curs aparate de masura si · pdf file 2017. 2. 4. · un ansamblu de marimi de...

Click here to load reader

Post on 27-Jan-2021

5 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • Curs Aparate de masura si control

    Profesor : Dr. Tigau Nicolae

  • CAPITOLUL 1 Marimi si unitati de masura

    1.1 Marimi fizice.Sisteme de marimi fizice

    Un obiect sau un fenomen fizic este caracterizat in general prin notiunile de calitate si cantitate.

    Calitatea reprezinta determinarea obiectelor si fenomentelor,stabilirea proprietatilor,trasaturilor si laturilor lor esentiale si stabile care le fac sa fie obiectele si fenomenele respective;calitatea este deci proprietatea care determina unitatea obiectelor si fenomenelor.

    Cantitatea caracterizeaza obictele si fenomenele prin gradul de dezvoltare a insusirilor lor. Cele doua aspecte ale obiectelor si fenomenelor,calitatea si cantitatea,nu exista unul in afara celuilalt,schimbarea unuia provoaca schimbarea celuilalt.

    In acest sens,marimile sunt atribuite ale corpurilor sau fenomenelor,susceptibile de a fi diferentiate calitativ si determinate cantitativ,prin care concretizam diversele aspecte ale materiei. Marimile de aceeasi natura,definibile ca proprietati ale obiectelor unui ansamblu dat, prin utilizarea unui aceluiasi procedeu de comparare formeaza o specie de marimi. Specile de marimi se pot clasifica dupa natura ansamblului de obiecte si dupa natura proprietatilor la care se refera.In acest sens se distingspecii de marimi fizice,specii de marimi chimice,specii de marimi biologice,specii de marimi specifice psihologiei si sociologiei. O importanta deosebita teoretica si practica o prezinta marimile fizice. Marimile fizice sunt caracteristici fizice ale obiectivelor si fenomenelor din lumea inconjuratoare ,care se preteaza cel mai usor exprimarii cantitative………la caracterizarea deplina a acestora.

    Marimile fizice de aceeasi natura se deosebesc intre ele numai cantitativ si pot fi comparate.Aceste marimi se reprezinta prin simboluri, constituite,in general dintr-o singura litera a alfabetului latin sau grec,deseori cu indici sau alte semne identificatoare.

    Se disting in general doua tipuri de marimi fezice: - marimi extensive sau masurabile; - marimi intensive sau reparabile; Marimile fizice extensive sunt acele marimi care prezinta proprietati de ordonare si de aditivitate (De exemplu: masa,se poate ordona dupa valori si se poate aduna cu o alta masa). Marimile fizice intensive sunt acele marimi care prezinta proprietatea de ordonare dar nu si cea de aditivitate.(De exemplu: temperatura,se poate ordona dupa valori ,dar nu se poate aduna cu alta temperatura).Aceste marimi pot fi determinate prin observare (reperare). Dupa locul pe care-l ocupa in sistematica domeniului de cercetare studiat si dupa rolul pe care-l au in sistematica unitatilor de masura,se disting marimi fundamentale si marimi derivate. Marimile fundamentale sunt marimi din toate domeniile fizicii,care sunt considerate independente intre ele,conventional alese,cu ajutorul carora pot fi definite alte marimi,prin ecuatii de definitie,care exprima anumite legi ale naturii. De exemplu: lungimea,masa si timpul din

    2

  • mecanica, lungimea,masa,timpul si intensitatea curentului electric in electricitate.Numarul marimilor fundamentale nu este limitat.O conditie ce se impune unei marimi fundamentale este aceea ca unitatile de masura care li se atribuie sa poata fi determinate cu cea mai mare exactitate. Simbolurile marimilor fundamentale se numesc dimensiuni(de exemplu: l =lungime ,t =timp ,m =masa).

    Simbolurile marimilor fundamentale scrise cu litere majuscule se numesc dimensiuni fundamentale ale marimilor fundamentale.De exemplu dimensiunile fundamentale ale marimilor fundamentale lungime ,timp ,masa sunt (L ,T , M ). Marimile derivate sunt marimile care se definesc in functie de ecuatiile fundamentale prin ecuatii de definitie.De exemplu:viteza,lucru mecanic,caldura . O marime este marime derivata si in cazul cand aceasta se reduce la un multiplu al unei marimi fundamentale si deci este definita direct prin acea marime.De exemplu aria si volumul sunt marimi derivate desi ele sunt direct definite printr-o singura marime fundamentala ,lungimea). In fizica, marimile fundamentale ,ca si legile generale in care acestea intervin ,sunt alese astfel incat anumite proprietati si consecinte care decurg sa fie verificate direct din experienta. Dimensiunile marimilor derivate se obtin cu ajutorul ecuatiilor de definitie ,prin inlocuirea in acestea a simbolurilor marimilor fundamentale cu dimensiunile fundamentale.Ecuatiile care se abtin astfel se numesc ecuatii dimensionale.Ele apar ca un produs al puterilor dimensiunilor fundamentale ,multiplicat uneori cu un factor numeric. Exponentii care indica puterile dimensiunilor fundamentale se numesc exponenti dimensionali. Rezulta ca dimensiunea unei marimi derivate M in functie de dimensiunile fundamentale M 1 , M 2 ,M 3 se scrie sub forma: ......dim 321 γβα MMMM = (1.1) unde α,β,γ …sunt exponenti dimensionali. Dimensiunea unei marimi derivate depinde de sistemul fundamental ales. Exemple: 1)In sistemul fundamental lungime-timp,dimensiunea unei marimi M este : βαTLM =dim ,care pentru acceleratie devine [ ] 22dim −− =→= msaLTa 2)In sistemul fundamental lungime-timp-masa , γβα MTLM =dim ,care pentru forta devine [ ] kgmsFMLTF 22dim −− =→=

    Daca in ecuatia de definitie intervine un conflict numeric (coeficient de coerenta ),aceasta se inlocuieste cu unitatea in ecuatia dimensionala .

    Exemplu: Pentru energia cinetica : 2 22

    2 1

    2 t emmvEc == ecuatia dimensionala va fi:

    22dim −= MTLEc in sistemul lungime-masa-timp. Exista specii de marimi fizice care,definite prin aceeasi sistem de marimi fundamentale,

    au aceleasi dimensiuni. Exemplu: In sistemul fundamental LMT, energia mecanica are dimensiunea: 22dim −= MTLE la fel ca momentul fortei (m=F r =ma r) 22dim −= MTLm

    Exista si marimi derivate adimensionale,adica cu exponenti dimensionali nuli,fie in raport cu marimile fundamentale uzuale (unghiul plan sau unghiul solid ) fie in raport cu alte

    3

  • specii de marimi ,fiind definite prin rapoarte de marimi de aceeasi specie (densitatea relativa ,permitivitatea relativa ε r , permeabilitatea relativaμ r ,randamentul η). Dimensiunea unei marimi adimensionale este egala cu 1. Din cele prezentate rezulta ca dimensiunea nu caracterizeaza complet specia caruia ii apartine marimea in cauza si nu reprezinta o proprietate distinctiva a acesteia. Aceasta concluzie se bazeaza pe urmatoarele fapte: specii de marimi diferite pot avea aceleasi dimensiuni in raport cu acelasi sistem de marimi fundamentale. existenta marimilor adimensionale . din dimensiuni nu rezulta coeficienti de coerenta .

    1.2. Sisteme de marimi.Grupa de marimi.Constante

    Un numar restrans de marimi fundamentale,astfel alese,incat cu ajutorul lor sa se poata defini cat mai comod si precis marimilor derivate se numeste sistem de marimi fundamentale sau sistem fundamental . Denumirea unui sistem fundamental se exprima de regula,prescurtat prin dimensiunile fundamentale. Exemplu: Denumirea sistemului fundamentale lungime-timp-masa este LTM . In decursul timpul s-au folosit mai multe sisteme de marimi fundamentale,dintre care mentionam : LMT - lungime-masa-timp. LFT - lungime-forta-timp. LMTI- lungime-masa-timp-intensitatea curentului electric. In prezent este obligatorie folosirea sistemului international. LMTIOJN-lungime-masa-timp-intensitatea curentului-temperatura termodinamica-intensitatea luminii-cantitatea de substanta.

    Totalitatea marimilor fundamentale si derivatecu aplicabilitate in unul sau mai multe domenii ale stiintei si tehnicii constituie un sistem de marimi.

    Denumirea unui sistem de marimi se exprima ,de regula prescurtat prin dimensiunile respectivului sistem. Exemplu: sistemul l ,m ,t - lungime,masa,timp. sistemul l ,f ,t - lungime,forta,timp. sistemul l ,m ,t ,i,- lungime,masa,timp,intensitatea.

    Un ansamblu de marimi de aceeasi specie, apartinand unui anumit domeniu al fizicii si definite prin utilizarea aceluiasi procedeu de comparare alcatuiesc o grupa de de marimi. Exemple: - marimi geometrice , marimi de timp , frecventa si cinematice, marimi mecanice. -marimi electrice, marimi radiometrice, - marimi analitice si de structura, -marimi biologice.

    Aceste grupe de marimi se alcatuiesc in functie necesitatile de organizare si de dotare a laboratoarelor de analize si verificare a mijloacelor de masurare.

    Constantele sunt marimi care isi pastreaza aceeasi valoare totdeauna sau numai in anumite conditii si care caracterizeaza un fenomen ,un material sau aparat.

    4

  • Constantele care isi pastreaza valoarea in orice conditii se numesc constante absolute sau universale. Exemple: numarul lui Avogadro,constanta gravitationala. Constantele care isi pastreaza valoarea numai in anumite conditii se numesc parametri. Exemple: constanta de material: densitatea ,rezistivitatea electrica ,constanta dielectrica.

    Constantele de material sunt marimi independente de forma geometrica care exprima o proprietete caracteristica a unei substante sau a unui material in conditii date de presiune si temperatura . Exemple: temperatura de topire,caldura latenta,conductivitatea electrica.

    Constantele universale fundamentale