Физические величины и их измерение

Опыты (или эксперименты), осуществляемые учеными, как правило, сопровождаются измерениями. Характеристики тел или процессов, которые могут быть измерены на опыте, называют физическими величинами. Физическими величинами являются объем, температура, скорость, масса, вес и т. д.

У каждой физической величины есть своя единица. Например, в принятой многими странами Международной системе единиц (сокращенно СИ, что значит: система интернациональная) основной единицей длины считается метр (1 м), единицей времени — секунда (1 с).

На практике используются также кратные единицы, которые в 10, 100, 1000 и т. д. раз больше, и дольные единицы, которые в 10, 100, 1000 и т. д. раз меньше принятых единиц. Для обозначения кратных и дольных единиц используются специальные приставки: мега (М), кило (к), милли (м), санти (с) и др. (табл. 1).

Приставка Множитель Приставка Множитель
мега (М)
кило (к)
гекто (г)
1 000 000
1000
100
микро (мк)
милли (м)
санти (с)
0,000001
0,001
0,01

Например:

1 км = 1000 м, 1 мс = 0,001 с.

Для измерения физических величин и проведения опытов нужны различные физические приборы. Некоторые из них достаточно просты. Таковы, например, рулетка (рис. 4) и измерительный цилиндр (мензурка), применяемый для измерения объема жидкости (рис. 5). Но есть и более сложные приборы: секундомер (рис. 6), термометр (рис. 7) и др.

Приборы для физических измерений
По мере развития физики и техники приборы совершенствовались и усложнялись.

У большинства измерительных приборов имеется шкала, т. е. на них нанесены при помощи штрихов деления и написаны значения величин, соответствующие делениям. Интервалы между штрихами, около которых написаны числовые значения, могут быть дополнительно разделены на несколько делений, не обозначенных числами. Но несложно установить, какому значению величины соответствует каждое самое малое деление.

Рассмотрим для примера линейку — прибор для измерения длины. Расстояния между штрихами, обозначенными 1 см, 2 см, 3 см и т. д., разделены на 10 одинаковых делений. Найдя отношение 1 см / 10, мы установим, что каждое деление, т. е. Расстояние между двумя ближайшими штрихами, соответствует 1 мм. Эта величина называется ценой деления прибора.

Прежде чем измерять физическую величину каким-либо прибором, нужно обязательно определить цену деления этого прибора.

Чтобы определить цену деления, нужно найти два ближайших штриха шкалы, около которых написаны числовые значения. Затем из большего значения вычесть меньшее и полученное число разделить на число делений, находящихся между ними.

Определим, например, цену деления секундомера, изображенного на рисунке 6. Используем любые два штриха, около которых нанесены значения измеряемой величины (времени), например штрихи с числами 20 с и 25 с. Интервал между этими штрихами разделен на 10 делений. Значит, цена одного деления равна:

Формула определения цены деления прибора
Зная цену деления, мы теперь можем определить, какое время показывает рассматриваемый секундомер:

время = 20 с + 4 * 0,5 с = 22 с.

Итак, стрелка секундомера, изображенного на рисунке 6, показывает 22 с.

1. Приведите примеры физических величин.
2. Какие физические приборы вы знаете?
3. Что нужно сделать, чтобы определить цену деления измерительного прибора?
4. Какие из приведенных ниже терминов обозначают физические величины: дом, глубина озера, высота дома, объем воды, холод, скорость поезда, автомобиль, длинная линейка?

Физика: