Лекция 1 Физика - фундаментальная наука о природе. Физическая величина. 1. Физика - фундаментальная наука о природе Физика – наука о природе, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие свойства материального мира. Слово «физика» в переводе с греческого означает «природа». На стыке физики и других наук возникли: биофизика, астрофизика, геофизика, физическая химия. В соответствии с многообразием форм материи и движения физика подразделяется на физику элементарных частиц, физику атомных ядер, физику атомов, физику молекул, физику плазмы и др. Как наука физика появилась из недр натурфилософии – философии природы. Всю историю физики можно условно разделить на три основных этапа: древний и средневековый этап, этап классической физики, этап современной физики. 2. Физическая величина Понятие физической величины — общее в физике и метрологии и применяется для описания материальных систем объектов. Физическая величина, как указывалось выше, - это характеристика, общая в качественном отношении для множества объектов, процессов, явлений, а в количественном — индивидуальная для каждого из них. Например, все тела обладают собственной массой и температурой, но числовые значения этих параметров для разных тел различны. Количественное содержание этого свойства в объекте является размером физической величины, числовую оценку ее размеров называют значением физической величины. Физическая величина, выражающая одно и то же в качественном отношении свойство, называется однородной (одноименной). Основная задача измерений — получение информации о значениях физической величины в виде некоторого количества принятых для нее единиц. Значения физических величин подразделяются на истинные и действительные. Истинное значение — это значение, идеальным образом отражающее качественно и количественно соответствующие свойства объекта. Действительное значение — это значение, найденное экспериментально и настолько приближенное к истинному, что может быть принято вместо него. Физические величины классифицируют по ряду признаков. Различают следующие классификации: 1) по отношению к сигналам измерительной информации физические величины бывают: активные — величины, которые без использования вспомогательных источников энергии могут быть преобразованы в сигнал измерительной информации; пассивные — величины, которые нуждаются в использовании вспомогательных источников энергии, посредством которых создается сигнал измерительной информации; 2) по признаку аддитивности физические величины разделяются на: аддитивные, или экстенсивные, которые можно измерять по частям, а также точно воспроизводить с помощью многозначной меры, основанной на суммировании размеров отдельных мер; неаддитивные, или интенсивные, которые непосредственно не измеряются, а преобразуются в измерение величины или измерение путем косвенных измерений. (Аддитивность (лат. additivus — прибавляемый) — свойство величин, состоящее в том, что значение величины, соответствующее целому объекту, равно сумме значений величин, соответствующих его частям). Эволюция развития систем физических единиц. 1. Метрическая система мер - первая система единиц физических величин была принята в 1791 г. Национальным собранием Франции. Она включала в себя единицы длины, площади, объема, вместимости и веса, в основу которых были положены две единицы — метр и килограмм. Она отличалась от системы единиц, используемой сейчас, и еще не была системой единиц в современном понимании. 2. Абсолютная система единиц физических величин. Методику построения системы единиц как совокупности основных и производных единиц разработал и предложил в 1832 г. немецкий математик К. Гаусс, назвав ее абсолютной системой. За основу он взял три независимые друг от друга величины - массу, длину, время. За основные единицы измерения этих величин он принял миллиграмм, миллиметр, секунду, предполагая, что остальные единицы можно определить с их помощью. Позднее появился ряд систем единиц физических величин, построенных по принципу, предложенному Гауссом, и базирующихся на метрической системе мер, но различающихся основными единицами. В соответствии с предложенным принципом Гаусса основными системами единиц физических величин являются: 3. Система СГС, в которой основными единицами являются сантиметр как единица длины, грамм как единица массы и секунда как единица времени; была установлена в 1881 г.; 4. Система МКГСС. Применение килограмма как единицы веса, а позднее как единицы силы вообще привело в конце XIX в. к формированию системы единиц физических величин с тремя основными единицами: метр — единица длины, килограмм - сила — единица силы, секунда — единица времени; 5. Система МКСА - основными единицами являются метр, килограмм, секунда и ампер. Основы этой системы предложил в 1901 г. итальянский ученый Дж. Джорджи. Международные отношения в области науки и экономики требовали унификации единиц измерения, создания единой системы единиц физических величин, охватывающей различные отрасли области измерений и сохраняющей принцип когерентности, т.е. равенство единице коэффициента пропорциональности в уравнениях связи между физическими величинами. 5. Система СИ. В 1954 г. комиссия по разработке единой Международной системы единиц предложила проект системы единиц, который был утвержден в 1960 г. XI Генеральной конференцией по мерам и весам. Международная система единиц (сокращенно СИ) свое название взяла от начальных букв французского наименования Система Интернешнл. Международная система единиц (СИ) включает в себя семь основных (табл. 1), две дополнительные и ряд внесистемных единиц измерения.