Phân biệt đơn vị và thứ nguyên trong Vật lí.
Đơn vị |
Thứ nguyên |
- Đơn vị đo lường là đại lượng vật lý được xác định làm đơn vị chuẩn và được dùng thống nhất trong phạm vi cả nước theo quy định của pháp luật hiện hành để xác định trọng lượng, khối lượng, kích thước hay trạng thái… của một sự vật, hiện tượng. - Đơn vị đo lường bao gồm các đơn vị cơ bản, đơn vị dẫn xuất, đơn vị hợp pháp. Trong các đơn vị đo có một số đơn vị mà độ lớn được chọn độc lập với những đơn vị khác, đó là những đơn vị cơ bản như: mét, giây, kilogam… - Hệ thống đơn vị đo lường chính xác và được sử dụng phổ biến nhất là hệ thống đo lường quốc tế hay còn được gọi là hệ thống đo lường SI. Ví dụ: + Đơn vị của chiều dài là m, đơn vị thời gian là s. Đơn vị dẫn xuất tốc độ là m/s. + Đơn vị hợp pháp của tốc độ là m/s. |
- Thứ nguyên của một đại lượng là quy luật nêu lên sự phụ thuộc của đơn vị đo đại lượng đó vào các đơn vị cơ bản. - Thứ nguyên của một đại lượng X được biểu diễn dưới dạng [X]. - Thứ nguyên là sự tổng quát hóa của đơn vị, trong đó ta không còn coi trọng đến sự thể hiện cụ thể của đơn vị nữa mà chỉ xét đến bản chất của đơn vị đó. Thí dụ như km, inch, μm, dặm, hải lý là các đơn vị khác nhau nhưng chúng có một bản chất chung, đó là khoảng cách hay chiều dài, như vậy các đơn vị này có cùng thứ nguyên. - [X] có thể được biểu diễn bằng một đơn thức lập bởi tích của các thứ nguyên cơ bản với số mũ nào đó. Các số mũ này có thể dương hay âm. Cách biểu diễn này được gọi là công thức thứ nguyên. Ví dụ: Gia tốc là sự biến đổi của vận tốc trong một đơn vị thời gian:
|
Bảng 3.4 thể hiện kết quả đo khối lượng của một túi trái cây bằng cân đồng hồ. Em hãy xác định sai số tuyệt đối ứng với từng lần đo, sai số tuyệt đối và sai số tương đối của phép đo. Biết sai số dụng cụ là 0,1 kg.
Sai số tuyệt đối của phép đo:
Sai số tương đối của phép đo:
Kết quả phép đo:
Một bạn chuẩn bị thực hiện đo khối lượng của một túi trái cây bằng cân như Hình 3.4. Hãy chỉ ra những sai số bạn có thể mắc phải. Từ đó, nêu cách hạn chế các sai số đó.
Lực cản không khí tác dụng lên vật phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của vật theo công thức . Biết thứ nguyên của lực là . Xác định thứ nguyên và đơn vị của k trong hệ SI.
Hiện nay có những đơn vị thường được dùng trong đời sống như picômét (pm), miliampe (mA) (ví dụ như kích thước của một hạt bụi là khoảng 2,5 pm; cường độ dòng điện dùng trong châm cứu là khoảng 2 mA). Hãy xác định các đơn vị cơ bản và các tiếp đầu ngữ của 2 đơn vị trên.
Giả sử chiều dài của hai đoạn thẳng có giá trị đo được lần lượt là và . Trong các đại lượng được tính theo các cách sau đây, đại lượng nào có sai số tương đối lớn nhất:
Bảng 3P.1 thể hiện kết quả đo đường kính của một viên bi thép bằng thước kẹp có sai số dụng cụ là 0,02 mm. Tính sai số tuyệt đối, sai số tương đối và biểu diễn kết quả phép đo có kèm theo sai số.
Quan sát Hình 3.2 và phân tích các nguyên nhân gây ra sai số của phép đo trong các trường hợp được nêu.
Để đo chiều dài của cây bút chì, em nên sử dụng loại thước nào trong Hình 3.3 để thu được kết quả chính xác hơn?
Hãy phân tích thứ nguyên và thiết lập mối liên hệ giữa đơn vị của các đại lượng khối lượng riêng , công suất , áp suất p với đơn vị cơ bản.
Khi tiến hành đo một đại lượng vật lí, ta cần quan tâm đến đơn vị. Vậy, có những loại đơn vị nào? Ngoài ra, không có phép đo nào có thể cho ta kết quả thực của đại lượng cần đo mà luôn có sai số. Ta có thể gặp phải những loại sai số nào và cách hạn chế chúng ra sao?
Với các dụng cụ là bình chia độ (ca đong) (Hình 3.1a) và cân (Hình 3.1b), đề xuất phương án đo khối lượng riêng của một quả cân trong phòng thí nghiệm.
Quan sát Hình 3.3, em hãy xác định sai số dụng cụ của hai thước đo.
Phân tích thứ nguyên của khối lượng riêng theo thứ nguyên của các đại lượng cơ bản. Từ đó cho biết đơn vị của trong hệ SI.