Фундаментальные и производные величины — это физические величины, позволяющие выразить любое количество или измерение тел. Экспериментирование является фундаментальным аспектом физики и других физических наук. Теории и другие гипотезы проверяются и утверждаются как научная истина посредством экспериментов.
На изображении выше показаны единицы измерения основных и производных величин. Вес измеряется в килограммах, расстояние — в метрах, время — в секундах, сила тока — в амперах... В следующем разделе эти единицы будут объяснены более подробно.
Измерения являются неотъемлемой частью экспериментов, в которых величины и соотношения между различными физическими величинами используются для проверки истинности теории или гипотезы.
Типы величин: фундаментальные и производные
Основные индексы
В каждой системе единиц определен набор основных единиц, физические величины которых называются основными величинами.
Основные единицы определяются независимо, и величины часто поддаются непосредственному измерению в физической системе.
В общем случае система единиц состоит из трёх механических единиц (массы, длины и времени). Также требуется электрическая единица.
Величины, измерение которых не зависит от других физических величин, называются фундаментальными величинами, то есть они не зависят от других величин, которые могут быть выражены. Всего существует семь фундаментальных величин:
1- Масса: килограмм (кг)
Она определяется массой прототипа платино-иридиевого цилиндра, хранящегося в Международном бюро мер и весов в Париже, Франция.
Копии этого цилиндра хранятся во многих странах, где они используются для стандартизации и сравнения весов.
2- Длина: метр (м)
Она определяется как длина пути, проходимого светом за интервал, равный ровно 1/299792458 секунды.
3- Время: секунда (с)
Согласно Международной системе единиц (МСЕ), это время, равное 192.631.770 133 XNUMX периодам колебаний света, испускаемого атомом цезия-XNUMX, соответствующим переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния. Это время определяется с помощью высокоточных атомных часов.
4- Электрический ток: ампер (А)
Измерьте силу электрического тока. Она определяется как постоянный ток, который, протекая по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и пренебрежимо малого круглого сечения, расположенным на расстоянии 1 метра друг от друга в вакууме, создаёт между ними силу, равную 2 × 10⁻¹ ньютона на метр длины.
Хотя может показаться, что в качестве базовой единицы следует использовать электрический заряд, измерение тока гораздо проще, поэтому она и была выбрана в качестве стандартной базовой единицы.
5- Температура: Кельвин (К)
Согласно Международной системе единиц, кельвин составляет ровно 1/273,16 термодинамической температуры тройной точки воды.
Тройная точка воды — это фиксированные температура и давление, при которых твердое, жидкое и газообразное состояния могут существовать одновременно.
6- Сила света: свеча (кд)
Он измеряет интенсивность света источника, испускающего излучение с постоянной частотой 540 × 1012 Гц, с интенсивностью излучения 1/683 Вт на стерео в любом направлении.
7- моль (моль)
Моль — это количество вещества, содержащее столько же частиц, сколько атомов содержится в 0,012 кг углерода-12.
Например: масса фундаментальной величины может быть измерена непосредственно с помощью весов и, следовательно, не зависит от другой величины.
Производные величины
Производные величины образуются путём произведения степеней основных единиц. Другими словами, эти значения выводятся из использования основных единиц.
Эти единицы не определяются независимо, поскольку зависят от определения других единиц. Величины, связанные с производными единицами, называются производными величинами.
Например, рассмотрим векторную величину скорости. Измеряя расстояние, пройденное объектом, и затраченное время, можно определить его среднюю скорость. Следовательно, скорость — это производная величина.
Электрический заряд также является производной величиной, которая определяется произведением силы тока и прошедшего времени.
За исключением семи фундаментальных величин, упомянутых выше, все остальные величины являются производными. Вот некоторые примеры производных величин:
1- Единица работы: джоуль (Дж)
Это работа, совершаемая при перемещении точки приложения силы в один ньютон (1 Н) на расстояние один метр (1 м) в направлении действия силы.
2- Сила: Ньютон (Н)
Именно эта сила, приложенная к телу массой в один килограмм (1 кг), вызывает ускорение в один метр в секунду в квадрате (1 мкс² ).
3- Давление: паскали (Па)
Это давление, возникающее при равномерном и перпендикулярном приложении силы в один ньютон (1 Н) к поверхности площадью один квадратный метр (1 м² ).
4- Мощность: ватт или ватт (Вт)
Это энергия, которая генерирует производство энергии со скоростью один джоуль в секунду (1 Дж x с).
5- Электрический заряд: кулон или кулон (Кл)
Это количество электрического заряда, переносимого за одну секунду (1 с) током силой в один ампер (1 А).
6- Электрический потенциал: вольт (В)
Это разность потенциалов между двумя точками проводящего кабеля, по которому проходит постоянный ток силой в один ампер (1 А), когда рассеиваемая между этими точками мощность составляет один ватт (1 Вт).
7- Электрическое сопротивление: ом (Ω)
Измерьте электрическое сопротивление. А именно, сопротивление между двумя точками проводника, когда постоянная разность потенциалов в один вольт (1 В), приложенная к этим точкам, создаёт ток силой один ампер (1 А), при этом проводник является источником электродвижущей силы.
8- Частота: герц или герц (Гц)
Это частота периодического явления, период которого равен одной секунде (1 с).
ссылки
- Грэйден Х. Научные измерения: величины, единицы и префиксы (2007). Science Curriculum Inc.
- Гупта А. Разница между фундаментальными и производными величинами (2016). Источник: bscshortnote.com.
- Никодемос Г. В чём разница между фундаментальной величиной и производной величиной? (2010). Источник: ezinearticles.com.
- Окох Д., Она Х., Эзе А., Угвуани Дж., Обетта Э. Измерения в физике: фундаментальные и производные величины (2016). Платформа Ambrose, независимая от CreateSpace.
- Ойетоке Л. Что такое фундаментальные/производные величины и единицы (2016). Источник: academicglobe.com.
- Семат Х., Кац Р. Физика, Глава 1: Основные величины (1958). Издательство Роберта Каца.
- Шарма С., Кандпал М.С. Открытие физики (1997). Нью-Дели: Hemkunt Press.