Nad projektem pracowali

1. Nad projektem pracowali • Martyna • Magda • Edyta • Kasia • Gabrysia • Klaudia • Łukasz • Damian • Tomek • Kamil • Kuba • Marcin • Jacek • Piotr • Dawid

2. Wielkości fizyczne i ich jednostki

3. spis treści 1) Cele projektu 2) Międzynarodowy Układ Jednostek SI • jednostki podstawowe • jednostki pochodne 3) Praca nad projektem • pomiary i obliczenia • doświadczenia • zadania 4) Wnioski 5) Bibliografia

4. cele projektu • Zebranie i usystematyzowanie wiedzy o wielkościach fizycznych oraz ich jednostkach zawartych w Układzie SI. • Przeprowadzenie pomiarów i opracowanie wyników z zastosowaniem różnych wielkości fizycznych. • Rozwiązywanie zadań z zastosowaniem różnych jednostek.

5. wielkości fizyczne

6. wielkości fizyczne Fizyk obserwując zjawiska opisuje je, podając ich cechy. Te cechy, które można zmierzyć, fizyk nazywa wielkościami fizycznymi. Podstawowymi wielkościami, jakimi opisuje się ciała i zjawiska fizyczne, są: masa, długość, czas, temperatura, objętość, prędkość ruchu ciała, siła.

7. Międzynarodowy Układ Jednostek SI Kiedyś do pomiaru podstawowych wielkości w różnych krajach, czy wręcz w różnych okolicach tego samego kraju stosowano często mocno różniące się jednostki. Np. długość mierzono najczęściej w stopach. Ale wiadomo - stopa wielkoluda, to nie to samo co stopa dziecka. Dzisiaj większość uczonych i inżynierów z całego świata posługuje się najczęściej jednolitym systemem jednostek zwanym Układem SI (franc. Systeme International d'Unites), lub niekiedy układem "metrycznym". Układ ten wywodzi się z Francji, jeszcze z czasów Wielkiej Rewolucji Francuskiej.

8. jednostki podstawowe Międzynarodowego Układu (SI)

9. Międzynarodowy Układ Jednostek SI Punktem wyjścia dla stosowanego układu jednostek są jednostki podstawowe. Nie da się jednej jednostki podstawowej otrzymać z drugiej jednostki podstawowej za pomocą jakiegoś wzoru. Poza tym każda jednostka podstawowa jest ustalana w oparciu o fizycznie istniejące ciało, lub doświadczenie.  Układ SI często jest nazywany układem MKS. Wynika to z faktu, że jego podstawowymi jednostkami związanymi z mechaniką są Metr, Kilogram, Sekunda. W odróżnieniu od niego w rzadko dziś używanym układzie CGS jednostką długości był Centymetr (zamiast metra), a jednostką masy Gram (zamiast kilograma) i tylko Sekunda była wspólną jednostką w obu typach układów.

10. jednostki pochodne Układu SI

11. przedrostki jednostek Aby nie operować tysiącami, milionami i miliardami do opisu bardzo dużych i bardzo małych wielkości, stosuje się przedrostki. W poniższej tabeli zostały one zestawione wraz z nazwami wielkości będących mnożnikami.

12. przedrostki jednostek

13. jednostki w informatyce Bit (skrót - 1 b) stanowi najmniejszą możliwą jednostką informacji i może on przyjmować tylko dwie wartości oznaczane najczęściej jako PRAWDA - FAŁSZ, lub 0 "zero" i 1 "jeden". 1 bajt = 8 bitów (skrót - 1B) Pochodne od bajtów jednostki to kilobajt, megabajt, gigabajt, terabajt.

14. jednostki podstawowe

15. długość i jednostki długości Długość, odległość, odstęp - to nazwy na tę samą wielkość fizyczną, będącą podstawową jednostką sytuującą punkty w przestrzeni. Jednostka długości w układzie SI: metr (m) 1 metr jest równy drodze jaką przebywa w próżni światło w ciągu czasu 1/299792458 sekundy. Inne jednostki 1 pm = 0,000000000001 m 1 nm = 0,000000001 m 1 mm = 0,001 m 1 dm = 0,1 m 1 cm = 0,01 m 1 km = 1000 m

16. długość i jednostki długości Jednostki długości stosowane w innych krajach : • 1 mila angielska = 1,609 km • 1 mila morska = 1,852276 km • 1 yard = 0,9144 m • 1 cal = 25,4 mm • 1 stopa angielska: 1 ft = 12 cali = 30,48 cm • 1 jednostka astronomiczna (AU): 1 AU = 1,4959789 ∙ 1011 m W astronomii najczęściej stosuje się jednostki oparte nie o metr, ale o czas w jakim światło przebywa drogę: rok świetlny - jest to odległość jaka światło przebywa w ciągu roku. 1Rok świetlny = 63240 AU = 9,4605 ∙ 1015 m

17. długość – przyrządy pomiarowe Przykładowe przyrządy pomiarowe: • linijka • taśma miernicza • miarka krawiecka

18. A to ciekawe! Obecnie dysponujemy bardzo dokładnie i jednoznacznie określonymi wzorcami podstawowych jednostek. Kiedyś tak nie było. Bardzo wiele z nich opierało się na rozmiarach części ludzkiego ciała. Król angielski Henryk I (XI w.) dekretem ustalił, że jardem nazywa się odległość od końca nosa do końca palców wyciągniętej ręki. Inny król angielski Edward II w roku 1324 ustalił, że 1 cal to długość, jaką mają trzy ziarnka jęczmienia wzięte ze środka kłosa i ułożone jedno za drugim. Dobrym pomysłem było wmurowanie wzorca długości w ścianę jakiegoś budynku w miejscu dostępnym dla wszystkich. Mógł to być mur ratusza czy kościoła. Każdy mieszkaniec miasta mógł sprawdzić dokładność swojej miary. W murze katedry św. Stefana w Wiedniu umieszczony został przed laty wzorzec sążnia. Sążeń to miara miała długość rozpostartych ramion dorosłego mężczyzny.

19. A to ciekawe! Staropolskie miary długości: • 1 cal (palec) = 0,0248 m • 1 dłoń = 3 cale = 0,0744 m • 1 ćwierć = 2 dłonie = 0,1489 m • 1 sztych = 1 1/3 ćwierci = 0,1985 m • 1 stopa = 1,5 sztycha = 0,2978 m • 1 łokieć (miara podstawowa) = 2 stopy = 0,5955 m • 1 sążeń = 3 łokcie = 1,787 m

20. masa i jej jednostki Masa to wielkość fizyczna określająca ilość materii. Jednostką masy w układzie SI jest kilogram (kg) 1 kilogram jest masą międzynarodowego wzorca kilograma. W przybliżeniu uważa się, że 1kg jest masą 1l (chłodnej) wody. • Inne jednostki • 1 mg = 0,000001 kg • 1 g = 0,001 kg • 1 dag = 0,01 kg • 1 tona (1 t) = 1000 kg

21. masa – przyrządy pomiarowe Przykładowe przyrządy pomiarowe masy: • waga laboratoryjna • waga sprężynowa • waga kuchenna • waga elektroniczna

22. A to ciekawe! W dawnej Polsce odmierzano masę w łutach, cetnarach lub grzywnach, a w krajach anglosaskich - w uncjach i funtach. W 1960 roku umówiono się powszechnie stosować ustalone jednostki wielkości fizycznych. Przyjęte wówczas jednostki tworzą Międzynarodowy Układ Jednostek Miar zwany układem SI. Wzorzec masy, podobnie jak wzorce innych jednostek, jest przechowywany w Międzynarodowym Biurze Miar i Wag w Sèvres pod Paryżem, w specjalnych warunkach – w próżni. Wzorcem 1 kg masy jest walec o wysokości 39 mm i średnicy podstawy 39 mm, wykonany z bardzo trwałego materiału – stopu platyny i irydu. W Polsce wzorce jednostek są przechowywane w Głównym Urzędzie Miar w Warszawie.

23. A to ciekawe! Stosowane dawniej jednostki można porównać z kilogramem: 1 łut = 17 g = 0,017 kg 1 uncja = 28,4 g = 0,0284 kg 1 grzywna = 200 g = 0,2 kg 1 funt = 453,6 g = 0,4536 kg 1 cetnar = 50 kg W jubilerstwie do pomiaru masy kamieni szlachetnych stosuje się karaty: 1 karat = 0,2 g

24. czas i jego jednostki Czas to jedno z podstawowych pojęć filozoficznych, skalarna wielkość fizyczna określająca kolejność zdarzeń oraz odstępy między zdarzeniami. Czas może być rozumiany jako:-chwila, punkt czasowy-odcinek czasu-trwanie-zbiór wszystkich punktów i okresów czasowych. Jednostka czasu w układzie SI: sekunda (s) Rodowód tej jednostki jest stosunkowo prosty. Punktem wyjścia jest tu naturalna jednostka czasu - doba, czyli czas w którym Ziemia obróci się wokół swojej osi. Doba ma oczywiście 24 godziny, a w każdej godzinie jest 3600 sekund. Początkowo więc sekunda była zdefiniowana jako 1/86400 doby

25. czas – przyrządy pomiarowe Przykładowe przyrządy pomiarowe czasu: • stoper • zegar wahadłowy • klepsydra • budzik

26. temperatura Temperatura jest jedną z podstawowych wielkości fizycznych Jednostką temperatury w Układzie SI jest kelwin (K) Inne skale temperatur to skala Celsjusza i skala Fahrenheita Do pomiaru temperatur służą termometry

27. temperatura w różnych skalach Wzór do przeliczania temperatury podanej w stopniach Celsjusza na temperaturę w stopniach Kelwina: Wzór do przeliczania temperatury podanej w stopniach Kelwina na temperaturę w stopniach Celsjusza: Wzór do przeliczania temperatury w stopniach Fahrenheita na temperaturę w stopniach Celsjusza: Wzór do przeliczania temperatury w stopniach Celsjusza na temperaturę w stopniach Fahrenheita:

28. temperatura w różnych skalach Porównanie temperatur w różnych skalach:

29. jednostki pochodne

30. pole powierzchni Pole powierzchni (potocznie po prostu powierzchnia figury lub pole figury) - miara, przyporządkowująca danej figurze nieujemną liczbę w pewnym sensie charakteryzującą jej rozmiar. Wzory na pola wielokątów: trójkąt równoległobok trapez trójkąt równoboczny boku a

31. pole powierzchni romb, deltoid prostokąt kwadrat koło

32. pole powierzchni graniastosłupów sześcianprostopadłościan inne graniastosłupy

33. pole powierzchni ostrosłupów czworościan foremny o krawędzi a inne ostrosłupy

34. pole powierzchni brył obrotowych walec kula stożek

35. pole powierzchni - jednostki • 1 cm2 = 100 mm2 = 102 mm2 • 1 dm2 = 100 cm2 = 102 cm2 • 1 m2 = 100 dm2 = 10000 cm2 = 104 cm2 • 1 km2 = 1000000m2 = 106 m2 • 1 a (ar) = 100 m2 • 1 ha (hektar) = 100 a = 10000 m2

36. objętość Objętość jest miarą przestrzeni, którą zajmuje dane ciało w przestrzeni trójwymiarowej. Wzory na objętość: sześcianu: prostopadłościanu : graniastosłupów: ostrosłupów:

37. objętość bryły obrotowe: walec: stożek: kula: Jednostki objętości: 1 cm3 = 1000 mm3 = 103 mm3 1 dm3 = 1000 cm3 = 103 cm3 1 l (litr) = 1 dm3

38. objętość ciał o nieregularnym kształcie Sposób wyznaczenie objętości dowolnego ciała: 1)Wlać wodę do cylindra miarowego i odczytać jej poziom: Vwody 2) Zanurzyć w cylindrze z wodą ciało o dowolnym kształcie i odczytać poziom wody: Vwody + ciało 3) Obliczyć objętość ciała: Vciała = Vwody + ciało – Vwody

39. A to ciekawe! Staropolskie miary objętości: - ciał sypkich 1 kwarta = 0,9422 l 1 garniec (miara podstawowa) = 4 kwarty = 3,7689 l 1 miarka (faska) = 4 garnce = 15,0756 l 1 ćwiertnia = 2 miarki = 30,15 l 1 półkorzec (korczyk) = 2 ćwiertnie = 60,30 l 1 korzec = 2 półkorce = 120,6 l 1 łaszt = 30 korcy = 3618 l - cieczy 1 kwarta = 0,9422 l 1 garniec (miara podstawowa) = 4 kwarty = 3,77 l 1 konew = 5 garncy = 18,8445 l 1 beczka = 14,4 konwi = 271,36 l

40. prędkość Prędkość ciała to wielkość wektorowa o kierunku i zwrocie zgodnym z kierunkiem i zwrotem przemieszczenia. Wartość prędkości można obliczyć, dzieląc wartość przemieszczenia przez czas jego trwania: Iloraz drogi i czasu, w jakim ta droga została przebyta, nazywamy szybkością: Jednostką długości w układzie SI jest: Inne jednostki: , .

41. A to ciekawe! - inne jednostki prędkości • mila na godzinę (mph), to stosowana w krajach anglosaskich jednostka prędkości, oznaczana mph. • Jedna mila na godzinę to 0,4470311111 m/s; czyli 100 mph, to około 161 km/h; a 100 km/h, to około 62 mph. • stopa na sekundę (fps) – jednostka prędkości używana w krajach anglosaskich. Wyraża przebytą drogę w stopach angielskich ... • węzeł (knot) (kn), w skrócie w.– jednostka miary, równa jednej mili morskiej na godzinę, stosowana do określania prędkości morskich jednostek pływających, a także samolotów, helikopterów, szybowców i balonów powietrznych, ponadto w meteorologii - do określania prędkości wiatrów i prądów morskich. W żegludze śródlądowej używa się kilometrów na godzinę: 1 w. = 1 NM/h = 1852 m/h

42. przyspieszenie Przyspieszenie jest wielkością wektorową, która przedstawia przyrost prędkości w jednostce czasu. wartość przyspieszenia = Jednostką przyspieszenia w układzie SI jest: . Inne jednostki to: przyrostszybkości czas, w którym ten przyrost nastąpił

43. siła Siła jest wielkością fizyczną, która charakteryzuje oddziaływanie ciał. Jest wielkością wektorową. Aby ją opisać należy określić jej kierunek, zwrot, wartość i punkt przyłożenia. Wartość siły można zmierzyć za pomocą siłomierza. Jednostka siły w układzie SI: 1 N (niuton) Siła ma wartość 1 N, jeżeli nadaje ciału o masie 1 kg przyspieszenie 1 m/s². Inne jednostki to: kN, MN.

44. siła grawitacji Siła grawitacji (ciężar) jest to siła, z jaką Ziemia przyciąga ciało. Ciężar ciała o masie m można obliczyć ze wzoru: gdzie g – przyspieszenie ziemskie, . Wartość siły ciężkości rośnie tyle samo razy, ile razy rośnie masa ciała. Mówimy, że wartość siły ciężkości jest wprost proporcjonalna do masy ciała.

45. A to ciekawe! Nazwa jednostki siły niuton pochodzi od Nazwiska angielskiego fizyka i matematyka Isaaca Newtona (1643 - 1727 ). Anegdota mówi, że obserwował on w ogrodzie spadające z drzew jabłka. To podobno stało się dla niego bodźcem do odkrycia jednego z najbardziej podstawowych praw rządzących przyrodą – prawa powszechnego ciążenia.

46. praca Praca to skalarna wielkość fizyczna, miara ilości energii przekazywanej między układami fizycznymi w procesach mechanicznych, elektrycznych, termodynamicznych i innych. Jeśli przemieszczenie ciała jest zgodne z kierunkiem i zwrotem działania siły, to miarą pracy wykonanej przez siłę o stałej wartości jest iloczyn wartości siły i wartości przemieszczenia: Jednostką pracy w układzie SI jest 1 J (dżul). Praca ma wartość 1 J gdy siła 1N działa na ciało, a przemieszczenie ma ten sam kierunek i zwrot i wynosi 1m. Nazwa jednostki pochodzi od nazwiska fizyka James Prescottla Joule’a.

47. A to ciekawe! James Prescott Joule (1818 – 1889) badacz-amator, z zawodu piwowar. Zajmował się m. in. badaniem zjawisk cieplnych. Dowiódł, że podczas wykonywania pracy pojawia się ciepło. Niezależnie od innych odkrywców sformułował zasadę zachowania energii. Przez wiele lat zajmował się wyznaczaniem tzw. mechanicznego równoważnika ciepła; w tym celu skonstruował specjalny przyrząd: opadające ciężarki obracały koło z łopatkami zanurzone w naczyniu z cieczą, co powodowało wzrost temperatury cieczy.

48. energia Energia to skalarna wielkość fizyczna charakteryzująca stan układu fizycznego (materii) jako jego zdolność do wykonania pracy. Energia występuje w różnych postaciach np: energia kinetyczna, energia sprężystości, energia cieplna, energia jądrowa. Do wykonania pracy niezbędna jest energia. Ciało ma energię mechaniczną, gdy jest w stanie wykonać pracę. Energia ciała zmienia się, gdy ciało wykonuje pracę lub gdy nad ciałem wykonujemy pracę, przy czym ∆E = W. Jednostką energii jest 1 J (dżul)

49. energia mechaniczna Energia mechaniczna to suma energii kinetycznej i potencjalnej. Jest postacią energii związaną z ruchem i położeniem obiektu fizycznego względem pewnego układu odniesienia. Rodzaje energii mechanicznej: - energia kinetyczna — dotyczy ciał będących w ruchu, - energia potencjalna — związana z oddziaływaniem (grawitacyjna dotycząca ciała w polu grawitacyjnym, sprężystości dotycząca ciał odkształconych sprężyście) Zmianę energii potencjalnej ciężkości przy podnoszeniu ciała na wysokość h obliczamy ze wzoru: Energię kinetyczną obliczamy ze wzoru:

50. ciśnienie Ciśnienie jest wielkością fizyczną, która informuje nas o wartości siły nacisku działającej prostopadle na każdą jednostkową powierzchnię. Ciśnienie obliczamy ze wzoru: Jednostką ciśnienia w układzie SI jest 1 Pa (paskal). Inne jednostki to: hPa, kPa, MPa. Do pomiaru ciśnienia atmosferycznego służy barometr, a do pomiaru ciśnienia cieczy i gazów służy manometr. siła nacisku ciśnienie = pole powierzchni