Фундаменталне и изведене величине су физичке величине које нам омогућавају да изразимо било коју количину или мерење тела. Експериментисање је фундаментални аспект физике и других физичких наука. Теорије и друге хипотезе се проверавају и утврђују као научна истина кроз експерименте.
Горња слика приказује јединице у којима се мере основне и изведене величине. Тежина се мери у килограмима, растојање у метрима, време у секундама, струја у амперима... Следећи одељак ће ово детаљније објаснити.
Мерења су саставни део експеримената, где се величине и односи између различитих физичких величина користе за проверу истинитости теорије или хипотезе.
Врсте величина: фундаменталне и изведене
Главни индекси
У сваком систему јединица дефинисан је скуп фундаменталних јединица чије се физичке величине називају фундаменталне величине.
Фундаменталне јединице су дефинисане независно, а количине су често директно мерљиве у физичком систему.
Генерално, систем јединица захтева три механичке јединице (масу, дужину и време). Такође је потребна и електрична јединица.
Величине које не зависе ни од једне друге физичке величине за мерење познате су као фундаменталне величине, оне не зависе ни од једне друге величине која се може изразити. Постоји укупно седам фундаменталних величина:
1- Маса: килограм (кг)
Дефинисана је масом прототипа платино-иридијумског цилиндра који се чува у Међународном бироу за тегове и мере у Паризу, Француска.
Копије овог цилиндра одржавају многе земље које их користе за стандардизацију и упоређивање тежина.
2- Дужина: метар (м)
Дефинише се као дужина путање коју светлост пређе у интервалу од тачно 1/299792458 секунди.
3- Време: секунда (с)
Према Међународном систему јединица, то је време од 192.631.770 периода осцилација светлости коју емитује атом цезијума-133, што одговара прелазу између два хиперфина нивоа основног стања. Ово се одређује коришћењем високопрецизних атомских сатова.
4- Електрична струја: ампер (А)
Измерите интензитет електричне струје. Дефинише се као константна струја која, ако тече кроз два паралелна правоугаона проводника бесконачне дужине и занемарљивог кружног попречног пресека, када су удаљени 1 метар у вакууму, произведе силу једнаку 2 × 10⁻⁷ Њутна по метру дужине између ових проводника.
Иако се може чинити да је електрични набој требало користити као основну јединицу, мерење струје је много лакше и стога је изабрано као стандардна основна јединица.
5- Температура: Келвин (K)
Према Међународном систему јединица, келвин је тачно 1/273,16 термодинамичке температуре тројне тачке воде.
Тројна тачка воде је фиксна температура и притисак на којима чврсто, течно и гасовито стање могу постојати истовремено.
6- Интензитет светлости: свећа (cd)
Мери интензитет светлости извора који емитује зрачење константне фреквенције 540 × 1012 Hz, са интензитетом зрачења од 1/683 вати по стерео уређају у било ком смеру.
7- мол (mol)
Мол је количина супстанце која садржи онолико једињења колико има атома у 0,012 кг угљеника-12.
На пример: маса фундаменталне магнитуде може се директно измерити помоћу ваге и стога не зависи од друге магнитуде.
Изведене величине
Изведене величине се формирају производом степена основних јединица. Другим речима, ове вредности излазе из употребе основних јединица.
Ове јединице нису дефинисане независно, јер зависе од дефиниције других јединица. Величине повезане са изведеним јединицама називају се изведене величине.
На пример, размотримо векторску величину брзине. Мерењем пређене удаљености и потребног времена, може се одредити просечна брзина објекта. Стога је брзина изведена величина.
Електрично наелектрисање је такође изведена величина дата производом јачине струје и протеклог времена.
Осим 7 основних величина поменутих горе, све остале величине су изведене. Неки примери изведених величина су:
1- Јединица рада: џул или жилијен (J)
То је рад који се изврши када се тачка примене силе од једног њутна (1 N) помери за растојање од једног метра (1 m) у смеру дејства силе.
2- Сила: Њутн (N)
Управо та сила, када се примени на тело масе једног килограма (1 кг), производи убрзање од једног метра у секунди на квадрат (1 mxs² ).
3- Притисак: паскали (Pa)
То је притисак који настаје када се сила од једног њутна (1 N) равномерно и нормално примени на површину од једног квадратног метра (1 м² ).
4- Снага: ват или ват (W)
То је енергија која генерише производњу енергије брзином од једног џула у секунди (1 J xs).
5- Електрично наелектрисање: кулон или кулон (C)
То је количина електричног наелектрисања коју преноси струја од једног ампера (1 А) у једној секунди (1 с).
6- Електрични потенцијал: волт (V)
То је потенцијална разлика између две тачке проводног кабла који носи константну струју једног појачала (1 А), када је снага која се расипа између ових тачака један ват (1 W).
7- Електрични отпор: ом или ом (Ω)
Мерење електричног отпора. Конкретно, отпора који постоји између две тачке проводника када константна разлика потенцијала од једног волта (1 V), примењена између те две тачке, производи струју од једног ампера (1 A), при чему је проводник извор било које електромоторне силе.
8- Фреквенција: херц или херц (Hz)
То је фреквенција периодичне појаве чији је период једна секунда (1 s).
Референце
- Грејден Х. Научна мерења: Количине, јединице и префикси (2007). Science Curriculum Inc.
- Гупта А. Разлика између фундаменталних и изведених величина (2016). Преузето са: bscshortnote.com.
- Никодим Г. Која је разлика између фундаменталне и изведене величине? (2010). Преузето са: ezinearticles.com.
- Окох Д, Она Х. Езе А., Угвуањи Ј, Обета Е. Мерења у физици: фундаменталне и изведене величине (2016). Амброуз платформа независна од CreateSpace-а.
- Ојетоке Л. Шта су фундаменталне/изведене величине и јединице (2016). Преузето са: academicglobe.com.
- Семат Х, Кац Р. Физика, поглавље 1: Основне величине (1958). Публикације Роберта Каца.
- Шарма С, Кандпал МС. Откривање физике (1997). Њу Делхи: Хемкунт Прес.