b733e4
Проверьте знания по физике бесплатно
Узнать бесплатно
Ваш ребёнок технарь или гуманитарий?

Узнайте бесплатно за 10 минут

Физические величины

Физические величины
9.6K

Простыми словами расскажем, что такое физические величины, какими они бывают и почему вычитать километры из часов нельзя, а разделить их — можно.

Для кого эта статья:

  • Студенты и школьники, изучающие физику
  • Учителя и преподаватели физики, ищущие объяснения по теме
  • Интересующиеся основами физики и её практическими приложениями

Что такое физическая величина

Физическая величина — это характеристика, признак, свойство чего-либо, которые можно измерить.

Такие характеристики есть у всего, что нас окружает: любого предмета, вещества и т. д. Когда мы смотрим на большой шкаф, то легко представляем, как много он весит. Но при взгляде на крошечную снежинку кажется, будто она невесома. Однако масса есть и у неё, и это тоже можно измерить.

Даже то, что нельзя увидеть или потрогать, всё равно обладает измеряемыми свойствами. Например, воздух в помещении. Он ничего не весит и не виден, но у него есть другие характеристики: объём, влажность, давление, температура и др.

Чтобы физическую величину можно было использовать, её нужно описать. Поэтому у каждой известной есть:

  • физический смысл — описание того, что она измеряет;
  • название;
  • символьное (буквенное) обозначение;
  • единицы измерения;
  • формула, которая пригодится в расчётах этой величины из других.

Также должен быть инструмент, которым можно измерить эту величину. Например, определять массу предметов помогают весы, длину — рулетки и линейки, а температуру — термометр.

Единицы измерения, система СИ

Единица измерения — это такие единицы, которые обозначают меру различных физических величин.

Причём у одной и той же величины часто есть несколько единиц измерения, которые можно переводить из одной в другую. Например, массу можно измерять в граммах, килограммах, тоннах и т. д.

Раньше на Руси были свои единицы измерения: локти, аршины, вершки и прочие. Но от них пришлось отказаться: в каждой стране измеряли величины по-разному, и поэтому людям было тяжело понять друг друга. Чтобы убрать путаницу, страны договорились их унифицировать и создали Международную систему единиц (СИ).

Основные и производные величины

Основные физические величины — это такие величины, которые лежат в основании системы СИ.

В Международной системе у каждой такой величины есть основная единица измерения. Всего их 7:

  • килограмм (кг/kg) — масса (m);
  • секунда (с/s) — время (t);
  • метр (м/m) — путь, расстояние (S, L);
  • ампер (А) — сила электрического тока (I);
  • кельвин (К) — температура (T);
  • кандела (кд/mol) — сила света (lv);
  • моль (моль/cd) — количество вещества (n).

Производные физические величины — это такие величины, которые образованы от основных.

К таким единицам относятся:

  • квадратный метр (м2) — площадь (S);
  • кубический метр (м3) — объём (V);
  • метр в секунду (м/с)— скорость (v);
  • метр в секунду в квадрате (м/с2) — ускорение (a);
  • килограмм на метр в секунду (кг ⋅ м/с) — импульс (p);
  • ньютон (Н) — сила (F);
  • джоуль (Дж) — количество теплоты (Q);
  • кулон (Кл) — электрический заряд (q);
  • вольт (В) — напряжение (U);
  • джоуль (Дж) — механическая работа (A);
  • джоуль (Дж) — энергия (E);
  • ватт (Вт) — мощность (N);
  • паскаль (Па) — давление (p);
  • килограмм, делённый на кубический метр (кг/м3) — плотность (ρ);
  • герц (Гц) — частота (v);
  • радиан (рад) — угол (α);
  • радиан в секунду (рад/с)— угловая скорость (ω);
  • радиан в секунду в квадрате (рад/с2) — угловое ускорение (ε);
  • стерадиан (ср) — телесный угол (Ω);
  • ом (Ом) — электрическое сопротивление (R);
  • вебер (Вб) — магнитный поток (Ф) и др.

Приставки

Однако основные единицы не подходят для всех измерений. Во время расчётов люди сталкиваются с огромными и мизерными значениями величин, использовать для них основные единицы из системы СИ неудобно. Поэтому создали приставки (префиксы), которые помогают в таких случаях.

Приставки бывают кратным и дольными. Первые обозначают увеличение, умножение на степени 10, вторые — уменьшение, деление на эти степени. Их много, в таблице ниже мы разберём только те, которые чаще будут встречаться в задачах.

Префиксы единиц измерения в СИ

Префикс

Обозначение

Множитель

Нано-

н

10−9

Микро-

мк

10−6

Милли-

м

10−3

Санти-

с

10−2

Деци-

д

10−1

Дека-

да

101

Гекто-

г

102

Кило-

к

103

Мега-

М

106

Гига-

Г

109

Внесистемные единицы

Внесистемные единицы измерения — это такие единицы, которых нет в системе СИ.

Несмотря на это, мы пользуемся ими каждый день. Ещё их можно переводить в единицы измерения СИ и они будут встречаться вам в задачах по физике. А значит, нужно уметь работать и с ними. Вот примеры таких единиц для разных величин:

  • масса: тонны;
  • площадь: гектар;
  • время: минуты, часы, сутки;
  • объём: литры и т. д.

Перевод внесистемных единиц измерения в СИ

Физические величины

Внесистемные единицы измерения

Единицы измерения СИ

Масса

1 тонна (т)

1 000 кг

Площадь

1 гектар (га)

10 000 м2

Время

1 минута (мин)

60 с

1 час (ч) = 60 мин

3 600 с

1 сутки (сут) = 24 ч = 1 440 мин

86 400 с

Объём

1 литр (л) = 1 дм3

0,001 м3

Получи больше пользы от Skysmart:

Действия над физическими величинами

В физике можно выполнять математические действия со значениями величин. Но есть правила: складывать, вычитать и сравнивать можно только те, что обозначают одни и те же физические характеристики. Т. е. значения величин, которые выражены в одних единицах измерения.

Например, можно вычесть метры из метров, сантиметры из метров, метры из километров, потому что всё это — меры расстояния. Однако из метров никак не вычесть минуты или граммы.

При сложении и вычитании величин действия нужно проводить только над значением, сама величина останется прежней. При этом их важно привести к общей единице измерения:

  • 5 м + 1 м = 5 м;
  • 5 м – 200 см = 5 м – 2 м = 3 м;
  • 5 м < 650 см = 5 м < 6 м 50 см.

Однако умножать и делить можно не только однородные единицы измерения, но и те, что относятся к разным величинам. Например, можно умножить метры на метры и получатся метры в квадрате. А частным метров и секунд будут метры в секунду — единицы измерения скорости, производной величины.

Это важно

При умножении или делении величин результат всегда будет в новых единицах измерения.

При умножении любых величин перемножаются и их значения, и сами единицы:

  • 5 м ⋅ 2 м = 10 м2;
  • 150 мм ⋅ 2 см = 15 см ⋅ 2 см = 30 см2;
  • 6 м ⋅ 2 м2 = 12 м3;
  • 4 кг ⋅ 3 м = 12 кг ⋅ м.

То же самое при делении: выполняем действия и с числовыми значениями, и с самими единицами:

  • 15 м : 5 с = 3 м/с;
  • 21 м3 : 7 м2 = 3 м и т. д.

Таблица физических величин

Таблица основные и производных физических величин

Физическая величина

Обозначение

Единица измерения в СИ

Обозначение

Основные физические величины

Масса

m

килограмм

кг/kg

Время

t

секунда

с/s

Путь, расстояние

S

метр

м/m

Сила электрического тока

I

ампер

А

Температура

T

кельвин

К

Сила света

lv

кандела

кд/cd

Количество вещества

n

моль

моль/mol

Производные физические величины

Площадь

S

квадратный метр

м2

Объём

V

кубический метр

м3

Скорость

v

метр в секунду

м/с

Ускорение

a

метр в секунду в квадрате

м/с2

Импульс

p

килограмм на метр в секунду

кг ⋅ м/с

Сила

F

ньютон

Н

Механическая работа

A

джоуль

Дж

Энергия

E

джоуль

Дж

Мощность

N

ватт

Вт

Давление

p

паскаль

Па

Плотность

ρ

килограмм, делённый на кубический метр

кг/м3

Количество теплоты

Q

джоуль

Дж

Электрический заряд

q

кулон

Кл

Напряжение

U

вольт

В

Электрическое сопротивление

R

ом

Ом

Магнитный поток

Ф

вебер

Вб

Частота

v

герц

Гц

Угол

α

радиан

рад

Угловая скорость

ω

радиан в секунду

рад/с

Угловое ускорение

ε

радиан в секунду в квадрате

рад/с2

Телесный угол

Ω

стерадиан

ср

Работать с физическими величинами и единицами измерения может быть сложно — на контрольных и экзаменах встречаются задачи, в которых легко запутаться. Но немного регулярной практики — и они будут на страшны. Начните заниматься на курсе по физике: преподаватель поможет закрыть пробелы в знаниях и научит решать задачи, которые раньше давались с трудом. Первый урок — бесплатно!

Комментарии

Открыть диалоговое окно с формой по клику
Бесплатные шпаргалки
Бесплатные шпаргалки
Бесплатные шпаргалки
Проверьте знания по физике бесплатно
  • Оставьте заявку на бесплатное тестирование
  • Приходите на тестирование вместе с ребёнком
  • Получите оценку знаний и конкретные шаги, чтобы прокачать их
Шаг 1 из 2
Шаг 1 из 2
Шаг 2 из 2