Фізична величина - одна з властивостей фізичного об'єкта (фізичної системи, явища або процесу), загальна в якісному відношенні для багатьох фізичних об'єктів, але в кількісному відношенні індивідуальне для кожного з них. Можна сказати також, що фізична величина - це величина, яка може бути використана в рівняннях фізики, причому, під фізикою тут розуміється в цілому наука і технології.
Слово «величина» часто застосовується в двох сенсах: як взагалі властивість, до якого можна застосувати поняття більше або менше, і як кількість цієї властивості. В останньому випадку доводилося б говорити про «величиною величини», тому надалі мова буде йти про величину саме як властивості фізичного об'єкта, у другому ж сенсі - як про значення фізкабінет-чеський величини.
Останнім часом все більшого поширення набуває підрозділ величин на фізичні і нефізичні. хоча слід зазначити, що поки немає строгого критерію для такого поділу величин. При цьому під фізичними розуміють величини, які характеризують властивості фізичного світу і застосовуються в фізичних науках і техніці. Для них існують одиниці виміру. Фізичні величини в залежності від правил їх вимірювання поділяються на три групи:
- величини, що характеризують властивості об'єктів (довжина, маса);
- величини, що характеризують стан системи (тиск,
- температура);
- величини, що характеризують процеси (швидкість, потужність).
До нефізичні відносять величини, для яких немає одиниць виміру. Вони можуть характеризувати як властивості матеріального світу, так і поняття, що використовуються в суспільних науках, економіці, медицині. Відповідно до такого поділом величин прийнято виділяти вимірювання фізичних величин і нефізичні вимірювання. Іншим виразом такого підходу є два різних розуміння поняття вимірювання:
- вимір у вузькому сенсі як експериментальне порівняння
однієї вимірюваної величини з іншою відомою величиною того
ж якості, прийнятої в якості одиниці;
- вимір в широкому сенсі як знаходження відповідностей
між числами та об'єктами, їх станами або процесами по
Друге визначення з'явилося в зв'язку з широким розповсюдженням останнім часом вимірювань нефізичних величин, які фігурують в медико-біологічних дослідженнях, зокрема, в психології, в економіці, в соціології та інших суспільних науках. В цьому випадку правильніше було б говорити не про вимірювання, а про оцінювання величин. розуміючи оцінювання як встановлення якості, ступеня, рівня чогось відповідно до встановлених правил. Іншими словами, це операція по приписування шляхом обчислення, знаходження або визначення числа величиною, що характеризує якість будь-якого об'єкта, за встановленими правилами. Наприклад, визначення сили вітру або землетрусу, виставлення оцінки фігуристам або оцінок знань учнів за п'ятибальною шкалою.
Поняття оцінювання величин не слід плутати з поняттям оцінки величин, пов'язаних з тим, що в результаті вимірів ми фактично отримуємо не істинне значення вимірюваної величини, а лише його оцінку, в тій чи іншій мірі близьку до цього значення.
.ассмотренное вище поняття «вимір», яка передбачає наявність одиниці виміру (заходи), відповідає поняттю виміру у вузькому сенсі і є більш традиційним і класичним. У цьому сенсі воно і буде розумітися нижче - як вимір фізичних величин.
Нижче наведені основні поняття. що відносяться до фізичної величиною (тут і далі всі основні поняття по метрології та їх визначення наводяться за згаданою вище рекомендації з міждержавної стандартизації .МГ 29-99):
- розмір фізичної величини - кількісна визначеність фізичної величини, притаманна конкретному матеріальному об'єкту, системі, явищу або процесу;
- значення фізичної величини - вираз розміру фізичної величини у вигляді деякого числа прийнятих для неї одиниць;
- справжнє значення фізичної величини - значення фізичної величини, яке ідеальним чином характеризує в якісному і кількісному відношенні відповідну фізичну величину (може бути пов'язане з поняттям абсолютної істини і отримано тільки в результаті нескінченного процесу вимірювань з нескінченним вдосконаленням методів і засобів вимірювань);
- дійсне значення фізичної величини - значення фізичної величини, отримане експериментальним шляхом і настільки близьке до істинного значення, що в поставленої вимірювальної задачі може бути використано замість нього;
- одиниця виміру фізичної величини - фізична величина фіксованого розміру, якої умовно присвоєно числове значення, рівне 1, і застосовується для кількісного вираження однорідних з нею фізичних величин;
- система фізичних величин - сукупність фізичних величин, утворена відповідно до прийнятих принципів, коли одні величини приймаються за незалежні, а інші визначаються як функції цих незалежних величин;
- основне фізичне величина-фізична величина, що входить в систему величин і умовно прийнята в якості незалежної від інших величин цієї системи.
- похідна фізична величина - фізична величина, що входить в систему величин і визначається через основні величини цієї системи;
- система одиниць фізичних одиниць - сукупність основних і похідних одиниць фізичних величин, утворена відповідно до принципів для заданої системи фізичних величин.
Поняття фізична величина і вимір тісно пов'язані з поняттям шкали фізичної величини - впорядкованої сукупністю значень фізичної величини, що служить вихідною основою для вимірювань даної величини. Шкалою вимірювань називають порядок визначення та позначення можливих значень конкретної величини або проявів якої-небудь властивості. Поняття шкали виникли в зв'язку з необхідністю вивчати не тільки кількісні, але і якісні характеристики природних і рукотворних об'єктів і явищ.
.азлічают кілька типів шкал.
1. Шкала найменувань (класифікації) - це найпростіша шкала, яка заснована на приписуванні об'єкту знаків або цифр для їх ідентифікації або нумерації. Наприклад, атлас квітів (шкала кольорів) або шкала (класифікація) рослин Карла Ліннея. Дані шкали характеризуються тільки ставленням еквівалент-ності (рівності) і в них відсутні поняття більше, менше, відсутні одиниці виміру і нульове значення. Цей вид шкал приписує властивостями об'єктів певні числа, які виконують функцію імен. Процес оцінювання в таких шкалах полягає в досягненні еквівалентності шляхом порівняння випробуваного зразка з одним з еталонних зразків. Таким чином, шкала найменувань відображає якісні властивості.
2. Шкала порядку (ранжування) - впорядковує об'єкти щодо будь-якого їх властивості в порядку зменшення чи збільшення, наприклад, землетрусів, сили вітру. Ці шкали описують вже кількісні характеристики. У даній шкалі неможливо ввести одиницю виміру, так як ці шкали в принципі нелінійні. У ній можна говорити лише про те, що більше або менше, гірше або краще, але неможливо дати кількісну оцінку у скільки разів більше або менше. У деяких випадках в шкалах порядку може бути нульова відмітка. Наприклад, в шкалі Бофорта оцінки сили вітру (відсутність вітру). Прикладом шкали порядку є також п'ятибальна шкала оцінки знань учнів. Ясно, що «п'ятірка» характеризує краще знання предмета, ніж «трійка», але у скільки разів краще, сказати неможливо. Іншими прикладами шкали порядку є шкала сили землетрусів (наприклад, шкала .іхтера), шкали твердості, шкали сили вітру. Деякі з цих шкал мають еталони, наприклад, шкали твердості матеріалів. Інші шкали не можуть їх мати, наприклад, шкала хвилювання моря.
Шкали порядку і найменувань називають Неметричні шкалами.
3. Шкала інтервалів (різниць) містить різницю значень фізичної величини. Для цих шкал мають сенс співвідношення еквівалентності, порядку, підсумовування інтервалів (різниць) між кількісними проявами властивостей. Шкала складається з однакових інтервалів, має умовну (прийняту за згодою) одиницю виміру і довільно вибране початок відліку - нуль. Прикладом такої шкали є різні шкали часу. початок яких вибрано за угодою (від .ождества Христового, від переселення пророка Мухаммеда з Мекки до Медіни). Іншими прикладами шкали інтервалів є шкала відстаней і температурна шкала Цельсія. .езультати вимірювань за цією шкалою (різниці) можна додавати і віднімати.
4. Шкала відносин - це шкала інтервалів з природним (не умовна) нульовим значенням і прийняті за угодою одиниці вимірювань. У ній нуль характеризує природне нульове кількість даного властивості. Наприклад, абсолютний нуль температурної шкали. Це найбільш досконала і інформативна шкала. .езультати вимірювань в ній можна вичитати, множити і ділити. У деяких випадках можлива і операція підсумовування для адитивних величин. Адитивної називається величина, значення якої можуть бути підсумовані, помножені на числовий коефіцієнт і відокремлені один на одного (наприклад, довжина, маса, сила і ін.). Неаддитивну величиною називається величина, для якої ці операції не мають фізичного сенсу, наприклад, термодинамічна температура. Прикладом шкали відносин є шкала мас - маси тіл можна підсумувати, навіть якщо вони не знаходяться в одному місці.
5. Абсолютні шкали - це шкали відносин, в яких однозначно (а не за згодою) присутній визначення одиниці виміру. Абсолютні шкали притаманні відносним одиницям (коефіцієнти посилення, корисної дії та ін.), Одиниці таких шкал є безрозмірними.
6. Умовні шкали - шкали, вихідні значення яких виражені в умовних одиницях. До таких шкалами відносяться шкали найменувань і порядку.
Шкали різниць, відносин і абсолютні називаються метричними (фізичними) шкалами.