Контакты jokoil@mail.ru КАРТА САЙТА English

Энергодинамическая система физических величин и понятий

(ЭСВП)


Не смешивать с СИ, унифицирующей ЕДИНИЦЫ измерений (разъяснение).

На Главную

Кому и зачем это нужно?

К сведению студентов

Основные понятия физики

Формы и виды энергии

Классификация физических систем

Основная идея системы величин

Таблицы физических величин

Итоги и выводы:

     Формы и виды движения

     Подробно об угле поворота

     О движении тела по орбите

     Заряды физического поля

     Новые единицы величин         колебаний и волн

     Новая единица         температуры

     Новый взгляд на         явления переноса

     Критерии подобия всюду

     Современная революция         в метрологии

Системный подход в экономике

История систематизации
величин и единиц


Необходимость модернизации
обучения физике


Учебно-наглядные пособия


Новости сайта

Шутки на тему сайта


Oб авторе проекта

Коган И.Ш.

Основное содержание системы физических величин ЭСВП

СОДЕРЖАНИЕ.
1. Основные идеи, заложенные в систему физических величин и понятий ЭСВП.
2. Основные мотивы при создании системы физических величин ЭСВП.
3. Основные величины системы физических величин ЭСВП.
4. О таблицах величин в системе физических величин ЭСВП.


ПРИМЕЧАНИЕ: Для получения краткой справки по поводу недостаточно ясных, редко применяемых или введенных автором сайта терминов пройдитесь по ссылке Предметный указатель (от А до О и от П до Я), а по поводу примененных обозначений – по ссылке Символьный указатель (латинские буквы и греческие буквы).

1. Основные идеи, заложенные в систему физических величин и понятий ЭСВП.

В основу созданной автором сайта энергодинамической системы величин и понятий ЭСВП положены такие идеи:
1. Необходимость введения нового комплекта основных величин и связанный с этим пересмотр размерностей и единиц многих физических величин.
2. Анализ определяющих уравнений классической физики на предмет их соответствия принципу причинности и анализ нарушений этого принципа.
3. Критический анализ соответствия терминов и символов, применяемых для названия и обозначения понятий и величин, их физическому содержанию.
3. Рекомендации по пересмотру методологии преподавания некоторых разделов физики.

2. Основные мотивы при создании системы физических величин ЭСВП.

С точки зрения физики:

Все формы движения являются моделями обобщенной формы движения, и все формы физического поля в природе являются моделями обобщенного физического поля. Поэтому уравнения, описывающие формы движения и формы физического поля для любой физической системы, являются частными случаями уравнений, описывающих обобщенную физическую систему и обобщенное физическое поле.

С точки зрения метрологии:

1. Системы физических величин должны базироваться на том комплекте основных физических величин, которые предоставляет в наше распоряжение Природа, а не на том, который условно принимают люди на своей планете Земля, разрабатывая различные системы единиц.

2. Система физических величин не обязана иметь тот же набор основных величин, что и применяемая на практике система единиц. Набор основных единиц не обязан копировать набор основных величин.

3. Обобщенная физическая система имеет условную обобщенную координату состояния, для которой введен условный символ размерности, превращающийся в конкретную размерность координаты состояния в конкретной форме движения. Конкретные координаты состояния определяют физические содержание конкретных форм движения.

С точки зрения педагогики:

Существующие в физике понятия и обозначения должны быть тщательно проанализированы с целью устранения существующей в этом вопросе бессистемности. Если такое устранение в отдельных случаях не представляется возможным, должны быть приведены рекомендации о внесении соответствующих разъяснений в метрологические и терминологические стандарты, в учебные пособия и справочники, а также в практику преподавания.

Из методологии физики должны быть устранены все нарушения принципа причинности, в связи с чем должны быть скорректированы методика и последовательность изложения учебного материала. Это должно быть учтено при составлении учебных программ и учебных пособий по физике и общетехническим дисциплинам.

3. Основные величины системы физических величин ЭСВП.

ЭСВП описана ранее в работах И.Когана (1998, 2004, 2006). Она постоянно совершенствуется, уточняется и дополняется как в статьях, публикуемых в метрологических журналах, так и в статьях данного сайта.

ЭСВП является системой физических величин, а не системой их единиц. Автор вынужден не раз повторять это, так как многие читатели не сразу понимают, зачем нужна еще одна система физических величин, когда уже есть СИ. Но СИ это не система физических величин, а система единиц. Чтобы получить подробный ответ на этот неясный для многих вопрос, можно прочесть статью И.Когана (2007) или статью данного сайта, где детально описано различие между системами физических величин и системами единиц.

ЭСВП базируется на комплекте из пяти естественных основных физических величин: энергия (символ размерности E), длина (символ размерности L), угол поворота (символ размерности А), число структурных элементов или количество считаемых величин (символ размерности С), время (символ размерности T) и одной условно введенной основной величины заряд (символ размерности Q). Соответственно, ЭСВП может быть представлена как система размерностей ELАСTQ. Поясним конкретно причины введения именно такого комплекта основных физических величин:

1. Идея о необходимости считать основной физической величиной энергию была в начале ХХ века высказана А.Пуанкаре и заложена в скрытом виде в естественную систему единиц М.Планка, постулирована и обоснована в середине ХХ века А.Вейником (1968), разработана в конце ХХ века другими авторами (см. историю проблемы). В упрощенном виде эта идея обосновывается в статьях сайта, посвященных уравнению состояния и формам и видам энергии.

Энергия со своим символом размерности E была включена, как основная физическая величина в систему физических величин, по-видимому, впервые в работе И.Когана (1993). Второе аналогичное упоминание о том же самом найдено в работе Д.Конторова (1999). На возможность замены единицы массы на единицу энергии в системе единиц указал И.Миллс (1995). Г.Трунов (2004) включил энергию в качестве основной физической величины в свою систему электромагнитных величин с символом размерности W. На методическую ценность использования такой замены в процессе анализа размерностей указал Г.Голицын (2008). Необходимость замены массы в качестве основной величины энергией обоснована в работах автора сайта (см. отдельную статью) и в монографии К.Томилина (2006, глава 3).

2. Относительно угла поворота тела и того, какой именно физической величиной он является (основной, производной, дополнительной), дискуссия ведется не один десяток лет. Эта дискуссия отражена в разделе, посвященном углу поворота. Утверждение о том, что угол поворота тела должен иметь свою размерность и, следовательно, должен являться основной физической величиной, опубликовано в работе В.Эдера (1982) со ссылками на 11 предыдущих работ. Оно доказывается в статье И.Когана (2007) и приведено в отдельной статье настоящего сайта.

3. Число структурных элементов в качестве основной физической величины известно сейчас метрологам под названием "количество объектов", в Международном метрологическом словаре указано на то, что эта величина может считаться основной величиной. В СИ число структурных элементов входит в определяющее уравнение для количества вещества (условно принятой основной величины) и применяется лишь в молекулярной физике и физхимии. В статьях, посвященных числу структурных элементов и количеству считаемых величин, подробно обосновано применение этой физической величины в качестве основной в метрологии периодических процессов, в квантовой механике, в информатике, в экономике.

4. Анализ основных единиц, лежащих в основе СИ, показал. что их размерности могут быть выражены через размерности основных величин ЭСВП. В частности, размерность силы света − через размерность энергии, размерность термодинамической температуры − через размерность количества считаемых величин, размерность электрического тока − через размерность электрического заряда.

Причина того, что в комплекте основных физических величин Международной системы величин ISQ присутствуют те же основные величины, что и в системе единиц СИ, хотя это и противоречит принципу причинности, объясняется следующим. Метрология − это наука об измерениях, и для таких единиц, например, как килограмм, ампер, кельвин и кандела имеются измерительные эталоны. А для единицы энергии джоуль это сделать чрезвычайно трудно, и уж, во всяком случае, не экономично. Но, во-первых, системы физических величин, в отличие от любой системы единиц, не нуждаются в измерительных эталонах, поскольку у них разные цели и задачи. А, во-вторых, в происходимом сейчас процессе переопределения единиц с базированием на фундаментальные физические константы, необходимость в натуральных измерительных эталонах отпадает. Их место занимают фундаментальные физические константы.

О таблицах величин в системе физических величин ЭСВП.

Введение обобщенной физической системы и обобщенной координаты состояния подсказало идею конструирования таблиц физических величин на базе ЭСВП. Более подробно о конструкции самих таблиц рассказано в отдельной статье.

Для освоения методики пользования таблицами ЭСВП требуется мало времени, она доступна даже школьнику-старшекласснику. Естественно, в соответствии с тем объёмом знаний, которые уже накоплены на момент знакомства с таблицами. Немаловажным достоинством таблиц является то, что ими можно пользоваться и как справочником по единицам измерений. Но это второстепенная функция таблиц физических величин.

В таблицах в качестве единиц указаны как единицы в ЭСВП, так и единицы в СИ, но для одних и тех же физических величин единицы в ЭСВП и в СИ единицы могут быть разными. В ЭСВП всего 5 единиц основных величин (джоуль, метр, оборот, штука, секунда) плюс 2 единицы для заряда физического поля (килограмм, кулон). А в СИ имеется 7 единиц для основных величин (метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, кандела, моль) плюс примерно 27 единиц для наиболее часто применяемых производных величин, не считая нескольких десятков внесистемных единиц.

В таблицах физических величин приведены также определяющие уравнения для каждой физической величины, что может быть использовано для практических целей.

Литература

1. Голицын Г.С., 2008, Наглядность для ряда задач выбора энергии в качестве единицы измерения вместо массы. – “Успехи физических наук”, 178, № 7, с.с. 753-755.
2. Коган И.Ш., 1993, Основы техники. – Киров, КГПИ. 231 с.
3. Коган И.Ш., 1998, О возможном принципе систематизации физических величин. – “Законодательная и прикладная метрология”, 5, с.с. 30-43.
4. Коган И.Ш., 2004, “Физические аналогии” – не аналогии, а закон природы. – http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/7438.html
5. Коган И.Ш., 2006, Обобщение и систематизация физических величин и понятий. – Хайфа, 207 с.
6. Коган И.Ш., 2007, Системы физических величин и системы их единиц – независимые друг от друга понятия – http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/8792.html
7. Конторов Д.С., Михайлов Н.В., Саврасов Ю.С., 1999, Основы физической экономики (Физические аналогии и модели в экономике). – М.: Радио и связь, 184 с.
8. Томилин К.А., 2006, Фундаментальные физические постоянные в историческом и методологическом аспектах, – М.: Физматлит. 368 с.
9. Трунов Г.М., 2004, О физическом смысле формул размерностей электрических и магнитных величин. –“Законодательная и прикладная метрология”, 6.
10. Eder W.E., 1982, A viewpoint on the quantity “plane angle“. Metrologia, 18, р.р. 1–12
11. Mills I.M., 1995, Unity as a Unit. – Metrologia, v. 31, p. 537.



© И. Коган Дата первой публикации 15.03.2008
Дата последнего обновления 19.12.2015

Оглавление раздела Предыдущая Следующая