Измерения. Системы единиц. Внесистемные единицы. Размерности физических величин.

Законы физики устанавливают количественное соотношение между физическими величинами. Для установления таких соотношений необходимо иметь возможность измерять различные физические величины. Измерить какую-либо величину означает сравнить ее с величиной того же вида, принятой за единицу. Если обобщить, то для каждой физической величины можно было бы установить ее единицу произвольной, независимой от других. Однако оказывается, что можно ограничится произвольным выбором для нескольких (минимум трех) в принципе любых величин, принятых за основание. Единицы же всех прочих величин можно установить с помощью основных, воспользовавшись для этой цели физическими законами, связывающими соответствующую величину с основными величинами или с величинами, для которых единицы уже установлены подобным образом. Существует несколько систем, отличающихся выбором основных единиц. Системы в основу которых положены единицы длины, массы, времени, называются абсолютными. Государственный стандарт ввел как обязательную международную систему единиц, обозначаемую СИ. Основными единицами СИ являются: длины – метр, массы – килограмм, времени – секунда. Таким образом СИ принадлежит к числу абсолютных. В физике применяется так же абсолютная система единиц, называемая СГС-системой. Основными единицами в этой системе являются, сантиметр, грамм и секунда. В технике широко применяется система МКГСС (называемая обычно технической системой единиц). Основными единицами в этой системе являются метр, единица силы – килограмм и секунда.

Соотношение показывающее, как изменяется единица какой-либо величины при изменениях основных единиц, называется размерностью этой величины. Для обозначения размерности произвольной физической величины используется ее буквенное обозначение, взятое в квадратные скобки. Для размерности основных величин используется специальное обозначение, для длины L, для массы M, для времени T. Таким образом можно записывать: [l]=L, [m]=M, [t]=T. Поскольку физические законы не могут зависеть от выбора единиц фигурирующих в них величин, размерности обоих частей уравнений, выражающих эти законы, должны быть одинаковыми. Это условие может быть использовано для проверки правильности полученных физических соотношений, так же для установления размерности физических величин. Внесистемные един и цы, единицы физических величин, не входящие ни в одну из систем единиц. Внесистемные единицы выбирались в отдельных областях измерений вне связи с построением систем единиц. Внесистемные единицы можно разделить на независимые (определяемые без помощи других единиц) и произвольно выбранные, но определяемые через другие единицы. В принципе применение внесистемных единиц нежелательно, так как неизбежные пересчёты требуют затрат времени и увеличивают вероятность ошибок. Под измерением физических величин понимают совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или не явном виде) измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины.