Fiziksel miktar

Fiziksel miktar, ölçümle ölçülebilen bir malzeme veya sistemin özelliğidir. Fiziksel miktar, bir büyüklük ve birimin kombinasyonu olarak ifade edilebilir. Örneğin, fiziksel nicelik kütlesi, n'nin büyüklüğü ve kg'ın birim olduğu nkg olarak ölçülebilir.

Semboller, isimlendirme

Miktarlar için semboller, uluslararası ISO / IEC 80000 önerilerine, IUPAP kırmızı kitabına ve IUPAC yeşil kitabına göre seçilmelidir. Örneğin, fiziksel miktar kütlesi için önerilen simge m'dir ve miktar yükü için önerilen simge Q'dur.

İndisler ve endeksler

İndisler, iki nedenden dolayı, miktara bir ad eklemek veya başka bir miktarla ilişkilendirmek veya belirli bir vektör, matris veya tensör bileşenini temsil etmek için kullanılır.

Ad başvurusu: Miktarın, atıfta bulundukları kavramı veya varlığı belirten ve italik değil dik italik yerine dik yazı tipinde yazılma eğiliminde olduklarını belirtmek için bir İndisler veya üst yazı yazılmış tek bir harf, birkaç harf veya bir kelimenin tamamı vardır. Örneğin, Ek veya Ekinetic genellikle kinetik enerjiyi belirtmek için kullanılır ve Ep veya Epotential genellikle potansiyel enerjiyi belirtmek için kullanılır.
Miktar referansı: Miktar, hangi ölçüleri belirtmek istediğini belirtmek için indisler olunan veya bir üst harfli tek harfe, birkaç harfe veya tüm kelimeye sahiptir ve bu metnin aynı zamanda dik yazı tipinden ziyade italik olarak yazılma eğilimindedir. Örneğin c_p veya c_isobaric, sabit basınçta ısı kapasitesidir.

İndislerin türü, stilleri ile ifade edilir; italik üslupla: 'k' ve 'p' kinetik ve potansiyel kelimelerinin kısaltmasıdır, oysa p (italik) kelimenin kısaltmasından ziyade fiziksel miktar baskısının sembolüdür.

Endeksler: Endekslerin kullanımı, Endeks notasyonu kullanan matematiksel formalizm içindir.

Skalerler

Skaler, büyüklüğü olan fakat yönü olmayan fiziksel bir niceliktir. Fiziksel büyüklüklerin sembolleri genellikle Latin veya Yunan alfabesinin tek bir harfi olarak seçilir ve italik olarak basılır.

Vectors

Vektörler hem büyüklüğü hem de yönü olan fiziksel büyüklüklerdir. Vektörler olan fiziksel büyüklükler için semboller koyu renkte, altı çizili veya üstü bir ok ile işaretlenmiştir. Örneğin, bir parçacığın hızı ise, o zaman hızı için basit gösterim, u, u, veya ${\vec {u}}\,\!$ 'dir.

Sayılar ve temel fonksiyonlar

Sayısal miktarlar, harflerle gösterilenler bile, genellikle rotal (dik) tipte basılır, ancak bazen italik olabilir. Temel fonksiyonlar için semboller (dairesel trigonometrik, hiperbolik, logaritmik vb.), Δ in Δy likey gibi bir miktar değişikliği veya dx'de d gibi operatörler de, roman tipinde basılması önerilir. Örnekler:

gerçek sayılar her zamanki gibi, 1 veya √2,

e, doğal logaritma tabanı için,

i hayali birim için,

π için 3.14159265358979323846264338327950288...

δx, Δy, dz,

sin α, sinh γ, log x

Birimler ve boyutlar

Birimler

Birim seçimi, SI birimleri genellikle kullanım kolaylığı ve çok yönlü uygulanabilirlikleri nedeniyle bugün tercih edilmekte ve varsayılmaktadır. Örneğin, m sembolü ile bir miktar kütle gösterilebilir ve birim kilogram (kg), pound (lb) veya dalton (Da) cinsinden ifade edilebilir.

Boyutlar

Fiziksel bir nicelik boyut kavramı, 1822'de Joseph Fourier tarafından tanıtıldı. Geleneksel olarak, büyük miktarlar, her biri kendi boyutuna sahip sayılan temel büyüklükler üzerine inşa edilmiş boyutsal bir sistemde düzenlenir.

Baz miktarları

Baz miktarlar, doğada farklı olan ve diğer miktarlarla tanımlanamayan miktarlardır. Baz miktarlar, diğer miktarların ifade edilebileceği bazında olan miktarlardır. Uluslararası Miktarlar Sisteminin (ISQ) yedi baz büyüklüğü ve bunlara karşılık gelen SI birimleri ve boyutları aşağıdaki tabloda listelenmiştir. Diğer sözleşmelerde farklı sayıda temel birim bulunabilir (örneğin, birimlerin CGS ve MKS sistemleri).

Uluslararası Miktarlar Sistemi baz miktarları
Miktar adı	(Ortak) Miktar simgesi	SI birim adı	SI birimi simgesi	Boyut sembolü
uzunluk, genişlik, yükseklik, derinlik, mesafe	a, b, c, d, h, l, r, s, w, x, y, z	metre	m	L
zaman	t, τ	saniye	s	T
kütle	m	kilogram	kg	M
Sıcaklık	T, θ	kelvin	K	Θ
Madde miktarı	n	mol	mol	N
Elektrik akımı	i, I	amper	A	I
Işık şiddeti	I_v	candela	cd	J
Düzlem açısı	α, β, γ, θ, φ, χ	radyan	rad	1
Katı açı	ω, Ω	steradian	sr	1

Son iki açısal birim, düzlem açısı ve katı açı, SI'da kullanılan yardımcı birimlerdir, ancak boyutsuz olarak değerlendirilir. Yan birimler gerçekten boyutsuz bir miktar (saf sayı) ve farklı ölçümler olan bir açı arasında ayrım yapmak için kolaylık sağlamak için kullanılır.

Genel türetilmiş miktarlar

Türetilmiş büyüklükler, tanımları diğer fiziksel büyüklüklere (baz büyüklükler) dayanan miktarlardır.

Uzay

Uzay ve zaman için uygulanan önemli temel birimler aşağıdadır. Bu nedenle alan ve hacim elbette uzunluktan türetilir, ancak birçok yoğunlukta, özellikle de yoğunluklarda sıkça oluştukları için bütünlüğe dahil edilir.

(Ortak) Miktar adı	(Ortak) Miktar sembolü	SI birimi	Boyut
(uzaysal) pozisyon (vektör)	r, R, a, d	m	L
Açısal pozisyon, dönme açısı (vektör veya skaler olarak kullanılabilir)	θ, θ	rad	1
Alan, kesit	A, S, Ω	m²	L²
Vektör alanı (Yüzey alanının büyüklüğü, normalin teğet yüzey düzlemine yönlendirilir)	$\mathbf {A} \equiv A\mathbf {\hat {n}} ,\quad \mathbf {S} \equiv S\mathbf {\hat {n}} \,\!$	m²	L²
Hacim	τ, V	m³	L³

Yoğunluklar, akışlar, gradyanlar ve momentler

Yoğunluklar, akılar, akışlar, akımlar gibi önemli ve uygun türetilmiş büyüklükler, birçok büyüklük ile ilişkilidir. Bazen akım yoğunluğu ve akı yoğunluğu, hız, frekans ve akım gibi farklı terimler aynı bağlamda birbirinin yerine kullanılır, bazen uniqueley kullanılır.

Bu etkili şablondan türetilen nicelikleri açıklığa kavuşturmak için, q bağlamın kapsamı dahilinde (mutlaka baz miktarlar değil) herhangi bir miktar olmasına izin verdik ve geçerli olduğunda en sık kullanılan sembollerden bazılarının, bunların tanımlarının, kullanımlarının, SI birimlerinin ve SI'nın altındaki tabloda gösterelim. boyutlar - burada [q], q'nin boyutudur.

Zaman türevleri için, belirli, molar ve akı miktarlarının miktar yoğunlukları, tek bir sembol yoktur, adlandırma, konuya bağlıdır, ancak zaman türevleri genel olarak overdot notasyonu kullanılarak yazılabilir. Genel olarak, sırasıyla q_m, q_n ve F kullanın. Bir skaler alanın gradyanı için mutlaka bir sembol gerekli değildir, çünkü sadece nabla / del operatörü ∇ veya grad'ın yazılması gerekir. Mekansal yoğunluk, akım, akım yoğunluğu ve akı için, notasyonlar bir bağlamdan diğerine ortaktır, sadece aboneliklerdeki değişiklikle farklılık gösterir.

Akım yoğunluğu için, $\mathbf {\hat {t}}$ akış yönünde, yani bir akış hattına teğet bir birim vektördür. Nokta ürüne bir yüzey için normal durumdayken dikkat edin, çünkü yüzeyden geçen akım miktarı alana normal olmadığında azalır. Sadece yüzeye dik geçen akım, yüzeyden geçen akıma katkıda bulunur, yüzeyin (teğetsel) düzleminde akım geçmez.

Aşağıdaki hesap notasyonları eş anlamlı olarak kullanılabilir. Eğer X bir n-değişkenli bir fonksiyonsa, $X\equiv X\left(x_{1},x_{2}\cdots x_{n}\right)$ , o zaman:

Diferansiyel Diferansiyel n boşluğu hacim elemanı

\mathrm {d} ^{n}x\equiv \mathrm {d} V_{n}\equiv \mathrm {d} x_{1}\mathrm {d} x_{2}\cdots \mathrm {d} x_{n}

,

İntegral: X'in n uzay hacmi üzerindeki çoklu integrali

\int X\mathrm {d} ^{n}x\equiv \int X\mathrm {d} V_{n}\equiv \int \cdots \int \int X\mathrm {d} x_{1}\mathrm {d} x_{2}\cdots \mathrm {d} x_{n}\,\!

.

Miktar	Tipik semboller	Tanım	Anlam, kullanım	Boyut
miktar	q	q	Bir mülkün miktarı	[q]
Miktar değişim oranı, Zaman türevi	${\dot {q}}\,\!$	${\dot {q}}\equiv {\frac {\mathrm {d} q}{\mathrm {d} t}}$	Mülkiyet değişiminin zamana göre oranı	[q]T⁻¹
Miktar uzaysal yoğunluğu	ρ = hacim yoğunluğu (n = 3), σ = yüzey yoğunluğu (n = 2), λ = doğrusal yoğunluk (n = 1) n için ortak bir sembol yok boşluk yoğunluğu, burada ρ_n kullanıldı.	$q=\int \rho _{n}\mathrm {d} V_{n}$	Birim başına mülk miktar n-boşluk (uzunluk, alan, hacim veya daha yüksek boyutlar)	[q]L⁻ⁿ
Belirli miktar	q_m	$q_{m}={\frac {\mathrm {d} q}{\mathrm {d} m}}\,\!$	Birim kütle başına mal miktarı	[q]M⁻¹
Molar miktar	q_n	$q_{n}={\frac {\mathrm {d} q}{\mathrm {d} n}}\,\!$	Maddenin molü başına mal miktarı	[q]N⁻¹
Miktar gradyanı (eğer 'q' 'skaler bir alan ise).		$\nabla q$	Pozisyona göre mülk değişim oranı	[q]L⁻¹
Spektral miktar (EM dalgaları için)	q_v, q_ν, q_λ	Frekans ve dalga boyu için iki tanım kullanılmıştır: $q=\int q_{\lambda }\mathrm {d} \lambda$ $q=\int q_{\nu }\mathrm {d} \nu$	Birim dalga boyu veya frekans başına özellik miktarı.	[q]L⁻¹ (q_λ) [q]T (q_ν)
Akı, akış (eşanlamlı)	Φ_F, F	İki tanım kullanılır; Taşımacılık mekaniği, nükleer fizik / parçacık fiziği: $q=\iiint F\mathrm {d} A\mathrm {d} t$ Vector field: $\Phi _{F}=\iint _{S}\mathbf {F} \cdot \mathrm {d} \mathbf {A}$	Bir özelliğin bir kesiti / yüzey sınırından geçmesi.	[q]T⁻¹L⁻², [F]L²
Akı yoğunluğu	F	$\mathbf {F} \cdot \mathbf {\hat {n}} ={\frac {\mathrm {d} \Phi _{F}}{\mathrm {d} A}}\,\!$	Bir özelliğin birim kesit / yüzey alanı başına bir kesit / yüzey sınırından geçmesi	[F]
akım	i, I	$I={\frac {\mathrm {d} q}{\mathrm {d} t}}$	Bir çapraz aracılığıyla özellik akış hızı bölüm / yüzey sınırı	[q]T⁻¹
Akım yoğunluğu (bazen taşıma mekaniğinde akı yoğunluğu olarak adlandırılır)	j, J	$I=\iint \mathbf {J} \cdot \mathrm {d} \mathbf {S}$	Rate of flow of property per unit cross-section/surface area	[q]T⁻¹L⁻²
Miktarın momenti	m, M	İki tanım kullanılabilir; q is a scalar: $\mathbf {m} =\mathbf {r} q$ q is a vector: $\mathbf {m} =\mathbf {r} \times \mathbf {q}$	'R' pozisyonundaki nicelik, bir nokta veya eksenle ilgili bir momenti gösterir, genellikle dönme eğilimi veya potansiyel enerji ile ilgilidir.	[q]L

Fiziksel nicelik teriminin anlamı genel olarak iyi anlaşılmıştır (herkes periyodik bir fenomenin frekansı veya bir elektrik kablosunun direnci ile ne kastedildiğini bilir). Fiziksel nicelik terimi, fiziksel olarak değişmeyen bir miktar anlamına gelmez. Örneğin uzunluk fiziksel bir niceliktir, ancak özel ve genel görelilikteki koordinat değişikliği altında değişkendir. Fiziksel büyüklükler kavramı, bilim dünyasında çok basit ve sezgiseldir, açıkça ifade edilmesine ve hatta belirtilmesine gerek yoktur. Bilimsellerin, nitel verilerin aksine, nicel verilerle (çoğunlukla değil) niceliksel verilerle ilgileneceği evrensel olarak anlaşılmaktadır. Açıkça anılması ve fiziksel büyüklüklerin tartışılması herhangi bir standart bilim programının parçası değildir ve bir bilim ya da felsefe programının felsefesi için daha uygundur.

Fiziksel büyüklükler kavramı nadiren fizikte kullanılmaz ve standart fiziğin bir parçası değildir. Bu fikir çoğu zaman yanıltıcıdır, çünkü adı “fiziksel olarak ölçülebilen bir miktar” anlamına gelir, ancak çoğunlukla yanlış bir fiziksel değişmez anlamına gelir. Fiziğin zengin karmaşıklığından dolayı, birçok farklı alan farklı fiziksel değişkenlere sahiptir. Fizikte olası tüm alanlarda bilinen kutsal bir fiziksel değişmez yoktur. Enerji, uzay, momentum, tork, konum ve uzunluk (sadece birkaçını adlandırmak için), bazı belirli ölçek ve sistemlerde deneysel olarak değişkendir. Ek olarak, "fiziksel nicelikleri" ölçmenin mümkün olduğu fikri, özellikle kuantum alan teorisi ve normalizasyon tekniklerinde sorgulanmaktadır. Sonsuzluklar teori tarafından üretildiğinden, gerçek “ölçümler” gerçekten fiziksel evreninkiler değildir (sonsuzlukları ölçemediğimiz gibi), bunlar ölçüm planımıza, koordinat sistemimize ve metriğe açıkça bağlı olan renormalizasyon şemasına ait olanlardır.

Ayrıca bakınız

Kaynak

Cook, Alan H. The observational foundations of physics, Cambridge, 1994. ISBN 0-521-45597-9
Fiziğin Temel İlkeleri, P.M. Whelan, M.J. Hodgeson, 2nd Edition, 1978, John Murray, ISBN 0-7195-3382-1
Fizik Ansiklopedisi, R.G. Lerner, G.L. Trigg, 2nd Edition, VHC Publishers, Hans Warlimont, Springer, 2005, pp 12–13
Bilim İnsanları ve Mühendisler İçin Fizik: With Modern Physics (6th Edition), P.A. Tipler, G. Mosca, W.H. Freeman and Co, 2008, 9-781429-202657