Temeljne i izvedene veličine su fizičke veličine koje nam omogućuju izražavanje bilo koje količine ili mjere tijela. Eksperimentiranje je temeljni aspekt fizike i drugih fizikalnih znanosti. Teorije i druge hipoteze se provjeravaju i utvrđuju kao znanstvena istina putem eksperimenata.
Gornja slika prikazuje jedinice u kojima se mjere temeljne i izvedene veličine. Težina se mjeri u kilogramima, udaljenost u metrima, vrijeme u sekundama, struja u amperima... Sljedeći odjeljak će ih detaljnije objasniti.
Mjerenja su sastavni dio eksperimenata, gdje se veličine i odnosi između različitih fizikalnih veličina koriste za provjeru istinitosti teorije ili hipoteze.
Vrste veličina: fundamentalne i izvedene
Glavni indeksi
U svakom sustavu jedinica definiran je skup temeljnih jedinica čije se fizičke veličine nazivaju temeljnim veličinama.
Temeljne jedinice definirane su neovisno, a količine su često izravno mjerljive u fizičkom sustavu.
Općenito, sustav jedinica zahtijeva tri mehaničke jedinice (masu, duljinu i vrijeme). Također je potrebna i električna jedinica.
Veličine koje ne ovise ni o jednoj drugoj fizičkoj veličini za mjerenje poznate su kao fundamentalne veličine, one ne ovise ni o jednoj drugoj veličini koja se može izraziti. Postoji ukupno sedam fundamentalnih veličina:
1- Masa: kilogram (kg)
Definirana je masom prototipa platinasto-iridijskog cilindra koji se čuva u Međunarodnom uredu za utege i mjere u Parizu, Francuska.
Kopije ovog cilindra čuvaju mnoge zemlje koje ih koriste za standardizaciju i usporedbu utega.
2- Duljina: metar (m)
Definira se kao duljina puta koji svjetlost prijeđe u intervalu od točno 1/299792458 sekundi.
3- Vrijeme: sekunda (s)
Prema Međunarodnom sustavu mjernih jedinica, to je vrijeme od 192.631.770 perioda oscilacija svjetlosti koju emitira atom cezija-133, što odgovara prijelazu između dvije hiperfine razine osnovnog stanja. To se određuje pomoću visokopreciznih atomskih satova.
4- Električna struja: amper (A)
Izmjerite jakost električne struje. Definira se kao konstantna struja koja, ako teče kroz dva paralelna ravna vodiča beskonačne duljine i zanemarivog kružnog presjeka, kada su udaljeni 1 metar u vakuumu, proizvodi silu jednaku 2 × 10⁻⁷ Newtona po metru duljine između tih vodiča.
Iako se može činiti da je električni naboj trebao biti korišten kao osnovna jedinica, mjerenje struje je mnogo lakše i stoga je odabrano kao standardna osnovna jedinica.
5- Temperatura: Kelvin (K)
Prema Međunarodnom sustavu mjernih jedinica, kelvin je točno 1/273,16 termodinamičke temperature trojne točke vode.
Trojna točka vode je fiksna temperatura i tlak pri kojima kruto, tekuće i plinovito stanje mogu postojati istovremeno.
6- Svjetlosna jačina: svijeća (cd)
Mjeri intenzitet svjetlosti izvora koji emitira zračenje konstantne frekvencije 540 × 1012 Hz, s intenzitetom zračenja od 1/683 vata po stereo uređaju u bilo kojem smjeru.
7- mol (mol)
Mol je količina tvari koja sadrži onoliko entiteta koliko ima atoma u 0,012 kg ugljika-12.
Na primjer: masa temeljne veličine može se izravno izmjeriti pomoću vage i stoga ne ovisi o drugoj veličini.
Izvedene veličine
Izvedene veličine nastaju umnoškom potencija temeljnih jedinica. Drugim riječima, te vrijednosti proizlaze iz upotrebe temeljnih jedinica.
Ove jedinice nisu definirane neovisno, jer ovise o definiciji drugih jedinica. Veličine povezane s izvedenim jedinicama nazivaju se izvedene veličine.
Na primjer, razmotrimo vektorsku veličinu brzine. Mjerenjem udaljenosti koju je objekt priješao i potrebnog vremena može se odrediti prosječna brzina objekta. Stoga je brzina izvedena veličina.
Električni naboj je također izvedena veličina dana umnožkom protoka struje i proteklog vremena.
Osim 7 temeljnih veličina spomenutih gore, sve ostale veličine su izvedene. Neki primjeri izvedenih veličina su:
1- Jedinica rada: džul ili julienne (J)
To je rad koji se izvrši kada se točka djelovanja sile od jednog njutna (1 N) pomakne za udaljenost od jednog metra (1 m) u smjeru sile.
2- Sila: Newton (N)
Upravo ta sila, kada se primijeni na tijelo mase jednog kilograma (1 kg), proizvodi ubrzanje od jednog metra u sekundi na kvadrat (1 mxs² ).
3- Tlak: paskali (Pa)
To je tlak koji nastaje kada se sila od jednog njutna (1 N) primjenjuje jednoliko i okomito na površinu od jednog kvadratnog metra (1 m² ).
4- Snaga: vat ili vat (W)
To je energija koja generira proizvodnju energije brzinom od jednog džula u sekundi (1 J x s).
5- Električni naboj: kulon ili kulon (C)
To je količina električnog naboja koju u jednoj sekundi (1 s) prenese struja od jednog ampera (1 A).
6- Električni potencijal: volt (V)
To je potencijalna razlika između dvije točke vodljivog kabela kojim teče konstantna struja jednog pojačala (1 A), kada je snaga koja se rasipa između tih točaka jedan vat (1 W).
7- Električni otpor: ohm ili ohm (Ω)
Mjerenje električnog otpora. Točnije, onog koji postoji između dvije točke vodiča kada konstantna razlika potencijala od jednog volta (1 V), primijenjena između te dvije točke, proizvodi struju od jednog ampera (1 A), pri čemu je vodič izvor bilo koje elektromotorne sile.
8- Frekvencija: herc ili herc (Hz)
To je frekvencija periodične pojave čiji je period jedna sekunda (1 s).
Reference
- Graden H. Znanstvena mjerenja: Veličine, jedinice i prefiksi (2007). Science Curriculum Inc.
- Gupta A. Razlika između temeljnih i izvedenih veličina (2016). Preuzeto s: bscshortnote.com.
- Nicodemos G. Koja je razlika između temeljne i izvedene veličine? (2010). Preuzeto s: ezinearticles.com.
- Okoh D, Onah H. Eze A. Ugwuanyi J, Obetta E. Mjerenja u fizici: temeljne i izvedene veličine (2016). Ambroseova platforma neovisna o CreateSpaceu.
- Oyetoke L. Što su temeljne/izvedene veličine i jedinice (2016). Preuzeto s: academicglobe.com.
- Semat H, Katz R. Fizika, Poglavlje 1: Temeljne veličine (1958). Publikacije Roberta Katza.
- Sharma S, Kandpal MS. Otkrivanje fizike (1997). New Delhi: Hemkunt Press.