Mărimile fundamentale și derivate sunt mărimile fizice care ne permit să exprimăm orice cantitate sau măsurătoare a corpurilor. Experimentarea este un aspect fundamental al fizicii și al altor științe fizice. Teoriile și alte ipoteze sunt verificate și stabilite ca adevăr științific prin experimente.
Imaginea de mai sus prezintă unitățile de măsură în care se măsoară mărimile fundamentale și derivate. Greutatea se măsoară în kilograme, distanța în metri, timpul în secunde, curentul în amperi... Secțiunea următoare va explica acestea mai detaliat.
Măsurătorile sunt o parte integrantă a experimentelor, în care magnitudinile și relațiile dintre diferite mărimi fizice sunt utilizate pentru a verifica adevărul teoriei sau ipotezei.
Tipuri de mărimi: fundamentale și derivate
Indicii principali
În fiecare sistem de unități, se definește un set de unități fundamentale ale căror mărimi fizice se numesc mărimi fundamentale.
Unitățile fundamentale sunt definite independent, iar mărimile sunt adesea direct măsurabile într-un sistem fizic.
În general, un sistem de unități necesită trei unități mecanice (masă, lungime și timp). De asemenea, este necesară o unitate electrică.
Mărimile care nu depind de nicio altă mărime fizică pentru măsurare sunt cunoscute ca mărimi fundamentale, ele nedepind de nicio altă mărime care poate fi exprimată. Există un total de șapte mărimi fundamentale:
1- Masă: kilogram (kg)
Este definită de masa unui prototip de cilindru de platină-iridiu păstrat la Biroul Internațional de Măsuri și Greutăți din Paris, Franța.
Copii ale acestui cilindru sunt păstrate de multe țări care le folosesc pentru a standardiza și compara greutățile.
2- Lungime: metru (m)
Este definită ca lungimea drumului parcurs de lumină într-un interval de exact 1/299792458 secunde.
3- Timp: secundă (s)
Conform Sistemului Internațional de Unități, acesta este timpul a 192.631.770 de perioade de oscilații ale luminii emise de un atom de cesiu-133, corespunzătoare tranziției dintre două niveluri hiperfine ale stării fundamentale. Aceasta se determină folosind ceasuri atomice de înaltă precizie.
4- Curent electric: amperi (A)
Măsurați intensitatea curentului electric. Aceasta este definită ca fiind curentul constant care, dacă curge prin doi conductori paraleli drepți de lungime infinită și secțiune transversală circulară neglijabilă, atunci când se află la o distanță de 1 metru în vid, va produce o forță egală cu 2 × 10⁻⁷ newtoni pe metru de lungime între acești conductori.
Deși poate părea că sarcina electrică ar fi trebuit utilizată ca unitate de bază, măsurarea curentului este mult mai ușoară și, prin urmare, a fost aleasă ca unitate de bază standard.
5- Temperatură: Kelvin (K)
Conform Sistemului Internațional de Unități, kelvinul este exact 1/273,16 din temperatura termodinamică a punctului triplu al apei.
Punctul triplu al apei este o temperatură și o presiune fixe la care stările solidă, lichidă și gazoasă pot exista simultan.
6- Intensitatea luminoasă: lumânare (cd)
Măsoară intensitatea luminoasă a unei surse care emite radiații de frecvență constantă de 540 × 1012 Hz, cu o intensitate radiantă de 1/683 wați per stereo în orice direcție.
7 moli (mol)
Un mol este cantitatea de substanță care conține tot atâtea entități câte atomi există în 0,012 kg de carbon-12.
De exemplu: magnitudinea fundamentală masa poate fi măsurată direct folosind o balanță și, prin urmare, nu depinde de o altă magnitudine.
Mărimi derivate
Mărimile derivate se formează prin produsul puterilor unităților fundamentale. Cu alte cuvinte, aceste valori derivă din utilizarea unităților fundamentale.
Aceste unități nu sunt definite independent, deoarece depind de definiția altor unități. Mărimile asociate cu unitățile derivate se numesc mărimi derivate.
De exemplu, să luăm în considerare mărimea vectorială viteză. Prin măsurarea distanței parcurse de un obiect și a timpului necesar, se poate determina viteza medie a obiectului. Prin urmare, viteza este o mărime derivată.
Sarcina electrică este, de asemenea, o mărime derivată dată de produsul dintre fluxul de curent și timpul scurs.
Cu excepția celor 7 mărimi fundamentale menționate mai sus, toate celelalte mărimi sunt derivate. Câteva exemple de mărimi derivate sunt:
1- Unitate de măsură: joule sau julienne (J)
Este lucrul mecanic efectuat atunci când punctul de aplicare a unei forțe de un newton (1 N) se deplasează o distanță de un metru (1 m) în direcția forței.
2- Forță: Newton (N)
Această forță, atunci când este aplicată unui corp cu masa de un kilogram (1 kg), produce o accelerație de un metru pe secundă la pătrat (1 mxs² ).
3- Presiune: pascali (Pa)
Este presiunea care rezultă atunci când o forță de un newton (1 N) este aplicată uniform și perpendicular pe o suprafață de un metru pătrat (1 m² ).
4- Putere: watt sau watt (W)
Este energia care generează producerea de energie cu o rată de un joule pe secundă (1 J x s).
5- Sarcină electrică: coulomb sau coulomb (C)
Este cantitatea de sarcină electrică transportată într-o secundă (1 s) de un curent de un amper (1 A).
6- Potențial electric: volt (V)
Este diferența de potențial dintre două puncte ale unui cablu conductor care transportă un curent constant al unui amplificator (1 A), atunci când puterea disipată între aceste puncte este de un watt (1 W).
7- Rezistență electrică: ohm sau ohm (Ω)
Măsoară rezistența electrică. Mai exact, rezistența existentă între două puncte ale unui conductor atunci când o diferență constantă de potențial de un volt (1 V), aplicată între aceste două puncte, produce un curent de un amper (1 A), conductorul fiind sursa oricărei forțe electromotoare.
8- Frecvență: hertz sau hertz (Hz)
Este frecvența unui fenomen periodic a cărui perioadă este de o secundă (1 s).
Referințe
- Graden H. Măsurători științifice: mărimi, unități și prefixe (2007). Science Curriculum Inc.
- Gupta A. Diferența dintre mărimile fundamentale și mărimile derivate (2016). Accesat de la: bscshortnote.com.
- Nicodemos G. Care este diferența dintre o mărime fundamentală și o mărime derivată? (2010). Accesat de la: ezinearticles.com.
- Okoh D, Onah H. Eze A. Ugwuanyi J, Obetta E. Măsurători în fizică: mărimi fundamentale și derivate (2016). Platforma Ambrose independentă de CreateSpace.
- Oyetoke L. Ce sunt mărimile și unitățile fundamentale/derivate (2016). Accesat de la: academicglobe.com.
- Semat H, Katz R. Fizică, Capitolul 1: Mărimi fundamentale (1958). Publicații Robert Katz.
- Sharma S, Kandpal MS. Descoperind fizica (1997). New Delhi: Hemkunt Press.