Care este dimensiunea unei mărimi fizice. Conceptul de dimensiune a unei mărimi fizice

Mărimile derivate, așa cum sa indicat în § 1, pot fi exprimate în termeni de cele fundamentale. Pentru a face acest lucru, este necesar să se introducă două concepte: dimensiunea mărimii derivate și ecuația definitorie.

Dimensiunea unei marimi fizice este o expresie care reflecta relatia marimii cu marimile de baza

sistem în care coeficientul de proporționalitate se ia egal cu unitatea.

Ecuația definitorie a unei mărimi derivate este o formulă prin care o mărime fizică poate fi exprimată în mod explicit în termenii altor mărimi ale sistemului. În acest caz, coeficientul de proporționalitate din această formulă ar trebui să fie egal cu unu. De exemplu, ecuația care guvernează viteza este formula

unde este lungimea traseului parcurs de corp în timpul mișcării uniforme în timp.Ecuația definitorie a forței din sistem este a doua lege a dinamicii mișcării de translație (a doua lege a lui Newton):

unde a este accelerația dată de forță corpului de către masă

Să găsim dimensiunile unor mărimi derivate ale mecanicii din sistem.De remarcat că este necesar să începem cu astfel de mărimi care sunt exprimate în mod explicit doar prin mărimile de bază ale sistemului. Astfel de cantități sunt, de exemplu, viteza, suprafața, volumul.

Pentru a găsi dimensiunea vitezei, înlocuim în formula (2.1) în loc de lungimea și timpul traseului dimensiunile și T:

Să fim de acord să notăm dimensiunea mărimii prin simbol. Atunci dimensiunea vitezei poate fi scrisă sub forma

Ecuațiile definitorii ale ariei și volumului sunt formulele:

unde a este lungimea laturii pătratului, lungimea muchiei cubului. Înlocuind în loc de dimensiune, găsim dimensiunile ariei și volumului:

Ar fi greu de găsit dimensiunea forței din ecuația ei definitorie (2.2), deoarece nu cunoaștem dimensiunea accelerației a. Înainte de a determina dimensiunea forței, este necesar să găsiți dimensiunea accelerației,

folosind formula accelerației pentru mișcarea uniformă:

unde este modificarea vitezei corpului în timp

Înlocuind aici dimensiunile vitezei și timpului deja cunoscute nouă, obținem

Acum, folosind formula (2.2), găsim dimensiunea forței:

În același mod, pentru a obține dimensiunea puterii conform ecuației sale definitorii unde A este munca efectuată în timp, este necesar să găsim mai întâi dimensiunea muncii.

Din exemplele date rezultă că nu este indiferent în ce secvență trebuie plasate ecuațiile definitorii la construirea unui sistem dat de mărimi, adică la stabilirea dimensiunilor mărimilor derivate.

Succesiunea de aranjare a mărimilor derivate în construcția sistemului trebuie să îndeplinească următoarele condiții: 1) prima trebuie să fie o valoare care se exprimă numai prin mărimile principale; 2) fiecare subsecvent trebuie să fie o valoare care se exprimă numai prin principalele și astfel de derivate care o preced.

Ca exemplu, prezentăm în tabel o secvență de valori care îndeplinește următoarele condiții:

(vezi scanare)

Secvența de valori dată în tabel nu este singura care îndeplinește condiția de mai sus. Valorile individuale din tabel pot fi rearanjate. De exemplu, densitatea (linia 5) și momentul de inerție (linia 4) sau momentul de forță (linia 11) și presiunea (linia 12) pot fi schimbate, deoarece dimensiunile acestor mărimi sunt determinate independent una de cealaltă.

Dar densitatea din această secvență nu poate fi plasată înaintea volumului (linia 2), deoarece densitatea este exprimată în termeni de volum, iar pentru a determina dimensiunea acestuia este necesar să se cunoască dimensiunea volumului. Momentul de forță, presiune și lucru (linia 13) nu poate fi stabilit înaintea forței, deoarece pentru a determina dimensiunile lor, trebuie să cunoașteți dimensiunea forței.

Din tabelul de mai sus rezultă că dimensiunea oricărei mărimi fizice din sistem poate fi exprimată în termeni generali prin egalitate

unde sunt numere întregi.

În sistemul de mărimi de mecanică, dimensiunea unei mărimi este exprimată în formă generală prin formula

Să dăm în formă generală formulele dimensiunilor, respectiv, în sisteme de mărimi: în LMT electrostatic și electromagnetic, în și în orice sistem cu mai mult de trei mărimi de bază:

Din formulele (2.5) - (2.10) rezultă că dimensiunea unei mărimi este produsul dimensiunilor mărimilor de bază ridicate la puterile corespunzătoare.

Exponentul la care se ridică dimensiunea mărimii de bază, care este inclus în dimensiunea mărimii derivate, se numește indicatorul dimensiunii mărimii fizice. De regulă, dimensiunile sunt numere întregi. Excepție fac indicatoarele în electrostatic și

sisteme electromagnetice LMT, în care pot fi fracționate.

Unele dimensiuni pot fi egale cu zero. Astfel, având scris dimensiunile vitezei și momentului de inerție în sistem sub forma

constatăm că viteza are dimensiunea zero a momentului de inerție - dimensiunea lui y.

Se poate dovedi că toți indicatorii dimensiunii unei anumite cantități sunt egali cu zero. O astfel de mărime se numește adimensională. Mărimile adimensionale sunt, de exemplu, deformarea relativă, permisivitatea relativă.

O mărime se numește dimensională dacă cel puțin una dintre mărimile de bază din dimensiunea sa este ridicată la o putere diferită de zero.

Desigur, dimensiunile aceleiași cantități în sisteme diferite pot fi diferite. În special, o mărime adimensională dintr-un sistem se poate dovedi a fi dimensională într-un alt sistem. De exemplu, permisivitatea absolută într-un sistem electrostatic este o mărime adimensională, într-un sistem electromagnetic dimensiunea sa este egală cu și în sistemul de mărimi

Exemplu. Să determinăm cum se va schimba momentul de inerție al sistemului odată cu creșterea dimensiunilor liniare de 2 ori și a masei de 3 ori.

Uniformitatea momentului de inerție

Folosind formula (2.11), obținem

Prin urmare, momentul de inerție va crește de 12 ori.

2. Folosind dimensiunile mărimilor fizice, puteți determina modul în care dimensiunea unității derivate se va schimba cu o modificare a mărimii unităților de bază prin care este exprimată și, de asemenea, puteți stabili raportul unităților din diferite sisteme (vezi p. . 216).

3. Dimensiunile mărimilor fizice fac posibilă depistarea erorilor în rezolvarea problemelor fizice.

După ce a primit formula de calcul ca urmare a soluției, ar trebui să verificați dacă dimensiunile părților din stânga și din dreapta ale formulei coincid. Discrepanța dintre aceste dimensiuni indică faptul că a fost făcută o eroare în cursul rezolvării problemei. Desigur, coincidența dimensiunilor nu înseamnă încă că problema a fost rezolvată corect.

Luarea în considerare a altor aplicații practice ale dimensiunilor depășește scopul acestui manual.

Metrologie

Departamentul intermediar

Coadă

plasmalema

Mitocondriile

Axonemul flagelului

Centriol distal care formează axonemul flagelului

Centriol proximal

Departamentul de legături

Miez


Dimensiunea unei marimi fizice este o expresie care arata relatia acestei marimi cu marimile de baza ale unui sistem dat de marimi fizice; se scrie ca produs al puterilor factorilor corespunzatori marilor mari, in care se omit coeficientii numerici.

Vorbind despre dimensiune, ar trebui să distingem între conceptele de sistem de mărimi fizice și de sistem de unități. Un sistem de mărimi fizice este înțeles ca un set de mărimi fizice împreună cu un set de ecuații care leagă aceste mărimi între ele. La rândul său, sistemul de unități este un set de unități de bază și derivate, împreună cu multiplii și submultiplii acestora, definite în conformitate cu regulile stabilite pentru un sistem dat de mărimi fizice.

Toate mărimile incluse în sistemul de mărimi fizice sunt împărțite în de bază și derivate. Sub principal înțelegeți valorile, alese condiționat ca independente, astfel încât nicio valoare principală să nu poată fi exprimată prin alte elemente de bază. Toate celelalte mărimi ale sistemului sunt determinate prin mărimile de bază și se numesc derivate.

Fiecare mărime de bază este asociată cu un simbol de dimensiune sub forma unei majuscule a alfabetului latin sau grecesc, apoi dimensiunile cantităților derivate sunt notate folosind aceste simboluri.

Cantitatea de bază Simbol pentru dimensiune

Curentul electric I

Temperatura termodinamică Θ

Cantitatea de substanță N

Intensitatea luminii J

În cazul general, dimensiunea unei mărimi fizice este produsul dimensiunilor mărimilor de bază ridicate la diferite puteri (pozitive sau negative, întregi sau fracționale). Exponenții din această expresie se numesc dimensiunile mărimii fizice. Dacă în dimensiunea unei mărimi cel puțin una dintre dimensiuni nu este egală cu zero, atunci o astfel de mărime se numește dimensională, dacă toate dimensiunile sunt egale cu zero - adimensional.

Mărimea unei mărimi fizice este valoarea numerelor care apar în valoarea mărimii fizice.

De exemplu, o mașină poate fi caracterizată printr-o mărime fizică, cum ar fi masa. În același timp, valoarea acestei cantități fizice va fi, de exemplu, 1 tonă, iar dimensiunea va fi numărul 1, sau valoarea va fi de 1000 de kilograme, iar dimensiunea va fi numărul 1000. Aceeași mașină poate fi fi caracterizat folosind o altă mărime fizică - viteza. În acest caz, valoarea acestei mărimi fizice va fi, de exemplu, vectorul unei anumite direcții 100 km / h, iar dimensiunea - numărul 100



Dimensiunea unei marimi fizice este o unitate de masura care apare in valoarea unei marimi fizice. De regulă, o mărime fizică are multe dimensiuni diferite: de exemplu, o lungime are un metru, o milă, un inch, un parsec, un an lumină etc. Unele dintre aceste unități de măsură (fără a lua în considerare factorii zecimali). ) pot fi incluse în diverse sisteme de unități fizice - SI , SGS etc.

certificare de standardizare a dimensiunilor

Dimensiunea unei marimi fizice este o expresie care arata relatia acestei marimi cu marimile de baza ale unui sistem dat de marimi fizice; se scrie ca produs al puterilor factorilor corespunzatori marilor mari, in care se omit coeficientii numerici.

Vorbind despre dimensiune, ar trebui să distingem între conceptele de sistem de mărimi fizice și de sistem de unități. Un sistem de mărimi fizice este înțeles ca un set de mărimi fizice împreună cu un set de ecuații care leagă aceste mărimi între ele. La rândul său, sistemul de unități este un set de unități de bază și derivate, împreună cu multiplii și submultiplii acestora, definite în conformitate cu regulile stabilite pentru un sistem dat de mărimi fizice.

Toate mărimile incluse în sistemul de mărimi fizice sunt împărțite în de bază și derivate. Sub principal înțelegeți valorile, alese condiționat ca independente, astfel încât nicio valoare principală să nu poată fi exprimată prin alte elemente de bază. Toate celelalte mărimi ale sistemului sunt determinate prin mărimile de bază și se numesc derivate.

Fiecare mărime de bază este asociată cu un simbol de dimensiune sub forma unei majuscule a alfabetului latin sau grecesc, apoi dimensiunile cantităților derivate sunt notate folosind aceste simboluri.

În Sistemul Internațional de Cantități (ISQ), pe care se bazează Sistemul Internațional de Unități (SI), lungimea, masa, timpul, curentul electric, temperatura termodinamică, intensitatea luminoasă și cantitatea de substanță sunt alese ca mărimi principale. Simbolurile dimensiunilor lor sunt date în tabel.

Simbolul slab este folosit pentru a indica dimensiunile cantităților derivate.

De exemplu, pentru viteza cu mișcare uniformă,

unde este lungimea drumului parcurs de corp în timp. Pentru a determina dimensiunea vitezei, în loc de lungimea traseului și a timpului, înlocuiți dimensiunile acestora în această formulă:

În mod similar, pentru dimensiunea accelerației, obținem

Din ecuația celei de-a doua legi a lui Newton, ținând cont de dimensiunea accelerației pentru dimensiunea forței, rezultă:

În cazul general, dimensiunea unei mărimi fizice este produsul dimensiunilor mărimilor de bază ridicate la diferite puteri (pozitive sau negative, întregi sau fracționale). Exponenții din această expresie se numesc dimensiunile mărimii fizice. Dacă în dimensiunea unei mărimi cel puțin una dintre dimensiuni nu este egală cu zero, atunci o astfel de mărime se numește dimensională, dacă toate dimensiunile sunt egale cu zero - adimensional.

Simbolurile de dimensiune sunt, de asemenea, folosite pentru a desemna sisteme de mărimi. Deci, sistemul de mărimi, ale căror cantități principale sunt lungimea, masa și timpul, este denumit LMT. Pe baza acesteia, s-au format astfel de sisteme de unități precum SGS, MKS și MTS.

După cum rezultă din cele de mai sus, dimensiunea unei mărimi fizice depinde de sistemul de mărimi utilizat. Prin urmare, în special, o mărime adimensională dintr-un sistem de mărimi poate deveni dimensională în altul. De exemplu, în sistemul LMT, capacitatea electrică are dimensiunea L și raportul dintre capacitatea unui corp sferic și raza sa este o mărime adimensională, în timp ce în Sistemul Internațional de Cantități (ISQ) acest raport nu este adimensional. Cu toate acestea, multe numere adimensionale utilizate în practică (de exemplu, criteriile de similitudine, constanta structurii fine în fizica cuantică sau numerele Mach, Reynolds, Strouhal etc. în mecanica continuumului) caracterizează influența relativă a anumitor factori fizici și reprezintă raportul de cantități cu aceleași dimensiuni, prin urmare, în ciuda faptului că cantitățile incluse în ele în sisteme diferite pot avea dimensiuni diferite, ele însele vor fi întotdeauna adimensionale.

Mărimea unei mărimi fizice este valoarea numerelor care apar în valoarea unei mărimi fizice, iar dimensiunea unei mărimi fizice este o unitate de măsură care apare în valoarea unei mărimi fizice. De regulă, o mărime fizică are multe dimensiuni diferite: de exemplu, o lungime are un metru, o milă, un inch, un parsec, un an lumină etc. Unele dintre aceste unități de măsură (fără a lua în considerare factorii zecimali). ) pot fi incluse în diverse sisteme de unități fizice - - SI, GHS etc. De exemplu, o mașină poate fi caracterizată folosind o astfel de mărime fizică ca masa. Mărimea acestei mărimi fizice va fi 50, 100, 200 etc., iar dimensiunea este exprimată în unități de masă - kilogram, centr, tonă. Aceeași mașină poate fi caracterizată printr-o altă mărime fizică - viteza. În acest caz, dimensiunea va fi, de exemplu, numărul 100, iar dimensiunea va fi unitatea de viteză: km/h.

Dimensiunile mărimilor fizice în sistemul SI

Tabelul prezintă dimensiunile diferitelor mărimi fizice din Sistemul Internațional de Unități (SI).

Coloanele „Exponenți” indică exponenții în termeni de unități de măsură prin unitățile corespunzătoare ale sistemului SI. De exemplu, faradul este (−2 | −1 | 4 | 2 | |), deci

1 farad \u003d m −2 kg −1 s 4 A 2.

Nume și denumire
cantități
Unitate
măsurători
Desemnare Formulă exponenți
Rusă internaţional m kg cu DAR La CD
Lungime L metru m m L 1
Greutate m kilogram kg kg m 1
Timp t al doilea cu s t 1
Puterea curentului electric eu amper DAR A eu 1
Temperatura termodinamica T kelvin La K T 1
Puterea luminii IV candela CD CD J 1
Pătrat S mp metru m 2 m2 S 2
Volum V cub metru m 3 m 3 V 3
Frecvență f hertz Hz Hz f = 1/t −1
Viteză v Domnișoară Domnișoară v = dL/dt 1 −1
Accelerare A m/s 2 m/s 2 ε = d 2 L/dt 2 1 −2
colț plat φ bucuros rad φ
Viteză unghiulară ω rad/s rad/s ω = dφ/dt −1
Accelerația unghiulară ε rad/s 2 rad/s 2 ε \u003d d 2 φ / dt 2 −2
Forta F newton H N F=ma 1 1 −2
Presiune P pascal Pa Pa P=F/S −1 1 −2
muncă, energie A joule J J A = F L 2 1 −2
Impuls p kg m/s kg m/s p = mv 1 1 −1
Putere P watt mar W P = A/t 2 1 −3
Incarcare electrica q pandantiv cl C q = eu t 1 1
Tensiune electrică, potențial electric U volt LA V U = A/q 2 1 −3 −1
Intensitatea câmpului electric E V/m V/m E=U/L 1 1 −3 −1
Rezistență electrică R ohm Ohm Ω R = U/I 2 1 −3 −2
Capacitate electrică C farad F F C = q/U −2 −1 4 2
Inductie magnetica B tesla Tl T B = F/I L 1 −2 −1
Intensitatea câmpului magnetic H A.m A.m −1 1
flux magnetic F weber wb wb F = B S 2 1 −2 −1
Inductanţă L Henry gn H L = U dt/dI 2 1 −2 −2

Vezi si


Fundația Wikimedia. 2010 .

  • Dimensiunea hard diskului
  • Afișează chenarele

Vedeți ce este „Dimensiunile mărimilor fizice în sistemul SI” în alte dicționare:

    UNITATE DE CANTITATI FIZICE- fizică specifică valorilor, Crimeei, prin definiție, li se atribuie valori numerice egale cu unu. Multe E. f. în. sunt reproduse de unitățile folosite pentru măsurători (ex. metru, kilogram). Din punct de vedere istoric, E. f. în. pentru măsurarea lungimii, ...... Enciclopedia fizică

    Dimensiunea unei marimi fizice- Termenul „dimensiune” are alte semnificații, vezi Dimensiune (sensuri). Dimensiunea unei mărimi fizice este o expresie care arată de câte ori se va schimba unitatea unei mărimi fizice atunci când unitățile de mărime adoptate în acest sistem se schimbă ... ... Wikipedia

    Modelare- studiul obiectelor de cunoaștere pe modelele acestora (Vezi Model); construirea și studierea modelelor de obiecte și fenomene din viața reală (sisteme vii și nevii, structuri de inginerie, diferite procese fizice, chimice, ... ...

    Geobarotermometrie- Acest articol poate conține cercetări originale. Adăugați linkuri către surse, altfel pot fi puse pentru ștergere. Mai multe informații pot fi pe pagina de discuție. (11 mai 2011) ... Wikipedia

    Dimensiune (fizică)

    Dimensiunea fizică- Termenul „dimensiune” are alte semnificații, vezi Dimensiune (sensuri). În fizică, dimensiunea unei mărimi fizice este o expresie sub forma unui monom de putere, compus din produsele simbolurilor mărimilor fizice de bază în diferite grade și ... Wikipedia

    Analiza dimensionala- o metodă de stabilire a unei legături între mărimile fizice esențiale pentru fenomenul studiat, pe baza luării în considerare a dimensiunilor (vezi Dimensiunea) acestor mărimi. În inima lui R. și. constă cerința ca ecuația, ...... Marea Enciclopedie Sovietică

    Unități de mărime fizică- marimi fizice specifice acceptate conventional ca unitati de marimi fizice. O mărime fizică este o caracteristică a unui obiect fizic care este comună multor obiecte în sens calitativ (de exemplu, lungime, masă, putere) și ... ... Enciclopedia medicală

    sistem- 4.48 combinație de sistem de elemente care interacționează organizate pentru a atinge unul sau mai multe obiective enunțate Nota 1 la intrare: Un sistem poate fi văzut ca un produs sau ca serviciile pe care le oferă. Nota 2 În practică…… Dicționar-carte de referință de termeni ai documentației normative și tehnice

    SISTEMUL UNITĂȚILOR- mărimi fizice, un set de unități de bază și derivate ale unui anumit sistem fizic. cantități, formate în conformitate cu principiile acceptate. S. e. este construit pe baza fizica. teorii care reflectă interrelația existentă în natura fizică. cantități. La… Enciclopedia fizică

Cărți

  • Culegere de sarcini și exerciții de chimie fizică și coloidală, Gameeva Olga Stefanovna. Colecția conține 800 de sarcini și exerciții legate de următoarele secțiuni ale acestui curs: gaze și lichide, prima și a doua lege a termodinamicii, termochimie, echilibre de fază și soluții, ...

Pagina 3


Iar Dimensiunea unei marimi fizice este o expresie care caracterizeaza relatia acestei marimi fizice cu marimile de baza ale unui anumit sistem de unitati. O mărime fizică se numește mărime adimensională dacă toate mărimile de bază sunt incluse în expresia dimensiunii sale la gradul zero. Valoarea numerică a unei mărimi adimensionale nu depinde de alegerea sistemului de unități.

Dimensiunea unei marimi fizice trebuie inteleasa ca o expresie care reflecta relatia marimii luate in considerare cu marimile de baza ale sistemului, daca luam coeficientul de proportionalitate in aceasta expresie egal cu o unitate adimensionala. Dimensiunea este produsul dimensiunilor mărimilor de bază ale sistemului, ridicate la gradul corespunzător.

Deci, dimensiunea unei mărimi fizice indică modul în care, într-un anumit sistem absolut de unități, unitățile care servesc la măsurarea acestei mărimi fizice se modifică atunci când scalele unităților de bază se modifică. De exemplu, o forță în sistemul LMT are dimensiunea LMT 2; aceasta înseamnă că atunci când unitatea de lungime crește de n ori, unitatea de forță crește și ea de n ori; când unitatea de masă crește de n ori, unitatea de forță crește și ea de n ori și, în final, când unitatea de timp crește de n ori, unitatea de forță scade de 2 ori.

Considerații privind dimensionalitatea mărimilor fizice ajută la rezolvarea unor probleme de mare importanță practică, de exemplu, problema curgerii staționare a unui lichid sau gaz în jurul unui obstacol sau, ceea ce este același lucru, a mișcării unui corp într-un mediu. .

Pentru a indica dimensiunea mărimilor fizice, se utilizează notația simbolică, de exemplu, LpM. Aceasta înseamnă că în sistemul LMT, numărul care exprimă rezultatul măsurării unei mărimi fizice date va scădea cu un factor de n dacă unitatea de lungime este mărită de n ori, va crește de n de 1 ori dacă unitatea de masă este mărită. de n ori și, în cele din urmă, va crește în pg ori, dacă unitatea de timp este mărită de n ori.

Se obișnuiește să scrieți rezultatul determinării dimensiunii unei mărimi fizice prin egalitate condiționată, în care această mărime este cuprinsă între paranteze drepte.

Dacă ne uităm la dimensiunile mărimilor fizice care apar de fapt în fizică, este ușor de observat că în toate cazurile numerele p, q, r se dovedesc a fi raționale. Acest lucru nu este neapărat din punctul de vedere al teoriei dimensionale, ci este rezultatul definițiilor corespunzătoare ale mărimilor fizice.

Astfel, dimensiunea unei mărimi fizice este o funcție care determină de câte ori se va modifica valoarea numerică a acestei mărimi la trecerea de la sistemul original de unități de măsură la un alt sistem din această clasă.

Să definim acum conceptul de dimensiune a unei mărimi fizice. Dimensiunea arată modul în care o anumită mărime este legată de mărimile fizice de bază. În Sistemul Internațional de Unități SI, marimile fizice principale corespund principalelor unități de măsură: lungimea, masa, timpul, puterea curentului, temperatura, cantitatea de substanță și intensitatea luminoasă.

Prin utilizarea analizei dimensiunilor mărimilor fizice se stabilește o relație funcțională între variabilele generalizate (ecuația de similaritate), și se obține o dependență cantitativă ca urmare a prelucrării datelor experimentale.

Dacă, la determinarea dimensiunii unei mărimi fizice, unitățile sale de măsură de bază sunt reduse, atunci o astfel de mărime se numește adimensională. Mărimile adimensionale sunt coordonatele relative ale punctelor corpului, coeficienții aerodinamici ai profilului aripii și deformațiile relative ale structurii elastice. Mărimile adimensionale constante și variabile ocupă un loc special în studiul asemănării fenomenelor fizice.

Strict vorbind, dimensiunea unei mărimi fizice este exponentul într-o ecuație simbolică care exprimă această mărime în termeni de mărimi fizice de bază.