Grundläggande och härledda kvantiteter är de fysikaliska kvantiteter som gör det möjligt för oss att uttrycka vilken kvantitet eller mått som helst av kroppar. Experiment är en grundläggande aspekt av fysik och andra fysikaliska vetenskaper. Teorier och andra hypoteser verifieras och etableras som vetenskaplig sanning genom experiment.
Bilden ovan visar de enheter i vilka grundläggande och härledda storheter mäts. Vikt mäts i kilogram, avstånd i meter, tid i sekunder, ström i ampere... Följande avsnitt förklarar dessa mer i detalj.
Mätningar är en integrerad del av experiment, där magnituderna och sambanden mellan olika fysikaliska storheter används för att verifiera sanningen i teorin eller hypotesen.
Typer av magnituder: grundläggande och härledda
Huvudindex
I varje enhetssystem definieras en mängd grundläggande enheter vars fysikaliska storheter kallas grundläggande storheter.
Grundläggande enheter definieras oberoende av varandra, och kvantiteter är ofta direkt mätbara i ett fysiskt system.
I allmänhet kräver ett enhetssystem tre mekaniska enheter (massa, längd och tid). En elektrisk enhet krävs också.
Storheter som inte är beroende av någon annan fysisk storhet för mätning kallas fundamentala storheter, de är inte beroende av någon annan storhet som kan uttryckas. Det finns totalt sju fundamentala storheter:
1- Massa: kilogram (kg)
Den definieras av massan av en prototyp av platina-iridiumcylinder som förvaras vid Internationella vikt- och måttbyrån i Paris, Frankrike.
Kopior av denna cylinder underhålls av många länder som använder dem för att standardisera och jämföra vikter.
2- Längd: meter (m)
Det definieras som längden på den väg som ljuset tillryggalägger i ett intervall av exakt 1/299792458 sekunder.
3- Tid: sekund (s)
Enligt det internationella enhetssystemet är det tiden för 192.631.770 133 XNUMX perioder av oscillationer i ljuset som emitteras av en cesium-XNUMX-atom, vilket motsvarar övergången mellan två hyperfina nivåer av grundtillståndet. Detta bestäms med hjälp av högprecisionsatomklockor.
4- Elektrisk ström: ampere (A)
Mät intensiteten hos den elektriska strömmen. Den definieras som den konstanta ström som, om den flyter genom två parallella raka ledare med oändlig längd och försumbar cirkulär tvärsnitt, när de är 1 meter ifrån varandra i vakuum, kommer att producera en kraft lika med 2 × 10⁻⁶ Newton per meter längd mellan dessa ledare.
Även om det kan verka som att elektrisk laddning borde ha använts som basenhet, är strömmätning mycket enklare och därför vald som standardbasenhet.
5- Temperatur: Kelvin (K)
Enligt det internationella enhetssystemet är kelvin exakt 1/273,16 av den termodynamiska temperaturen för vattnets trippelpunkt.
Vattnets trippelpunkt är en fast temperatur och ett fast tryck vid vilket fast, flytande och gasformigt tillstånd kan existera samtidigt.
6- Ljusstyrka: ljus (cd)
Den mäter ljusintensiteten hos en källa som avger strålning med konstant frekvens 540 × 1012 Hz, med en strålningsintensitet på 1/683 watt per stereo i valfri riktning.
7- mol (mol)
En mol är den mängd ämne som innehåller lika många enheter som det finns atomer i 0,012 kg kol-12.
Till exempel: den grundläggande magnitudmassan kan mätas direkt med en våg och är därför inte beroende av en annan magnitud.
Härledda kvantiteter
Härledda kvantiteter bildas genom produkten av potenserna hos de grundläggande enheterna. Med andra ord härleds dessa värden från användningen av de grundläggande enheterna.
Dessa enheter definieras inte oberoende av varandra, eftersom de är beroende av definitionen av andra enheter. De kvantiteter som är associerade med härledda enheter kallas härledda kvantiteter.
Betrakta till exempel vektorkvantiteten hastighet. Genom att mäta den sträcka som ett objekt tillryggaläggs och den tid det tar kan objektets medelhastighet bestämmas. Därför är hastighet en härledd magnitud.
Elektrisk laddning är också en härledd kvantitet som ges av produkten av strömflödet och den tid som förflutit.
Förutom de 7 grundläggande kvantiteter som nämns ovan är alla andra kvantiteter härledda. Några exempel på härledda kvantiteter är:
1- Arbetsenhet: joule eller julienne (J)
Det är det arbete som utförs när angreppspunkten för en kraft på en newton (1 N) förflyttas en sträcka av en meter (1 m) i kraftens riktning.
2- Kraft: Newton (N)
Det är denna kraft som, när den appliceras på en kropp med en massa på ett kilogram (1 kg), producerar en acceleration på en meter per sekund i kvadrat (1 mx² ).
3- Tryck: pascal (Pa)
Det är det tryck som uppstår när en kraft på en newton (1 N) appliceras jämnt och vinkelrätt på en yta av en kvadratmeter (1 m² ).
4- Effekt: watt eller watt (W)
Det är den energi som genererar produktionen av energi med en hastighet av en joule per sekund (1 J x s).
5- Elektrisk laddning: coulomb eller coulomb (C)
Det är den mängd elektrisk laddning som transporteras på en sekund (1 s) av en ström på en ampere (1 A).
6- Elektrisk potential: volt (V)
Det är potentialskillnaden mellan två punkter på en ledande kabel som bär en konstant ström på en förstärkare (1 A), när effekten som förbrukas mellan dessa punkter är en watt (1 W).
7- Elektrisk resistans: ohm eller ohm (Ω)
Mät elektrisk resistans. Mer specifikt den resistans som finns mellan två punkter på en ledare när en konstant potentialskillnad på en volt (1 V), applicerad mellan dessa två punkter, producerar en ström på en ampere (1 A), där ledaren är källan till eventuell elektromotorisk kraft.
8- Frekvens: hertz eller hertz (Hz)
Det är frekvensen för ett periodiskt fenomen vars period är en sekund (1 s).
Referenser
- Graden H. Vetenskapliga mätningar: kvantiteter, enheter och prefix (2007). Science Curriculum Inc.
- Gupta A. Skillnaden mellan fundamentala kvantiteter och härledda kvantiteter (2016). Hämtad från: bscshortnote.com.
- Nikodemos G. Vad är skillnaden mellan en fundamental kvantitet och en härledd kvantitet? (2010). Hämtad från: ezinearticles.com.
- Okoh D, Onah H. Eze A. Ugwuanyi J, Obetta E. Mätningar inom fysik: grundläggande och härledda kvantiteter (2016). Ambrose-plattform oberoende av CreateSpace.
- Oyetoke L. Vad är fundamentala/härledda kvantiteter och enheter (2016). Hämtad från: academicglobe.com.
- Semat H, Katz R. Fysik, kapitel 1: Grundläggande kvantiteter (1958). Robert Katz-publikationer.
- Sharma S, Kandpal MS. Upptäcka fysiken (1997). New Delhi: Hemkunt Press.