Физические величины и их единицы

1.3.1 Понятие о физической величине (ФВ). В настоящее время под физической величиной понимают различные понятия – свойство объекта (сам объект) и количественную характеристику этого свойства. Например, в ГОСТе по метрологии [12] и в справочном пособии по физическим величинам [13] даются соответственно такие определения: «Физическая величина – свойство, общее в качественном отношении многим физическим объектам (физическим системам, их соотношениям и происходящим в них процессам), но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта» и «Физическая величина (в отличие от математической) – характеристика одного из свойств физического объекта (физической системы, явления или процесса), общая в качественном отношении многим физическим объектам, но в количественном отношении индивидуальная для каждого объекта».

Поскольку в состав физической величины входит «чистое число» – продукт человеческого ума, предмет из мира идей, – то и саму физическую величину следует отнести к предметам из мира идей. Следовательно, физическая величина (ФВ) – количественная характеристика одного из свойств физического объекта (системы, явления или процесса). Можно дать и такое определение: физическая величина – наиболее общее понятие (категория), служащее для количественного выражения свойств тел, явлений или процессов и для описания явлений природы с помощью математических уравнений.

1.3.2 Атрибуты физической величины. Понятие «физическая величина» включает в себя три неотъемлемые части (атрибута):

1) название физической величины, которое конкретизирует измеряемое свойство, выделяя его из бесчисленного множества других свойств. Например, термин «масса» указывает, что данная физическая величина используется для количественной оценки инерционных свойств тел; термины «импульс» и «энергия» указывают на то, что данные величины являются различными характеристиками такого общего свойства материи, как движение;

Часто свойство, характеристикой которого является рассматриваемая физическая величина, не конкретизируется, т. е. не имеет собственного наименования. В результате чего название свойства отождествляется с названием самой величины, что вызывает многозначность соответствующих терминов. Например, в словосочетаниях«заряд переместился», «сила действует», «измеряется давление манометром» под терминами «заряд», «сила», «давление» следует понимать не физические величины, а соответствующие им свойства. Очевидно, трудно будет отказаться от таких привычных словосочетаний без введения новых наименований для свойств, позволяющих отличать эти свойства от характеристик этих свойств – соответствующих физических величин. Более подробно вопрос о наименованиях физических величин рассмотрен в подразделе 1.3.5.

2) числовое значение физической величины, показывающее во сколько раз размер измеряемого свойства в данном объекте отличается от размера этого свойства, принятого за единицу сравнения;

3) наименование единицы физической величины, указывающее на размер (порцию) свойства, принятый в качестве основы для количественной оценки рассматриваемого свойства. Например, наименование единицы массы «килограмм» (сокращенно кг) указывает на то, что в качестве основы для количественной оценки инерционного свойства тел взят размер (порция) этого свойства, содержащегося в специально изготовленной гире; данный размер (количество) свойства является мерой, единицей сравнения и ему присвоено числовое значение равное единице, т. е. единицей массы является 1 кг.

Итак, единица физической величины – название порции (размера) свойства, принятой за единицу сравнения. Но единица измерения физического свойства – порция (размер) самого свойства, принятая за единицу (в качестве меры) сравнения. Не следует говорить и писать «единица измерения физической величины», т. к. измерить физическую величину (именованное число – мысленный образ) и определить её размер нельзя. Можно определить размер свойства и размер единицы этого свойства. Поэтому следует писать «единица физической величины давление 1 Па» или «единица давления
1 Па»; «единица измерения давления 1 Па» (здесь уже под термином «давление» следует понимать не физическую величину, а свойство, имеющее то же наименование, что и физическая величина «давление», характеризующая это свойство с количественной стороны).

Соотношения между единицами различных величин приведены в приложении А.

Таким образом, физическая величина выполняет следующие функции при измерении размера какого-либо физического свойства:

1) своим названием конкретизирует само измеряемое свойство;

2) названием своей единицы конкретизирует размер этого свойства, принятый за единицу сравнения (эталон);