Фундаментальні та похідні величини – це фізичні величини, які дозволяють нам виражати будь-яку кількість або вимірювання тіл. Експериментування є фундаментальним аспектом фізики та інших фізичних наук. Теорії та інші гіпотези перевіряються та встановлюються як наукова істина за допомогою експериментів.
На зображенні вище показано одиниці, в яких вимірюються основні та похідні величини. Вага вимірюється в кілограмах, відстань у метрах, час у секундах, сила струму в амперах... У наступному розділі це буде пояснено детальніше.
Вимірювання є невід'ємною частиною експериментів, де величини та співвідношення між різними фізичними величинами використовуються для перевірки істинності теорії чи гіпотези.
Типи величин: фундаментальні та похідні
Основні індекси
У кожній системі одиниць визначається набір фундаментальних одиниць, фізичні величини яких називаються фундаментальними величинами.
Фундаментальні одиниці визначаються незалежно, а величини часто можна безпосередньо виміряти у фізичній системі.
Загалом, система одиниць вимагає трьох механічних одиниць (маси, довжини та часу). Також потрібна електрична одиниця.
Величини, вимірювання яких не залежить від жодної іншої фізичної величини, називаються фундаментальними величинами, вони не залежать від жодної іншої величини, яку можна виразити. Існує сім фундаментальних величин:
1. Маса: кілограм (кг)
Вона визначається масою прототипу платиново-іридієвого циліндра, що зберігається в Міжнародному бюро мір і ваг у Парижі, Франція.
Копії цього циліндра зберігаються в багатьох країнах, які використовують їх для стандартизації та порівняння ваг.
2. Довжина: метр (м)
Він визначається як довжина шляху, пройденого світлом за інтервал рівно 1/299792458 секунди.
3- Час: секунда (с)
Згідно з Міжнародною системою одиниць, це час 192.631.770 133 XNUMX періодів коливань світла, що випромінюється атомом цезію-XNUMX, що відповідає переходу між двома надтонкими рівнями основного стану. Це визначається за допомогою високоточних атомних годинників.
4. Електричний струм: ампер (А)
Виміряйте силу електричного струму. Вона визначається як постійний струм, який, протікаючи у двох паралельних прямих провідниках нескінченної довжини та незначного круглого поперечного перерізу, що знаходяться на відстані 1 метра один від одного у вакуумі, створить силу, що дорівнює 2 × 10⁻⁷ Ньютонів на метр довжини між цими провідниками.
Хоча може здатися, що електричний заряд мав би бути використаний як базова одиниця, вимірювання струму набагато простіше, і тому його обрано як стандартну базову одиницю.
5. Температура: Кельвін (K)
Згідно з Міжнародною системою одиниць, кельвін дорівнює рівно 1/273,16 термодинамічної температури потрійної точки води.
Потрійна точка води — це фіксована температура і тиск, за яких можуть одночасно існувати твердий, рідкий і газоподібний стани.
6. Сила світла: свічка (кд)
Він вимірює інтенсивність світла джерела, що випромінює випромінювання постійної частоти 540 × 1012 Гц, з силою випромінювання 1/683 Вт на стереосистему в будь-якому напрямку.
7-моль (моль)
Моль – це кількість речовини, яка містить стільки ж одиниць, скільки атомів міститься в 0,012 кг вуглецю-12.
Наприклад: масу фундаментальної величини можна виміряти безпосередньо за допомогою терезів, і тому вона не залежить від іншої величини.
Похідні величини
Похідні величини утворюються шляхом добутку степенів основних одиниць. Іншими словами, ці значення випливають з використання основних одиниць.
Ці одиниці не визначаються незалежно, оскільки вони залежать від визначення інших одиниць. Величини, пов'язані з похідними одиницями, називаються похідними величинами.
Наприклад, розглянемо векторну величину швидкість. Вимірюючи відстань, пройдену об'єктом, та час, витрачений на це, можна визначити середню швидкість об'єкта. Отже, швидкість є похідною величиною.
Електричний заряд також є похідною величиною, яка визначається добутком сили струму та часу, що минув.
За винятком 7 фундаментальних величин, згаданих вище, всі інші величини є похідними. Деякі приклади похідних величин:
1. Одиниця роботи: джоуль або жульєн (Дж)
Це робота, яка виконується, коли точка прикладання сили в один ньютон (1 Н) переміщується на відстань один метр (1 м) у напрямку дії сили.
2. Сила: Ньютон (Н)
Саме ця сила, прикладена до тіла масою один кілограм (1 кг), створює прискорення один метр за секунду в квадраті (1 м x с² ).
3. Тиск: паскалі (Па)
Це тиск, який виникає, коли сила в один ньютон (1 Н) рівномірно та перпендикулярно прикладається до поверхні площею один квадратний метр (1 м² ).
4. Потужність: ват або ват (Вт)
Це енергія, яка генерує виробництво енергії зі швидкістю один джоуль за секунду (1 Дж x с).
5. Електричний заряд: кулон або кулонівська одиниця (Кл)
Це кількість електричного заряду, що переноситься за одну секунду (1 с) струмом силою один ампер (1 А).
6. Електричний потенціал: вольт (В)
Це різниця потенціалів між двома точками провідного кабелю, по якому протікає постійний струм одного підсилювача (1 А), коли потужність, що розсіюється між цими точками, становить один ват (1 Вт).
7. Електричний опір: ом або ом (Ω)
Вимірювання електричного опору. Зокрема, опору між двома точками провідника, коли постійна різниця потенціалів один вольт (1 В), прикладена між цими двома точками, створює струм один ампер (1 А), при цьому провідник є джерелом будь-якої електрорушійної сили.
8. Частота: герц або герц (Гц)
Це частота періодичного явища, період якого дорівнює одній секунді (1 с).
Список літератури
- Ґрейден Х. Наукові вимірювання: величини, одиниці та префікси (2007). Science Curriculum Inc.
- Гупта А. Різниця між фундаментальними та похідними величинами (2016). Отримано з: bscshortnote.com.
- Нікодем Г. Яка різниця між фундаментальною величиною та похідною величиною? (2010). Отримано з: ezinearticles.com.
- Око Д., Она Х., Езе А., Угвуаньї Дж., Обетта Е. Вимірювання у фізиці: фундаментальні та похідні величини (2016). Платформа Ambrose, незалежна від CreateSpace.
- Ойетоке Л. Що таке фундаментальні/похідні величини та одиниці (2016). Отримано з: academicglobe.com.
- Семат Х., Кац Р. Фізика, розділ 1: Фундаментальні величини (1958). Публікації Роберта Каца.
- Шарма С., Кандпал М.С. Відкриття фізики (1997). Нью-Делі: Видавництво Hemkunt Press.