Физика - фундаментальная наука о природе. Физическая величина.

Лекция 1
Физика - фундаментальная наука о природе. Физическая величина.
1. Физика - фундаментальная наука о природе
Физика – наука о природе, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие свойства
материального мира. Слово «физика» в переводе с греческого означает «природа».
На стыке физики и других наук возникли: биофизика, астрофизика, геофизика, физическая химия.
В соответствии с многообразием форм материи и движения физика подразделяется на физику
элементарных частиц, физику атомных ядер, физику атомов, физику молекул, физику плазмы и др.
Как наука физика появилась из недр натурфилософии – философии природы. Всю историю физики
можно условно разделить на три основных этапа: древний и средневековый этап, этап классической
физики, этап современной физики.
2. Физическая величина
Понятие физической величины — общее в физике и метрологии и применяется для описания
материальных систем объектов.
Физическая величина, как указывалось выше, - это характеристика, общая в качественном отношении
для множества объектов, процессов, явлений, а в количественном — индивидуальная для каждого из
них. Например, все тела обладают собственной массой и температурой, но числовые значения этих
параметров для разных тел различны. Количественное содержание этого свойства в объекте является
размером физической величины, числовую оценку ее размеров называют значением физической
величины.
Физическая величина, выражающая одно и то же в качественном отношении свойство,
называется однородной (одноименной).
Основная задача измерений — получение информации о значениях физической величины в виде
некоторого количества принятых для нее единиц.
Значения физических величин подразделяются на истинные и действительные.
Истинное значение — это значение, идеальным образом отражающее качественно и количественно
соответствующие свойства объекта.
Действительное значение — это значение, найденное экспериментально и настолько приближенное к
истинному, что может быть принято вместо него.
Физические величины классифицируют по ряду признаков. Различают следующие классификации:
1) по отношению к сигналам измерительной информации физические величины бывают: активные —
величины, которые без использования вспомогательных источников энергии могут быть преобразованы
в сигнал измерительной информации; пассивные — величины, которые нуждаются в использовании
вспомогательных источников энергии, посредством которых создается сигнал измерительной
информации;
2) по признаку аддитивности физические величины разделяются на: аддитивные, или экстенсивные,
которые можно измерять по частям, а также точно воспроизводить с помощью многозначной меры,
основанной на суммировании размеров отдельных мер; неаддитивные, или интенсивные, которые
непосредственно не измеряются, а преобразуются в измерение величины или измерение путем
косвенных измерений. (Аддитивность (лат. additivus — прибавляемый) — свойство величин, состоящее
в том, что значение величины, соответствующее целому объекту, равно сумме значений величин,
соответствующих его частям).
Эволюция развития систем физических единиц.
1. Метрическая система мер - первая система единиц физических величин
была принята в 1791 г. Национальным собранием Франции. Она включала в себя единицы длины,
площади, объема, вместимости и веса, в основу которых были положены две единицы — метр и
килограмм. Она отличалась от системы единиц, используемой сейчас, и еще не была системой единиц в
современном понимании.
2. Абсолютная система единиц физических величин.
Методику построения системы единиц как совокупности основных и производных единиц разработал и
предложил в 1832 г. немецкий математик К. Гаусс, назвав ее абсолютной системой. За основу он взял
три независимые друг от друга величины - массу, длину, время.
За основные единицы измерения этих величин он принял миллиграмм, миллиметр, секунду,
предполагая, что остальные единицы можно определить с их помощью.
Позднее появился ряд систем единиц физических величин, построенных по принципу, предложенному
Гауссом, и базирующихся на метрической системе мер, но различающихся основными единицами.
В соответствии с предложенным принципом Гаусса основными системами единиц физических величин
являются:
3. Система СГС, в которой основными единицами являются сантиметр как единица длины, грамм
как единица массы и секунда как единица времени; была установлена в 1881 г.;
4. Система МКГСС. Применение килограмма как единицы веса, а позднее как единицы силы
вообще привело в конце XIX в. к формированию системы единиц физических величин с тремя
основными единицами: метр — единица длины, килограмм - сила — единица силы, секунда —
единица времени;
5. Система МКСА - основными единицами являются метр, килограмм, секунда и ампер. Основы этой
системы предложил в 1901 г. итальянский ученый Дж. Джорджи.
Международные отношения в области науки и экономики требовали унификации единиц измерения,
создания единой системы единиц физических величин, охватывающей различные отрасли области
измерений и сохраняющей принцип когерентности, т.е. равенство единице коэффициента
пропорциональности в уравнениях связи между физическими величинами.
5. Система СИ. В 1954 г. комиссия по разработке единой Международной
системы единиц предложила проект системы единиц, который был утвержден в 1960 г. XI Генеральной
конференцией по мерам и весам. Международная система единиц (сокращенно СИ) свое название взяла
от начальных букв французского наименования Система Интернешнл.
Международная система единиц (СИ) включает в себя семь основных (табл. 1), две дополнительные и
ряд внесистемных единиц измерения.