FYZIKLN VELIINY A JEJICH JEDNOTKY Zkoumnm fyziklnch objekt
FYZIKÁLNÍ VELIČINY A JEJICH JEDNOTKY
§ Zkoumáním fyzikálních objektů (např. polí, těles) zjišťujeme že: § zkoumané objekty mají dané vlastnosti, § nacházejí se v určitých stavech, § na nich nebo mezi nimi mohou probíhat různé děje. § Fyzikální vlastnosti, stavy nebo změny , jenž můžeme měřit, jsou charakterizovány fyzikálními veličinami. § Příklad fyzikálních veličin: délka, hmotnost, teplota, elektrický proud, apod.
ZÁKLADNÍ POJMY � Fyzikální veličiny mají dva typy stránek hodnocení: ◦ kvalitativní stránka – vyjadřuje vlastnost společnou různým fyzikálním objektům ◦ kvantitativní stránka – vyjadřuje stupeň, intenzitu, velikost této vlastnosti. � Hodnota dané veličiny je určována srovnáním s hodnotou veličiny stejného druhu, kterou volíme za jednotku, např. metr, Celsiův stupeň, ampér, apod. � Získaná číselná hodnota vyjadřuje, kolikrát je hodnota měřené veličiny větší, resp. menší, než zvolená jednotka,
� Číselná hodnota veličiny závisí na volbě jednotky, jenž je nazývána jednotka fyzikální veličiny, stručně jednotka. �U fyzikálních veličin, které jsou vektory určujeme velikost vektoru, jeho směr, případně umístnění vektoru v daném bodě. �V ČR se mohou používat pouze zákonné jednotky vycházející z Mezinárodní soustavy jednotek (SI). � Pro pracující ve vědě, technice, průmyslu a dalších oborech jsou zákonné jednotky obsaženy v příslušných státních normách. � Základní ISO 31. česku normou je norma Veličiny a jednotky – ČSN
DĚLENÍ JEDNOTEK � Základní jednotky: ◦ Metr [m] – je vzdálenost, kterou proběhne světlo ve vakuu za dobu 1/299 792 458 sekundy. ◦ Kilogram [kg] – je hmotnost mezinárodního prototypu kilogramu uloženého v Mezinárodním úřadu pro míry a váhy v Sèvres u Paříže. ◦ Sekunda [s] – je doba rovnající se 9 192 631 770 periodám záření, které odpovídá přechodu mezi dvěma hladinami velmi jemné struktury základního stavu atomu cesia 133.
� Základní jednotky ◦ Ampér [A] – je stálý elektrický proud, který při průchodu dvěma rovnoběžnými přímými a nekonečnými vodiči zanedbatelného kruhového průřezu, umístněnými ve vakuu ve vzdálenosti 1 metru, vyvolá mezi nimi stálou sílu o velikosti 2. 10 -7 newtonu na 1 metr délky. ◦ Kelvin [K] – je 1/273, 16 termodynamické teploty trojného bodu vody. ◦ Mol [mol] – je látkové množství soustavy, která obsahuje právě tolik elementárních jedinců, kolik je atomů v nuklidu uhlíku C o hmotnosti 0, 012 kg. 12 6 ◦ Kandela [cd] – je svítivost zdroje , který v daném směru vysílá záření o kmitočtu 540. 1012 hertzů a jehož zářivost je v tomto směru 1/683 wattů na steradián.
� Odvozené jednotky ◦ Odvozené jednotky jsou jednotky, které odvozují ze základních jednotek pomocí definičních rovnic, např. rychlost. ◦ Odvozené jednotky mohou mít i svůj vlastní název – newton = kg. m. s-2 = N ◦ Mezi odvozené jednotky se také řadí radián. � Násobky a díly jednotek ◦ Tvoří se ze základních a odvozených jednotek násobením, nebo dělením vodnou mocninou deseti. Přednost se dává násobku 103 pomocí předpon. Název násobku nebo dílu jednotky se skládá z normalizované předpony a názvu hlavní jednotky - milivolt m. V, miligram mg, kilonewton k. N, apod.
MĚŘENÍ FYZIKÁLNÍCH JEDNOTEK � Měření je soubor experimentálních metod, jejíž cílem je stanovit hodnotu měřené veličiny. �K měření fyzikálních veličin se používají měřidla. � Při subjektivním měřením se srovnává působení na lidské smysly. � Při objektivním měřením se srovnává působení na měřící zařízení.
MĚŘENÍ FYZIKÁLNÍCH JEDNOTEK � Měření je založeno na měřícím principu, např. při měření teploty může být měřícím principem teplotní roztažnost. � Měřící metoda je způsob, jakým pak na základě měřícího principu měříme danou fyzikální veličinu. � Měřící metody dělíme podle různých hledisek: ◦ metody přímé – jsou založeny na zjišťování hodnoty přímým srovnáním se známou hodnotou téže veličiny (např. měření délky), ◦ metody nepřímé – hodnota měřené veličiny se stanovuje na základě určitého fyzikálního vztahu z hodnot jiných veličin (např. hustota látky).
◦ Metoda nezávislá neboli absolutní hodnota – poskytuje přímo hodnotu měřené veličiny ve zvolených jednotkách. ◦ Srovnávací neboli relativní metoda – poskytuje jen poměrnou hodnotu měřené veličiny, např. měření hustoty tělesa na základě Archimédova zákona.
Zpracování výsledků měření � Při každém měřením se dopouštíme chyb způsobené lidským faktorem nebo nepřesností měřících zařízení. � Chyby se dělí na: ◦ Soustavné chyby: �vznikají z nedokonalosti měřící metody, z chyby použitého stroje a mají svou chybu v pozorovateli �při měření se vyskytují pravidelně a mají stálý vliv na výsledek měření �výsledek se buď zmenšuje nebo zvětšuje.
◦ Náhodné chyby: �jsou výsledkem nepravidelných vlivů �opakované měření jedné veličiny se poněkud liší �hodnoty jsou rozptýleny kolem střední hodnoty �náhodné chyby nelze odstranit � Aritmetický � Střední průměr chyba aritmetického průměru
� Výsledek měření je tedy � Relativní chyba se vyjadřuje v %:
- Slides: 13