Физическая величина, истинное и действительное значение физической величины.
Основным объектом измерения в метрологии являются физические величины.
Физическая величина (краткая форма термина — «величина») применяется для описания материальных систем и объектов (явлений, процессов и т.п.), изучаемых в любых науках (физике, химии и др.).
Физическая величина — свойство общее в качественном отношении многим физическим объектам, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта. Индивидуальность в количественном отношении понимают в том смысле, что свойство может быть для одного объекта в определенное число раз больше или меньше, чем для другого.
Как известно, существуют основные и производные величины. В качестве основных выбирают величины, которые характеризуют фундаментальные свойства материального мира. Механика базируется на трех основных величинах, теплотехника — на четырех, физика — на семи.
ГОСТ 8.417 устанавливает семь основных физических величин — длина, масса, время, термодинамическая температура, количество вещества, сила света, сила электрического тока, с помощью которых создается все многообразие производных физических величин и обеспечивается описание любых свойств физических объектов и явлений.
Измеряемые величины имеют качественную и количественную характеристики.
Формализованным отражением качественного различия измеряемых величин является их размерность. Согласно международному стандарту ИСО размерность обозначается символом dim. Размерность основных величин —длины, массы и времени — обозначается соответствующими заглавными буквами:
dim I=L; dimm = M; dim t=T.
Размерность производной величины выражается через размерность основных величин с помощью степенного одночлена:
dim Х=Lα М β Т γ..., (1)
где L,M, T— размерности соответствующих основных физических величин; α, β, γ — показатели размерности (показатели степени, в которую возведены размерности основных величин).
Каждый показатель размерности может быть положительным или отрицательным, целым или дробным, нулем. Если все показатели размерности равны нулю, то величина называется безразмерной. Она может быть относительной, определяемой как отношение одноименных величин (например, относительная диэлектрическая проницаемость), и логарифмической, определяемой как логарифм относительной величины (например, логарифм отношения мощностей или напряжений).
Количественной характеристикой измеряемой величины служит ее размер. Получение информации о размере физической или нефизической величины является содержанием любого измерения.
Следует отметить, что термин «величина» часто применяют в чисто количественном смысле — говорят «величина давления», «различные по величине скорости». В то же время давление и скорость сами по себе являются величинами в указанном выше смысле, поэтому говоря «величина тока» мы по существу говорим «величина величины». Поэтому термин «величина» принято применять только в одном смысле, как понятие, включающее и количественное и качественное содержание, а для указания чисто количественного смысла используется термин «размер величины». Поэтому правильно говорить: не величина давления, а давление, не различные по величине скорости, а просто различные скорости и т. д. Вторым необходимым элементом измерений является единица измерений, которая может принадлежать какой-либо системе единиц, или быть внесистемной. Она может быть и отвлеченной, но в любом случае она всегда должна участвовать в измерении для выражения полученных результатов. Размер величины всегда выражается некоторым числом принятых единиц измерений. Таким образом, единица измерений — это некоторая частная, конкретная реализация измеряемой величины, числовое значение которой принято равным единице. Единицы некоторой величины мо гут отличаться по своему размеру, например, метр, фут и дюйм, являясь единицами длины, имеют различный размер: 1 фут =0,3048 м, 1 дюйм = 25,4·10-2 м.
Измерения всегда являются физическим экспериментом, производимым с помощью средств измерений. Без физического опыта нет и измерений. Основоположник отечественной метрологии Д. И. Менделеев писал: «Наука начинается ... с тех пор, как начинают измерять; точная наука немыслима без меры». Никакие расчеты, даже самые сложные, не могут дать новых сведений о физических свойствах измеряемого объекта, если им не предшествует опыт, осуществляемый с помощью средств измерений.