Физичка величина

Физичка величина или мерна величина је објективно својство материјалног света (материја, тела, стања и појава) које се може квалитативно разликовати и квантитативно одредити (мерити). Према међународним нормама мерним величинама су одређени називи и знакови (коса слова латиничне абецеде или грчког алфабета). За сваку је мерну величину одређен по један знак, понекад и по неколико, на пример дужина (знакови l, a, b, d и друго), маса (m), време (t, T), угао (α, β, φ и друго), сила (F), електрични напон (U). Мерне величине које се међусобно разликују само по вредности истоврсне су величине, а поступак њихова упоређивања назива се мерењем. Одабрана вредност с којом се упоређују све истоврсне величине назива се мерном јединицом. Вредност се мерне величине исказује бројном вредношћу и мерном јединицом, на пример маса је пет килограма (знаковима: m = 5 kg), или маса у килограмима је пет (знаковима m/kg = 5). Мерна величина или физичка величина изражава се као умножак бројне вредности {M} и мерне јединице [M]:

Праметар који се користио од 1889. до 1960, шипка начињена од легуре иридијума и платине.

$M=\{M\}\;[M]$

Пример:

Електрични напон $U=\{U\}\;[U]=20\;\mathrm {V}$

{U} = 20 (бројевна вредност напона је 20)

[U] = V (мерна јединица напона је волт)

Основне физичке величине

Својевремено је секунда била одређена као 86 400-ти део средњег Сунчевог дана (синодички дан), а после као одређени део тропске године.

Рачунарски генерирана слика прамере или еталона у односу на који је дефиниран килограм.

Термометар који је означен у ступњевима Целзијуса (лево) и келвина (десно).

C). У једном молу (0,012 kg) изотопа угљика 12 има Авогадров број јединки, то јест 6,02214129 × 10²³ атома.

Ампер је јачина сталне електричне струје која, одржавајући се у два равна, упоредна електрична проводника неограничене дужине и занемариво малог кружног пресека, који се налазе у вакууму међусобно размакнути један метар, узрокује међу њима силу од 2 · 10^–7 њутна по метру њихове дужине.

Кандела је јачина светлости којом у одређеном смеру светли извор једнобојне светлости фреквенције 540 терахерца кад му јачина зрачења у том смеру износи 1/683 W/sr (вата по стерадијану).

Радијан је изведена СИ-јединица просторног угла, дефинисана углом између два полупречника који на кружници одсецају лук дужине једнаке полупречнику (b = r).

Основне мерне или физичке величине су:

Међународни систем мерних јединица - основне мерне величине

Мерна величина	Знак мерне величине	Мерна јединица	Знак мерне јединице
Дужина	l	метар	m
Време	t	секунда	s
Маса	m	килограм	kg
Температура	T	келвин	K
Количина материје	n	мол	mol
Електрична струја	I, i	ампер	A
Јачина светлости	Is	кандела	cd
Угао у равни	α, β, γ, θ, φ, χ	радијан	rad
Просторни угао	ω, Ω	стерадијан	sr

Скаларне и векторске величине

Скаларне величине су оне за које је довољан исказ само њихова вредност (маса, време, температура и друго), а за векторске величине (брзина, сила и друго) ваља навести додатне податке: смер деловања, хватиште и друго.

Систем величина

Систем величина је скуп мерних величина међу којима постоје тачно одређени односи. Основне величине неког система договорно су независне (на пример дужина, маса, време), а све остале су изведене величине. Међусобни односи између појединих величина исказују се величинским једначинама, а таквим се једначинама одређују и изведене величине, на пример притисак p однос је силе F (притисак) и површине S:

$p={F \over S}$

електрична снага P умножак је електричнога напона U и јачине електричне струје I:

$P=U\cdot I$

Неки односи мерних величина имају посебне називе, на пример односи с временом називају се брзином, а ако су то енергијске величине и снагом (на пример брзина кретања, угаона брзина, брзина или снага дозе и друго), односи с масом имају атрибут специфични (специфични топлотни капацитет), а логаритам односа неких истоврсних величина назива се нивоом те величине (ниво јачине звука, ниво снаге, ниво притиска и друго).

Мерна јединица

Главни чланак: Мерна јединица

Мерна јединица је одабрана, договорена и објављена позната вредност мерне (физичке) величине с којом се при мерењу упоређују све друге истоврсне величине. Вредности, називи, знакови и употреба мерних јединица данас су одређени међународним договорима, на којима се темеље норме и мерни закони појединих земаља. Мерне се јединице описују дефиницијом, називом и знаком. Посебно одређене мерне јединице које учествују у извођењу осталих мерних јединица неког мерног система називају се основним јединицама. Неке су основне мерне јединице одређене утеловљеним прамерама или еталонима (на пример килограм), неке поступцима остварења (на пример метар, секунда), а остале се изводе из других, већ одређених јединица. Мерне јединице назване су већином према презименима знаменитих научника, неке према грчким, латинским и арапским називима, а само њих неколико има традицијски назив. Знакови мерних јединица већином су почетно слово или почетна слова њихових назива, а само је неколико традицијских знакова (подигнути кружићи, подигнуте цртице и друго), на пример ампер (знак A), њутн (N), тесла (T), ват (W), вебер (Wb), волт (V), литра (L или l), лукс (lx), метар (m), (временска) секунда (s), (угаони) ступањ (°), Целзијусов ступањ (°C) и друго. Називе и знакове имају само основне јединице СИ те ограничен број изведених јединица СИ и неке од допуштених јединица изван СИ. Већина изведених јединица нема посебне називе и знакове, него се називају и означавају према јединицама од којих су састављене, на пример јединица брзине метар у секунди (m/s), јединица запреминског протока кубни метар у секунди (m³/s), јединица енергије киловатсат (kWh) и друго.

Законите мерне јединице

Главни чланак: Међународни систем мерних јединица

Законите мерне јединице су мерне јединице прописане законима или којим другим законским документима. Због особите важности мерења у организованом људском друштву, већ су прве државе прописивале мерне јединице, а њихове су се прамере излагале на јавним местима. Данас је у већини земаља, на темељу међународних договора и норми, законито само 5 група мерних јединица: јединице Међународног система (јединице СИ), децималне јединице од јединица СИ, изузетно допуштене јединице изван СИ, децималне јединице неких изузетно допуштених јединица, те од свих њих сложене мерне јединице. Само се понека мерна јединица изван тих група изузетно допушта за употребу у посебним подручјима или околностима (на пример у поморском и ваздушном промету и међународној трговини). У земљама енглеског говорног подручја још су у употреби традиционалне англоамеричке јединице или англосаксонске мере.

Сложене мерне јединице

Сложене мерне јединице су јединице састављене од јединица различитих група. Тако је јединица која се користи за изражавање брзине возила километар на сат (знак km/h) састављена од децималне јединице од метра и изузетно допуштене јединице сат.

Старе мерне јединице

Старе мерне јединице су појединачне јединице или њихове групе које су се користиле у различитим раздобљима, на различитим местима и у различите сврхе, те се налазе у историјским документима, писаној и усменој књижевности, а утеловљене су у старим мерама, корисним предметима, грађевинама и слично. Многе су старе мерне јединице напуштене увођењем Метарског система (Метарска конвенција) у другој половини 19. века (на примјер хват, лакат, палац, унца и друго), те коначно увођењем Међународнога система јединица у другој половини 20. века (на пример стандардна атмосфера, килопонд, коњска снага, микрон и друго).

Мерење

Главни чланак: Мерење

Мерење је поступак одређивања вредности неке мерне величине. Директним мерењем упоређује се мерена величина с истоврсном упоредбеном величином, или мерном јединицом. Тако се дужина l мери упоређивањем с дужином l₀ мерног штапа. Посредно мерење обавља се директним мерењем оних величина од којих је састављена мерена величина, применом неког научног начела, те прорачуном њене вредности. Тако се површина правоугаоника мери посредно, мерењем дужина страница l₁ и l₂, те се на темељу геометријске законитости израчунава њиховим множењем:

$P=l_{1}\cdot l_{2}$

Резултат је мерења вредност мерне величине, изражена бројчаном вредношћу и припадном мерном јединицом. На пример, ако је мерена дужина l садржавала 3 дуљине мернога штапа, а његова је дужина l₀ = 1 m, вредност је мерене дужине:

$l=3\cdot l_{0}=3\,metra$.

Нормизација

Главни чланак: Мерење

Нормизација је деловање и поступци на припремању, имплементацији, прихватању и примењивању норми. Нормизацију обављају нормизацијска тела (установе, заводи), уз учешће стручњака за поједина техничка подручја за која се норме израђују. Сврха је постизање прикладности производа, поступака и услуга, смањења трошкова производње, те генерално уређеност у одређеном подручју. Нормизација је драговољан процес, али је постала одлучујућим чиниоцем у европској привредној интеграцији и светској трговини. У Европској унији постоји око 20 хиљада норми, а годишње се појављује више од хиљаду нових норми за различита подручја примене, које се поступно прихватају у оквиру Европске уније.

Норма

Главни чланак: Норме

Норма је споразумно установљен документ, одобрен од меродавнога тела, који за опште поређење даје правила, упуте, карактеристике деловања, те тиме јамчи највиши ступањ усклађености у даним условима. У техничкој су примени предмети нормирања производи, поступци или услуге. Према телима која су донела норму и подручјима примене разликују се међународне норме (ИСО), еуропске норме (ЕН) и националне норме. Један од темељних поступака регионалних и светских интеграција усклађивање је националних норми с регионалним и међународним нормама.

Види још

• Списак физичких величина

Литература

• Cook, Alan H. The observational foundations of physics, Cambridge, (1994) ISBN 0-521-45597-9
• Essential Principles of Physics, P.M. Whelan, M.J. Hodgeson, 2nd Edition, 1978, John Murray, ISBN 0-7195-3382-1
• Encyclopaedia of Physics, R.G. Lerner, G.L. Trigg, 2nd Edition, VHC Publishers, Hans Warlimont, Springer, 2005, pp. 12–13
• Physics for Scientists and Engineers: With Modern Physics (6th Edition), P.A. Tipler, G. Mosca, W.H. Freeman and Co, 2008, 9-781429-202657
• Barenblatt, G. I. (1996), Scaling, Self-Similarity, and Intermediate Asymptotics, Cambridge, UK: Cambridge University Press, ISBN 978-0-521-43522-2 
• Bhaskar, R.; Nigam, Anil (1990), „Qualitative Physics Using Dimensional Analysis”, Artificial Intelligence, 45 (1–2): 73—111, doi:10.1016/0004-3702(90)90038-2 
• Bhaskar, R.; Nigam, Anil (1991), „Qualitative Explanations of Red Giant Formation”, The Astrophysical Journal, 372: 592—6, Bibcode:1991ApJ...372..592B, doi:10.1086/170003 
• Boucher; Alves (1960), „Dimensionless Numbers”, Chemical Engineering Progress, 55: 55—64 
• Bridgman, P. W. (1922), Dimensional Analysis, Yale University Press, ISBN 978-0-548-91029-0 
• Buckingham, Edgar (1914), „On Physically Similar Systems: Illustrations of the Use of Dimensional Analysis”, Physical Review, 4 (4): 345—376, Bibcode:1914PhRv....4..345B, doi:10.1103/PhysRev.4.345, hdl:10338.dmlcz/101743  
• Drobot, S. (1953—1954), „On the foundations of dimensional analysis” (PDF), Studia Mathematica, 14: 84—99, doi:10.4064/sm-14-1-84-99  
• Gibbings, J.C. (2011), Dimensional Analysis, Springer, ISBN 978-1-84996-316-9 
• Hart, George W. (1994), „The theory of dimensioned matrices”, Ур.: Lewis, John G., Proceedings of the Fifth SIAM Conference on Applied Linear Algebra, SIAM, стр. 186—190, ISBN 978-0-89871-336-7  As postscript
• Hart, George W. (1995), Multidimensional Analysis: Algebras and Systems for Science and Engineering, Springer-Verlag, ISBN 978-0-387-94417-3 
• Huntley, H. E. (1967), Dimensional Analysis, Dover, LOC 67-17978 
• Klinkenberg, A. (1955), „Dimensional systems and systems of units in physics with special reference to chemical engineering: Part I. The principles according to which dimensional systems and systems of units are constructed”, Chemical Engineering Science, 4 (3): 130—140, 167—177, doi:10.1016/0009-2509(55)80004-8 
• Langhaar, Henry L. (1951), Dimensional Analysis and Theory of Models, Wiley, ISBN 978-0-88275-682-0 
• Mendez, P.F.; Ordóñez, F. (септембар 2005), „Scaling Laws From Statistical Data and Dimensional Analysis”, Journal of Applied Mechanics, 72 (5): 648—657, Bibcode:2005JAM....72..648M, CiteSeerX 10.1.1.422.610 , doi:10.1115/1.1943434 CS1 одржавање: Формат датума (веза)
• Moody, L. F. (1944), „Friction Factors for Pipe Flow”, Transactions of the American Society of Mechanical Engineers, 66 (671) 
• Murphy, N. F. (1949), „Dimensional Analysis”, Bulletin of the Virginia Polytechnic Institute, 42 (6) 
• Perry, J. H.; et al. (1944), „Standard System of Nomenclature for Chemical Engineering Unit Operations”, Transactions of the American Institute of Chemical Engineers, 40 (251) 
• Pesic, Peter (2005), Sky in a Bottle, MIT Press, стр. 227–8, ISBN 978-0-262-16234-0 
• Petty, G. W. (2001), „Automated computation and consistency checking of physical dimensions and units in scientific programs”, Software – Practice and Experience, 31 (11): 1067—76, S2CID 206506776, doi:10.1002/spe.401 
• Porter, Alfred W. (1933), The Method of Dimensions (3rd изд.), Methuen 
• J. W. Strutt (3rd Baron Rayleigh) (1915), „The Principle of Similitude”, Nature, 95 (2368): 66—8, Bibcode:1915Natur..95...66R, doi:10.1038/095066c0  
• Siano, Donald (1985), „Orientational Analysis – A Supplement to Dimensional Analysis – I”, Journal of the Franklin Institute, 320 (6): 267—283, doi:10.1016/0016-0032(85)90031-6 
• Siano, Donald (1985), „Orientational Analysis, Tensor Analysis and The Group Properties of the SI Supplementary Units – II”, Journal of the Franklin Institute, 320 (6): 285—302, doi:10.1016/0016-0032(85)90032-8 
• Silberberg, I. H.; McKetta, J. J. Jr. (1953), „Learning How to Use Dimensional Analysis”, Petroleum Refiner, 32 (4): 5 , (5): 147, (6): 101, (7): 129
• Van Driest, E. R. (март 1946), „On Dimensional Analysis and the Presentation of Data in Fluid Flow Problems”, Journal of Applied Mechanics, 68 (A–34) CS1 одржавање: Формат датума (веза)
• Whitney, H. (1968), „The Mathematics of Physical Quantities, Parts I and II”, American Mathematical Monthly, 75 (2): 115—138, 227—256, JSTOR 2315883, doi:10.2307/2315883 
• Vignaux, GA (1992), Erickson, Gary J.; Neudorfer, Paul O., ур., Dimensional Analysis in Data Modelling, Kluwer Academic, ISBN 978-0-7923-2031-9 
• Kasprzak, Wacław; Lysik, Bertold; Rybaczuk, Marek (1990), Dimensional Analysis in the Identification of Mathematical Models, World Scientific, ISBN 978-981-02-0304-7 

Спољашње везе

• DEVLIB project in C# Language and Delphi Language
• PhysicalQuantities Архивирано на сајту Wayback Machine (1. јануар 2014) project in C# Language at CodePlex
• PhysicalMeasure C# library Архивирано на сајту Wayback Machine (1. јануар 2014) project in C# Language at CodePlex
• Ethica Measures Архивирано на сајту Wayback Machine (1. јануар 2014) project in C# Language at CodePlex
• EngineerJS online calculation and scripting tool supporting physical quantities.