Wielkości fizyczne i jednostki

Jak można zauważyć w przedstawionym we wpisie "Wprowadzenie" przykładzie pojawiło się kilka wielkości fizycznych, dzięki którym możliwe jest opisywanie, rozpatrywanie i projektowanie układów hydraulicznych. Prawa fizyki jakie występują również w układach hydraulicznych wyrażają wzajemne związki między różnymi wielkościami fizycznymi. Prawa te formułowane są w postaci równań matematycznych określających ścisłe ilościowerelacje między tymi wielkościami, a to związane jest zawsze z liczbowym stosunkiem danej wielkości do przyjętej jednostki. Wiele z wielkości fizycznych jest współzależnych tzn. powstałych na wskutek przeprowadzonych operacji matematycznych np. prędkość jest długością podzieloną przez czas, gęstość masą podzieloną przez objętość itd. Dlatego z pośród wszystkich wielkości fizycznych zostały wybrane tak zwane wielkości podstawowe, za pomocą których możliwe jest wyrażenie wszystkich pozostałych nazywanych wielkościami pochodnymi. Ten sam podział obowiązuje również dla jednostek. Jednostki podstawowe są ustalone, a jednostki pochodne definiuje się za pomocą jednostek podstawowych. Obecnie obowiązującym w Polsce układem jednostek jest układ SI (fr. Système international d'unités). Układ SI ma siedem podstawowych jednostek i dwie uzupełniające niezbędne w sformułowaniach praw fizyki.5 Jednostki te zostały przedstawione w tabeli 1.

Tabela 1 Wielkości podstawowe i uzupełniające i ich jednostki w układzie SI.

image

Oprócz jednostek w fizyce posługujemy się pojęciem wymiaru jednostki danej wielkości fizycznej. Wymiarem jednostki podstawowej jest po prostu ona sama. Natomiast dla jednostek pochodnych wymiar jest kombinacją jednostek podstawowych (w odpowiednich potęgach). Na przykład jednostka siły ma wymiar kg . m/s2 wynikający ze wzoru F = ma. Niektóre jednostki pochodne mają swoje nazwy tak jak jednostka siły - niuton. Oprócz jednostek podstawowych i pochodnych posługujemy się także jednostkami wtórnymi , które są ich wielokrotnościami. Wyraża się je bardzo prosto poprzez dodanie odpowiedniego przedrostka określającego odpowiednią potęgę dziesięciu, która jest mnożnikiem dla jednostki (patrz tabela 2).

Tabela 2 Wybrane przedrostki jednostek wtórnych.

image