Измерение как метод познания природы
Измерение − процедура определения численного значения некоторой величины посредством единицы измерения. Ценность этой процедуры в том, что она дает точные, количественно определенные сведения об окружающей действительности. Важнейшим показателем качества измерения, его научной ценности является точность, которая зависит от усердия ученого, от применяемых им методов, но главным образом − от имеющихся измерительных приборов. Измерение является наиболее точным познавательным средством.
Единица измерения − это эталон, с которым сравнивается измеряемая сторона объекта или явления.
Единицы измерения подразделяются на основные и производные, выводимые из других единиц с помощью каких−то математических соотношений.
Методика построения системы единиц как совокупности основных и производных была впервые предложена в 1832 году К. Гауссом.
В настоящее время в естествознании действует преимущественно Международная система единиц (СИ), принятая в 1960 году ХI генеральной конференцией по мерам и весам. Международная система единиц построена на базе семи основных, двух дополнительных и большого числа производных единиц. Основные единицы Международной системы единиц − семь основных единиц измерения основных физических величин СИ. Эти величины − длина, масса, время, сила электрического тока, термодинамическая температура, количество вещества и сила света.
За основные приняты следующие единицы:
• Метр − длина, равная одной сорокамиллионной части меридиана (100 см).
• Килограмм − единица массы. Представлен массой международного прототипа килограмма. Является единственной из основных единиц системы СИ, которая используется с приставкой.
• Секунда − время, равное 9192631770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия−133 (по определению, данному конференцией по мерам и весам).
• Ампер − сила постоянного тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м один от другого, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия, равную 2 * $10^{-7}$ Н.
• Кельвин − единица температуры, равная 1/273,16 термодинамической температуры тройной точки воды (состояния, при котором лед, вода и водяной пар находятся в равновесии).
• Моль − количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде−12 массой 0,012 кг.
• Кандела − сила света, испускаемого с поверхности площадью 1/600000 $м^{2}$ полного излучателя в перпендикулярном направлении при температуре затвердевания платины при давлении 101325 Па.
Существует несколько видов измерений. Исходя из характера зависимости измеряемой величины от времени, измерения подразделяются на статические и динамические. При статических измерениях измеряемая величина остается постоянной во времени (измерение размеров тел, постоянного давления и т.д.). При динамических − измеряемая величина меняется во времени (измерение вибраций, пульсирующих давлений и т.д.).
По способу получения результатов различают измерения:
1. прямые;
2. косвенные.
В прямых измерениях искомое значение измеряемой величины получается путем непосредственного сравнения ее с эталоном или выдается измерительным прибором. При косвенном измерении искомую величину определяют на основании известной математической зависимости между этой величиной и другими величинами, получаемыми путем прямых измерений (например, измерение скорости U = L : t, посредством прямых измерений пройденного пути L с помощью измерительной ленты (рулетки) и времени t с помощью секундомера).
Виды измерений определяются физическим характером измеряемой величины,
требуемой точностью измерения, необходимой скоростью измерения,
условиями и режимом измерений.