Wielkości fizyczne, jednostki, układ SI
W tym materiale
Prawa fizyki wyrażają związki między różnymi wielkościami fizycznymi. Prawa te formułowane są w postaci równań matematycznych wyrażających ścisłe ilościowe relacje między tymi wielkościami, a to wiąże się zawsze z pomiarami określającymi liczbowo stosunek danej wielkości do przyjętej jednostki.
Wiele z wielkości fizycznych jest współzależnych. Na przykład jednostka prędkości jest ilorazem jednostki długości i czasu, a gęstość to masa podzielona przez objętość. Dlatego z pośród wszystkich wielkości fizycznych wybieramy pewną ilość tak zwanych wielkości podstawowych, za pomocą których wyrażamy wszystkie pozostałe wielkości nazywane wielkościami pochodnymi^. Z tym podziałem związany jest również wybór jednostek. Jednostki podstawowe wielkości podstawowych są wybierane (ustalane), a jednostki pochodne definiuje się za pomocą jednostek podstawowych.
Aktualnie obowiązującym w Polsce układem jednostek jest układ SI (Systeme International d'Unites). Układ SI ma siedem jednostek podstawowych. Pozostałe jednostki SI są pochodne; nie wyróżnia się już osobnej klasy jednostek uzupełniających. Wielkości podstawowe i ich jednostki są zestawione w tabeli poniżej.
Jednostki podstawowe:
- 1 m - metr - jednostka długości;
- 1 kg - kilogram - jednostka masy;
- 1 s - sekunda - jednostka czasu;
- 1 A - amper - jednostka natężenia prądu elektrycznego;
- 1 K - kelwin - jednostka temperatury termodynamicznej;
- 1 mol - mol - jednostka ilości substancji (liczności materii);
- 1 cd - kandela - jednostka światłości;
Od 20 maja 2019 r. definicje jednostek SI opierają się na ustalonych wartościach siedmiu stałych fizycznych. Kilogram nie jest już zdefiniowany przez platynowo-irydowy walec. Jego definicję wiąże się ze stałą Plancka o dokładnej wartości h=6{,}62607015\cdot10^{-34}\,\mathrm{J\,s}, przy ustalonych definicjach metra i sekundy. Dawny wzorzec pozostaje przedmiotem historycznym, a nie definicją jednostki.
Metr odpowiada drodze przebytej przez światło w próżni w czasie 1/299792458 s. Wymiar wielkości fizycznej odróżniamy od jej jednostki: wymiar siły to \mathsf{M}\mathsf{L}\mathsf{T}^{-2}, a jej spójna jednostka SI to 1\,\mathrm{N}=1\,\mathrm{kg\,m\,s^{-2}}. Wynika to z równania F=ma.
Kąty: bezwymiarowe jednostki pochodne SI
- 1 rad - radian - jednostka miary kąta płaskiego;
- 1 sr - steradian - jednostka miary kąta bryłowego;
Przedrostki SI oznaczają dziesiętne wielokrotności i podwielokrotności jednostek. Pełne zestawienie znajduje się w tabeli poniżej. Wielkość litery ma znaczenie: m oznacza mili, a M — mega.
Przedrostek jest częścią symbolu jednostki. Dlatego 1\,\mathrm{cm^2}=(10^{-2}\,\mathrm m)^2=10^{-4}\,\mathrm{m^2}, a 1\,\mathrm{cm^3}=10^{-6}\,\mathrm{m^3}. Dla masy przedrostki dodajemy do grama: 1\,\mathrm{mg}=10^{-6}\,\mathrm{kg}. Godzina nie jest przedrostkiem sekundy: 1\,\mathrm h=60\,\mathrm{min}=3600\,\mathrm s.
Przedrostki jednostek miar układu SI
| Nazwa | Symbol | Mnożnik |
|---|---|---|
| quetta | Q | 1030 |
| ronna | R | 1027 |
| jotta | Y | 1024 |
| zetta | Z | 1021 |
| eksa | E | 1018 |
| peta | P | 1015 |
| tera | T | 1012 |
| giga | G | 109 |
| mega | M | 106 |
| kilo | k | 103 |
| hekto | h | 102 |
| deka | da | 101 |
| decy | d | 10-1 |
| centy | c | 10-2 |
| mili | m | 10-3 |
| mikro | µ | 10-6 |
| nano | n | 10-9 |
| piko | p | 10-12 |
| femto | f | 10-15 |
| atto | a | 10-18 |
| zepto | z | 10-21 |
| jokto | y | 10-24 |
| ronto | r | 10-27 |
| quecto | q | 10-30 |
Zobacz także: BIPM — stałe definiujące SI.
Zobacz także: BIPM — oficjalne przedrostki SI.
Komentarze (1)
RSS komentarzy · Powiadomienia e-mail
Dodaj komentarz
Możesz komentować jako gość lub zalogować się, aby użyć danych konta. Utwórz konto