Fundamentālie un atvasinātie lielumi ir fizikālie lielumi, kas ļauj mums izteikt jebkuru ķermeņu daudzumu vai mērījumu. Eksperimentēšana ir fizikas un citu fizikas zinātņu pamatelements. Teorijas un citas hipotēzes tiek pārbaudītas un noteiktas kā zinātniska patiesība, izmantojot eksperimentus.
Attēlā augstāk redzamās mērvienības tiek izmantotas pamatlielumu un atvasināto lielumu mērīšanai. Svars tiek mērīts kilogramos, attālums metros, laiks sekundēs, strāva ampēros... Nākamajā sadaļā tie tiks paskaidroti sīkāk.
Mērījumi ir neatņemama eksperimentu sastāvdaļa, kur dažādu fizikālo lielumu lielumi un attiecības tiek izmantotas, lai pārbaudītu teorijas vai hipotēzes patiesumu.
Lielumu veidi: fundamentālie un atvasinātie
Galvenie indeksi
Katrā mērvienību sistēmā tiek definēts pamatvienību kopums, kuru fizikālos lielumus sauc par pamatlielumiem.
Pamatvienības tiek definētas neatkarīgi, un lielumus bieži var tieši izmērīt fiziskā sistēmā.
Parasti mērvienību sistēmai ir nepieciešamas trīs mehāniskās mērvienības (masa, garums un laiks). Ir nepieciešama arī elektriskā mērvienība.
Lielumus, kuru mērīšana nav atkarīga no cita fizikāla lieluma, sauc par fundamentālajiem lielumiem, tie nav atkarīgi no cita lieluma, ko var izteikt. Kopumā ir septiņi fundamentālie lielumi:
1. Masa: kilograms (kg)
To nosaka platīna-irīdija cilindra prototipa masa, kas glabājas Starptautiskajā svaru un mēru birojā Parīzē, Francijā.
Šī cilindra kopijas uztur daudzas valstis, kuras tās izmanto svaru standartizēšanai un salīdzināšanai.
2. Garums: metrs (m)
To definē kā gaismas veiktā ceļa garumu tieši 1/299792458 sekundēs.
3. Laiks: sekunde(-es)
Saskaņā ar Starptautisko mērvienību sistēmu tas ir cēzija-192.631.770 atoma izstarotās gaismas 133 XNUMX XNUMX svārstību periodu laiks, kas atbilst pārejai starp diviem pamatstāvokļa hipersīkstruktūras līmeņiem. To nosaka, izmantojot augstas precizitātes atomu pulksteņus.
4. Elektriskā strāva: ampērs (A)
Izmēra elektriskās strāvas intensitāti. Tā ir definēta kā nemainīga strāva, kas, plūstot divos paralēlos taisnos vadītājos ar bezgalīgu garumu un niecīgu apļveida šķērsgriezumu, kad tie atrodas 1 metra attālumā viens no otra vakuumā, radīs spēku, kas vienāds ar 2 × 10⁻⁷ ņūtoniem uz garuma metru starp šiem vadītājiem.
Lai gan varētu šķist, ka par pamatvienību vajadzēja izmantot elektrisko lādiņu, strāvas mērīšana ir daudz vienkāršāka, tāpēc tā tika izvēlēta kā standarta pamatvienība.
5. Temperatūra: Kelvins (K)
Saskaņā ar Starptautisko mērvienību sistēmu kelvins ir tieši 1/273,16 no ūdens trīskāršā punkta termodinamiskās temperatūras.
Ūdens trīskāršais punkts ir fiksēta temperatūra un spiediens, kurā viela vienlaikus var pastāvēt cietā, šķidrā un gāzveida stāvoklī.
6. Gaismas intensitāte: svece (cd)
Tas mēra avota gaismas intensitāti, kas izstaro nemainīgas frekvences 540 × 1012 Hz starojumu ar starojuma intensitāti 1/683 vati uz stereo jebkurā virzienā.
7- mols (mol)
Mols ir vielas daudzums, kas satur tikpat daudz elementu, cik atomu ir 0,012 kg oglekļa-12 izotopa.
Piemēram: pamata lieluma masu var izmērīt tieši, izmantojot svarus, un tāpēc tā nav atkarīga no cita lieluma.
Atvasinātie daudzumi
Atvasinātie lielumi veidojas no pamatvienību pakāpju reizinājuma. Citiem vārdiem sakot, šīs vērtības izriet no pamatvienību izmantošanas.
Šīs mērvienības netiek definētas neatkarīgi, jo tās ir atkarīgas no citu mērvienību definīcijas. Ar atvasinātajām mērvienībām saistītos lielumus sauc par atvasinātajiem lielumiem.
Piemēram, apsveriet vektora lielumu — ātrumu. Izmērot objekta nobraukto attālumu un tam patērēto laiku, var noteikt objekta vidējo ātrumu. Tāpēc ātrums ir atvasināts lielums.
Elektriskais lādiņš ir arī atvasināts lielums, ko nosaka strāvas plūsmas un pagājušā laika reizinājums.
Izņemot 7 iepriekš minētos pamatlielumus, visi pārējie lielumi ir atvasināti. Daži atvasināto lielumu piemēri ir:
1. Darba mērvienība: džouls vai žuljēns (J)
Tas ir darbs, kas tiek veikts, kad viena ņūtona (1 N) spēka pielikšanas punkts pārvietojas viena metra (1 m) attālumā spēka virzienā.
2. Spēks: Ņūtons (N)
Tieši šis spēks, pieliekot to ķermenim ar masu vienu kilogramu (1 kg), rada paātrinājumu viens metrs sekundē kvadrātā (1 mxs2 ).
3. Spiediens: paskāli (Pa)
Tas ir spiediens, kas rodas, ja viena ņūtona (1 N) spēks vienmērīgi un perpendikulāri tiek pielikts viena kvadrātmetra (1 m² ) virsmai.
4. Jauda: vats vai vats (W)
Tā ir enerģija, kas ģenerē enerģijas ražošanu ar ātrumu viens džouls sekundē (1 J x s).
5. Elektriskais lādiņš: kulons vai kulons (C)
Tas ir elektriskā lādiņa daudzums, ko vienas sekundes (1 s) laikā pārnes viena ampēra (1 A) strāva.
6. Elektriskais potenciāls: volts (V)
Tā ir potenciālu starpība starp diviem vadoša kabeļa punktiem, pa kuriem plūst viena pastiprinātāja (1 A) nemainīga strāva, kad starp šiem punktiem izkliedētā jauda ir viens vats (1 W).
7. Elektriskā pretestība: oms vai oms (Ω)
Izmēra elektrisko pretestību. Konkrēti, pretestību, kas rodas starp diviem vadītāja punktiem, kad starp šiem diviem punktiem pielikta nemainīga potenciāla starpība viena volta (1 V) apmērā rada viena ampēra (1 A) lielu strāvu, vadītājam esot jebkura elektromotoriskā spēka avotam.
8. Frekvence: herci vai herci (Hz)
Tā ir periodiskas parādības frekvence, kuras periods ir viena sekunde (1 s).
Atsauces
- Graden H. Zinātniskie mērījumi: daudzumi, mērvienības un prefiksi (2007). Science Curriculum Inc.
- Gupta A. Atšķirība starp fundamentālajiem lielumiem un atvasinātajiem lielumiem (2016). Iegūts no: bscshortnote.com.
- Nikodēms G. Kāda ir atšķirība starp pamatlielumu un atvasināto lielumu? (2010). Iegūts no: ezinearticles.com.
- Okoh D, Onah H. Eze A. Ugwuanyi J, Obetta E. Mērījumi fizikā: fundamentālie un atvasinātie lielumi (2016). Ambrose platforma, kas nav atkarīga no CreateSpace.
- Oyetoke L. Kas ir fundamentālie/atvasinātie lielumi un mērvienības (2016). Iegūts no: academicglobe.com.
- Semats H., Kacs R. Fizika, 1. nodaļa: Fundamentālie lielumi (1958). Roberta Kaca publikācijas.
- Šarma S., Kandpals M.S. Fizikas atklāšana (1997). Ņūdeli: Hemkunt Press.