Fyzické množství - Physical quantity - Wikipedia

Tento článek má několik problémů. Prosím pomozte vylepši to nebo diskutovat o těchto otázkách na internetu diskusní stránka. (Zjistěte, jak a kdy tyto zprávy ze šablony odebrat) tento článek potřebuje další citace pro ověření. Prosím pomozte vylepšit tento článek podle přidávání citací ke spolehlivým zdrojům. Zdroj bez zdroje může být napaden a odstraněn. Najít zdroje: "Fyzické množství"  – zprávy  · noviny  · knihy  · učenec  · JSTOR (Srpna 2017) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony) tento článek případně obsahuje původní výzkum. Prosím vylepši to podle ověřování vznesené nároky a přidání vložené citace. Výroky sestávající pouze z původního výzkumu by měly být odstraněny. (Srpna 2017) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony) The neutralita tohoto článku je sporný. Relevantní diskuse je k dispozici na internetu diskusní stránka. Tuto zprávu prosím neodstraňujte, dokud podmínky jsou splněny. (Březen 2018) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony)

A Fyzické množství je vlastnost materiálu nebo systému, která může být vyčísleno podle měření. Fyzickou veličinu lze vyjádřit jako kombinaci číselné hodnoty a jednotka. Například fyzická veličina Hmotnost lze kvantifikovat jako n kg, kde n je číselná hodnota a kg je jednotka. Fyzická veličina má společné alespoň dvě charakteristiky, jedna je číselná velikost a druhá je jednotka, ve které se měří.

Symboly a názvosloví

Mezinárodní doporučení pro používání symbolů pro veličiny jsou uvedena v ISO / IEC 80000, Červená kniha IUPAP a Zelená kniha IUPAC. Například doporučený symbol pro fyzickou veličinu Hmotnost je ma doporučený symbol pro množství elektrický náboj je Q.

Dolní indexy a indexy

Dolní indexy se používají ze dvou důvodů, k jednoduchému připojení názvu k veličině nebo k jejímu přidružení k jiné veličině nebo k reprezentaci konkrétní složky vektoru, matice nebo tenzoru.^{[je zapotřebí objasnění ]}

• Odkaz na název: Množství má a indexovaný nebo horní index jedno písmeno, skupina písmen nebo celé slovo k označení toho, na jaký koncept nebo entitu odkazují, často proto, aby se odlišily od jiných veličin se stejným hlavním symbolem. Tyto dolní nebo horní indexy mají tendenci být psány svislým římským písmem spíše než kurzívou, zatímco hlavní symbol představující množství je psán kurzívou. Například E_k nebo E_kinetický se obvykle používá k označení Kinetická energie a E_p nebo E_potenciál se obvykle používá k označení potenciální energie.
• Odkaz na množství: Množství má a indexovaný nebo horní index jedno písmeno, skupina písmen nebo celé slovo pro parametrizaci toho, na jaké měření se vztahují. Tyto dolní nebo horní indexy bývají psány spíše kurzívou než svislým římským písmem; hlavní symbol představující množství je kurzívou. Například C_p nebo C_tlak je tepelná kapacita na tlak dané množstvím v dolním indexu.

Typ dolního indexu je vyjádřen jeho písmem: „k“ a „p“ jsou zkratky slov kinetický a potenciál, zatímco p (Kurzíva) je symbol pro fyzickou veličinu tlak spíše než zkratka slova.

• Indexy: Použití indexů je pro použití matematického formalismu indexová notace.

Skaláry

A skalární je fyzikální veličina, která má velikost, ale nemá směr. Symboly pro fyzikální veličiny se obvykle volí jako jedno písmeno latinský nebo Řecká abeceda a jsou vytištěny kurzívou.

Vektory

Vektory jsou fyzikální veličiny, které mají velikost i směr. Symboly pro fyzikální veličiny, které jsou vektory, jsou tučně, podtrženy nebo mají šipku nahoře. Například pokud u je rychlost částice, pak jsou přímočaré notace pro její rychlost u, unebo ${ displaystyle { vec {u}} , !}$.

Čísla a základní funkce

Číselná množství, i ta, která jsou označena písmeny, jsou obvykle vytištěna latinkou (svisle), i když někdy kurzívou. Symboly pro základní funkce (kruhové trigonometrické, hyperbolické, logaritmické atd.), Změny v množství jako Δ v Δy nebo operátory jako d v dX, také se doporučuje tisknout římským písmem.

Příklady:

• Reálná čísla, například 1 nebo √2,
• e, základna přirozené logaritmy,
• já, imaginární jednotka,
• π pro poměr obvodu kruhu k jeho průměru, 3,14159265358979323846264338327950288 ...
• δX, Δy, dz, představující rozdíly (konečné nebo jiné) v množstvích X, y a z
• hřích α, sinh y, log X

Jednotky a rozměry

Jednotky

Často je však na výběr jednotka SI Jednotky (včetně dílčích a násobků základní jednotky) se obvykle používají ve vědeckých kontextech kvůli jejich snadnému použití, mezinárodní znalosti a předpisu. Například množství hmoty může být reprezentováno symbolem ma lze je vyjádřit v jednotkách kilogramů (kg), liber (lb) nebo daltony (Da).

Rozměry

Pojem dimenze fyzikální veličiny bylo zavedeno Joseph Fourier v roce 1822.^[1] Podle konvence jsou fyzické veličiny organizovány v dimenzionálním systému postaveném na základních veličinách, z nichž každá je považována za svou vlastní dimenzi.

Základní množství

Základní množství jsou ta množství, která se liší svou povahou a v některých případech nebyla historicky definována z hlediska jiných veličin. Základní množství jsou ta množství, na jejichž základě lze vyjádřit další množství. Sedm základních množství Mezinárodní soustava veličin (ISQ) a jejich odpovídající SI jednotky a rozměry jsou uvedeny v následující tabulce. Jiné konvence mohou mít jiný počet základní jednotky (např CGS a MKS systémy jednotek).

Poslední dvě úhlové jednotky, rovinný úhel a plný úhel, jsou pomocné jednotky používané v SI, ale jsou považovány za bezrozměrné. Doplňkové jednotky se používají pro rozlišení mezi a skutečně bezrozměrný množství (čisté číslo) a an úhel, což jsou různá měření.

Obecné odvozené veličiny

Odvozené veličiny jsou ty, jejichž definice jsou založeny na jiných fyzikálních veličinách (základních veličinách).

Prostor

Důležité použité základní jednotky pro prostor a čas jsou níže. Plocha a objem jsou tedy samozřejmě odvozeny od délky, ale jsou zahrnuty pro úplnost, protože se často vyskytují v mnoha odvozených množstvích, zejména v hustotách.

Množství		Jednotka SI	Rozměry
Popis	Symboly
(Prostorový) pozice (vektor)	r, R, A, d	m	L
Úhlová poloha, úhel otáčení (lze považovat za vektorovou nebo skalární)	θ, θ	rad	Žádný
Plocha, průřez	A, S, Ω	m2	L2
Vektorová oblast (Velikost povrchové plochy, směřující kolmo na tangenciální rovina povrchu)	${ displaystyle mathbf {A} equiv A mathbf { hat {n}}, quad mathbf {S} equiv S mathbf { hat {n}} , !}$	m2	L2
Objem	τ, PROTI	m3	L3

Hustoty, toky, přechody a momenty

Důležité a pohodlné odvozené veličiny, jako jsou hustoty, tavidla, proudí, proudy jsou spojeny s mnoha veličinami. Někdy různé pojmy jako např proudová hustota a magneticka indukce, hodnotit, frekvence a proud, se používají zaměnitelně ve stejném kontextu, někdy se používají uniqueley.

Abychom objasnili tato efektivní množství odvozená od šablony, nechali jsme to q být žádný množství v určitém rozsahu kontextu (nemusí to nutně být základní veličiny) a v tabulce níže uvádí některé z nejčastěji používaných symbolů, kde jsou relevantní, jejich definice, použití, jednotky SI a rozměry SI - kde [q] označuje rozměr q.

Pro časové deriváty, specifické, molární a tokové hustoty veličin neexistuje žádný symbol, nomenklatura závisí na předmětu, ačkoli časové derivace lze obecně psát pomocí overdot notace. Pro obecnost používáme q_m, q_n, a F resp. Pro gradient skalárního pole není nutně vyžadován žádný symbol, protože pouze symbol operátor nabla / del ∇ nebo grad je třeba napsat. U prostorové hustoty, proudu, hustoty proudu a toku jsou notace běžné od jednoho kontextu k druhému, liší se pouze změnou dolních indexů.

Pro proudovou hustotu ${ displaystyle mathbf { hat {t}}}$ je jednotkový vektor ve směru toku, tj. tečna k přímce. Všimněte si bodového produktu s jednotkou normální pro povrch, protože množství proudu procházejícího povrchem se sníží, když proud není pro danou oblast normální. K průchodu proudu přispívá pouze proud procházející kolmo k povrchu přes povrch, neprochází žádný proud v (tangenciální) rovina povrchu.

Níže uvedené zápisy počtu lze použít jako synonyma.

Li X je n- proměnná funkce ${ displaystyle X equiv X left (x_ {1}, x_ {2} cdots x_ {n} right)}$, pak:

Rozdíl Diferenciál n-prostor objemový prvek je ${ displaystyle mathrm {d} ^ {n} x ekviv mathrm {d} V_ {n} ekviv mathrm {d} x_ {1} mathrm {d} x_ {2} cdots mathrm {d } x_ {n}}$,

Integrální: násobek integrální z X přes n-prostorový objem je ${ displaystyle int X mathrm {d} ^ {n} x ekviv int X mathrm {d} V_ {n} ekviv int cdots int int X mathrm {d} x_ {1} mathrm {d} x_ {2} cdots mathrm {d} x_ {n} , !}$.

Množství	Typické symboly	Definice	Význam, použití	Dimenze
Množství	q	q	Částka nemovitosti	[q]
Rychlost změny množství, Časová derivace	${ displaystyle { dot {q}} , !}$	${ displaystyle { dot {q}} equiv { frac { mathrm {d} q} { mathrm {d} t}}}$	Míra změny majetku s ohledem na čas	[q] T−1
Množství prostorové hustoty	ρ = objemová hustota (n = 3), σ = hustota povrchu (n = 2), λ = lineární hustota (n = 1) Žádný společný symbol pro n- hustota prostoru, tady ρn se používá.	${ displaystyle q = int rho _ {n} mathrm {d} V_ {n}}$	Velikost majetku na jednotku n-prostoru (délka, plocha, objem nebo vyšší rozměry)	[q] L−n
Specifické množství	qm	${ displaystyle q_ {m} = { frac { mathrm {d} q} { mathrm {d} m}} , !}$	Výše majetku na jednotku hmotnosti	[q] M−1
Molární množství	qn	${ displaystyle q_ {n} = { frac { mathrm {d} q} { mathrm {d} n}} , !}$	Velikost majetku na mol látky	[q] N−1
Množstevní gradient (pokud q je skalární pole ).		${ displaystyle nabla q}$	Míra změny majetku s ohledem na pozici	[q] L−1
Spektrální množství (pro EM vlny)	qproti, qν, qλ	Pro frekvenci a vlnovou délku se používají dvě definice: ${ displaystyle q = int q _ { lambda} mathrm {d} lambda}$ ${ displaystyle q = int q _ { nu} mathrm {d} nu}$	Velikost majetku na jednotku vlnové délky nebo frekvence.	[q] L−1 (qλ) [q] T (qν)
Tok, tok (synonymní)	ΦF, F	Používají se dvě definice; Transportní mechanika, nukleární fyzika /částicová fyzika: ${ displaystyle q = iiint F mathrm {d} A mathrm {d} t}$ Vektorové pole: ${ displaystyle Phi _ {F} = iint _ {S} mathbf {F} cdot mathrm {d} mathbf {A}}$	Tok vlastnosti přes hranici průřezu / povrchu.	[q] T−1L−2„[F] L2
Magneticka indukce	F	${ displaystyle mathbf {F} cdot mathbf { hat {n}} = { frac { mathrm {d} Phi _ {F}} { mathrm {d} A}} , !}$	Tok vlastnosti přes hranici průřezu / povrchu na jednotku průřezu / plochy povrchu	[F]
Proud	i, Já	${ displaystyle I = { frac { mathrm {d} q} { mathrm {d} t}}}$	Rychlost toku majetku křížem hranice úseku / povrchu	[q] T−1
Hustota proudu (někdy v dopravní mechanice nazývaná hustota toku)	j, J	${ displaystyle I = iint mathbf {J} cdot mathrm {d} mathbf {S}}$	Rychlost toku majetku na jednotku průřezu / plochy povrchu	[q] T−1L−2
Okamžik množství	m, M	Lze použít dvě definice; q je skalární: ${ displaystyle mathbf {m} = mathbf {r} q}$ q je vektor: ${ displaystyle mathbf {m} = mathbf {r} krát mathbf {q}}$	Množství na pozici r má moment kolem bodu nebo os, často souvisí s tendencí rotace nebo potenciální energie.	[q] L

Tato sekce ne uvést žádný Zdroje. Prosím pomozte vylepšit tuto sekci podle přidávání citací ke spolehlivým zdrojům. Zdroj bez zdroje může být napaden a odstraněn. Najít zdroje: "Fyzické množství"  – zprávy  · noviny  · knihy  · učenec  · JSTOR (Srpna 2017) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony)

Význam pojmu fyzický Množství je obecně dobře srozumitelný (každý chápe, co znamená frekvence periodického jevunebo odpor elektrického drátu). Termín Fyzické množství neznamená fyzicky invariantní množství. Délka například je a Fyzické množství, přesto je to varianta se změnou souřadnic ve speciální a obecné relativitě. Pojem fyzikální veličiny je v oblasti vědy tak základní a intuitivní, že to nemusí být výslovně uvedeno vysvětleno nebo dokonce zmínil. Je všeobecně známo, že vědci se budou (na rozdíl od kvalitativních) zabývat (častěji) kvantitativními údaji. Výslovná zmínka a diskuse o fyzikální veličiny není součástí žádného standardního vědeckého programu a je vhodnější pro a filozofie vědy nebo filozofie program.

Pojem fyzikální veličiny je zřídka používán ve fyzice, ani není součástí standardní fyziky lidové mluvy. Myšlenka je často zavádějící, protože její název implikuje „množství, které lze fyzicky měřit“, přesto se často nesprávně používá k označení fyzický invariant. Kvůli bohaté složitosti fyziky má mnoho různých polí různé fyzické invarianty. Ve všech možných oblastech fyziky není známý žádný fyzický invariant posvátný. Energie, prostor, hybnost, točivý moment, poloha a délka (abychom jmenovali alespoň některé) jsou experimentálně variantní v určitém konkrétním měřítku a systému. Navíc přichází v úvahu představa, že je možné měřit „fyzikální veličiny“, zejména v kvantové teorii pole a normalizačních technikách. Protože nekonečna jsou vytvářena teorií, skutečná „měření“ nejsou ve skutečnosti fyzickým vesmírem (protože nemůžeme měřit nekonečna), jedná se o schémata renormalizace, která jsou výslovně závislá na našem měřicím schématu, souřadnicovém systému a metrice Systém.

Viz také

• Seznam fyzikálních veličin
• Filozofie vědy
• Množství
  • Pozorovatelné množství
  • Specifické množství

Reference

Počítačové implementace

• DEVLIB projekt v C# Jazyk a Delphi Jazyk
• Fyzické množství projekt v C# Jazyk na CodePlex
• Knihovna PhysicalMeasure C # projekt v C# Jazyk na CodePlex
• Etická opatření projekt v C# Jazyk na CodePlex
• InženýrJS online nástroj pro výpočet a skriptování podporující fyzické veličiny.

Zdroje

• Cook, Alan H. Pozorovací základy fyziky, Cambridge, 1994. ISBN  0-521-45597-9
• Základní principy fyziky, P.M. Whelan, M. J. Hodgeson, 2. vydání, 1978, John Murray, ISBN  0-7195-3382-1
• Encyklopedie fyziky, R.G. Lerner, G.L. Trigg, 2. vydání, VHC Publishers, Hans Warlimont, Springer, 2005, s. 12–13
• Fyzika pro vědce a inženýry: S moderní fyzikou (6. vydání), P.A. Tipler, G. Mosca, W.H. Freeman a spol., 2008, 9-781429-202657