Непосредственное измерение физических величин. Первичные величины. Косвенное измерение физических величин. Вторичные величины

Страницы работы

10 страниц (Word-файл)

Содержание работы

АНАЛИЗ РАЗМЕРНОСТЕЙ

7.1 Непосредственное измерение физических величин. Первичные величины.

1. Исследование объекта при отсутствии его математической модели довольно часто встречается в практической деятельности. Применение Анализа Размерностей в этом случае оправдано и целесообразно, поскольку методы теории размерностей позволяют найти обобщенные переменные (называемые еще критериями подобия) из набора размерных параметров, которые характеризуют объект. Имея в своем распоряжении критерии подобия, можно установить зависимости между параметрами объекта и правильно спланировать эксперимент.

2. Исследование объекта приобретает количественную форму, после того как параметры объекта будут представлены числами.

Величина х получает численное значение Х в результате измерений. К примеру, при измерении длины отрезка х устанавливаем, сколько раз в нем укладывается другой отрезок х0, принятый за масштаб, или единицу измерения (в дальнейшем - ЕИ). Измеряя интервал времени х1, находим число Х1, показывающее, сколько в нем содержится ЕИ х01. Как видим, при измерении сравниваются физические величины одного рода. Сопряжение величины х с числом Х происходит в результате непосредственного (прямого) измерения.

Процесс прямого измерения можно записать математически:

Х = х/х0,                                (7.1)

Где х, х0 – измеряемая величина и ее ЕИ (масштаб); Х – мера физической величины, её численное значение, которое характеризует её в количественном отношении.

Величины х, х0 – одной физической природы, при этом х0 может быть как стандартная ЕИ, так и не стандартная. Принимая в (7.1) Х=1, найдем, что х = х0. Отсюда заключаем, что численное значение величины х есть величина безразмерная. Вместе с тем изменение ЕИ х0 на х0 приводит к изменению численного значения величины х

Х = х/х0                                  (7.1а)

Величины, которые изменяют свое численное значение с изменением их ЕИ, называют размерными. В таблице 7.1 численные значения величин Х1 , Х2 , Х1 , Х2 – суть размерные. Рядом с численным значением размерных величин следует писать их ЕИ: Х1 = 2 см; …; Х1 = 3,94 дюйма. Отсутствие ЕИ рядом с числом можно истолковать в том смысле, что х относится к безразмерным величинам.

Безразмерной величиной называют величину, численное значение которой не зависит от изменения её ЕИ. Такие величины в табл. 7.1, как D1, D1, L, L, - величины безразмерные и от ЕИ, как это следует из таблицы, не зависят.

3. Установим соотношения между численными значениями величины х, измеренной в единицах х0 , х0. Положим, х0 = 1 мм; х0 = 1 дюйм. Опытным путем установлено, что 1 дюйм = 25,4 мм. В общем виде это можно записать как

 х0 = С х0

Для нашего случая С = 25,4. Имея ввиду (7.1) и (7.1а), найдем

Х = х/х0 ; Х = х/х0                                  

Х/ Х  = х0/  х0  = 1/C              

Отсюда следуют зависимости

Х  = кХ’                                       (7.2)

                        к = 1/С = х0/  х0                   (7.3)

Положим, в нашем примере Х = 20 мм. Поскольку к = 1/С = 1/25,4 = 0,0394, то Х = кХ = 0,0394*20 = 0,79 дюйма. Известно, каждый дюйм состоит из 10 линий, следовательно 1 линия составляет 2,54 мм; три линии – 2,54*3 = 7,62 мм – калибр патрона знаменитой «трехлинейки».

Соотношение между ЕИ  х0,  х0  запишем иначе

х0   х0  

и тем самым получим метрическое преобразование ЕИ первичной величины х; коэффициент «к» есть коэффициент метрического преобразования.

4. Результаты:


5. Результаты измерений физических величин хi (i=1,2,…,n), являющимися параметрами объекта, должны однозначно отражать его свойства независимо ни от ЕИ, ни от способов измерений. Так, отношение длины цилиндра  к его диаметру (табл. 7.1) равно пяти. Как следует из таблицы, независимо от того, в сантиметрах или дюймах определялись размеры цилиндра, его относительная длина остается равной пяти.

Таблицы 7.1

Размеры

Цилиндра

Единицы измерений

и их обозначения

Коэфф.

к = х0/  х0

Результаты измерений

символ

Числ.знач.

Диаметр

х1

х0

см

2,54

хi

2,0

х0

дюйм

  х1

0,79

Длина

х2

х0

см

2,54

  х2

10

х0

дюйм

   х2

3,94

Коэфф. метрич.

преобразования

к = Х/Х                 

К1 = Х1/ Х1 = 0.79/2 = 0.394

К1 = Х2/ Х2 = 3.94/10 = 0.394

Относительные размеры цилиндра

D, L = X2\X1

D = X/X1 = 1

D = X1/X1 = 1

L = X2/X1 = 5

Похожие материалы

Информация о работе