ปริมาณทางกายภาพ
![]() | บทความนี้มีปัญหาหลายประการ กรุณาช่วยปรับปรุงหรือหารือเกี่ยวกับประเด็นเหล่านี้ในหน้าพูดคุย ( เรียนรู้ว่าจะลบข้อความเทมเพลตเหล่านี้ได้อย่างไรและเมื่อใด ) ( เรียนรู้ว่าจะลบข้อความเทมเพลตนี้ได้อย่างไรและเมื่อใด )
|
ปริมาณทางกายภาพเป็นปรากฏการณ์ใด ๆ ที่สามารถวัดได้ด้วยเครื่องมือหรือได้รับการคำนวณสำหรับ ปริมาณทางกายภาพสามารถแสดงเป็นค่าซึ่งเป็นคูณพีชคณิตของค่าตัวเลขและหน่วย ตัวอย่างเช่นมวลของปริมาณทางกายภาพสามารถหาค่าได้เป็นn kgโดยที่nคือค่าตัวเลขและ kg คือหน่วย ปริมาณทางกายภาพมีอย่างน้อยสองลักษณะที่เหมือนกันหนึ่งคือขนาดตัวเลขและอีกตัวคือหน่วยที่วัดได้ ปริมาณทางกายภาพมีสองประเภทหลัก ได้แก่
- 1. ปริมาณพื้นฐานหรือพื้นฐาน
- 2. ปริมาณที่ได้รับ
ปริมาณทางกายภาพประเภทอื่น ๆ ได้แก่ ปริมาณเวกเตอร์และปริมาณสเกลาร์
สัญลักษณ์และระบบการตั้งชื่อ[ แก้ไข]
คำแนะนำระหว่างประเทศเพื่อการใช้สัญลักษณ์สำหรับปริมาณที่มีการกำหนดไว้ในมาตรฐาน ISO / IEC 80000ที่IUPAP หนังสือเล่มสีแดงและหนังสือเล่มสีเขียว IUPAC ยกตัวอย่างเช่นสัญลักษณ์ที่แนะนำสำหรับปริมาณทางกายภาพมวลเป็นเมตรและสัญลักษณ์แนะนำสำหรับปริมาณประจุไฟฟ้าเป็นQ
ตัวติดตามและดัชนี[ แก้ไข]
Subscripts ถูกใช้ด้วยเหตุผลสองประการเพียงแค่แนบชื่อกับปริมาณหรือเชื่อมโยงกับปริมาณอื่นหรือจัดทำดัชนีองค์ประกอบเฉพาะ (เช่นแถวหรือคอลัมน์)
- การอ้างอิงชื่อ: ปริมาณมีsubscriptedหรือsuperscriptedตัวอักษรเดียวกลุ่มของตัวอักษรหรือคำที่สมบูรณ์เพื่อฉลากสิ่งที่เป็นแนวคิดหรือนิติบุคคลพวกเขาอ้างถึงมักจะแตกต่างจากปริมาณที่อื่น ๆ ที่มีสัญลักษณ์หลักเดียวกัน ตัวห้อยหรือตัวยกเหล่านี้มักจะเขียนด้วยอักษรโรมันแบบตั้งตรงแทนที่จะเป็นตัวเอียงในขณะที่สัญลักษณ์หลักที่แสดงถึงปริมาณจะเป็นตัวเอียง ยกตัวอย่างเช่นE kหรือE การเคลื่อนไหวมักจะถูกนำมาใช้เพื่อแสดงพลังงานจลน์และอีพีหรือE ที่อาจเกิดขึ้นมักจะถูกนำมาใช้เพื่อแสดงถึงพลังงานที่มีศักยภาพ
- การอ้างอิงปริมาณ: ปริมาณมีตัวอักษรเดี่ยวกลุ่มตัวอักษรหรือคำที่สมบูรณ์แบบตัวห้อยหรือตัวยกเพื่อกำหนดพารามิเตอร์ของการวัดที่พวกเขาอ้างถึง ตัวห้อยหรือตัวยกเหล่านี้มักจะเขียนเป็นตัวเอียงมากกว่าแบบอักษรโรมันตัวตรง สัญลักษณ์หลักที่แสดงปริมาณเป็นตัวเอียง ตัวอย่างเช่นความดัน c pหรือcคือความจุความร้อนที่ความดันที่กำหนดโดยปริมาณในตัวห้อย
ประเภทของตัวห้อยแสดงด้วยแบบอักษร: 'k' และ 'p' เป็นคำย่อของคำว่าจลน์และศักย์ในขณะที่p (ตัวเอียง) เป็นสัญลักษณ์ของความดันเชิงปริมาณทางกายภาพแทนที่จะเป็นตัวย่อของคำ
- ดัชนี: การใช้งานของดัชนีสำหรับพิธีทางคณิตศาสตร์โดยใช้สัญกรณ์ดัชนี
ขนาด[ แก้ไข]
ปริมาณทางกายภาพอาจมี "ขนาด" ที่แตกต่างกันเป็นสเกลาร์เวกเตอร์หรือเทนเซอร์
สเกลาร์[ แก้ไข]
เกลาเป็นปริมาณทางกายภาพที่มีความสำคัญ แต่ไม่มีทิศทาง สัญลักษณ์สำหรับปริมาณทางกายภาพมักจะถูกเลือกให้เป็นตัวอักษรละตินหรือกรีกตัวเดียวและจะพิมพ์เป็นตัวเอียง
เวกเตอร์[ แก้ไข]
เวกเตอร์คือปริมาณทางกายภาพที่มีทั้งขนาดและทิศทาง สัญลักษณ์สำหรับปริมาณทางกายภาพที่เป็นเวกเตอร์เป็นตัวหนาขีดเส้นใต้หรือมีลูกศรด้านบน ตัวอย่างเช่นถ้ามึงคือความเร็วของอนุภาคแล้วข้อความที่ตรงไปตรงมาสำหรับความเร็วของมันเป็นU , Uหรือ
Tensors [ แก้ไข]
สเกลาร์และเวกเตอร์และเทนเซอร์ที่ง่ายที่สุดซึ่งสามารถใช้เพื่ออธิบายปริมาณทางกายภาพทั่วไปได้มากขึ้น ตัวอย่างเช่นเทนเซอร์ความเครียด Cauchyมีขนาดทิศทางและคุณสมบัติการวางแนว
ตัวเลขและฟังก์ชันพื้นฐาน[ แก้ไข]
ปริมาณตัวเลขแม้จะแสดงด้วยตัวอักษรก็มักจะพิมพ์เป็นแบบโรมัน (ตั้งตรง) แม้ว่าบางครั้งจะเป็นตัวเอียงก็ตาม สัญลักษณ์สำหรับฟังก์ชันพื้นฐาน (ตรีโกณมิติวงกลมไฮเพอร์โบลิกลอการิทึม ฯลฯ ) การเปลี่ยนแปลงในปริมาณเช่นΔในΔ yหรือตัวดำเนินการเช่น d ใน d xขอแนะนำให้พิมพ์ในรูปแบบโรมัน
ตัวอย่าง:
- ตัวเลขจริงเช่น 1 หรือ√ 2 ,
- อีฐานของลอการิทึมธรรมชาติ ,
- ผมหน่วยจินตภาพ
- πสำหรับอัตราส่วนของเส้นรอบวงวงกลมต่อเส้นผ่านศูนย์กลาง 3.14159265358979323846264338327950288 ...
- δ x , Δ y , d zแทนความแตกต่าง (จำกัด หรืออย่างอื่น) ในปริมาณx , yและz
- บาปα , sinh γ , log x
หน่วยและขนาด[ แก้ไข]
หน่วย[ แก้ไข]
มักจะมีตัวเลือกหน่วยแม้ว่าหน่วยSI (รวมถึงหน่วยย่อยและหน่วยพื้นฐานหลายรายการ) มักจะใช้ในบริบททางวิทยาศาสตร์เนื่องจากใช้งานง่ายความคุ้นเคยในระดับสากลและใบสั่งยา ตัวอย่างเช่นปริมาณของมวลอาจแสดงด้วยสัญลักษณ์mและสามารถแสดงเป็นหน่วยกิโลกรัม (kg) ปอนด์ (lb) หรือดาลตัน (Da)
ขนาด[ แก้ไข]
ความคิดเกี่ยวกับมิติของปริมาณทางกายภาพได้รับการแนะนำโดยโจเซฟฟูริเยร์ในปี พ.ศ. 2365 [1]ตามแบบแผนปริมาณทางกายภาพจะถูกจัดระเบียบในระบบมิติที่สร้างขึ้นจากปริมาณพื้นฐานซึ่งแต่ละส่วนถือได้ว่ามีมิติของตัวเอง
ปริมาณพื้นฐาน[ แก้ไข]
ปริมาณฐานคือปริมาณที่มีลักษณะแตกต่างกันและในบางกรณีไม่ได้กำหนดไว้ในอดีตในแง่ของปริมาณอื่น ๆ ปริมาณฐานคือปริมาณที่ขึ้นอยู่กับปริมาณอื่น ๆ ที่สามารถแสดงได้ ปริมาณฐานทั้งเจ็ดของระบบปริมาณระหว่างประเทศ (ISQ) และหน่วยSIและขนาดที่สอดคล้องกันแสดงอยู่ในตารางต่อไปนี้ อนุสัญญาอื่น ๆ อาจมีจำนวนหน่วยพื้นฐานที่แตกต่างกัน(เช่นระบบCGSและMKSของหน่วย)
ปริมาณ | หน่วย SI | สัญลักษณ์ มิติ | ||
---|---|---|---|---|
ชื่อ | สัญลักษณ์ (ทั่วไป) | ชื่อ | สัญลักษณ์ | |
ความยาวความกว้างความสูงความลึกระยะทาง | a, b, c, d, h, l, r, s, w, x, y, z | เมตร | ม | ล |
เวลา | t , τ | วินาที | s | ที |
มวล | ม | กิโลกรัม | กิโลกรัม | ม |
อุณหภูมิสัมบูรณ์ | T , θ | เคลวิน | เค | Θ |
ปริมาณของสาร | n | ตุ่น | โมล | น |
กระแสไฟฟ้า | ฉันฉัน | กระแสไฟ | ก | ผม |
ความเข้มของการส่องสว่าง | ฉันv | แคนเดลา | ซีดี | เจ |
มุมเครื่องบิน | α , β , γ , θ , φ , χ | เรเดียน | rad | ไม่มี |
มุมทึบ | ω , Ω | สเตเรเดียน | sr | ไม่มี |
หน่วยเชิงมุมสองหน่วยสุดท้ายมุมระนาบและมุมทึบเป็นหน่วยย่อยที่ใช้ใน SI แต่ถือว่าไม่มีมิติ หน่วยย่อยใช้เพื่อความสะดวกในการแยกความแตกต่างระหว่างปริมาณที่ไม่มีมิติอย่างแท้จริง (จำนวนบริสุทธิ์) และมุมซึ่งเป็นการวัดที่แตกต่างกัน
ปริมาณที่ได้รับทั่วไป[ แก้ไข]
ปริมาณที่ได้มาคือปริมาณที่มีคำจำกัดความตามปริมาณทางกายภาพอื่น ๆ (ปริมาณพื้นฐาน)
Space [ แก้ไข]
หน่วยฐานที่สำคัญที่ใช้สำหรับพื้นที่และเวลาอยู่ด้านล่าง ดังนั้นแน่นอนว่าพื้นที่และปริมาตรมาจากความยาว แต่รวมไว้เพื่อความสมบูรณ์เนื่องจากเกิดขึ้นบ่อยครั้งในปริมาณที่ได้รับจำนวนมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งความหนาแน่น
ปริมาณ | หน่วย SI | ขนาด | |
---|---|---|---|
คำอธิบาย | สัญลักษณ์ | ||
(Spatial) ตำแหน่ง (เวกเตอร์) | r , R , a , d | ม | ล |
ตำแหน่งเชิงมุมมุมของการหมุน (สามารถถือเป็นเวกเตอร์หรือสเกลาร์) | θ , θ | rad | ไม่มี |
พื้นที่หน้าตัด | A , S , Ω | ม. 2 | L 2 |
พื้นที่เวกเตอร์ (ขนาดของพื้นที่ผิวกำหนดทิศทางปกติไปยังระนาบสัมผัสของพื้นผิว) | ม. 2 | L 2 | |
ปริมาณ | τ , V. | ม. 3 | L 3 |
ความหนาแน่นโฟลว์การไล่ระดับสีและช่วงเวลา[ แก้ไข]
ความสำคัญและความสะดวกสบายในปริมาณที่ได้รับเช่นความหนาแน่นฟลักซ์ , กระแส , กระแสที่เกี่ยวข้องกับปริมาณจำนวนมาก เงื่อนไขที่ต่างกันบางครั้งเช่นความหนาแน่นกระแสและความหนาแน่นของของเหลว , อัตรา , ความถี่และปัจจุบันมีการใช้สลับกันในบริบทเดียวกันบางครั้งพวกเขาจะใช้ uniqueley
เพื่อชี้แจงปริมาณที่ได้มาของเทมเพลตที่มีประสิทธิภาพเหล่านี้เราให้qเป็นปริมาณใด ๆภายในขอบเขตของบริบทบางส่วน (ไม่จำเป็นต้องเป็นปริมาณพื้นฐาน) และแสดงในตารางด้านล่างสัญลักษณ์ที่ใช้บ่อยที่สุดที่เกี่ยวข้องคำจำกัดความการใช้หน่วย SI และ SI มิติ - ที่ [ Q ] หมายถึงมิติของคิว
สำหรับอนุพันธ์ด้านเวลาความหนาแน่นเฉพาะโมลาร์และฟลักซ์ของปริมาณจะไม่มีสัญลักษณ์เดียวระบบการตั้งชื่อขึ้นอยู่กับหัวเรื่องแม้ว่าอนุพันธ์ของเวลาโดยทั่วไปสามารถเขียนได้โดยใช้สัญกรณ์โอเวอร์ดอท โดยทั่วไปเราใช้q m , q nและFตามลำดับ ไม่จำเป็นต้องใช้สัญลักษณ์สำหรับการไล่ระดับสีของฟิลด์สเกลาร์เนื่องจากต้องเขียนเฉพาะตัวดำเนินการnabla / del ∇หรือgradเท่านั้น สำหรับความหนาแน่นเชิงพื้นที่กระแสไฟฟ้าความหนาแน่นกระแสและฟลักซ์สัญกรณ์เป็นเรื่องปกติจากบริบทหนึ่งไปยังอีกบริบทหนึ่งซึ่งแตกต่างกันโดยการเปลี่ยนแปลงตัวห้อยเท่านั้น
สำหรับความหนาแน่นกระแสเป็นเวกเตอร์หน่วยในทิศทางของการไหลเช่นแทนเจนต์ไปยังโฟลไลน์ สังเกตผลิตภัณฑ์จุดที่มีหน่วยปกติสำหรับพื้นผิวเนื่องจากปริมาณของกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านพื้นผิวจะลดลงเมื่อกระแสไฟฟ้าไม่ปกติไปยังพื้นที่ เฉพาะกระแสที่ผ่านในแนวตั้งฉากกับพื้นผิวเท่านั้นที่ทำให้กระแสไหลผ่านพื้นผิวไม่มีกระแสไหลผ่านในระนาบ (สัมผัส) ของพื้นผิว
สัญกรณ์แคลคูลัสด้านล่างสามารถใช้คำพ้องความหมายได้
ถ้าXเป็นฟังก์ชันn -variable แล้ว:
- ความแตกต่างค่า nอวกาศ ปริมาณธาตุคือ,
- Integralการหลายหนึ่งของ Xมากกว่า nปริมาณอวกาศเป็น
ปริมาณ | สัญลักษณ์ทั่วไป | คำจำกัดความ | ความหมายการใช้งาน | มิติ |
---|---|---|---|---|
ปริมาณ | q | q | จำนวนทรัพย์สิน | [q] |
อัตราการเปลี่ยนแปลงของปริมาณอนุพันธ์ของเวลา | อัตราการเปลี่ยนแปลงของทรัพย์สินตามเวลา | [q] T −1 | ||
ปริมาณความหนาแน่นเชิงพื้นที่ | ρ = ความหนาแน่นของปริมาตร ( n = 3), σ = ความหนาแน่นของพื้นผิว ( n = 2), λ = ความหนาแน่นเชิงเส้น ( n = 1) ไม่มีสัญลักษณ์ที่พบบ่อยสำหรับnหนาแน่นอวกาศนี่ρ nถูกนำมาใช้ | จำนวนทรัพย์สินต่อหน่วย n-space (ความยาวพื้นที่ปริมาตรหรือขนาดที่สูงกว่า) | [q] L - n | |
ปริมาณเฉพาะ | q ม | จำนวนทรัพย์สินต่อหน่วยมวล | [q] ม−1 | |
ปริมาณกราม | q n | จำนวนคุณสมบัติต่อโมลของสาร | [q] N −1 | |
การไล่ระดับปริมาณ (ถ้าqเป็นฟิลด์สเกลาร์ ) | อัตราการเปลี่ยนแปลงของทรัพย์สินตามตำแหน่ง | [q] L −1 | ||
ปริมาณสเปกตรัม (สำหรับคลื่น EM) | q v , q ν , q λ | ใช้คำจำกัดความสองคำสำหรับความถี่และความยาวคลื่น:
| จำนวนทรัพย์สินต่อหน่วยความยาวคลื่นหรือความถี่ | [q] L −1 ( q λ ) [q] T ( q ν ) |
ฟลักซ์การไหล (ตรงกัน) | Φ F , F | มีการใช้คำจำกัดความสองคำ กลศาสตร์การขนส่ง , ฟิสิกส์นิวเคลียร์ / ฟิสิกส์ของอนุภาค : ฟิลด์เวกเตอร์ : | การไหลของคุณสมบัติผ่านหน้าตัด / ขอบเขตพื้นผิว | [q] T −1 L −2 , [F] L 2 |
ความหนาแน่นของฟลักซ์ | ฉ | การไหลของคุณสมบัติผ่านหน้าตัด / ขอบเขตพื้นผิวต่อหน่วยหน้าตัด / พื้นที่ผิว | [F] | |
ปัจจุบัน | ฉัน , ฉัน | อัตราการไหลของทรัพย์สินผ่านกากบาท ส่วน / ขอบเขตพื้นผิว | [q] T −1 | |
ความหนาแน่นกระแส (บางครั้งเรียกว่าความหนาแน่นของฟลักซ์ในกลศาสตร์การขนส่ง) | J , J | อัตราการไหลของคุณสมบัติต่อหน่วยหน้าตัด / พื้นที่ผิว | [q] T −1 L −2 | |
ช่วงเวลาของปริมาณ | M , M | สามารถใช้ได้สองคำจำกัดความ q เป็นสเกลาร์: q เป็นเวกเตอร์: | จำนวนที่ตำแหน่งRมีช่วงเวลาที่เกี่ยวกับจุดหรือแกนมักจะเกี่ยวข้องกับแนวโน้มของการหมุนหรือพลังงานที่มีศักยภาพ | [q] ล |
ในส่วนนี้ไม่ได้อ้างอิงใด ๆแหล่ง สิงหาคม 2017 ) ( เรียนรู้วิธีและเวลาที่จะลบข้อความเทมเพลตนี้ ) ( |
โดยทั่วไปความหมายของคำว่าปริมาณทางกายภาพเป็นที่เข้าใจกันดี (ทุกคนเข้าใจความหมายของความถี่ของปรากฏการณ์เป็นระยะหรือความต้านทานของสายไฟฟ้า ) คำปริมาณทางกายภาพไม่ได้หมายความถึงร่างกายปริมาณคงที่ตัวอย่างเช่นความยาวเป็นปริมาณทางกายภาพแต่ก็เป็นตัวแปรภายใต้การเปลี่ยนแปลงพิกัดในทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษและทั่วไป ความคิดเกี่ยวกับปริมาณทางกายภาพเป็นพื้นฐานและใช้งานง่ายในขอบเขตของวิทยาศาสตร์โดยไม่จำเป็นต้องมีการสะกดหรือกล่าวถึงอย่างชัดเจน. เป็นที่เข้าใจกันโดยทั่วไปว่านักวิทยาศาสตร์ (บ่อยกว่าไม่) จัดการกับข้อมูลเชิงปริมาณเมื่อเทียบกับข้อมูลเชิงคุณภาพ การกล่าวถึงอย่างชัดเจนและการอภิปรายเกี่ยวกับปริมาณทางกายภาพไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของโปรแกรมวิทยาศาสตร์มาตรฐานใด ๆ และเหมาะสำหรับปรัชญาวิทยาศาสตร์หรือโปรแกรมปรัชญามากกว่า
ความคิดเกี่ยวกับปริมาณทางกายภาพแทบจะไม่ถูกนำมาใช้ในฟิสิกส์และไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของภาษาพื้นถิ่นฟิสิกส์มาตรฐาน แนวคิดนี้มักจะทำให้เข้าใจผิดเนื่องจากชื่อของมันมีความหมายว่า "ปริมาณที่สามารถวัดได้ทางกายภาพ" แต่ก็มักใช้ไม่ถูกต้องเพื่อหมายถึงความไม่แปรเปลี่ยนทางกายภาพ. เนื่องจากฟิสิกส์มีความซับซ้อนมากมายหลายสาขาจึงมีค่าคงที่ทางกายภาพที่แตกต่างกัน ไม่มีสิ่งศักดิ์สิทธิ์ที่ไม่แปรเปลี่ยนทางกายภาพที่เป็นที่รู้จักในสาขาฟิสิกส์ทั้งหมดที่เป็นไปได้ พลังงานพื้นที่โมเมนตัมแรงบิดตำแหน่งและความยาว (เพื่อบอกชื่อไม่กี่อย่าง) ล้วนพบว่ามีความแปรผันในการทดลองในบางมาตราส่วนและระบบ นอกจากนี้ความคิดที่ว่าเป็นไปได้ที่จะวัด "ปริมาณทางกายภาพ" ก็เป็นปัญหาโดยเฉพาะอย่างยิ่งในทฤษฎีสนามควอนตัมและเทคนิคการนอร์มัลไลเซชัน เนื่องจากทฤษฎีที่เกิดจาก infinities นั้น "การวัด" ที่เกิดขึ้นจริงนั้นไม่ใช่ของจักรวาลทางกายภาพจริงๆ (เนื่องจากเราไม่สามารถวัด infinities ได้) พวกมันเป็นโครงร่างการเปลี่ยนสภาพใหม่ซึ่งขึ้นอยู่กับรูปแบบการวัดระบบพิกัดและเมตริกของเราโดยชัดแจ้ง ระบบ.
ดูเพิ่มเติม[ แก้ไข]
- รายการปริมาณทางกายภาพ
- ปรัชญาวิทยาศาสตร์
- ปริมาณ
- ปริมาณที่สังเกตได้
- ปริมาณเฉพาะ
อ้างอิง[ แก้ไข]
- ^ ฟูเรียร์โจเซฟ Théorie analytique de la chaleur , Firmin Didot, Paris, 1822 (ในหนังสือเล่มนี้ฟูริเยร์แนะนำแนวคิดของมิติทางกายภาพสำหรับปริมาณทางกายภาพ)
การใช้งานคอมพิวเตอร์[ แก้ไข]
- โครงการDEVLIBในภาษาC # และภาษาเดลฟี
- โครงการPhysicalQuantitiesในภาษาC # ที่CodePlex
- โครงการห้องสมุด PhysicalMeasure C #ในภาษาC # ที่CodePlex
- โครงการEthica MeasuresในภาษาC # ที่CodePlex
- เครื่องมือคำนวณและสคริปต์ออนไลน์ของEngineerJSที่รองรับปริมาณทางกายภาพ
แหล่งที่มา[ แก้ไข]
- Cook, Alan H. รากฐานเชิงสังเกตของฟิสิกส์ , Cambridge, 1994. ISBN 0-521-45597-9
- หลักการสำคัญทางฟิสิกส์ PM Whelan, MJ Hodgeson, 2nd Edition, 1978, John Murray, ISBN 0-7195-3382-1
- สารานุกรมฟิสิกส์RG Lerner , GL Trigg, 2nd Edition, VHC Publishers, Hans Warlimont, Springer, 2005, pp 12–13
- Physics for Scientists and Engineers: With Modern Physics (6th Edition), PA Tipler, G.Mosca, WH Freeman and Co, 2008, 9-781429-202657