Тақырып. Кіріспе. Физикалық шамалар және оларды өлшеу әдістерінде қарастырылатын негізгі мәселелер
жүктеу/скачать 221 Kb.
|
|
Тақырып. Кіріспе. Физикалық шамалар және оларды өлшеу әдістерінде қарастырылатын негізгі мәселелер. Физикалық шамалар және олардың сандық мәні. Негізгі физикалық шамалар және олардың бірліктері. Өлшеу түрлері Қоршаған ортаның барлық объектілері өзіндік қасиеттерімен сипатталады. Қасиет – объектінің басқа объектілерден (құбылыс, үрдістер) айырмашылығын немесе артықшылығын растайтын жағын білдіретін және объектінің басқа объектілерге қатысында анықталатын философиялық категория. Қасиет – сапалық категория. Үрдістер және физикалық денелердің түрлі қасиеттерін сандық сипаттау үшін шама түсінігі енгізіледі. Шама – бұл басқа қасиеттердің арасынан бөліне алатын және сол немесе басқа әдіспен, сондай-ақ, сандық түрде бағалана алатын қандай да бір заттың қасиеті. Шама өздігінен туындамайды, ол берілген шамамен анықталатын қасиеттері бар объекті қаншалықты болса, соншалықты орын алады. Шамаларды 2 түрге бөлуге болады: нақты және идеалды (1.1-сурет). Идеалды шамалар негізінен математикаға жатады және нақты шынайы түсініктердің жалпылауы (моделі) болып табылады. Нақты шамалар өз кезегінде физикалық және физикалық емес болып бөлінеді: физикалық шама (ФШ) жалпы жағдайда табиғи (физика, химия) және техникалық ғылымдарда зерттелетін материалдық объектілерге (үрдістер, құбылыстар) тән шама ретінде анықталуы мүмкін. Физикалық емес шамаларға қоғамдық ғылымдар – философия, социология, экономика, т.б. тән шамаларды жатқызуға болады. Физикалық шама сапалық қатынаста көптеген физикалық объектілер үшін ортақ болатын физикалық объекті қасиеттерінің бірі ретінде, ал сандық тұрғыдан – олардың әрбірі үшін жеке түсіндіріледі. Сапалық қатынаста өзіндік қасиет бір объекті үшін анықталған санда басқаға қарағанда көп немесе аз болуы мүмкін мағынада түсіндіріледі. Осындай жолмен физикалық шама көмегімен зерттелуі мүмкін физикалық объектілер және үрдістердің өлшенген қасиеттері. Физикалық шамаларды мақсатты түрде өлшенетін және бағаланатын деп екіге бөледі. Өлшенетін физикалық шамалар өлшеудің белгіленген бірлігінің анықталған түрінде сандық анықталуы мүмкін. Соңғыларды енгізу және қолдану мүмкіндігі өлшенетін ФШ маңызды ерекшелейтін белгісі болып табылады. Сол немесе басқа себептермен өлшем бірліктері енгізілмейтін физикалық шамалар тек бағалануы мүмкін. Шамаларды шкалалар көмегімен бағалайды. 1.1-сурет. Шамалардың жіктелуі Шама шкаласы – нақты өлшеулердің нәтижелері негізіндегі келісім бойынша қабылданған мәндердің реттелген бірізділігі. Өлшем бірліктерін принципті түрде енгізбеуге болатын физикалық емес шамалар да, тек бағалануы мүмкін. Физикалық емес шамаларды бағалау теориялық метрологияның міндеттеріне жатпайтындығын ескерткен жөн. ФШ толығымен зерттеу үшін, оның жеке топтарының жалпы метрологиялық ерекшеліктерін көрсету және жіктеу қажет. ФШ құбылысы түрлері бойынша келесі топтарға бөлінеді: -Заттық, яғни заттар, материалдар және олардан жасалған бұйымдардың физикалық және физикалы-химиялық қасиеттерін сипаттайтын шамалар. Бұл топқа масса, тығыздық, электрлік кедергі, сыйымдылық, индуктивтілік және басқалар жатады. Оларды өлшеу үшін көмегімен өлшенетін ақпараттың белгісі қалыпталатын энергияның көмекші көзін қолдану қажет. Сонымен қатар, пассивті ФШ өлшенетін активті ФШ түрленеді; -Энергетикалық, яғни түрлену беріліс және энергияны қолдану үрдістерінің энергетикалық сипаттамаларын сипаттайтын шамалар. Оларға ток, кернеу, қуат, энергия жатады. Бұл шамалар - активті шамалар. Олар энергияның көмекші көздерін қолданусыз өлшенетін ақпараттың белгісіне түрленуі мүмкін; -Уақыт бойынша үрдістер ағымын сипаттайтын шамалар. Бұл топқа тегі әр түрлі спектральдық сипаттамалар, корреляциялық функциялар, және т.б. жатады. Физикалық үрдістер түрлі топтарға жатуы бойынша, ФШ кеңістікті – уақыттық, механикалық, жылулық, электрлік және магниттік, акустикалық, жарықтық, физика – химиялық, атомдық және ядролық физиканың иондаушы сәуле шығару шамалары деп бөлінеді. Көрсетілген топтың басқа шамалардан шартты тәуелсіздігі дәрежесі бойынша ФШ негізгі (шартты тәуелсіздер), туынды (шартты тәуелділер) және қосымша шамаларға бөлінеді. Қазіргі уақытта СИ жүйесінде негізгі шамалар ретінде таңдалған: ұзындық, масса, температура, электр тогы күші, жарық күші және зат саны, яғни физикалық шамалар қолданылады. Қосымша физикалық шамаларға жазық және денелік бұрыштар жатады. ФШ өлшемділік артықшылығына байланысты өлшемді, яғни өлшемге ие және өлшемсіз деп бөлінеді. Өлшемдері бойынша әртүрлі бірыңғай шамаларды сипаттайтын Q санының жиынтығы, бірдей аталған сандардың жиынтығы болуы тиіс. Бұл атау беру ФШ бірлігі немесе үлесі болып табылады. Физикалық шаманың бірлігі [Q] - бұл бірге тең сандық мән шартты түрде берілген және бірыңғай ФШ сандық анықталуында қолданылатын, тіркелген өлшемнің физикалық шамасы. ФШ өлшемі – бұл «физикалық шама» түсінігіне сәйкес берілген объектіде қасиеттің сандық мазмұны. Мысалы, әрбір дененің анықталған массасы бар, қажет жағдайда денені массасы бойынша, яғни бізді қызықтыратын ФШ өлшемі бойынша ажыратуға болады. ФШ мәнін оны өлшеу нәтижесінде немесе өзара ФШ мәнін Q, сандық мәні q, өлшеуге тандалған бірлікті [Q] байланыстыратын Q=q[Q] өл-шеудің негізгі теңдігіне сәйкес есептеу нәтижесінде алады. Бірліктің өлшеміне тәуелді ФШ сандық мәні өзгеріп тұрады, ал өлшемі өзгеріссіз қалады. 1.1-кесте. СИ жүйесінің физикалық шамаларының негізгі және қосымша бірліктері 1.1-кесте Туынды бірлік – оны негізгі бірліктермен немесе негізгі және анықталған туындылармен байланыстыратын теңдік сәйкестігімен құрылған, бірліктер жүйесінің туынды ФШ бірлігі. Жеке атаулары бар СИ жүйесінің туынды бірліктері 1.2- кестеде келтірілген. Туынды бірліктерді орнату үшін: бірліктері негізгі ретінде қабылданатын, ФШ таңдау, бұл бірліктердің өлшемдерін орнату, негізгі бірлікпен өлшенетін шамаларды байланыстыратын анықтауыш теңдікті туынды бірліктер орнатылатын шамасымен таңдау. ФШ бірліктері жүйелік және жүйелік емес деп екіге бөлінеді. Жүйелік бірлік – қабылданған жүйелердің біреуіне кіретін ФШ бірлігі. Барлық негізгі, туынды, еселік, үлестік бірліктер жүйелік болып табылады. Жүйелік емес бірлік – қабылданған бірліктер жүйесінің ешқайсысына кірмейтін ФШ бірлігі. Жүйелік емес бірліктер СИ бірліктеріне қатысты 4 түрге бөлінеді. СИ бірліктерімен теңдей қолдануға болатын жүйелік емес бірліктер 1.2–кестеде келтірілген. СИ бірліктерімен теңдей қолданылатындар: масса бірлігі – тонна, жазық бұрыш – градус, минут, секунд, көлем – литр, т.б. бірліктер. Арнайы салаларда қолданылуға болатындар: астрономиялық бірлік, парсек, жарық жолы – астрономиядағы ұзындық бірлігі, диоптрия – оптикадағы оптикалық күш бірлігі, электрон-вольт – физикадағы энергия бірлігі, т.б.
жүктеу/скачать 221 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|