Лабораторне заняття №1

Тема роботи: Фiзичнi величини та їх одиницi. Визначення ціни поділки приладу

Мета роботи: Ознайомитися з поняттям « Фізична величина», системою СІ, навчиться правильно писати частні та кратні префікси. навчитися визначати ціну поділки приладу.

Теоретичні відомості

З розвитком виробництва людство прийшло до необхідності введення й використання легко відтворюваних одиниць виміру, які були б довговічними. Така система виміру довго розроблялася й була реалізована на тих незмінних взаємозв'язках, які вже існують у природі й до яких прагнули звести одиниці виміру.

Більше зручний такий вибір одиниць виміру, при якому довільно і незалежно встановлюються одиниці вимірювання для порівняно невеликого числа величин, а всі інші одиниці вимірювання встановлюються на основі відомих закономірностей, які існують між цими величинами.

Одиниці фізичних величин, які встановлюються довільно й незалежно від інших, називаються основними. Одиниці фізичних величин, залежні від основних й установлювані на основі відомих фізичних закономірностей, називаються похідними.

Сукупність основних і похідних одиниць фізичних величин становить систему одиниць виміру.

Міжнародна система одиниць (СІ - Система Інтернаціональна) була затверджена в 1960 р. на XI Генеральної конференції по мірах й вагам. Вона ґрунтується на базисні (основних) і додаткових одиницях, наведених у таблиці.

Одиниці СІ універсальні й застосовні у всіх областях , тому що не мають ніякого відношення довластивостей конкретного матеріалу. Ці одиниці можуть бути реалізовані з достатнім ступенем точності у відповідності зі своїми визначеннями або еквівалентними їм співвідношеннями.

Система СІ абсолютна: сила або енергія будь-якої природи може бути виражена в діючим у цій системі механічних одиницях (відповідно сили або енергії).

Система СІ прийнята в міжнародних масштабах і вводиться в всіх країнах у законодавчому порядку

Одиниці СІ

	тип величини	назва основної одиниці	скорочене позначення
1.	довжина	метр	м
2.	маса	кілограм	кг
3	час	секунда	с
4.	кількості речовини	моль	моль
5.	температура	кельвін	К
6.	сила електричного струму	ампер	А
7.	сила світла	кандела	кд
додаткова величина
1.	плоский кут	радіан	радий
2.	тілесний кут	стерадіан	ср

.

Приклад. Метр (позначення: м, m; від ін.-гречок. μέτρον - міра, вимірник) - одиниця виміру довжини й відстані в СИ.

За одиницю довжини можна було прийняти будь-яку величину: взяти прямокутний брусок («лінійку»), відзначити на ньому довільно дві крапки й сказати, що відстань між ними і є метр. Однак історично метр був уведений як сорокамильонна частина довжини меридіана що проходить через Париж, що, зрозуміло, надає метру особливу важливість і величчя. Після проведення виміру довжини меридіана був виготовлений еталон метра.

В 1799 із платини був виготовлений еталон метра, довжина якого відповідала однієї сорокамильонной частини Паризького меридіана.Під час правління Наполеона метрична система поширилася по всій Європі. Тільки у Великобританії, що не була завойована Наполеоном, залишилися традиційні міри довжини: дюйм, фут й ярд.

В 1889 був виготовлений більше точний міжнародний еталон метра. Цей еталон виготовлений зі сплаву 90 % платини й 10 % іридію і має поперечний переріз у вигляді букви «X». Його копії були передані на зберігання в країни, у яких метр був визнаний у якості стандартної одиниці довжини. Цей еталон усе ще зберігається в Міжнародному бюро мір і ваг (розташовано в м. Севр біля Парижа), хоча більше по своєму первісному призначенню не використається.

З 1960 було вирішено відмовитися від використання виготовленого людьми предмета як еталон метра. Сучасне визначення метра в термінах часу й швидкості світла було уведено в 1983 році:

Метр - це довжина шляху, що проходить світло у вакуумі за (1/ 299 792 458) секунди. Із цього визначення зрозуміло, що в системі СИ швидкість світла в вакуумі прийнята рівної в точності 299 792 458 м/с. Таким чином, визначення метра, як і два сторіччя назад, знову прив'язане до секунди, але цього разу за допомогою універсальної світової константи.

Префікси кратних одиниць. Кратні одиниці — одиниці, які в цілу ступень десятки перевищують основну одиницю вимірювання деякої фізичної величини. Міжнародна система одиниць СІ рекомендує наступні префікси для позначень кратних одиниць:

Кратність	Префікс		Позначення		Приклад
	українське	міжнародне	українське	міжнародне
101	дека	deca	да	da	дал — декалітр
102	гекто	hecto	г	h	га — гектар
103	кіло	kilo	к	k	кг — кілограм
106	мега	mega	М	M	МДж — мегаджоуль
109	гіга	giga	Г	G	ГГц — гігагерц
1012	тера	tera	Т	T	ТВ — теравольт
1015	пета	peta	П	P	Пфлоп — петафлоп
1018	экса	exa	Е	E
1021	зета	zetta	З	Z
1024	йота	yotta	Й	Y

Префікси частинних одиниць

Частинні одиниці в цілий ступень десятки менше від встановленої одиниці вимірювання деякої величини. Міжнародна система одиниць СІ рекомендує наступні приставки для позначень часткових одиниць:

Частка	Префікс		Позначення		Приклад
	українське	міжнародне	українське	міжнародне
10-1	деци	deci	д	d	дм — дециметр
10-2	санти	centi	с	c	см — сантиметр
10-3	мілі	milli	м	m	мл — мілілітр
10-6	мікро	micro	мк	µ	мкм — мікрометр, мікрон
10-9	нано	nano	н	n	нм — нанометр
10-12	піко	pic	п	p	пФ — пікофарад
10-15	фемто	femto	ф	f	фс — фемтосекунда
10-18	ато	atto	а	a	-
10-21	зепто	zepto	з	z	-
10-24	йокто	yocto	й	y	-

Правила використання

Назви всіх префіксів, якщо вони не починають речення, завжди пишуться з рядкової букви. Позначення кратних префіксів, крім кіло, гекто, дека, пишуться з великої букви, позначення всіх часткових префіксів завжди пишуться з рядкової букви.

Префікс пишеться разом з назвою базової одиниці та утворює з нею одне слово. Так наприклад, міліметр, мегават, мікрофарад — це все одні слова.

Використання двох або більше префіксів підряд не дозволяється. Наприклад, величину 10-9 фарад необхідно позначати нанофарад, а не, наприклад, мікроміліфарад.

Приєднанням префіксу до одиниці утворюється нова нерозривна одиниця. Ця нова одиниця може бути зведена до позитивного або негативного ступеня та/або об'єднана з іншими одиницями для утворення складених одиниць. Наприклад:

2.54 см3 = 2.54 (см)3 = 2.54 (10-2 м)3 = 2.54·10-6 м3

Якщо одиниця є добутком або відношенням одиниць, префікс, або його позначення приєднують, як правило, до найменування або позначення першої одиниці: кПа·с/м (кілопаскаль-секунда на метр). Приєднувати префікс до другого множника добутку або до знаменника допускається лише в обґрунтованих випадках.

Фізичні величини вимірюють за допомогою спеціальних приладів. У всіх приладів є шкала. Але в кожного вона своя, особлива. Шкала приладу являє собою сукупність штрихів, поділок і чисел. Штрихи – це риски, нанесені на шкалі. Поділки – це відстані між двома найближчими штрихами. Біля деяких штрихів на шкалі стоять числа. Щоб скористатися вимірювальним приладом, зняти показання, спочатку необхідно визначити ціну поділки вимірювального приладу.

Назва	Позначення	Одиниці	Прилад для вимірювання
Температура	T, t	°С	Термометр
Об’єм	V	м3	Мензурка

Результати виконаних нами вимірювань не можуть бути абсолютно точними, вони завжди наближені, тому що чутливість не тільки наших органів почуттів, але й вимірювальних приладів має певні межі.

При знятті показань із приладів необхідно вказати не тільки наближене значення вимірюваної величини, але й ті найбільші похибки, що можуть бути допущені при вимірюваннях.

Вимірювання бувають прямі й непрямі. Пряме вимірювання – визначення значення фізичної величини безпосередньо за допомогою засобів вимірювання.

Пряме вимірювання довжини можна здійснити за допомогою лінійки, часу – за допомогою секундоміра. Щоб визначити площу прямокутника, можна виміряти його довжину та ширину, а потім перемножити. Це – приклад непрямого вимірювання.

Порядок виконання роботи

У відповідності до лекційного матеріалу та теоретичних відомостей виконати завдання. Зробити висновки по кожному із завдань.

Завдання №1 Ознайомитись з несистемними одиницями фізичних величин

Найменування				Значення в метричній системі
	Міри довжини
Перст			м		0,0254
Стопа			м		0,3000
Шух			м		0,3000
Лікоть			м		0,5600
Сажень			м		2,1336
Верста (верства)			м		1066.8
Фут=12 дюймів			м		0,3048
Дюйм			м		0,0254
Лінія=10 крапок			мм		2,5400
Лінія (швейцарська)			мм		2,08
Крапка			мм		0,2540
Стадій			м		180
		Міри площі
Квадратна верста			км^2		1,1380
Десятина			м^2		10,925
Квадратний сажень			м^2		4,5520
Квадратний фут			дм^2		9,2900
Квадратний дюйм			см^2		6,4520
Квадратна лінія			мм2		6,4520
		Міри об'єму
Кубічний сажень			м^3		9,7130
Кубічний фут			дм^3		28,3170
Кубічний дюйм			см^3		16,3870
Кубічна лінія			мм^3		16,3870
Цебер;			л		12,299
Штоф (кружка)			л		1,2300
Чарка=2 шкалики			мл		123,000
Шкалик			мл		61,5000
Бочка			л		407
Чверть (для рідин)			л		3,0750;
Гарнец;			л		3,2800
		Міри ваги
Берковец =10 пудів			кг		163,800
Пуд=40 фунтів			кг		16,3810
Фунт=32 лота =96 золотників			г		409,5000
Фунт артилерійський			г		489,0000
Лот=3 золотники			г		12,8000
Золотник=96 часток			г		4,2660
Частка			мг		44,4350

Завдання №2 Виразити у системі СІ такі усталені вирази:

За версту почути.

Скаженому собаці сім верст не гак. За сім верств пішки за шмат кішки Йти семимильними кроками.

Довідатися, по чому фунт лиха.

Саженного зросту, великий аж до неба, через хату перехилиться та моркву вирве

An ounce of prevention is worth a pound of cure

A mile a minute

A journey of ten thousand miles begins with one small step

What is more fun than a barrel of monkeys

Завдання 3. Вивчіть шкали лінійки, мензурки, термометра і заповніть таблицю.

Назва засобу вимірювання	Лінійка	Мензурка	Термометр
Для вимірювання якої величини призначений
Одиниці
Нижня межа вимірювання
Верхня межа вимірювання
Ціна поділки

Завдання 4. Дайте відповіді на питання:

1) У якому випадку вимірювання об’єму рідини за допомогою мензурки виконують правильно? Які помилки допущені в інших випадках?

2) У якому випадку вимірювання будуть точнішими: якщо ціна поділки більша чи якщо вона менша?

3) Накресліть шкалу лінійки з ціною поділки 2 мм.

Висновки за результатами роботи

Запитання для самоперевірки

1. Що таке фізична величина?

2. Що означає виміряти фізичну величину?

3. Що називають одиницею фізичної величини?

4. Для чого призначена міжнародна система одиниць фізичних величин СІ?

5. Які основні величини системи СІ?

6. Що таке еталон?

7. Розкажіть історію створення еталону метра.

8. Основні правила використання префіксів.

9. Що називають прямими вимірюваннями?

10. Що називають непрямими вимірюваннями?

11. Які існують види шкал?

12. Як визначити ціну поділки шкали вимірювального приладу?