基本的な物理量とその測定単位。 電気量とその測定単位 量とその測定単位

測定値

科学技術の進歩の現段階は、測定に対する関心が非常に高まっていることが特徴です。 測定への関心が高まっているのは、測定が認知の基本的な問題と、科学技術の進歩や社会問題の実際的な問題の両方を解決し、社会的に役立つすべての活動の効率を高める上で、ますます重要で、時には決定的な役割を果たしているという事実によるものです。 測定は、人間の実際の活動に関連するさまざまな物質の特性に関する客観的な情報を取得する主なプロセスです。 たとえば、部品の寸法を測定した後でのみ、寸法に基づいて部品の適合性を判断できます。

測定- これは、社会の物質的、科学的、技術的可能性、社会的生産の達成レベルなどの想定されたものではなく、実際の情報を反映する客観的な情報を取得するプロセスです。 あらゆるレベルの経済開発管理機関の決定は、測定を通じて得られた情報に基づいています。

開発、テスト、生産、製品の制御、輸送および通信の運用、ヘルスケアなどに関連する活動を行うすべての企業は、数え切れないほどの測定を実施しています。 測定結果に基づいて、具体的な決定が行われます。

図に示した図では、 1.1 は、測定中に論理的に相互接続される主要な要素を示しています。

測定は、材料オブジェクトの同一の特性の比較に基づいています。 どの物理的手法が使用されるかを定量的に比較するための特性については、単一の一般化された概念、つまり物理量が確立されています。

GOST 16263によると 物理量- これは、多くの物理的オブジェクト (物理システム、その状態、および物理システム内で発生するプロセス) に質的に共通の特性ですが、量的にはオブジェクトごとに個別です。 定量的な用語での個別性は、あるオブジェクトの特性が別のオブジェクトよりも一定の数倍大きくなる、または小さくなる可能性があるという意味で理解されるべきです。

物理量には、長さ、質量、時間、電気量（電流、電圧など）、圧力、速度などが含まれます。

図1.1。 測定に関係する主な要素の図

しかし、匂いは主観的な感覚によって確立されるため、物理量ではありません。

「物理量」の定義は、例によって裏付けられます。 家庭用掃除機の転がり軸受と台車の車輪の転がり軸受という 2 つのオブジェクトを考えてみましょう。 それらの質的特性は同じですが、量的特性は異なります。 したがって、台車の車輪の転がり軸受の外輪の直径は、掃除機の軸受の同様の直径よりも何倍も大きい。 同様に、質量と他の特性との間の定量的な関係を判断することができます。 しかし、そのためには知っておく必要があります 物理量値、つまり 許容される特定の単位数の形式で物理量を推定します。 たとえば、馬車の車輪の転がり軸受の質​​量値は 8 kg、地球の半径は 6378 km、穴の直径は 0.5 mm です。

GOST 16263 では、「物理量」の概念に関連する多くの定義が提供されています。

物理量の真の値- これは、物体の対応する特性を定性的および定量的に理想的に反映する物理量の値です。 測定精度が高まるにつれて物理量の値が近づく限界のことです。

物理量の真の値を実験的に決定することは不可能であり、実験者には未知のままです。 なお、必要に応じて（測定器のチェック時など）、物理量の真の値の代わりに実際の値を使用します。

物理量の実数値は実験的に発見された物理量の値であり、真の値に非常に近いため、この目的で代わりに使用できます。

物理量の実際の値を求める場合、誤差が無視できる標準的な尺度や測定器を使用して測定器の検証を実行する必要があります。

技術的な測定では、許容誤差内で求められた物理量の値が実際の値として受け入れられます。

基本物理量はシステムに含まれる物理量であり、このシステムの他の量とは独立しているものとして従来受け入れられています。 たとえば、SI システムでは、他の物理量とは独立した主な物理量は長さです。 私、 重さ メートル、 時間 t等

導出される物理量– システムに含まれ、このシステムの基本量によって決定される物理量。 たとえば、速度 v一般的な場合、次の方程式によって決定されます。

v=dl/dt, (1.1)

どこ 私- 距離; t- 時間。

別の例。 同じシステム内の機械力は次の方程式で求められます。

F=m*a, (1.2)

どこ メートル- 重さ; ある- 力 F の作用によって生じる加速度。

オブジェクトの同一の特性を定量的に比較するための尺度は次のとおりです。 物理量の単位– 定義上、1 に等しい数値が割り当てられる物理量。 物理量の単位には、完全および省略された記号指定が割り当てられます。 寸法。 たとえば、質量 – キログラム (kg)、時間 – 秒 (s)、長さ – メートル (m)、力 – ニュートン (N) などです。

物理量とその値の上記の定義により、特別な技術的手段を使用して物理量の値を実験的に見つけることとして測定を定義することが可能になります (GOST 16263)。

この定義は、最も単純な場合、つまり、パーツに分割された定規を適用することによって、そのサイズが定規によって保存されている長さの単位と比較される場合、またはデバイスを使用して値のサイズが次のように変換される場合の両方に有効です。ポインタの動きは、この装置のスケールに保存されている単位と比較されます。測定システムを使用する場合（複数の量を同時に測定する場合）、より複雑なものについても同様です。

「測定」の概念をより完全に開示するには、その本質を知るだけでは十分ではありません。 また、測定を実行する際にはその遵守が必須となる条件を特定することも必要です。 これらの条件は、計測学の実践に基づいてその要件を一般化し、また「測定された物理量」の概念の定義にも基づいて定式化できます。

特性の定性的確実性が確立されており、他の特性と区別できる場合（つまり、物理量を他の特性から区別する場合）、測定は可能です。

数量を決定するために単位が定義されます。

ユニットが実体化（複製または保存）される可能性があります。

少なくとも測定期間中はユニットサイズを（確立された精度内で）変更しないでください。

これらの条件のうち 1 つでも違反すると、測定は不可能になります。 上記の条件は、第一に「測定」という概念の内容を検討する際、第二に、測定と他の種類の定量的評価との間に明確な境界線を引く際の基礎として役立ちます。 「測定」という用語から「測定する」という用語が生まれ、実際に広く使用されています。 しかし、度量衡用語の体系に適合しない、「測定する」、「測定する」、「測定する」、「測定する」など、誤った用語がよく使用されます。

測定や測定器に特化した技術文献では、測定について書かれていることがあります。 プロセスまたは依存関係。 オブジェクトとしてのプロセスは測定できません。 それらを特徴付ける物理量が測定されます。 たとえば、「部品を測定する」ということはできません。 部品のどの物理量特性（長さ、直径、質量、硬度など）を測定するのかを正確に明確にする必要があります。 高速プロセスを含むプロセスや物理量間の依存関係についても同様です。

したがって、温度の変化に対する体の長さの減少の依存性を見つける場合、測定される量は温度の上昇と体の伸びとなり、その値から示された依存性が計算されます。

これらの計算は、測定器に関連付けられたコンピューターを使用して実行できますが、これは依存性が測定される (計算される) ことを意味するものではありません。 いわゆる統計測定ツールを使用する場合（高速プロセス）、「ランダムプロセスの二乗平均電圧値の測定」、「確率分布密度の測定」などの表現が許可されます。

すべての物理量を所定の寸法で再現したり、同種の物理量と直接比較したりできるわけではないことに注意してください。 このような量には、たとえば、温度、材料の硬度などが含まれます。 この場合、次のような自然 (基準) スケールの方法が使用されます。 特定の均質な特性を持つオブジェクトと現象は、自然な連続行に配置され、この行の各オブジェクトは、前のオブジェクトよりも特定のプロパティを多く持ち、次のオブジェクトよりも少ないプロパティを持ちます。 次に、シリーズのいくつかのメンバーが選択され、サンプルとして採取されます。 選択されたサンプルは、オブジェクトまたは現象を特定のプロパティと比較するための基準点のスケール (はしご) を形成します。 参照スケールの例としては、「ビューフォート ポイント」の鉱物硬度スケールや風力スケールなどがあります。

このようなスケールの重大な欠点は、基準点間の間隔のサイズが任意であることと、間隔内の物理量のサイズを指定することが不可能であることです。

この点において、測定技術においては、測定対象の物理量を直接測定するのに便利な任意の物理量の関数依存性を利用した関数スケールが好まれます。 ほとんどの場合、この依存関係は線形です。 例としては、摂氏などの温度スケールがあります。 スケールを作成するときは、氷の融点 (0.000 ℃)、水の沸点 (100,000 ℃) など、特定の温度値が割り当てられる基準点が使用されます。 基準点の温度間の間隔では、水銀温度計、熱電対、白金抵抗温度計などの特定の温度変換器を使用して補間が実行されます。 この場合、測定された温度は、水銀柱の端の動き、熱電対の起電力、または白金抵抗器の抵抗に変換されます。

計測スペシャリスト M.F. 計測学的問題を解決するために、マリコフはすべての測定を 2 つのグループに分け、それらを「実験室」と「技術」と呼ぶことを提案しました。

に 研究室これらにはそのような測定が含まれ、得られた結果の誤差は測定プロセス自体中に評価され、各結果には独自の誤差推定値があります。 に テクニカル MF マリコフはそのような測定について言及しており、その結果の起こり得る誤差は事前に研究され決定されているため、測定自体のプロセスではもはや評価されません。

実験室測定は、原則として基礎研究中に行われる測定です。 それらの特徴は、より高い精度の測定結果を提供したいという欲求です。 これは、実験室測定の特有の特徴につながります。つまり、使用される測定機器から、その機器が可能なすべての精度を抽出することが望ましいです。 複数の測定が実行され、その結果が選択された方法を使用して数学的に処理される場合、各測定結果のランダム誤差を排除（または削減）することが望ましい。 特別な測定方法が使用される場合、各測定結果の系統的誤差を除去（または低減）することが望ましい。 この点において、実験室測定の主な特徴は、測定プロセス自体中に個々の測定結果の誤差を評価することです。

技術的測定は、国民経済で行われる測定の大部分を占めます。 技術測定の特徴は、特別に開発され、以前に研究され、認定された測定技術を使用して実行されることです。

以下では技術的な測定のみを扱い、「測定」という用語は「技術的な測定」を意味します。

科学技術では、特定のシステムを形成する物理量の測定単位が使用されます。 強制使用の標準によって確立された一連の単位は、国際システム (SI) の単位に基づいています。 物理学の理論セクションでは、SGS システムの単位 (SGSE、SGSM、および対称ガウス システム SGS) が広く使用されています。 MKGSS の技術システムの単位と一部の非システム単位もある程度使用されます。

国際単位系 (SI) は、6 つの基本単位 (メートル、キログラム、秒、ケルビン、アンペア、カンデラ) と 2 つの追加単位 (ラジアン、ステラジアン) で構築されています。 標準草案「物理量の単位」の最終バージョンには、次のものが含まれています。 SI 単位とともに使用できる単位。例: トン、分、時、摂氏、度、分、秒、リットル、キロワット時、1 秒あたりの回転数、1 分あたりの回転数。 GHS システムの単位と、物理学と天文学の理論セクションで使用されるその他の単位 (光年、パーセク、バーン、電子ボルト)。 一時的に使用が許可されている単位: オングストローム、キログラム力、キログラム力メートル、キログラム力/平方センチメートル、水銀柱ミリメートル、馬力、カロリー、キロカロリー、レントゲン、キュリー。 これらの単位の中で最も重要なものとそれらの関係を表 A1 に示します。

表に記載されている単位の略称は、数量の数値の後、または表の列の見出しでのみ使用されます。 数量の数値がなければ、テキスト内で単位の完全名の代わりに略語を使用することはできません。 ロシア語と国際単位記号の両方を使用する場合は、ストレート フォントが使用されます。 科学者の名前から付けられた単位（ニュートン、パスカル、ワットなど）の名称（省略形）は、大文字（N、Pa、W）で書く必要があります。 単位の指定では、省略記号としてドットは使用されません。 製品に含まれる単位の指定は、乗算記号としてドットで区切られています。 スラッシュは通常、区切り記号として使用されます。 分母に単位の積が含まれる場合は、括弧で囲みます。

倍数と約数を形成するには、10 進数の接頭辞が使用されます (表 A2 を参照)。 特に、3 の倍数の指数を持つ 10 の累乗を表すプレフィックスを使用することをお勧めします。 SI 単位から派生した単位の約数と倍数を使用し、数値が 0.1 ～ 1000 の範囲になるようにすることをお勧めします (たとえば、17,000 Pa は 17 kPa と書く必要があります)。

1 台のユニットに複数のアタッチメントを取り付けることはできません（例：10 -9 m を 1 nm と書く必要があります）。 質量単位を形成するには、主要な名前「グラム」に接頭辞が追加されます (例: 10 –6 kg = 10 –3 g = 1 mg)。 元の単位の複素名が積または分数の場合、接頭辞が最初の単位の名前に付加されます (たとえば、kN・m)。 必要な場合には、分母に長さ、面積、体積の約数単位を使用することが認められます（たとえば、V/cm）。

表 A3 に、主な物理定数と天文学定数を示します。

表P1

SI システムにおける物理量の測定単位

および他のユニットとの関係

数量の名前	測定単位	略語	サイズ	SI単位への換算係数
GHS	MKGSS および非システム単位
基本単位
長さ	メーター	メートル		1cm=10-2m	1Å=10 –10 m 1光年=9.46×10 15 m
重さ	キログラム	kg		1g=10～3kg
時間	2番	と			1時間=3600秒 1分=60秒
温度	ケルビン	に			1 0 C=1 K
現在の強さ	アンペア	あ		1 SGSE I = =1/3×10 –9 A 1 SGSM I =10 A
光の力	カンデラ	CD
追加ユニット
フラットアングル	ラジアン	嬉しい			1 0 =p/180 rad 1¢=p/108×10 –2 rad 1²=p/648×10 –3 rad
立体角	ステラディアン	水			全立体角=4p SR
派生単位
頻度	ヘルツ	Hz	s –1

表 P1 の続き

角速度	ラジアン/秒	ラド/秒	s –1		1 r/s=2p rad/s 1 rpm= =0.105 rad/s
音量	立方メートル	m3	m3	1cm 2 =10 –6 m 3	1 l=10 –3 m 3
スピード	メートル毎秒	MS	m×s –1	1cm/秒=10 –2m/秒	1km/h=0.278m/秒
密度	キログラム/立方メートル	kg/m3	kg×m –3	1 g/cm 3 = =10 3 kg/m 3
強さ	ニュートン	N	kg×m×s –2	1 din=10 –5 N	1kg=9.81N
仕事、エネルギー、熱量	ジュール	J(N×m)	kg×m 2 ×s –2	1 erg=10 –7 J	1 kgf×m=9.81 J 1 eV=1.6×10 –19 J 1 kW×h=3.6×10 6 J 1 cal=4.19 J 1 kcal=4.19×10 3 J
力	ワット	W (J/s)	kg×m2×s –3	1erg/s=10 –7 W	1馬力=735W
プレッシャー	パスカル	Pa (N/m2)	kg・m –1・s –2	1ダイン/cm 2 =0.1Pa	1気圧=1kgf/cm 2 = =0.981∙105Pa 1mm.Hg.=133Pa 1気圧= =760mm.Hg.= =1.013∙105Pa
力の瞬間	ニュートンメートル	N・m	kgm2×s –2	1ダイン×cm= =10 –7 N×m	1kgf×m=9.81N×m
慣性モーメント	キログラム平方メートル	kg×m2	kg×m2	1 g×cm 2 = =10 –7 kg×m 2
動粘度	パスカル秒	Pa×s	kg×m –1 ×s –1	1P/ポイズ/==0.1Pa×s

表 P1 の続き

動粘度	平方メートル毎秒	m2/秒	m2×s –1	1St/ストークス/= =10 –4 m 2 /s
システムの熱容量	ジュール/ケルビン	J/C	kg×m 2 × × s –2 ×K –1		1 cal/0 C = 4.19 J/K
比熱	ジュール/キログラムケルビン	J/(kg×K)	m 2 ×s –2 ×K –1		1 kcal/(kg × 0℃) = =4.19 × 10 3 J/(kg × K)
電荷	ペンダント	Cl	А×с	1SGSE q = =1/3×10 –9℃ 1SGSM q = =10℃
電位、電圧	ボルト	V(W/A)	kg×m 2 × × s –3 ×A –1	1SGSE u = =300 V 1SGSM u = =10 –8 V
電界強度	メートルあたりのボルト	V/m	kg×m x x s –3 ×A –1	1 SGSE E = =3×10 4 V/m
電気変位（電気誘導）	平方メートルあたりのペンダント	C/m2	m –2 ×s×A	1SGSE D = =1/12p x x 10 –5 C/m 2
電気抵抗	オーム	オーム (V/A)	kg×m 2 ×s –3 x x A –2	1SGSE R = 9×10 11 オーム 1SGSM R = 10 -9 オーム
電気容量	ファラド	F(Cl/V)	kg –1 ×m –2 × s 4 ×A 2	1SGSE S = 1 cm = =1/9×10 –11 F

テーブル P1 の終わり

磁束	ウェーバー	Wb (W×s)	kg×m 2 ×s –2 x x A –1	1SGSM f = =1 Mks (maxvel) = =10 –8 Wb
磁気誘導	テスラ	Tl (Wb/m2)	kg×s –2 ×A –1	1SGSM V = =1 G (ガウス) = =10 –4 T
磁場の強さ	アンペア/メートル	車両	m –1 ×A	1SGSM N = =1E(エルステッド) = =1/4p×10 3 A/m
起磁力	アンペア	あ	あ	1SGSM FM
インダクタンス	ヘンリー	Gn (Wb/A)	kg×m 2 × × s –2 ×A –2	1SGSM L = 1 cm = =10 –9 Hn
光束	ルーメン	lm	CD
輝度	カンデラ/平方メートル	cd/m2	m –2 ×cd
照明	贅沢	わかりました	m –2 ×cd

導入

物理量は、物理オブジェクト (物理システム、現象、またはプロセス) のプロパティの 1 つの特性であり、定性的には多くの物理オブジェクトに共通ですが、定量的にはオブジェクトごとに異なります。

個性は、量の値または量の大きさが、ある物体では別の物体よりも一定の数倍大きくなったり、小さくなったりする可能性があるという意味で理解されます。

物理量の値は、物理量として許容される特定の単位数、または許容されるスケール上の数値の形でそのサイズを推定したものです。 たとえば、120 mm は線形値です。 75kgは体重の値です。

物理量には真の実際の値が存在します。 真の値は、オブジェクトの特性を理想的に反映する値です。 実数値とは、実験的に発見された、真の値に十分近く、代わりに使用できる物理量の値です。

物理量の測定は、物理量の単位を保存したりスケールを再現したりする技術的手段の使用を伴う一連の操作であり、測定された量をその単位またはスケールと (明示的または暗黙的に) 比較することで構成されます。この量の値を最も使いやすい形式で取得します。

物理量には 3 種類あり、それぞれの測定は根本的に異なるルールに従って行われます。

最初のタイプの物理量には、順序と等価性の関係のみが定義されているサイズの集合上の量が含まれます。 これらは、「より柔らかい」、「より硬い」、「より暖かい」、「より冷たい」などの関係です。

この種の量には、たとえば、他の物体の侵入に抵抗する物体の能力として定義される硬度が含まれます。 体温、体の熱さの程度など

このような関係の存在は、特別な比較手段を使用して、また物体に対する物理量の影響の結果の観察に基づいて、理論的または実験的に確立されます。

2 番目のタイプの物理量の場合、順序と等価性の関係は、サイズ間およびサイズのペアの差の間の両方で発生します。

典型的な例は時間間隔スケールです。 したがって、対応するマーク間の距離が等しい場合、時間間隔の差は等しいと見なされます。

3 番目のタイプは、加法的な物理量で構成されます。

加法的物理量とは、順序と等価の関係だけでなく、加算と減算の演算も定義されたサイズの集合上の量です。

このような量には、たとえば、長さ、質量、電流などが含まれます。 これらは部分的に測定できるだけでなく、個々のメジャーの合計に基づく多値メジャーを使用して再現することもできます。

2 つの物体の質量の合計は、最初の 2 つによって均等な秤で釣り合った物体の質量です。

任意の 2 つの同種 PV のサイズ、または同じ PV の任意の 2 つのサイズを相互に比較できます。つまり、一方が他方よりも何倍大きい (または小さい) かを確認できます。 m 個のサイズ Q", Q", ..., Q (m) を比較するには、それらの関係 C m 2 を考慮する必要があります。 PV サイズの単位 (PV 単位と略します) として考えると、それぞれを均質な PV の 1 つのサイズ [Q] と比較するのが容易になります。 この比較の結果、次元 Q"、Q"、...、Q (m) の式が、いくつかの数値 n"、n"、... の形式で得られます。 ,n (m) PV 単位: Q" = n" [Q]; Q" = n"[Q]; ...; Q(m) = n(m)[Q]。 比較が実験的に実行される場合、(C m 2 の代わりに) m 回の実験のみが必要となり、サイズ Q"、Q"、...、Q (m) の相互比較のみを実行できます。のような計算により

ここで、n (i) / n (j) は抽象的な数です。

型の等価性

は基本測定式と呼ばれ、n [Q] は PV サイズ (PV 値と略記) の値です。 PV 値は、PV サイズの数値 (PV の数値と略記されます) と PV ユニットの名前から構成される名前付きの数値です。 たとえば、n = 3.8 および [Q] = 1 グラムの場合、質量のサイズは Q = n [Q] = 3.8 グラム、n = 0.7 および [Q] = 1 アンペアの場合、電流のサイズは Q = n [ Q] = 0.7アンペア。 通常、「質量の大きさは 3.8 グラム」、「電流の大きさは 0.7 アンペア」などではなく、より簡潔に「質量は 3.8 グラム」、「電流は 0.7 アンペア」と言い、書きます。 「」など。

PV のサイズは、ほとんどの場合、測定によって決定されます。 PV のサイズの測定 (PV 測定と略記) は、特別な技術的手段を使用して実験的に PV 値を見つけ、この値がこの PV のサイズを理想的に反映する値にどの程度近いかを評価することで構成されます。 このようにして求めた PV 値を公称値と呼びます。

同じサイズの Q は、PV の単位の選択に応じて、異なる数値で異なる用語で表すことができます (Q = 2 時間 = 120 分 = 7200 秒 = = 1/12 日)。 2 つの異なる単位と を使用すると、Q = n 1 と Q = n 2 と書くことができます。

n 1 /n 2 = /、

つまり、PV の数値はその単位に反比例します。

PV のサイズが選択した単位に依存しないという事実から、明確な測定の条件が続きます。これは、特定の PV の 2 つの値の比が、どの単位が使用されたかに依存すべきではないという事実から成ります。測定。 たとえば、車と電車の速度の比は、速度が時速キロメートルで表されるか、メートル／秒で表されるかには依存しません。 一見不変のように見えるこの条件は、残念ながら、特定の PV (硬度、光感度など) を測定する場合にはまだ満たされていません。

1. 理論的な部分

1.1 物理量の概念

周囲の世界のウェイト オブジェクトは、そのプロパティによって特徴付けられます。 性質とは、ある対象（現象、過程）と他の対象（現象、過程）との差異や共通性を決定し、他の対象（現象、過程）との関係において明らかにされるそのような側面を表現する哲学的カテゴリーである。 プロパティ - 品質カテゴリ。 プロセスや物体のさまざまな特性を定量的に説明するために、量の概念が導入されます。 マグニチュードは、他の特性と区別でき、定量的なものも含め、何らかの方法で評価できるものの特性です。 量はそれ自体では存在せず、与えられた量で表される性質を持つ物体が存在する場合にのみ存在します。

量を分析すると、量を 2 つのタイプに分けることができます (図 1): 物質タイプの量 (現実) と現実の理想モデルの量 (理想)。これらは主に数学に関連し、特定の量を一般化したもの (モデル) です。本当の概念。

実量は、物理量と非物理量に分けられます。 最も一般的な場合の物理量は、自然科学 (物理学、化学) および技術科学で研究される物質オブジェクト (プロセス、現象) の量特性として定義できます。 非物理量には、哲学、社会学、経済学などの社会 (非物理) 科学に固有の量が含まれます。

米。 1. 数量の分類。

文書 RMG 29-99 は、物理量を物理オブジェクトの特性の 1 つとして解釈します。これは、多くの物理オブジェクトに質的には共通ですが、量的にはそれぞれの物理オブジェクトに個別です。 定量的な用語での個性は、あるオブジェクトの特性が別のオブジェクトの何倍も大きいまたは小さいという意味で理解されます。

物理量を測定値と推定値に分けることをお勧めします。 測定された EF は、特定の数の確立された測定単位の形式で定量的に表現できます。 このようなユニットの導入と使用の可能性は、測定された EF の重要な特徴です。 何らかの理由で測定単位を導入できない物理量は、推定することしかできません。 評価は、確立されたルールに従って実行される、特定の値に特定の数値を割り当てる操作として理解されます。 価値はスケールを使用して評価されます。 数量スケールは、特定の数量を測定するための最初の基準として機能する、順序付けられた数量の値のセットです。

原理的に測定単位を導入できない非物理量は推定することしかできません。 非物理量の評価は理論計測学のタスクの一部ではないことに注意してください。

PV をより詳細に研究するには、PV の個々のグループの一般的な計測学的特徴を分類し、特定する必要があります。 PV の考えられる分類を図に示します。 2.

現象の種類に応じて、PV は次のように分類されます。

リアル、つまり 物質、材料、およびそれらから作られた製品の物理的および物理化学的特性を表す量。 このグループには、質量、密度、電気抵抗、静電容量、インダクタンスなどが含まれます。これらの PV はパッシブと呼ばれることもあります。 それらを測定するには、測定情報信号が生成される補助エネルギー源を使用する必要があります。 この場合、パッシブ PV はアクティブ PV に変換され、測定されます。

エネルギー、つまり エネルギーの変換、伝達、使用のプロセスのエネルギー特性を記述する量。 これらには、電流、電圧、電力、エネルギーが含まれます。 これらの量はアクティブと呼ばれます。

補助エネルギー源を使用せずに、測定情報信号に変換できます。

時間の経過に伴うプロセスの経過を特徴付けるこのグループには、さまざまな種類のスペクトル特性、相関関数、その他のパラメーターが含まれます。

物理的なサイズ物質的な物体、プロセス、物理現象の物理的特性であり、定量的に特徴付けられます。

物理量値この物理量を特徴付ける 1 つ以上の数値で表され、測定単位を示します。

物理量の大きさ物理量の値に現れる数値の値です。

物理量の測定単位。

物理量の測定単位 1 に等しい数値が割り当てられる固定サイズの数量です。 それと同次の物理量を定量的に表現するために使用されます。 物理量の単位系は、特定の量系に基づいた基本単位と派生単位のセットです。

普及している単位系はほんのわずかです。 ほとんどの場合、多くの国ではメートル法が使用されています。

基本単位。

物理量を測定する -他の同様の物理量を単位として比較することを意味します。

物体の長さは長さの単位と比較され、物の質量は重量の単位と比較されます。 しかし、ある研究者が長さをファゾムで測定し、別の研究者がフィートで測定した場合、2 つの値を比較するのは困難になります。 したがって、世界中のすべての物理量は通常、同じ単位で測定されます。 1963 年に、国際単位系 SI (国際単位系 - SI) が採用されました。

単位系の物理量ごとに、対応する測定単位を指定する必要があります。 標準 測定単位物理的な実装です。

長さの基準は、 メーター- プラチナとイリジウムの合金で作られた特別な形状のロッドに適用される 2 つのストロークの間の距離。

標準 時間は、定期的に繰り返されるプロセスの期間として機能します。このプロセスでは、太陽の周りの地球の動きが選択されます。つまり、地球は 1 年に 1 回転します。 ただし、時間の単位は1年ではありません。 2番.

1台あたり スピード物体が 1 秒間に 1 メートル移動する等速直線運動の速度を計算します。

面積、体積、長さなどには別の測定単位が使用されます。各単位は、特定の規格を選択するときに決定されます。 ただし、少数の単位だけが主要な単位として選択され、残りは主要な単位によって決定される場合、単位系ははるかに便利です。 たとえば、長さの単位がメートルの場合、面積の単位は平方メートル、体積は立方メートル、速度はメートル/秒などになります。

基本単位国際単位系 (SI) の物理量は、メートル (m)、キログラム (kg)、秒 (s)、アンペア (A)、ケルビン (K)、カンデラ (cd)、およびモル (mol) です。

基本的なSI単位
マグニチュード	ユニット	指定
	名前	ロシア	国際的
電流の強さ
熱力学温度
光の力
物質の量

独自の名前を持つ派生 SI 単位もあります。

独自の名前を持つ派生 SI 単位
	ユニット		派生単位式
マグニチュード	名前	指定	他のSIユニット経由	SI主要ユニットおよび補助ユニットを通じて
プレッシャー				m -1 ChkgChs -2
エネルギー、仕事、熱量				m 2 ChkgChs -2
パワー、エネルギーの流れ				m 2 ChkgChs -3
電気量・電気料金
電圧、電位				m 2 ChkgChs -3 ChA -1
電気容量				m -2 Chkg -1 Ch 4 Ch 2
電気抵抗				m 2 ChkgChs -3 ChA -2
電気伝導率				m -2 Chkg -1 Ch 3 Ch 2
磁気誘導磁束				m 2 ChkgChs -2 ChA -1
磁気誘導				kgHs -2 HA -1
インダクタンス				m 2 ChkgChs -2 ChA -2
光束
照明				m 2 ChkdChsr
放射性物質の活動	ベクレル
吸収放射線量

そして測定値. 物理量の正確かつ客観的かつ簡単に再現可能な記述を取得するには、測定が使用されます。 測定がなければ、物理量を定量的に特徴付けることはできません。 「低い」または「高い」圧力、「低い」または「高い」温度などの定義は主観的な意見のみを反映しており、参考値との比較は含まれていません。 物理量を測定する場合、物理量には特定の数値が割り当てられます。

測定は以下を使用して実行されます 測定器。最も単純なものから最も複雑なものまで、非常に多くの測定器や装置があります。 たとえば、長さは定規や巻尺で、温度は温度計で、幅はノギスで測定されます。

測定器は、情報の表示方法（表示または記録）、測定方法（直接動作と比較）、測定値の表示形式（アナログとデジタル）などによって分類されます。

以下のパラメータは測定器に一般的です。

測定範囲- 通常の動作中（所定の測定精度で）デバイスが設計される測定量の値の範囲。

感度閾値- デバイスによって区別される、測定値の最小（しきい値）値。

感度- 測定されたパラメータの値と、それに対応する機器の読み取り値の変化を結び付けます。

正確さ- 測定されたインジケーターの真の値を示すデバイスの機能。

安定性- 校正後の一定時間、デバイスが所定の測定精度を維持できる能力。

物理的オブジェクト、物理システム、現象、またはプロセスのさまざまな特性を定量的に説明するために、RMG 29-99 (州間標準化に関する勧告) では、次の概念が導入されました。 量.

マグニチュード- これは他の特性と区別でき、定量的なものを含む何らかの方法で評価できる特性です。

数量は次のように分けられます 完璧そして 本物 .

理想値主に数学の分野に関連しており、特定の実際の概念を一般化 (モデル) したものです。 これらは何らかの方法で計算されます。

実際の値に分かれています 物理的と非物理的.

物理量一般的な場合、それは自然科学（物理学、化学）および技術科学で研究されるいくつかの物質的オブジェクト（プロセス、現象）の量的特性として定義できます。 物理量には、質量、温度、時間、長さ、電圧、圧力、速度などが含まれます。

に 非物理的な これらには、哲学、社会学、経済学などの社会 (非物理) 科学に固有の量が含まれます。 単位を入力できない非物理量は推定のみ可能です。 非物理量の例: 5 段階評価による生徒の評価、組織内の従業員の数、製品の価格、税率など。非物理量の評価は理論的なタスクの一部ではありません。計測学。

物理量– 物理的オブジェクトの特性の 1 つで、定性的な意味では多くの物理的オブジェクトに共通ですが、定量的にはそれぞれの物理的オブジェクトに個別的です (定性的側面は、量の「種類」を決定します。たとえば、一般的な特性としての電気抵抗など)。電気の導体、および定量的な側面 - その「サイズ」」、たとえば特定の導体の抵抗）。

物理量はある 測定可能なそして 評価された.

測定された物理量確立された測定単位の特定の数によって定量的に表すことができます。

推定物理量– 何らかの理由で測定単位を入力できず、推定することしかできない数量。

評価- 確立された規則に従って実行される、受け入れられた特定の数の単位を特定の物理量に割り当てる操作。 評価は以下を使用して実行されます 天秤.

特定の物体の特性の定量的な内容を表現するには、「物理量の大きさ」という概念が使用され、その評価は測定プロセス中に確立されます。

物理量の大きさ(量のサイズ) は、特定の物体、システム、現象、またはプロセスに固有の物理量の定量的な決定です。

たとえば、各人には特定の身長と体重があり、その結果、人は身長または体重によって区別できます。 私たちが興味を持っている物理量の大きさに応じて。

サイズは、測定単位の選択に依存しない客観的な定量的特性です。

たとえば、3.5 kg と 3500 g と書くと、これらは同じサイズの 2 つの表現になります。 それぞれが 意味物理量（この場合は質量）。

物理量値物理量のサイズを、物理量に受け入れられる特定の単位数の形式で表現したものです。

物理量値 Q測定の結果として得られ、次に従って計算されます。 基本的な測定式:

Q = q[Q]、 (1)

ここで、q は抽象的な数です。 数値、および[Q] – ユニットサイズ与えられた物理量の測定。

物理量の数値– 特定の物理量の対応する単位に対する量の値の比率を表す抽象的な数値。

数値測定結果は物理量の単位の選択によって異なります。 (漫画のボアコンストリクターの例)。

３．５や３５００という数字は、物理量の値に含まれる、物理量の数値を示す抽象的な数字である。 この例では、物体の質量は 3.5 と 3500 という数字で示され、単位はキログラム (kg) とグラム (g) です。

意味価値観を混同しないでください サイズ。 特定の物体の物理量の大きさは、私たちがそれを知っているかどうか、単位で表すかどうかに関係なく、実際に存在します。 物理量の値は、その物体の量の大きさを何らかの単位で表現して初めて現れます。

物理量の単位- 固定サイズの物理量。従来は 1 に等しい数値が割り当てられていました。 同種の物理量を定量的に表現するために使用されます。

均一物理量とは、同じ単位で表現され、相互に比較できる物理量です (たとえば、部品の長さと直径)。

物理量を組み合わせると、 システム.

物理量の系(量系) は、一部の量が独立したものとして扱われ、他の量がこれらの独立した量の関数として決定される場合に、受け入れられた原理に従って形成される一連の物理量です。

物理量系に含まれるすべての量は次のように分類されます。 基本的なそして デリバティブ.

基本物理量- 量系に含まれ、この系の他の量から独立しているものとして従来受け入れられている物理量。

導出される物理量– 量系に含まれ、この系の基本量によって決定される物理量。

物理量の質的な違いを形式的に反映したものは、 寸法。

物理量の次元 -これは、与えられた量と、与えられた単位系で基本的なものとして受け入れられ、比例係数が 1 である物理量との関係を反映する式です。

物理量の次元は、記号 dim (ラテン語の次元 - 次元に由来) によって示されます。

基本物理量の次元は、対応する大文字で示されます。

長さ - 寸法 l = L

質量 - ディム m = M

時間 - 薄暗い t = T

電流の強さ – 薄暗い i= 私

熱力学温度 – 薄暗い Q = Q

物質の量 - ディメンション n = N

光度 – 薄暗い j = J

寸法 薄暗い×物理量の導関数 ×量間の接続方程式によって決定されます。 これは、基本量を適切に累乗した積の形式になります。

dim x = L a M b T g I e Qi NvJt、(2)

ここで、L、M、T、I... - この系の主な量の記号。

a、b、g、e... - 次元の指標。それぞれ、正または負、整数または分数、およびゼロを指定できます。

寸法インジケータ -微分物理量の次元に含まれる基本物理量の次元を累乗する指数。

次元の存在に応じて物理量は次のように分類されます。 次元のそして 無次元。

次元物理量– 基本物理量の少なくとも 1 つがゼロ以外の累乗された次元の物理量。

無次元物理量– すべての次元インジケーターはゼロに等しい。 それらには測定単位がありません。つまり、何においても測定されません ( たとえば、摩擦係数など）。

測定スケール

物理量の評価や測定はさまざまな尺度を用いて行われます。

測定スケール物理量の測定の基礎となる、順序付けられた値のセットです。

温度スケールの例を使用してこの概念を説明しましょう。 摂氏スケールでは、氷の融解温度が開始点として取られ、水の沸点が主区間（基準点）として取られます。 この間隔の 100 分の 1 が温度の単位 (摂氏) です。

次の主なタイプが区別されます。 測定スケール: 名前、順序、差分 (間隔)、比率、および絶対スケール。

ネームスケール品質特性を反映します。 これらのスケールの要素は、特性の特定の質的発現の等価性（平等）および類似性の関係によってのみ特徴付けられます。

例えば、類似度によって体系化された標準化された色アトラスに基づいて、物体の色を名称（赤、オレンジ、黄、緑など）で分類（評価）するスケールが挙げられます。 カラースケールでの測定は、特定の照明の下でアトラスからのカラーサンプルと研究対象のオブジェクトの色を比較し、それらの色の同等性（等価性）を確立することによって行われます。

命名スケールには、「ゼロ」、「測定単位」、「寸法」、「以上」、「以下」などの概念は含まれません。 命名スケールは、任意の記号 (番号、名前、その他の記号) で構成できます。 そのようなスケールの数字や数字は、単なるコード記号にすぎません。

命名スケールを使用すると、オブジェクトを分類し、識別し、区別することができます。

注文規模(ランク スケール) - オブジェクトをそのプロパティに関連して降順または昇順に配置します。

結果として得られる順序付けされた系列は次のように呼ばれます。 ランク付けされた。 彼は、「多いか少ないか?」、「悪いか良いか?」という質問に答えることができます。 注文スケールでは、どの程度多いか少ないか、何倍良いか悪いかなど、より詳細な情報を提供することはできません。

順序スケールの例は、身長に基づいて構築された人々のグループであり、後続の各グループは前のすべてのグループよりも低くなります。 知識スコアリング。 アスリートの場所。 風力（ビューフォートスケール）と地震（リヒタースケール）のスケール。 硬度数のスケール（ロックウェル、ブリネル、ビッカーススケール）など。

次数スケールにはゼロ要素が含まれる場合と含まれない場合があります ( たとえば、機器のランク付けされた精度クラス (0、1、2)).

オーダースケールを使用すると、厳密な定量的尺度を持たない定性的指標を測定できます。 これらの尺度は、教育学、心理学、社会学などの人文科学の分野で特に広く使用されています。

差のスケール(間隔) には、物理​​量の値間の差が含まれます。 これらの尺度では、特性の量的発現間の等価性、順序、および間隔 (差異) の合計の関係が意味を持ちます。

このスケールは同一の間隔で構成され、従来の (合意により受け入れられている) 測定単位と任意に選択された基準点 - ゼロを持ちます。