FYZIKÁLNÍ VELIČINY A JEJICH JEDNOTKY

1. FYZIKÁLNÍ VELIČINY A JEJICH JEDNOTKY

2. Zkoumáním fyzikálních objektů (např. polí, těles) zjišťujeme že: • zkoumané objekty mají dané vlastnosti, • nacházejí se v určitých stavech, • na nich nebo mezi nimi mohou probíhat různé děje. • Fyzikální vlastnosti, stavy nebo změny , jenž můžeme měřit, jsou charakterizovány fyzikálními veličinami. • Příklad fyzikálních veličin: délka, hmotnost, teplota, elektrický proud, apod.

3. ZÁKLADNÍ POJMY • Fyzikální veličiny mají dva typy stránek hodnocení: • kvalitativní stránka – vyjadřuje vlastnost společnou různým fyzikálním objektům • kvantitativní stránka – vyjadřuje stupeň, intenzitu, velikost této vlastnosti. • Hodnota dané veličiny je určována srovnáním s hodnotou veličiny stejného druhu, kterou volíme za jednotku, např. metr, Celsiův stupeň, ampér, apod. • Získaná číselná hodnota vyjadřuje, kolikrát je hodnota měřené veličiny větší, resp. menší, než zvolená jednotka,

4. Číselná hodnota veličiny závisí na volbě jednotky, jenž je nazývána jednotka fyzikální veličiny, stručně jednotka. • U fyzikálních veličin, které jsou vektory určujeme velikost vektoru, jeho směr, případně umístnění vektoru v daném bodě. • V ČR se mohou používat pouze zákonné jednotky vycházející z Mezinárodní soustavy jednotek (SI). • Pro pracující ve vědě, technice, průmyslu a dalších oborech jsou zákonné jednotky obsaženy v příslušných státních normách. • Základní česku normou je norma Veličiny a jednotky – ČSN ISO 31.

5. DĚLENÍ JEDNOTEK • Základní jednotky: • Metr [m] – je vzdálenost, kterou proběhne světlo ve vakuu za dobu 1/299 792 458 sekundy. • Kilogram [kg] – je hmotnost mezinárodního prototypu kilogramu uloženého v Mezinárodním úřadu pro míry a váhy v Sèvres u Paříže. • Sekunda [s]– je doba rovnající se 9 192 631 770 periodám záření, které odpovídá přechodu mezi dvěma hladinami velmi jemné struktury základního stavu atomu cesia 133.

6. Základní jednotky • Ampér[A] – je stálý elektrický proud, který při průchodu dvěma rovnoběžnými přímými a nekonečnými vodiči zanedbatelného kruhového průřezu, umístněnými ve vakuu ve vzdálenosti 1 metru, vyvolá mezi nimi stálou sílu o velikosti 2.10-7 newtonu na 1 metr délky. • Kelvin [K] – je 1/273,16 termodynamické teploty trojného bodu vody. • Mol[mol] – je látkové množství soustavy, která obsahuje právě tolik elementárních jedinců, kolik je atomů v nuklidu uhlíku C o hmotnosti 0,012 kg. • Kandela[cd] – je svítivost zdroje , který v daném směru vysílá záření o kmitočtu 540.1012 hertzů a jehož zářivost je v tomto směru 1/683 wattů na steradián. 12 6

7. Odvozené jednotky • Odvozené jednotky jsou jednotky, které odvozují ze základních jednotek pomocí definičních rovnic, např. rychlost. • Odvozené jednotky mohou mít i svůj vlastní název – newton = kg.m.s-2 = N • Mezi odvozené jednotky se také řadí radián. • Násobky a díly jednotek • Tvoří se ze základních a odvozených jednotek násobením, nebo dělením vodnou mocninou deseti. Přednost se dává násobku 103 pomocí předpon. Název násobku nebo dílu jednotky se skládá z normalizované předpony a názvu hlavní jednotky - milivolt mV, miligram mg, kilonewtonkN, apod.

8. MĚŘENÍ FYZIKÁLNÍCH JEDNOTEK • Měření je soubor experimentálních metod, jejíž cílem je stanovit hodnotu měřené veličiny. • K měření fyzikálních veličin se používají měřidla. • Při subjektivním měřením se srovnává působení na lidské smysly. • Při objektivním měřením se srovnává působení na měřící zařízení.

9. MĚŘENÍ FYZIKÁLNÍCH JEDNOTEK • Měření je založeno na měřícím principu, např. při měření teploty může být měřícím principem teplotní roztažnost. • Měřící metoda je způsob, jakým pak na základě měřícího principu měříme danou fyzikální veličinu. • Měřící metody dělíme podle různých hledisek: • metody přímé – jsou založeny na zjišťování hodnoty přímým srovnáním se známou hodnotou téže veličiny (např. měření délky), • metody nepřímé – hodnota měřené veličiny se stanovuje na základě určitého fyzikálního vztahu z hodnot jiných veličin (např. hustota látky).

10. Metoda nezávislá neboli absolutní hodnota – poskytuje přímo hodnotu měřené veličiny ve zvolených jednotkách. • Srovnávací neboli relativní metoda – poskytuje jen poměrnou hodnotu měřené veličiny, např. měření hustoty tělesa na základě Archimédova zákona.

11. Zpracování výsledků měření • Při každém měřením se dopouštíme chyb způsobené lidským faktorem nebo nepřesností měřících zařízení. • Chyby se dělí na: • Soustavné chyby: • vznikají z nedokonalosti měřící metody, z chyby použitého stroje a mají svou chybu v pozorovateli • při měření se vyskytují pravidelně a mají stálý vliv na výsledek měření • výsledek se buď zmenšuje nebo zvětšuje.

12. Náhodné chyby: • jsou výsledkem nepravidelných vlivů • opakované měření jedné veličiny se poněkud liší • hodnoty jsou rozptýleny kolem střední hodnoty • náhodné chyby nelze odstranit • Aritmetický průměr • Střední chyba aritmetického průměru

13. Výsledek měření je tedy • Relativní chyba se vyjadřuje v %: