Fundamentale und abgeleitete Größen sind physikalische Größen, mit denen sich beliebige Größen oder Messungen von Körpern ausdrücken lassen. Experimente sind ein grundlegender Aspekt der Physik und anderer physikalischer Wissenschaften. Theorien und Hypothesen werden durch Experimente überprüft und als wissenschaftliche Wahrheit bestätigt.
Das obige Bild zeigt die Einheiten, in denen grundlegende und abgeleitete Größen gemessen werden. Gewicht wird in Kilogramm gemessen, Entfernung in Metern, Zeit in Sekunden, Stromstärke in Ampere... Im folgenden Abschnitt werden diese Einheiten genauer erläutert.
Messungen sind ein integraler Bestandteil von Experimenten, bei denen die Größen und Beziehungen zwischen verschiedenen physikalischen Größen verwendet werden, um die Wahrheit der Theorie oder Hypothese zu überprüfen.
Größentypen: fundamental und abgeleitet
Hauptindizes
In jedem Einheitensystem ist ein Satz von Grundeinheiten definiert, deren physikalische Größen als Fundamentalgrößen bezeichnet werden.
Grundlegende Einheiten werden unabhängig voneinander definiert und Mengen sind in einem physikalischen System oft direkt messbar.
Im Allgemeinen erfordert ein Einheitensystem drei mechanische Einheiten (Masse, Länge und Zeit). Darüber hinaus ist eine elektrische Einheit erforderlich.
Größen, deren Messung von keiner anderen physikalischen Größe abhängt, werden als Fundamentalgrößen bezeichnet. Sie hängen von keiner anderen ausdrückbaren Größe ab. Es gibt insgesamt sieben Fundamentalgrößen:
1- Masse: Kilogramm (kg)
Sie wird durch die Masse eines Platin-Iridium-Prototypzylinders definiert, der im Internationalen Büro für Maß und Gewicht in Paris, Frankreich, aufbewahrt wird.
Kopien dieses Zylinders werden in vielen Ländern aufbewahrt und zur Standardisierung und zum Vergleich von Gewichten verwendet.
2- Länge: Meter (m)
Sie ist definiert als die Länge des Weges, den das Licht in einem Intervall von genau 1/299792458 Sekunden zurücklegt.
3- Zeit: Sekunde (n)
Nach dem Internationalen Einheitensystem ist es die Zeit von 192.631.770 Schwingungsperioden des von einem Cäsium-133-Atom emittierten Lichts, die dem Übergang zwischen zwei Hyperfeinstrukturniveaus des Grundzustands entspricht. Die Bestimmung erfolgt mit hochpräzisen Atomuhren.
4- Elektrischer Strom: Ampere (A)
Messen Sie die Stärke des elektrischen Stroms. Sie ist definiert als der konstante Strom, der, wenn er in zwei parallelen, geraden Leitern unendlicher Länge und vernachlässigbarem kreisförmigen Querschnitt fließt und im Vakuum einen Meter voneinander entfernt ist, zwischen diesen Leitern eine Kraft von 1 × 2-10 Newton pro Meter Länge erzeugt.
Obwohl es den Anschein hat, dass die elektrische Ladung als Basiseinheit hätte verwendet werden sollen, ist die Strommessung viel einfacher und wurde deshalb als Standardbasiseinheit gewählt.
5- Temperatur: Kelvin (K)
Nach dem Internationalen Einheitensystem beträgt das Kelvin genau 1/273,16 der thermodynamischen Temperatur des Tripelpunkts von Wasser.
Der Tripelpunkt von Wasser ist eine feste Temperatur und ein fester Druck, bei denen die Zustände fest, flüssig und gasförmig gleichzeitig existieren können.
6- Lichtstärke: Kerze (cd)
Es misst die Lichtintensität einer Quelle, die Strahlung mit einer konstanten Frequenz von 540 × 1012 Hz aussendet, mit einer Strahlungsintensität von 1/683 Watt pro Stereo in jede Richtung.
7-Mol (mol)
Ein Mol ist die Stoffmenge, die so viele Einheiten enthält, wie 0,012 kg Kohlenstoff-12 Atome enthalten.
Beispiel: Die Grundgröße Masse lässt sich direkt mit einer Waage messen und ist daher nicht von einer anderen Größe abhängig.
Abgeleitete Größen
Abgeleitete Größen werden durch das Produkt der Potenzen der Grundeinheiten gebildet. Mit anderen Worten, diese Werte ergeben sich aus der Verwendung der Grundeinheiten.
Diese Einheiten werden nicht unabhängig voneinander definiert, da sie von der Definition anderer Einheiten abhängen. Die mit abgeleiteten Einheiten verbundenen Größen werden als abgeleitete Größen bezeichnet.
Betrachten wir beispielsweise die Vektorgröße Geschwindigkeit. Durch Messen der von einem Objekt zurückgelegten Strecke und der dafür benötigten Zeit lässt sich die Durchschnittsgeschwindigkeit des Objekts bestimmen. Die Geschwindigkeit ist also eine abgeleitete Größe.
Auch die elektrische Ladung ist eine abgeleitete Größe, die sich aus dem Produkt aus Stromfluss und verstrichener Zeit ergibt.
Mit Ausnahme der oben genannten sieben Grundgrößen sind alle anderen Größen abgeleitet. Einige Beispiele für abgeleitete Größen sind:
1- Arbeitseinheit: Joule oder Julienne (J)
Es handelt sich um die Arbeit, die geleistet wird, wenn sich der Angriffspunkt einer Kraft von einem Newton (1 N) über eine Distanz von einem Meter (1 m) in Kraftrichtung bewegt.
2- Kraft: Newton (N)
Diese Kraft erzeugt, wenn sie auf einen Körper mit einer Masse von einem Kilogramm (1 kg) angewendet wird, eine Beschleunigung von einem Meter pro Sekunde zum Quadrat (1 mxs 2 ).
3- Druck: Pascal (Pa)
Es handelt sich um den Druck, der entsteht, wenn eine Kraft von einem Newton (1 N) gleichmäßig und senkrecht auf eine Fläche von einem Quadratmeter (1 m² ) ausgeübt wird.
4- Leistung: Watt oder Watt (W)
Es handelt sich um die Energie, die die Energieproduktion mit einer Rate von einem Joule pro Sekunde (1 J x s) ermöglicht.
5- Elektrische Ladung: Coulomb oder Coulomb (C)
Es handelt sich um die Menge an elektrischer Ladung, die in einer Sekunde (1 s) durch einen Strom von einem Ampere (1 A) transportiert wird.
6- Elektrisches Potenzial: Volt (V)
Es handelt sich um die Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten eines leitenden Kabels, das einen konstanten Strom von einem Ampere (1 A) führt, wenn die zwischen diesen Punkten verbrauchte Leistung ein Watt (1 W) beträgt.
7- Elektrischer Widerstand: Ohm oder Ohm (Ω)
Messen Sie den elektrischen Widerstand. Genauer gesagt den Widerstand zwischen zwei Punkten eines Leiters, wenn zwischen diesen beiden Punkten eine konstante Potentialdifferenz von einem Volt (1 V) angelegt wird und ein Strom von einem Ampere (1 A) entsteht, wobei der Leiter die Quelle der elektromotorischen Kraft ist.
8- Frequenz: Hertz oder Hertz (Hz)
Es handelt sich um die Frequenz eines periodischen Phänomens, dessen Periode eine Sekunde (1 s) beträgt.
Referenzen
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