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📜  单位制

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:57:38.694000             🧑  作者: Mango

单位制

测量构成了各种其他科学分支的基本原则，即建筑和工程服务。测量被定义为将数值与其可能的物理量和现象联系起来的行为。测量在很大程度上在日常活动中发挥作用。因此，有必要对关联要素及其理论基础、条件和局限性进行研究和探索。它定义了为测量各种商品而选择的单位。它还迎合了似是而非的单位与已经存在的类似单位的比较。

测量定义了新标准以及无法直接比较的量的形式转换。这些物理量可以转换成类似的测量信号。

测量可以通过人类独立的感官进行，通常称为估计。它也可以通过使用仪器进行估计，其复杂程度可能从简单的测量长度规则到高度复杂的类似系统来处理和设计超出感官能力的商品。因此，测量的范围可能从购买一定量的牛奶（以升为单位）或到高度复杂的机制，例如来自遥远恒星的无线电波或核弹辐射。因此，我们可以认为，测量总是涉及到物体与观察者或观察仪器之间的能量转移或相互作用。

测量一个人的身高

单元

可以将指定物理量的单位视为任意选择的标准，可用于估计属于类似测量的量。这些单位得到了人们的广泛接受和认可，并且完全符合所有准则。

选择的标准被认为是相应物理量的单位。简而言之，标准单位是一定数量的物理量。这些标准单位可以快速复制以创建各种各样的单位，并且是国际公认和可访问的。

任何物理量的测量都基于一个公式 nu，

其中，n = 量度的数值，

u = 数量单位。

标准

物理量单位的实际物理体现称为该物理量的标准。标准以数值（n）和单位（μ）表示。

物理量的计量=数值×单位

例如：杆的长度 = 12 m。这里 12 是它的数字段，m（米）是单位。

基本单位

基本单位本质上是基本的，也就是说，它们可以独立地表达，而不依赖于任何其他物理量。这意味着不可能根据任何其他物理量进一步解决它。它也被称为基本物理量。基本量有自己的值和单位。

Fundamental QuantitiesFundamental UnitsSymbol
Lengthmeterm
Masskilogramkg
Timeseconds
Temperaturekelvink
Electric currentampereA
Luminous intensitycandelacd
Amount of substancemolemol

补充基本单元

还有另外两个补充的基本单位，即弧度和球面度是分别测量平面角和立体角的两个补充。

Supplementary Fundamental QuantitiesSupplementary Unit
Plane angleradian
Solid anglesteradian

  • 弧度 (rad)
    1 弧度等于圆心与圆弧所对的角，圆弧的长度等于圆的半径。它是表示平面角度的单位。

θ = 1 弧度

dθ=\left(\frac{ds}{r}\right)\ radian

  • 球面度 (sr)
    一个球面度等于球体中心与其表面所对的立体角。它的面积等于球体半径的平方，是立体角的单位。立体角的球面度，

Ω = 1 球面度

dΩ =\frac{Area\ cut\ out\ from\ the\ surface\ of\ sphere}{(Radius)^2}\\ dΩ =\left(\frac{dA}{r^2}\right)\ steradian

基本单位的性质

任何标准单元都应具有以下两个属性：

  • 不变性
    标准单位必须是不变的。因此，将中指指尖和肘部之间的距离定义为长度单位并不是一成不变的。
  • 可用性
    标准单位应易于与其他数量进行比较。

SI 的七个基本单位定义如下。

  • 米（米）
    定义为波长的 1650763.73 倍，在真空中从 2p 10到 5d 5的过渡中发出的橙色光。
  • 公斤（公斤）
    定义为保存在 Serves 的铂铱圆柱体的质量。
  • 第二个
    铯中超精细跃迁的 9192631770 次辐射周期所用的时间 – 133 在不受外部场干扰时。
  • 安培 (A)
    在真空中，如果在相距 1 m 的两根无限长、直、平行、横截面可忽略不计的导线中的每一根中保持恒定电流，则在导线之间产生每米导线长度为 2×10 -7牛顿的力.
  • 开尔文 (K)
    以绝对零作为零，水的三相点作为热力学标尺上的上固定点来测量温度。区间分为273.15个格，每个格被认为是单位温度。
  • 坎德拉 (cd)
    表面垂直方向的发光强度\frac{1}{600000} 在 101325 牛顿/平方米的压力下，在冰点铂的温度下，平方米的全散热器。
  • 摩尔 (mol)
    摩尔是任何含有与 0.012 千克碳同位素中的原子一样多的基本实体的物质的量\frac{12}{6} C。

派生单位

衍生单位用于从基本单位组合中获得单位的商品。派生单元有时会被指定名称。例如，力的 SI 单位是 kg ms -2 ，称为牛顿 (N)。功率的单位是 kg m 2 s -3 ，称为瓦特 (W)。

查找派生单位的步骤

  • 获取要导出其单位的量的公式。
  • 替换所有涉及数量的单位。所选择的单位都应该属于一个基本或标准形式的单位系统。
  • 化简为数量的派生单位以计算其最终单位。

示例：计算速度单位。

因为，我们知道速度是一个派生量，从距离和时间（基本量）获得。

数学上，

速度=位移/时间

SI 速度单位 = \frac{S.I.\ unit\ of\ displacement}{ S.I.\ unit\ of\ time} = 米/秒

因此，SI 的速度单位是 m/s。

一些重要的派生单位

一些派生单位已被赋予特定名称，具体取决于其使用的增加，尽管它们在 SI 单位中不被识别。

  • 微米 (mm) = 10 -6 m
  • 埃 (Å) = 10 -10 m
  • 费米 (fm) = 10 -15 m
  • 谷仓 (b) = 10 -28 m 2

单位制

任何单位系统都包含用于各种物理量的一整套基本单位和派生单位。首选的单位制如下：

  • CGS 系统（厘米克秒）
    根据该系统的指南，长度单位是厘米，质量单位是克，时间单位是秒。
  • FPS系统（英尺磅秒）
    根据该系统的指南，长度单位是英尺，质量单位是磅，时间单位是秒。
  • MKS系统（米公斤秒）
    根据该系统的指南，长度单位是米，质量单位是公斤，时间单位是秒。
  • SI 系统
    System Internationale d' Units，即 SI 系统包含七个基本单位和两个补充基本单位。

笔记：

在计算任何物理量的值时，所涉及的导出量的单位被视为代数量，直到获得所需的单位。

SI 单位制的优点

SI 计量单位优于其他计量单位，因为，

  • 它是国际公认的。
  • 它是一个公制系统。
  • 它是一个合理连贯的单位系统，
  • CGS 和 MKS 单位系统之间的轻松转换。
  • 使用十进制，易于理解和应用。

其他重要的长度单位

距离可以无限大，不能用米或公里来描述。例如行星和恒星的距离等。因此，在进行此类计算时，需要使用一些较大的长度单位，例如“天文单位”、“光年”、秒差距等，其中一些是：

  • 天文单位——地球与太阳之间的平均间隔。
    1 AU = 1.496 x 10 11米。
  • 光年——光在真空中一年所走过的距离。
    1 光年 = 9.46 x 10 15 m。
  • 秒差距 - 一个天文单位长度的弧在一点对角一秒的距离。
    1 秒差距 = 3.08 x 10 16 m
  • 费米——原子核的大小用“费米”表示。
    1 费米 = 如果 = 10 -15 m
  • 埃——一个微小原子的大小
    1 埃 = 1A = 10 -10 m

示例问题

问题1.转换G的单位，即重力常数，CGS系统中G = 6.67 x 10 -11 Nm 2 /kg 2 。

解决方案：

问题 2. 命名下列商品的 SI 单位：

一种。压力

湾。立体角

C。发光强度。

解决方案：

问题 3. 推导潜热的 SI 单位。

解决方案：

问题 4：A 0和 AU 有什么关系？

解决方案：

问题 5：以米为单位描述 1 光年。

解决方案：