, которая обеспечивает возможность измерения. Кроме шкалы, на приборе указывают единицы, в которых выражается измеренная данным прибором величина*.

По шкале можно установить две наиболее важные характеристики прибора: пределы измерения и цену деления.

Пределы измерения — это наибольшее и наименьшее значения физической величины, которые можно измерить данным прибором.

единица площади в физикеВ наши дни широко используются электронные измерительные приборы, в которых значение измеренных величин высвечивается на экране в виде цифр. Пределы измерения и единицы определяются по паспорту прибора или устанавливаются специальным переключателем на панели прибора.

единица площади в физике

Цена деления — это значение наименьшего деления шкалы измерительного прибора.

Например, верхний предел измерений медицинского термометра (рис. 1.23) равен 42 °С, нижний — 34 °С, а цена деления шкалы этого термометра составляет 0,1 °С.

Напоминаем: чтобы определить цену деления шкалы любого прибора, необходимо разность двух любых значений величин, указанных на шкале, разделить на количество делений между ними.

Общая характеристика материальных объектов или явлений, которая может приобретать индивидуальное значение для каждого из них, называется физической величиной.

Измерить физическую величину — значит сравнить ее с однородной величиной, принятой за единицу.

В результате измерений мы получаем значение физических величин.

Говоря о значении физической величины, следует указать ее числовое значение и единицу.

Для измерения физических величин пользуются измерительными приборами.
единица площади в физике

Для сокращения записи числовых значений больших и малых физических величин используют кратные и дольные единицы. Они образуются с помощью приставок.

Точность измерений

Теперь вы знаете, что означает измерить физическую величину. И в повсе дневной жизни вам уже приходилось выполнять множество простейших измерений. Но насколько точными были ваши измерения? Можно ли получить абсолютно точное значение физической величины?

Попробуем разобраться в этих непростых вопросах.

Оцениваем размеры и проверяем результат:

Начнем с проверки вашего глазомера.

Оцените на глаз длину иглы, изображенной на рис 1.24. А теперь давайте проверим, насколько результат вашей оценки соответствует действительности, то есть измерим длину той же иглы с помощью линейки. Для этого:

  • — приложим линейку к игле так, чтобы «ноль» на ее шкале совпал с одним концом иглы (рис. 1.25);
  • — определим значение деления шкалы, напротив которого расположен ее другой конец.

Мы видим, что он расположен возле отметки 5 см. Отсюда делаем вывод, что длина иглы около 5 см. Если результат вашей предварительной оценки совпадает с этим значением, то у вас хороший глазомер. Определить на глаз размер более точно нам не удастся.

Результат измерений:

Если нам нужен более точный результат, придется обратить внимание на то, что кончик иглы немного более чем на два миллиметра выступает за отметку 5 см. Итак, более точная длина иглы — 5,2 см, или 52 мм.

Вы можете возразить, что это тоже неточно.

Да, неточно! Именно поэтому принято всегда указывать точность, с которой выполнено измерение.

единица площади в физике

единица площади в физике

В первом случае наше измерение выполнено с точностью до 1 см, а во втором — с точностью до 0,1 см.

Чтобы произвести еще более точное измерение, необходимо учесть длину той части иглы, которая выступает за отметку 52 мм, и тогда точность повысится до 0,01 см. Но для этого нам придется использовать измерительный прибор с еще меньшей ценой деления, то есть более точный, но даже тогда мы не можем утверждать, что измерили иглу совершенно точно.

Причин для этого достаточно: это и несовершенство конструкции прибора, и погрешности, которые возникают при проведении опыта (например, начало иглы невозможно абсолютно точно совместить с «нулем» линейки). Таким образом, даже если измерение проводится более тщательно и с помощью более совершенного прибора, точность возрастает, но погрешностей все равно не избежать.

Чтобы уменьшить погрешность, измерение можно выполнить несколько раз, а затем вычислить среднее значение всех полученных результатов (наити их среднее арифметическое).

Точность измерений

единица площади в физике

Однако не следует думать, что чем точнее измерение, тем лучше: излишняя точность не всегда целесообразна.

Предположим, что вместо длины иглы вам необходимо измерить длину крышки стола. В этом случае нет необходимости учитывать десятые и сотые доли миллиметра, поскольку, измеряя длину стола в разных местах, мы получим величины, отличающиеся на несколько миллиметров. Поэтому долями миллиметра в этом случае можно пренебречь. Также нет смысла измерять длину стены с точностью до одного миллиметра (рис. 1.26).

Из этого можно сделать вывод, что необходимую точность измерения определяет цель эксперимента.

Чаще всего важно не значение погрешности, а то, какую часть от всей измеренной величины составляет возможная погрешность.

Если портной, выкраивая брюки, ошибется на 1 мм, вы этого даже не заметите. А вот если, втягивая нить в ушко иглы, он всякий раз будет ошибаться на 1 мм (рис. 1.27), то едва ли брюки вообще когда-либо будут сшиты.

Роль измерений в физике. Прямые и косвенные измерения

Наука начинается с тех пор, как начинают измерять. Д. И. Менделеев

Вдумайтесь в слова известного ученого. Из них ясна роль измерений в любой науке, особенно в физике. Но, кроме того, измерения важны в практической жизни. Можете ли вы представить свою жизнь без измерений времени, массы, длины, скорости движения, расхода электроэнергии и т. д.?

Как измерить физическую величину? Для этой цели используются измерительные приборы. Некоторые из них вам уже известны. Это разного вида линейки, часы, термометры, весы, транспортиры и др.

Измерительные приборы бывают цифровые и шкальные. В цифровых приборах результат измерений определяется цифрами. Это электронные приборы — часы, термометр, счетчик электроэнергии (рис. 19) и др.

единица площади в физике

Линейка, стрелочные часы, термометр бытовой, весы, транспортир (рис. 20) — это шкальные приборы. Они имеют шкалу. По ней определяется результат измерений. Вся шкала расчерчена штрихами на деления (рис. 21). Одно деление это не один штрих, как иногда ошибочно считают некоторые учащиеся, а промежуток между двумя ближайшими штрихами. На рисунке 22 на шкале мензурки от значения 10 мл до значения 20 мл два деления, но три штриха. Приборы, которые мы будем использовать в лабораторных работах, в основном шкальные.

единица площади в физике

единица площади в физикеединица площади в физике

Что значит измерить физическую величину? Измерить физическую величину — значит сравнить ее с однородной величиной, принятой за единицу. Например, чтобы измерить длину отрезка прямой между точками A и В, нужно приложить линейку и по ее шкале (рис. 23) определить, сколько миллиметров укладывается между точками А и В. Однородной величиной, с которой проводилось сравнение длины отрезка АВ, в данном случае была длина, равная 1 мм.

единица площади в физике

Если физическая величина измеряется непосредственно путем снятия данных со шкалы прибора, то такое измерение называют прямым. Например, приложив линейку к разным ребрам бруска, мы определим его длину а, ширину b и высоту с (рис. 24, а). Значение длины, ширины и высоты мы определили непосредственно, сняв данные со шкалы линейки. Из рисунка 24, б следует: a = 28 мм. Это прямое измерение.

единица площади в физике

А как определить объем бруска? Надо провести прямые измерения его длины а, ширины b и высоты с, а затем по формуле

единица площади в физике

вычислить объем бруска.

В этом случае мы говорим, что объем бруска определили по формуле, т. е. косвенно, и измерение объема называется косвенным измерением.

В физике измерения физических величин чаще всего косвенные. В дальнейшем вы убедитесь в этом сами.

Главные выводы:

  1. Измерительные приборы бывают цифровые и шкальные.
  2. При прямых измерениях физическая величина определяется непосредственно по шкале прибора.
  3. При косвенных измерениях физическая величина определяется по формуле.

Для любознательных:

Изучая строение человеческого тела и работу его органов, ученые проводят множество измерений. Оказывается, в человеке массой примерно 70 кг около 6 л крови. Сердце человека в спокойном состоянии сокращается 60—80 раз в минуту. За одно сокращение оно выбрасывает в среднем единица площади в физикекрови, в минуту — около 4 л, в сутки — около 6—7 т, в год — более 2000 т. Так что наше сердце — большой труженик!

В течение суток кровь человека около 360 раз проходит через почки, очищаясь там от вредных веществ. Общая протяженность почечных кровеносных сосудов составляет приблизительно 18 км. Ведя здоровый образ жизни, мы помогаем нашему организму работать без сбоев!

Видео:Физика 8 класс. §40 Единицы напряженияСкачать

Физика 8 класс. §40 Единицы напряжения

Единицы измерения физических величин

Чтобы решить, как быстрее доехать до вокзала — на трамвае или на такси, сравнивают скорости движения этих транспортных средств. Скорость — физическая величина. Она количественно описывает физическое явление — движение. Если скорость автомобиля единица площади в физикетрактора единица площади в физике(рис. 29), то ясно, что автомобиль движется в 3 раза быстрее трактора.

единица площади в физике

В физике для описания физических явлений и свойств используется множество физических величин: длина, сила, давление и др. Каждая физическая величина имеет символическое обозначение, числовое значение и единицу измерения. Например, длина бруска единица площади в физикеЗдесь длина — физическая величина, единица площади в физике— ее символическое обозначение, 2 — числовое значение, м — сокращенное обозначение единицы длины (метра). Символами физических величин обычно являются буквы латинского и греческого алфавитов.

Исторически сложилось так, что у разных народов и государств единицы измерения одних и тех же физических величин различались. Часто это были единицы, соответствующие размерам частей тела человека, массе семени бобов и т. д. Пользоваться такими единицами было неудобно, особенно в торговле между разными государствами.

Например, в Англии для измерения длины использовался фут (1 фут = 30,5 см), а на Руси — аршин (1 аршин = 71,1 см) (рис. 30). Нужно было упорядочить систему единиц, сделать ее удобной в использовании всеми странами. В 1960 г. ввели единую Международную систему единиц (сокращенно СИ — Систему Интернациональную). Ею пользуется большинство стран. Основными единицами в СИ являются: метр (м) — для длины, килограмм (кг) — для массы, секунда (с) — для промежутка времени, Кельвин (К) — для температуры.

единица площади в физике

Но всегда ли удобно измерять время в секундах, а длину — в метрах? Оказывается, нет. Например, время движения поезда из Минска в Москву измеряют в часах (ч), а путь — в километрах (км). Единицы 1 ч и 1 км — это неосновные (кратные) единицы СИ. Между основными и неосновными единицами существует связь. Так, 1 км = 1000 м, 1 ч = 3600 с.

Основные единицы измерения имеют эталоны. Эталоны хранятся в г. Севре (Франция) в Международном бюро мер и весов. На рисунке 31 приведен эталон килограмма — цилиндр из плати но-иридиевого сплава. По эталону делают копии, которыми пользуются разные страны. Позже вы познакомитесь с эталонами других единиц измерения.

единица площади в физике

Для любознательных

Эталонная база страны обеспечивает единство измерений и является частью национального достояния. В Беларуси, как и в других странах, ведется работа по исследованию и созданию эталонных комплексов. В Белорусском государственном институте метрологии созданы эталоны массы, времени (см. рис.), температуры и др.

Главные выводы

  1. Каждая физическая величина имеет символическое обозначение, числовое значение и единицу измерения.
  2. Основными единицами СИ являются: метр, килограмм, секунда, Кельвин и др.
  3. Основные единицы измерения имеют свои эталоны.

Пример №1

В одной из книг немецкого путешественника XVII в. есть такие строки: «Шелковая материя, привозимая с Востока, называется русскими «китайкой», и каждый кусок содержит ни больше ни меньше как восемь с четвертью аршин». Сколько метров в куске материи?

единица площади в физикеаршина

1 аршин = 71,1 см = 0,711 м

единица площади в физике

Так как 1 аршин = 71,1 см = 0,711 м, то длина восьми с четвертью аршин в метрах будет равна:

единица площади в физике

Ответ: единица площади в физике

Действия над физическими величинами

В математике можно складывать, вычитать и сравнивать любые числа. А какие действия можно производить над физическими величинами?

Действия сложения, вычитания и сравнения над физическими величинами можно производить только в том случае, если они однородны, т. е. представляют одну и ту же физическую величину.

Мы можем складывать длину с длиной, вычитать из массы массу, сравнивать промежуток времени с промежутком времени (пример 1). Смешно и нелепо было бы складывать 4 м и 5 кг или вычитать 30 с из 9 кг. А вот умножать и делить можно как однородные, так и разные физические величины.

единица площади в физике

В примере 2 делятся не только числовые значения (10 : 2 = 5), но и единицы физических величин (кг : кг = 1). Результат показывает, во сколько раз одна физическая величина (масса) больше другой.

единица площади в физике

В примере 3 умножаются числовые значения единица площади в физикеи единицы физических величин единица площади в физикеВ результате умножения двух длин единица площади в физикеполучилась новая физическая величина — площадь единица площади в физике

единица площади в физике

В примере 4 в результате деления двух разных физических величин — длины единица площади в физикена промежуток времени единица площади в физике— получилась новая физическая величина единица площади в физикеЕе числовое значение равно 5, а единица новой физической величины — единица площади в физикеЭта физическая величина единица площади в физике— скорость. Подробнее о ней вы узнаете в 3-й главе.

единица площади в физике

В примере 5 знак равенства относится не только к числовым значениям, но и к единицам. Знак равенства поставить нельзя, если сравнить единица площади в физикеи единица площади в физикеЗдесь единица площади в физике

единица площади в физике

Для любознательных:

Большие единицы времени — год и сутки — дала нам сама природа. Но час, минута и секунда появились благодаря человеку.

Принятое в настоящее время деление суток восходит к глубокой древности. В Вавилоне применялась не десятичная, а шестидесятеричная система счисления. Поскольку 60 делится без остатка на 12, сутки у вавилонян состояли из 12 равных частей. В Древнем Египте было введено деление суток на 24 часа. Позже появились минуты и секунды. То, что в 1 часе 60 минут, а в 1 минуте 60 секунд, — наследие шестидесятеричной системы счисления Вавилона.

Главные выводы:

  1. Складывать, вычитать и сравнивать можно только однородные физические величины.
  2. Умножение и деление разнородных величин приводит к появлению новой физической величины.

Пример №2

Выберите значения физических величин, которые можно складывать: 120 г, единица площади в физике единица площади в физике8 мин, 0,048 кг. Определите значение физической величины, получившейся в результате сложения.

Решение

Однородными физическими величинами в данном случае являются массы тел: единица площади в физике= 120 г и единица площади в физике= 0,048 кг. Для выполнения операции сложения физические величины необходимо выразить в одних единицах. Одну из масс, например единица площади в физике, выразим в единицах, в которых записана масса единица площади в физике, т. е. в граммах (г). Так как 1 кг = 1000 г, единица площади в физике= 0,048 кг = 0,048 • 1000 г = 48 г.

Следовательно, m = единица площади в физике+ единица площади в физике= 120 г + 48 г = 168 г.

Ответ: результатом сложения является масса m = 168 г.

Пример №3

Определите физические величины, получившиеся в результате

выполнения следующих действий: 1) 35 г : 5 единица площади в физике2) 40 см • 0,25 м.

Решение

1) Найдем отношение двух физических величин, разделив их числовые значения и единицы:

единица площади в физике

Мы получили физическую величину — объем единица площади в физике

2) Чтобы умножить две однородные физические величины, необходимо выразить их в одних единицах, например в сантиметрах (см):

единица площади в физике

Мы получили физическую величину — площадь единица площади в физике

Ответ: 1) в результате деления двух физических величин разного рода (массы и плотности) получена третья физическая величина — объем единица площади в физике2) в результате умножения двух однородных физических величин (длин) получена третья физическая величина — площадь единица площади в физике

Видео:Единицы длины, площади, объёмаСкачать

Единицы длины, площади, объёма

физические величины и их измерение

Чем отличается язык физики (и любой другой точной науки) от обычного? язык физики интернационален: он создавался лучшими умами человечества, его однозначно понимают в любом уголке нашей планеты. язык физики объективен: каждое его понятие однозначно, оно имеет один смысл, который может измениться (чаще всего — расшириться) только благодаря опытам. Как и методы научного познания, язык физики родился из практики.

Что такое физическое исследование и каковы его методы

Вспомним, с чего начинается исследовательская работа ученых. Прежде всего — это наблюдение за определенным явлением (телом или материалом) и размышления над его сущностью.

Наблюдение — это восприятие природы с целью получения первичных данных для последующего анализа. Далеко не всегда наблюдения приводят к правильным выводам. Поэтому, чтобы опровергнуть или подтвердить собственные выводы, ученые проводят физические исследования.

Физическое исследование — это целенаправленное изучение явлений и свойств природы средствами физики.

Методы физических исследований
экспериментальныйтеоретический
Эксперимент — исследование физического явления в условиях, находящихся под контролем исследователя. В своей основе физика является экспериментальной наукой: большинство ее законов основаны на фактах, установленных опытным путем.Анализ данных, полученных в результате экспериментов, формулирование законов природы, объяснение конкретных явлений и свойств на основе этих законов, а главное — предвидение и теоретическое обоснование (с широким использованием математики) еще не известных явлений и свойств.

Какие наблюдения, теоретические и экспериментальные исследования вы провели бы, чтобы исследовать свечение обычной лампы накаливания?

Теоретические исследования проводят не с конкретным физическим телом, а с его идеализированным аналогом — физической моделью, которая должна учитывать только некоторые основные свойства исследуемого тела. Так, изучая движение автомобиля, мы иногда используем его физическую модель — материальную точку (рис. 2.1, а).

Эту модель используют, если размеры тела не существенны для теоретического описания, то есть в модели «материальная точка» учитывается только масса тела, а его форма и размеры во внимание не принимаются. А вот если нужно выяснить, как на движение автомобиля влияет сопротивление воздуха, целесообразно применить уже другую физическую модель — она должна учитывать и форму, и размеры автомобиля (рис. 2.1, б), но может не учитывать, например, размещение пассажиров в салоне. Чем больше выбрано соответствующих параметров для исследования физической системы «автомобиль», тем точнее можно предвидеть «поведение» этой системы.

единица площади в физикеединица площади в физике

Рис. 2.1. Определяя скорость и время движения автомобиля, можно применять физическую модель «материальная точка» (а); выясняя аэродинамические свойства автомобиля, эту физическую модель применять нельзя (б)

Целесообразно ли использовать физическую модель «материальная точка», если инженеры должны рассчитать устойчивость автомобиля?

Как измерить физическую величину

Описывая, например, движение автомобиля, мы используем определенные количественные характеристики: скорость, ускорение, время движения, силу тяги, мощность и т. п.

Из предыдущего курса физики вы знаете, что количественную меру свойства тела, физического процесса или явления называют физической величиной. Значение физической величины устанавливают в ходе измерений, которые, в свою очередь, бывают прямые и косвенные. При прямых измерениях величину сравнивают с ее единицей (метром, секундой, килограммом, ампером и т. п.) с помощью измерительного прибора, проградуированного в соответствующих единицах (рис. 2.2).

единица площади в физикеединица площади в физике

Рис. 2.2. Современные приборы для прямого измерения температуры (а); массы (б); скорости движения (в)

Назовите несколько физических величин, значения которых вы находили с помощью прямых измерений. В каких единицах измеряют эти величины? какими приборами? При косвенных измерениях величину вычисляют по результатам прямых измерений других величин, связанных с измеряемой величиной некоторой функциональной зависимостью. Так, чтобы найти среднюю плотность ρ тела, нужно с помощью весов измерить массу m тела, с помощью, например, мензурки измерить его объем V, а затем массу разделить на объем: единица площади в физике

Построение системы единиц

В конце XVIII в., после Великой французской революции, перед французскими учеными была поставлена задача создать систему единиц на научной основе. В результате появилась метрическая система единиц. В 1960 г. была создана Международная система единиц CИ, которая со временем стала в мире доминирующей.

Основные единицы СИ

  • килограмм (1 кг, 1 kg) единица массы
  • метр (1 м, 1 m) единица длины
  • секунда (1 с, 1 s) единица времени
  • ампер (1 А, 1 А) единица силы тока
  • моль (1 моль, 1 mol) единица количества вещества
  • кельвин (1 К, 1 K) единица температуры
  • кандела (1 кд, 1 kd) единица силы света

Исторически единицы физических величин связывали с определенными телами или природными процессами. Так, 1 метр был связан с размерами планеты Земля, 1 килограмм — с определенным объемом воды, 1 секунда — с суточным вращением Земли. Позже для каждой единицы был создан эталонсредство (или комплекс средств) для воспроизведения и хранения единицы физической величины. Основные эталоны хранились (и хранятся сейчас) в Международном бюро мер и весов (г. Севр, Франция).

Сейчас все большее распространение получают методы построения системы единиц, основанные на особенностях излучения и распространения электромагнитных волн, а также на фундаментальных физических константах. Рассмотрим основные этапы создания системы единиц на примерах метра и килограмма.

единица площади в физике

Напомним, что для удобства записи больших и малых значений физических величин используют кратные и дольные единицы. Кратные единицы больше основных единиц в 10, 100, 1000 и более раз. Дольные единицы меньше основных единиц в 10, 100, 1000 и более раз.

Названия кратных и дольных единиц включают в себя специальные префиксы. Например, километр (1000 м, или 103 м) — кратная единица длины, миллиметр (0,001 м, или 10–3 м) — дольная единица длины (см. табл. 1).

Таблица 1. Префиксы для образования названий кратных и дольных единиц

ПрефиксСимволМножитель
атто-аединица площади в физике
фемто-фединица площади в физике
пико-пединица площади в физике
нано-нединица площади в физике
микро-мкединица площади в физике
милли-мединица площади в физике
санти-сединица площади в физике
кило-кединица площади в физике
мега-Мединица площади в физике
гига-Гединица площади в физике
тера-Тединица площади в физике
петапединица площади в физике
эксаеединица площади в физике

Погрешности измерений

При измерении любой физической величины обычно выполняют три последовательные операции: 1) выбор, проверка и установка прибора (приборов); 2) снятие показаний прибора (приборов); 3) вычисление искомой величины по результатам измерений (при косвенных измерениях); 4) оценка погрешности.

Например, нужно измерить на местности расстояние около 5 м. Разумеется, что для этого не следует брать ученическую линейку, — удобнее воспользоваться рулеткой. Все приборы имеют определенную точность. Расстояние в 5 м, как правило, не требуется определять с точностью до миллиметра, поэтому шкала рулетки может и не содержать соответствующих делений.

единица площади в физике

Рис. 2.3. Штангенциркуль. Точность измерения изображенным прибором — сотые доли миллиметра

А вот если для ремонта лабораторного крана необходимо определить размер шайбы, целесообразно воспользоваться штангенциркулем (см. рис. 2.3). Однако даже с помощью сверхточного прибора нельзя выполнить измерения абсолютно точно. Всегда есть погрешности измеренийотклонение значения измеренной величины от ее истинного значения. Модуль разности между измеренным ( единица площади в физике) xизм и истинным (x) значениями измеряемой величины называют абсолютной погрешностью измерения ∆x : единица площади в физике

Отношение абсолютной погрешности к измеренному значению измеряемой величины называют относительной погрешностью измерения единица площади в физике:

единица площади в физике, или в процентах: единица площади в физике

Погрешности при измерениях бывают случайные и систематические.

Случайные погрешности

Случайные погрешности связаны с процессом измерения: измеряя расстояние рулеткой, невозможно проложить ее идеально ровно; отсчитывая секундомером время, прибор невозможно мгновенно включить и выключить и т. д. Чтобы результаты были более точными, измерения проводят несколько раз и определяют среднее значение измеряемой величины:

единица площади в физике

где единица площади в физике— результаты каждого из N измерений. В данном случае случайную абсолютную погрешность единица площади в физикеможно определить по формуле:

единица площади в физике

Если измерение проводилось один раз, будем считать, что случайная погрешность равна половине цены деления шкалы прибора.

Систематические погрешности

Систематические погрешности связаны прежде всего с выбором прибора: невозможно найти рулетку с идеально точной шкалой, идеально равноплечие рычаги и т. п. Систематические погрешности определяются классом точности прибора, поэтому их часто называют погрешностями прибора. В процессе эксплуатации точность приборов может снижаться, поэтому их необходимо периодически калибровать при помощи специального оборудования. Абсолютные погрешности некоторых приборов, используемых в школе, приведены в табл. 2. Если используются другие приборы, будем считать, что абсолютная погрешность прибора равна половине цены деления его шкалы.

Абсолютная погрешность прямого измерения (∆x) учитывает как систематическую погрешность, связанную с прибором (единица площади в физике), так и случайную погрешность (единица площади в физике), обусловленную процессом измерения:

единица площади в физике

Обратите внимание! Приведенные формулы очень упрощены. Ученые используют более сложные методы расчетов погрешностей.

Таблица 2. Абсолютные погрешности некоторых физических приборов

Физический приборЦена деления шкалы прибораАбсолютная погрешность прибора
Линейка ученическая1 мм±1 мм
Лента измерительная0,5 см±0,5 см
Штангенциркуль0,1 мм±0,05 мм
Цилиндр измерительный1 мл±1 мл
Секундомер0,2 с±1 с за 30 мин
Динамометр учебный0,1 Н±0,05 Н
Термометр лабораторный1 °С±1 °С

Как определить погрешности косвенных измерений

Многие физические величины невозможно измерить непосредственно. Их косвенное измерение включает два этапа: 1) методом прямых измерений находят значения определенных величин, например x, y; 2) по соответствующей формуле вычисляют искомую величину f. Как в таком случае определить абсолютную ∆f и относительную единица площади в физикепогрешности?

  • Относительную погрешность определяют по специальным формулам (см. табл. 3).
  • Абсолютную погрешность определяют по относительной погрешности: единица площади в физике
  • Если эксперимент проводят, чтобы выяснить, выполняется ли некое равенство (например, X Y= ), то относительную погрешность экспериментальной проверки равенства X Y= можно оценить по формуле:

единица площади в физике

Таблица 3. Некоторые формулы для определения относительной погрешности

Функциональная зависимостьОтносительная погрешность
единица площади в физикеединица площади в физике
единица площади в физикеединица площади в физике
единица площади в физикеединица площади в физике
единица площади в физике
единица площади в физикеединица площади в физике

Как правильно записать результаты

Абсолютная погрешность эксперимента определяет точность, с которой имеет смысл вычислять измеряемую величину. Абсолютную погрешность ∆x обычно округляют до одной значащей цифры с завышением, а результат измерения xизм — до величины разряда, оставшегося после округления в абсолютной погрешности. Окончательный результат х записывают в виде:

единица площади в физике

Абсолютная погрешность — положительная величина, поэтому единица площади в физикенаибольшее вероятное значение измеряемой величины, единица площади в физике— ее наименьшее вероятное значение (рис. 2.4).

единица площади в физике

Рис. 2.4. Абсолютная погрешность измерения определяет интервал, в котором находится истинное значение измеряемой величины

Пример. Пусть измеряли ускорение свободного падения (g). После обработки экспериментальных данных получили: единица площади в физике. Абсолютную погрешность следует округлить до одной значащей цифры с завышением: единица площади в физике. Тогда результат измерения округляется до того же разряда, что и разряд погрешности, то есть до десятых: единица площади в физике. Ответ по итогам эксперимента следует представить в виде: единица площади в физике. Соответственно истинное значение ускорения свободного падения находится в интервале от единица площади в физике(рис. 2.5).

единица площади в физике

Рис. 2.5. Табличное значение: единица площади в физике— принадлежит интервалу [9,5; 9,9] единица площади в физике, поэтому можно сказать, что результат эксперимента ( единица площади в физике=9,7 единица площади в физике) совпал с табличным в пределах погрешности измерений

Рекомендую подробно изучить предметы:
  1. Физика
  2. Атомная физика
  3. Ядерная физика
  4. Квантовая физика
  5. Молекулярная физика
Ещё лекции с примерами решения и объяснением:
  • Точность измерений и погрешности
  • Определение площади и объема
  • Связь физики с другими науками
  • Макромир, мегамир и микромир в физике
  • Что изучает физика
  • Как зарождалась физика
  • Единая физическая картина мира
  • Физика и научно-технический прогресс

При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org

Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи

Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей

Whatsapp и логотип whatsapp являются товарными знаками корпорации WhatsApp LLC.

Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.

🔥 Видео

Площадь. Единицы измерения площади. Математика 5 класс. Подготовка к ЕГЭ, ОГЭ, ЦТ, экзаменуСкачать

Площадь. Единицы измерения площади. Математика 5 класс. Подготовка к ЕГЭ, ОГЭ, ЦТ, экзамену

Единицы площади и объема в СИСкачать

Единицы площади и объема в СИ

Единицы измерения длины. Как перевести из одних единиц длины в другие? Таблица мер длины.Скачать

Единицы измерения длины. Как перевести из одних единиц длины в другие? Таблица мер длины.

Современные объяснялки по физике 7 класс. Тема: "Переводы единиц измерений"Скачать

Современные объяснялки по физике 7 класс. Тема: "Переводы единиц измерений"

Физика. 7 класс. Перевод единиц измеренияСкачать

Физика. 7 класс. Перевод единиц измерения

Физика 7 класс (Урок№10 - Плотность и масса.)Скачать

Физика 7 класс (Урок№10 - Плотность и масса.)

Перевод единицы площади в SIСкачать

Перевод единицы площади в SI

Урок 5 (осн). Вычисление и измерение площади фигурСкачать

Урок 5 (осн). Вычисление и измерение площади фигур

Единицы площади | Математика 4 класс #18 | ИнфоурокСкачать

Единицы площади | Математика 4 класс #18 | Инфоурок
Поделиться или сохранить к себе: