Физика табиғат құбылыстарын зерттейтін ғылым ретінде стандартты зерттеу әдістемесін қолданады. Негізгі кезеңдерді атауға болады: бақылау, гипотезаны алға қою, эксперимент жүргізу, теорияны негіздеу. Бақылау барысында құбылыстың ерекше белгілері, оның жүру барысы, мүмкін себептері мен салдары белгіленеді. Гипотеза құбылыстың барысын түсіндіруге, оның заңдылықтарын белгілеуге мүмкіндік береді. Эксперимент гипотезаның дұрыстығын растайды (немесе растамайды). Тәжірибе барысында мәндердің сандық қатынасын орнатуға мүмкіндік береді, бұл тәуелділіктерді дәл орнатуға әкеледі. Эксперимент барысында расталған гипотеза ғылыми теорияның негізін құрайды.
Ешбір теория эксперимент барысында толық және сөзсіз растау алмаса, шындық деп айта алмайды. Соңғысын жүргізу процесті сипаттайтын физикалық шамаларды өлшеумен байланысты. Физикалық шама өлшеудің негізі болып табылады.
Бұл не
Өлшем заңдылықтар туралы гипотезаның дұрыстығын растайтын шамаларды білдіреді. Физикалық шама – физикалық шаманың ғылыми сипаттамасыдене, оның сапалық қатынасы көптеген ұқсас денелерге ортақ. Әрбір дене үшін мұндай сандық сипаттама тек жеке.
Арнайы әдебиеттерге жүгінетін болсақ, онда М. Юдин және басқалардың анықтамалығында (1989 жылғы басылым) физикалық шама: «физикалық объектінің қасиеттерінің бірінің сипаттамасы (физикалық жүйе, құбылыс немесе көптеген физикалық нысандар үшін сапалық, бірақ әрбір нысан үшін сандық жеке."
Ожеговтың сөздігінде (1990 жылғы басылым) физикалық шама «заттың өлшемі, көлемі, ұзындығы» делінген.
Мысалы, ұзындық – физикалық шама. Механика ұзындықты жүріп өткен жол ретінде түсіндіреді, электродинамика сымның ұзындығын пайдаланады, термодинамикада ұқсас шама ыдыстардың қабырғаларының қалыңдығын анықтайды. Ұғымның мәні өзгермейді: шама бірліктері бірдей болуы мүмкін, бірақ мәні әртүрлі болуы мүмкін.
Физикалық шаманың, айталық, математикалық шамадан ерекшелігі - өлшем бірлігінің болуы. Метр, табан, аршын - ұзындық өлшем бірліктерінің мысалдары.
Өлшем бірліктері
Физикалық шаманы өлшеу үшін оны бірлік ретінде алынған мәнмен салыстыру керек. «Қырық сегіз попугая» тамаша мультфильмін есте сақтаңыз. Боа конструкторының ұзындығын анықтау үшін кейіпкерлер оның ұзындығын попугаяларда, пілдерде немесе маймылдарда өлшеген. Бұл жағдайда боа контрикторының ұзындығы басқа мультфильм кейіпкерлерінің биіктігімен салыстырылды. Нәтиже сандық жағынан стандартқа байланысты болды.
Физикалық шаманың бірлігі – белгілі бірліктер жүйесіндегі оның өлшем өлшемі. Бұл өлшемдердегі шатасушылық өлшемдердің жетілмегендігінен, біркелкі еместігінен ғана емес, кейде бірліктердің салыстырмалылығынан да туындайды.
Орысша ұзындық өлшемі – аршын – сұқ саусақ пен бас бармақ арасындағы қашықтық. Алайда, барлық адамның қолы әртүрлі, ал ересек адамның қолымен өлшенетін аршын баланың немесе әйелдің қолындағы аршыннан ерекшеленеді. Ұзындық өлшемдері арасындағы бірдей сәйкессіздік иық (қолдың саусақ ұштары арасындағы қашықтық) мен шынтаққа (ортаңғы саусақтан қолдың шынтағына дейінгі қашықтық) қатысты.
Бір қызығы, кішкентай бойлы еркектерді дүкендерге сатушы болып кіргізетін. Айласыз көпестер матаны бірнеше кішірек өлшемдерді қолданып үнемдеді: аршын, шынтақ, түк.
Өлшеу жүйелері
Мұндай сан алуан шаралар тек Ресейде ғана емес, басқа елдерде де болған. Өлшем бірліктерін енгізу көбінесе ерікті болды, кейде бұл өлшем бірліктері олардың өлшеу ыңғайлылығынан ғана енгізілді. Мысалы, атмосфералық қысымды өлшеу үшін мм Hg енгізілді. Торричеллидің сынаппен толтырылған түтік пайдаланылған әйгілі тәжірибесі осындай ерекше мәнді енгізуге мүмкіндік берді.
Қозғалтқыштардың қуаты ат күшімен салыстырылды (бұл біздің заманымызда қолданылады).
Физикалық шамаларды өлшейтін әртүрлі физикалық шамалар оны қиын және сенімсіз етіп қана қоймай, ғылымның дамуын қиындатады.
Бірыңғай шаралар жүйесі
Біріккенәрбір индустриалды елде қолайлы және оңтайландырылған физикалық шамалар жүйесі кезек күттірмейтін қажеттілікке айналды. Мүмкіндігінше аз бірліктерді таңдау идеясы негіз ретінде қабылданды, оның көмегімен басқа шамаларды математикалық қатынастарда көрсетуге болады. Мұндай негізгі шамалар бір-бірімен байланысты болмауы керек, олардың мағынасы кез келген экономикалық жүйеде бір мағыналы және анық анықталады.
Бұл мәселе әртүрлі елдерде қолданылған. Бірыңғай шаралар жүйесін құру (Metric, GHS, ISS және т.
19 ғасырдың аяғында қойылған мәселе тек 1958 жылы шешілді. Бірыңғай жүйе Халықаралық құқықтық метрология комитетінің отырысында ұсынылды.
Бірыңғай шаралар жүйесі
1960 Салмақтар мен өлшемдер жөніндегі Бас конференцияның тарихи отырысы болды. Осы құрметті ассамблеяның шешімімен «Systeme internationale d'unites» (қысқартылған SI) деп аталатын бірегей жүйе қабылданды. Орыс нұсқасында бұл жүйе Халықаралық жүйе (SI аббревиатурасы) деп аталады.
7 негізгі бірлікке және 2 қосымшаға негізделген. Олардың сандық мәні стандартты
ретінде анықталады.
SI физикалық шамалар кестесі
| Негізгі құрылғының атауы | Өлшем мәні | Тағайындау | |
| Халықаралық | Орыс | ||
| Негізгі бірліктер | |||
| килограмм | Масса | кг | кг |
| метр | Ұзындығы | m | m |
| секунд | Уақыт | s | c |
| ампер | Ағымдағы | A | A |
| келвин | Температура | K | K |
| мол | Зат мөлшері | мол | мол |
| кандела | Жарық күші | cd | cd |
| Қосымша бірліктер | |||
| Радиан | Тегіс бұрыш | rad | бақытты |
| Стерадиан | Қатты бұрыш | sr | cf |
Жүйенің өзі жеті бірліктен тұруы мүмкін емес, өйткені табиғаттағы физикалық процестердің алуан түрлілігі барған сайын жаңа шамаларды енгізуді талап етеді. Құрылымның өзі жаңа бірліктерді енгізуді ғана емес, сонымен қатар олардың математикалыққатынасы (оларды жиі өлшемдік формулалар деп атайды).
Физикалық шаманың бірлігі өлшем формуласындағы негізгі бірліктерді көбейту, дәрежеге көтеру және бөлу арқылы алынады. Мұндай теңдеулерде сандық коэффициенттердің болмауы жүйені барлық жағынан ыңғайлы етіп қана қоймайды, сонымен қатар когерентті (консистентті) етеді.
Туынды бірліктер
Жеті негізгіден құралатын өлшем бірліктері туынды деп аталады. Негізгі және туынды бірліктерден басқа қосымшаларды (радиандар мен стерадиандар) енгізу қажет болды. Олардың өлшемі нөлге тең деп есептеледі. Оларды анықтауға арналған өлшеу құралдарының болмауы оларды өлшеуді мүмкін емес етеді. Олардың енгізілуі теориялық зерттеулерде қолданылуына байланысты. Мысалы, бұл жүйедегі физикалық шама «күш» Ньютонмен өлшенеді. Күш белгілі бір массасы бар дененің жылдамдығының өзгеруіне себеп болатын денелердің бір-біріне әсер етуінің өлшемі болғандықтан, оны жылдамдық бірлігіне масса бірлігінің көбейтіндісі ретінде анықтауға болады. уақыт бірлігі:
F=k٠M٠v/T, мұндағы k – пропорционалдық коэффициенті, M – масса бірлігі, v – жылдамдық бірлігі, T – уақыт бірлігі.
SI келесі өлшем формуласын береді: H=kg٠m/s2, мұнда үш бірлік пайдаланылады. Ал килограмм, метр, ал екіншісі негізгі болып жіктеледі. Пропорционалдық коэффициенті 1.
Біртекті шамалардың қатынасы ретінде анықталатын өлшемсіз шамаларды енгізуге болады. Оларға үйкеліс коэффициенті,Өздеріңіз білетіндей, үйкеліс күшінің қалыпты қысым күшіне қатынасына тең.
Негізгі шамалардан алынған физикалық шамалар кестесі
| Бірлік атауы | Өлшем мәні | Өлшемдік формула |
| Джоуль | энергия | kg٠m2٠s-2 |
| Паскаль | қысым | kg٠ м-1 0s-2 |
| Tesla | магниттік индукция | кг ٠А-1 ٠с-2 |
| Вольт | электр кернеуі | кг 0м2 ٠с-3٠А-1 |
| Ом | Электрлік кедергі | кг 0м2 ٠с-3٠А-2 |
| кулон | Электр заряды | А٠ с |
| Ватт | қуат | кг 0м2 0s-3 |
| Фарад | Электр сыйымдылығы | m-2٠kg-1 ٠c4٠A2 |
| Джоуль Кельвинге | Жылу сыйымдылығы | кг 0м2٠s-2 ٠K-1 |
| Беккерел | Әрекетрадиоактивті материал | C-1 |
| Вебер | Магниттік ағын | m2 ٠kg 0с-2٠A-1 |
| Генри | Индуктивтілік | m2 ٠kg ٠c-2 ٠A-2 |
| Герц | Жиілік | c-1 |
| Сұр | Сіңірілген доза | m2 0s-1 |
| Сиверт | Баламалы сәулелену дозасы | m2 0s-2 |
| Люкс | Жарықтандыру | m-2 ٠cd ٠sr-2 |
| Люмендер | Жарық ағыны | cd ٠av |
| Ньютон | Күш, салмақ | м 0 кг 0с-2 |
| Siemens | Электрөткізгіштік | m-2 0kg-1 ٠c3 ٠A2 |
| Фарад | Электр сыйымдылығы | m-2 0kg-1 ٠c4 ٠A2 |
Жүйеден тыс блоктар
СИ-ге кірмейтін немесе тек сандық коэффициентпен ерекшеленетін тарихи қалыптасқан мәндерді пайдалануға рұқсат етіледішамаларды өлшегенде. Бұл жүйелік емес бірліктер. Мысалы, мм сын.бағ., рентген және т.б.
Сандық коэффициенттер қосалқы және еселіктерді енгізу үшін қолданылады. Префикстер белгілі бір санға сәйкес келеді. Мысал ретінде центи-, кило-, дека-, мега- және басқалары бар.
1 километр=1000 метр, 1 сантиметр=0,01 метр.
Мәндер типологиясы
Мән түрін орнатуға мүмкіндік беретін кейбір негізгі мүмкіндіктерді көрсетуге тырысайық.
1. Бағыт. Физикалық шаманың әрекеті бағытқа тікелей байланысты болса, ол вектор, басқалары скаляр деп аталады.
2. Өлшемнің болуы. Физикалық шамалар формуласының болуы оларды өлшемді деп атауға мүмкіндік береді. Егер формулада барлық бірліктердің нөлдік дәрежесі болса, онда олар өлшемсіз деп аталады. Оларды өлшемі 1-ге тең шамалар деп атаған дұрысырақ болар еді. Өйткені өлшемсіз шама ұғымы қисынсыз. Негізгі сипат - өлшем - жойылмады!
3. Мүмкіндігінше қосу. Мәні қосуға, алуға, көбейткішке көбейтуге және т.б. (мысалы, масса) қосылатын шама – қосылатын физикалық шама.
4. физикалық жүйеге қатысты. Экстенсивті - егер оның мәні ішкі жүйенің мәндерінен құралуы мүмкін болса. Мысал ретінде шаршы метрмен өлшенетін аумақты келтіруге болады. Интенсивті – мәні жүйеге тәуелді емес шама. Оларға температура кіреді.
