Международная система величин

Система величин, используемых в науке, и их взаимосвязи.

Международная система величин ( ISQ ) — стандартная система величин , используемая в физике и современной науке в целом. Он включает в себя основные величины, такие как длина и масса, а также взаимосвязь между этими величинами. ^[a] Эта система лежит в основе Международной системы единиц (СИ) ^[b] , но сама по себе не определяет единицы измерения, используемые для величин.

Система формально описана в состоящем из нескольких частей стандарте ISO/IEC 80000 (который также определяет многие другие величины, используемые в науке и технике), впервые завершенном в 2009 году, а затем переработанном и расширенном.

Базовые количества

Основные величины данной системы физических величин — это подмножество таких величин, в котором ни одна основная величина не может быть выражена через другие, но где каждая величина в системе может быть выражена через основные величины. В рамках этого ограничения набор базовых величин выбирается по соглашению. Существует семь базовых величин ISQ . Символы для них, как и для других величин, пишутся курсивом. ^[1]

Размерность физической величины не включает в себя величину или единицы измерения. Традиционное символическое представление размера базовой величины представляет собой одну заглавную букву, набранную римским (вертикальным) шрифтом без засечек ^[c] .

Производные величины

Производная величина — это величина в системе величин, которая определяется только через базовые величины этой системы. ISQ определяет множество производных величин и соответствующих производных единиц .

Размерное выражение производных величин

Общепринятое символическое представление размерности производной величины представляет собой произведение степеней размерностей основных величин согласно определению производной величины. Размерность величины обозначается , где показатели размерности положительные, отрицательные или нулевые. Символ размера можно опустить, если его показатель степени равен нулю. Например, в ISQ обозначается количественная размерность скорости . В следующей таблице перечислены некоторые количества, определенные ISQ. ${\displaystyle {\mathsf {L}}^{a}{\mathsf {M}}^{b}{\mathsf {T}}^{c}{\mathsf {I}}^{d}{\mathsf {\Theta }}^{e}{\mathsf {N}}^{f}{\mathsf {J}}^{g}}$ ${\displaystyle {\mathsf {LT}}^{-1}}$

Безразмерные величины

Величина единицы измерения исторически известна как безразмерная величина (термин, который до сих пор широко используется); все его показатели размерности равны нулю, а его символ размерности равен . Такую величину можно рассматривать как производную величину в виде отношения двух величин одной размерности. Названные безразмерные единицы « радиан » (рад) и « стерадиан » (ср) приемлемы для различения безразмерных величин разного рода, соответственно плоского угла и телесного угла . ^[3] ${\displaystyle 1}$

Логарифмические величины

Уровень

Уровень количества определяется как логарифм отношения количества к установленному эталонному значению этого количества. В ISQ он по-разному определяется для величины корневой мощности (также известной под устаревшим термином « количество поля ») и для величины мощности. Для отношений величин других видов оно не определяется. В ISQ все уровни рассматриваются как производные величины измерения 1. ^{[ необходима ссылка ]} Некоторые единицы для уровней определяются системой СИ и классифицируются как «единицы, не входящие в систему СИ, принятые для использования с единицами СИ». ^[4] Уровень количества определяется как логарифм отношения количества к установленному эталонному значению этого количества. В ISQ он по-разному определяется для величины корневой мощности (также известной под устаревшим термином « количество поля ») и для величины мощности. Для отношений величин других видов оно не определяется. В ISQ все уровни рассматриваются как производные величины измерения 1. ^{[ необходима ссылка ]} Некоторые единицы для уровней определяются системой СИ и классифицируются как «единицы, не входящие в систему СИ, принятые для использования с единицами СИ». ^[5] Примером уровня является уровень звукового давления в децибелах .

Другие логарифмические величины

Единицы логарифмического отношения частот включают октаву , соответствующую коэффициенту 2 по частоте (точно), и декаду , соответствующую коэффициенту 10.

ISQ распознает другую логарифмическую величину, информационную энтропию , для которой когерентной единицей является естественная единица информации (символ nat). ^{[ нужна цитата ]}

Документация

Система формально описана в состоящем из нескольких частей стандарте ISO/IEC 80000 , впервые завершенном в 2009 году, но впоследствии пересмотренном и расширенном, который заменил стандарты, опубликованные в 1992 году, ISO 31 и ISO 1000 . Работая совместно, ISO и IEC формализовали части ISQ, предоставив информацию и определения, касающиеся величин, систем величин, единиц, величин и символов единиц, а также последовательных систем единиц, с особым упором на ISQ. ISO/IEC 80000 определяет физические величины , которые измеряются в единицах СИ ^[6] , а также включает многие другие величины в современной науке и технике. ^[1] Название «Международная система величин» используется Генеральной конференцией мер и весов (CGPM) для описания системы величин, лежащей в основе Международной системы единиц .

Смотрите также

• Размерный анализ
• Список физических величин
• Международная система единиц
• Базовая единица СИ

Примечания

1. «Система величин, включая отношения между ними, количества, используемые в качестве основы единиц СИ, на всех языках называется Международной системой величин, обозначаемой «ISQ». [...] Это должно быть Однако мы осознали, что ISQ — это просто удобное обозначение, которое можно присвоить по существу бесконечной, постоянно развивающейся и расширяющейся системе величин и уравнений, на которой основана вся современная наука и технология. ISQ — это сокращенное обозначение «системы величин, на которой «основана система СИ» — фраза, использованная для этой системы в ISO 31». ^[1]
2. «Пересмотренный гармонизированный стандарт будет известен как ISO / IEC 80000, Величины и единицы , в котором предлагается, чтобы величины и уравнения, используемые с SI, были известны как Международная система величин». ^[2]
3. Статус требования к шрифту без засечек не так ясен, поскольку в ISO 80000-1:2009 о нем не упоминается («Обычное символическое представление размера базовой величины представляет собой одну заглавную букву, написанную римским шрифтом (вертикальную) ) type.»), тогда как во вторичном источнике BIPM JCGM 200:2012 это так («Обычное символическое представление измерения базовой величины представляет собой одну заглавную букву, написанную римским (вертикальным) шрифтом без засечек».).
4. Соответствующий символ величины, название единицы СИ и символ единицы СИ приведены здесь только для справки; они не являются частью ISQ.

Рекомендации

1. ISO 80000-1:2009 Величины и единицы. Часть 1: Общие сведения (1-е изд.), Швейцария: ISO (Международная организация по стандартизации), 15 ноября 2009 г., стр. vi , получено 23 мая 2015 г.
2. Специальная публикация NIST 330 – издание 2008 г., стр. 10
3. «ISO 80000-3:2019». Международная Организация Стандартизации . Проверено 23 октября 2019 г.
4. Le Système International d'Unités [ Международная система единиц ] (PDF) (на французском и английском языках) (9-е изд.), Международное бюро мер и весов, 2019, стр. 145, ISBN 978-92-822-2272-0
5. Le Système International d'Unités [ Международная система единиц ] (PDF) (на французском и английском языках) (9-е изд.), Международное бюро мер и весов, 2019, стр. 145, ISBN 978-92-822-2272-0
6. «1,16» (PDF) . Международный словарь по метрологии – Основные и общие понятия и связанные с ними термины (VIM) (3-е изд.). Международное бюро мер и весов (BIPM): Объединенный комитет руководств по метрологии. 2012 . Проверено 28 марта 2015 г.

дальнейшее чтение

• Б. Н. Тейлор, Эмблер Томпсон, Международная система единиц (СИ) , Национальный институт стандартов и технологий , издание 2008 г., ISBN 1-4379-1558-2 .