Текст данной статьи также доступен в аудиоформате на различных платформах для подкастов. Приглашаю вас ознакомиться с аудиоверсией статьи и насладиться ее содержанием на платформе вашего выбора. Благодарю за внимание. Ссылки на подкаст (кликабельно!!). Яндекс музыка, Apple podcasts, Mave, Castbox, Overcast.
Физические величины и измерение
Мы постоянно измеряем что-то в нашей жизни. Например, когда я недавно устанавливал провод к люстре, я измерял расстояние от щитка до люстры, чтобы купить провод нужной длины. Когда мы ходим в магазин, мы измеряем продукты в килограммах. Также можно привести пример измерения 100-метровки во время спортивных соревнований в школе. Таким образом, длина, масса и время в данном случае являются физическими величинами. Для измерения этих величин нам нужны единицы измерения, например, метры для длины, килограммы для массы и секунды для времени. Это принятые единицы измерения.
Для удобства использования физических величин все страны мира стремятся использовать одинаковые единицы измерения. С 1963 года в России и других странах применяется Международная система единиц (СИ), которая включает в себя метр как основную единицу длины, секунду как единицу времени и килограмм как единицу массы.
Что делать, если у нас число выражено не в метрах, а в сантиметрах, например, 10 сантиметров? Просто переводим его в метры. Необходимо помнить, что в 1 метре содержится 100 сантиметров, поэтому 10 сантиметров равно 0,1 метра.
Однако, бывают случаи, когда измерение больше, и тут уже становится интереснее. Например, время спуска с горки на лыжах может быть равно 100 минутам, и нам нужно перевести его в систему СИ. В этом случае получается 6000 секунд. Такая запись выглядит не очень красиво и занимает много места. Чтобы избежать таких неудобных записей, мы можем просто записать 6000 секунд как 60 умножить на 10 в степени 2. Это позволяет нам работать с большими числами более удобным и компактным способом. Также хочу рассказать вам об интересном свойстве математики. Если мы возьмем число 60 и умножим его на 10 в степени -2, то получим 0,6. Это также может помочь нам работать с числами, у которых после запятой есть много нулей. Ведь намного проще записать 60 умножить на 10 в степени -7, чем 0,0000006 5.
А теперь представьте себе линейку или возьмите линейку в руки. Обратите внимание, что на стандартной линейке есть 15 делений, соответствующих сантиметрам. Но между сантиметрами есть еще 10 делений, которые называются миллиметрами. Таким образом, самая маленькая единица измерения на этом приборе - миллиметр, и она определяет "цену деления шкалы прибора".
Итак, это была первая часть. Здесь мы узнали, что в физике все измеряется в системе СИ, и даже сантиметры переводятся в метры! Теперь давайте немного расслабимся и услышим интересные факы.
В древней Руси мерой длины был сам человек. Например, если вы поднимете правую руку и выпрямите левую ногу, то это будет по старым обычаям "косая сажень" - единица измерения! Или если вы раздвинете максимально большой палец и указательный, то это будет "пуд". Такая единица измерений была основной до 1899 года, когда разрешили использовать "метрическую систему".
А теперь, чтобы немного отдохнуть, представьте себе, как вы ходите по рынку в поисках штор и выбираете самого высокого торговца. Ведь он продаст вам больше материала за ту же цену!
Вот второй интересный факт. Все эти приставки, такие как "кило" в килограмме или "санти" в сантиметре, появились не просто так. Они произошли от греческого языка. Существуют кратные приставки, которые обозначают умножение, и существуют долные приставки.
Например, "гекто" означает 100 или 10 во второй степени, "кило" означает 1000 или 10 в третьей степени, а "мега" означает миллион или 10 в шестой степени. Теперь вы понимаете, что "килограмм" это 1000 грамм!
А вот долные приставки, например "деци" в дециметре, обозначают 0.1 метра или 10 в отрицательной первой степени. "Санти" в сантиметре означает 0.01 метра или 10 в отрицательной второй степени, а "мили" обозначает 0.001 метр.
Ну ладно, немного передохнули, теперь перейдем к погрешностям!
Точность и погрешность измерений - что это такое и с чем его едят?
Допустим, мы берем телефон и хотим измерить его. Мы берем линейку с ценой деления 1 миллиметр и измеряем его. На линейке получается 13.2 сантиметра, но если мы приглядимся, то обнаружим, что есть ещё небольшая погрешность, около половины миллиметра. Что же делать в таком случае? Взять более точный прибор? А если посмотреть под углом, то вообще будет 13.1 сантиметра!
Когда мы измеряем что-либо, принято округлять в сторону, которая ближе к цифре. В примере с телефоном, если мы посмотрим внимательно, то окажется, что ближе к 13.2, и это будет размером телефона. В процессе измерения мы допустили неточность. В физике указанную неточность при измерении называют погрешностью измерений.
Погрешность измерения не может быть больше, чем минимальная единица измерения на приборе. Из-за несовершенства измерительных приборов и наших органов чувств, любое измерение дает только приближенные значения, немного большие или меньшие, чем истинное значение измеряемой величины.
Вот мы и закрыли вторую тему сегодняшнего подкаста! Было просто, не так ли? Теперь немного интересного из учебника по физике.
Во время выполнения лабораторных работ или просто измерений следует считать, что погрешность измерений равна половине цены деления шкалы измерительного прибора. Давайте измерим длину карандаша. Нулевую отметку линейки совместим с одним концом карандаша, а другой конец окажется около 14 см. Цена деления линейки составляет 1 мм, значит, погрешность измерения будет равна половине миллиметра. Истинное значение длины карандаша будет находиться в интервале от 13.95 см до 14.05 см.
Что ж, услышали немного познавательного. Можем продолжить!
Физика и техника.
Одной из важных областей, где физика играет ключевую роль, является электроника. Благодаря изучению электричества, магнетизма и полупроводников, мы можем разрабатывать более эффективные и компактные электронные устройства, такие как компьютеры, смартфоны, телевизоры и другие.
Еще одной сферой, где физика неотъемлема, является оптика и лазерная техника. Изучение света и его взаимодействия с материалами позволяет создавать лазеры, оптические приборы, оптические волокна для передачи информации и многие другие устройства, которые находят применение в медицине, коммуникациях, научных исследованиях и других областях.
Физика также играет важную роль в разработке и улучшении энергетических систем. Изучение законов термодинамики и электромагнетизма помогает создавать более эффективные и экологически чистые источники энергии, такие как солнечные панели, ветрогенераторы и ядерные реакторы.
Не стоит забывать и о роли физики в развитии транспорта. Законы движения, сопротивление воздуха, сила трения - все эти физические принципы помогают создавать более безопасные и эффективные автомобили, самолеты, поезда и другие транспортные средства.
Таким образом, физика играет ключевую роль в развитии техники, обеспечивая научные основы и фундаментальные принципы, на которых строятся современные технологии. Благодаря постоянному развитию и применению физических знаний, мы можем сделать нашу жизнь более комфортной, безопасной и удобной.