물리량

Physical quantity

물리적 양측정으로 계량화할 수 있는 물질 또는 시스템의 물리적 특성이다. 물리적인 양은 숫자단위의 대수적 곱셈인 으로 표현할 수 있다. 예를 들어, 물리적 수량 질량은 n kg으로 정량화할 수 있다. 여기서 n은 숫자 값이고 kg은 단위다. 물리적인 양은 적어도 두 가지 공통점을 가지고 있다. 하나는 수치로 측정되는 단위다.

기호 및 명명법

수량에 대한 기호 사용에 대한 국제 권고사항은 ISO/IEC 80000, IUPAP 적색도서IUPAC 녹색도서 등에 명시되어 있다. 예를 들어 물리량 질량에 대해 권장되는 기호m이고, 수량 전기요금권장되는 기호는 Q이다.

첨자 및 색인

첨자는 단순히 수량에 이름을 붙이거나 다른 수량과 연결하거나 특정 구성요소(예: 행 또는 열)를 색인화하는 두 가지 이유로 사용된다.

  • 이름 참조: 수량은 단일 문자, 문자 그룹 또는 완전한 단어를 첨자 또는 위첨자로 표시하여 어떤 개념이나 실체를 참조하는지 표시하여 동일한 주 기호를 사용하여 다른 수량과 구별하는 경우가 많다. 이러한 첨자 또는 위첨자는 기울임꼴이 아닌 직립 로마자로 표기되는 경향이 있는 반면, 양을 나타내는 주요 기호는 기울임꼴로 표기된다. 예를 들어 Ek Ekinetic 운동 에너지를 나타내기 위해 사용되고 Ep Epotential 잠재 에너지를 나타내기 위해 사용된다.
  • 수량 참조: 수량은 단일 문자, 문자 그룹 또는 전체 단어를 첨자 또는 위첨자로 표시하여 어떤 측정값을 참조하는지 매개변수로 표시한다. 이러한 첨자 또는 위첨자는 직립형 로마자 서체가 아닌 기울임꼴로 쓰여지는 경향이 있다. 수량을 나타내는 주요 기호는 기울임꼴이다. 예를 들어 c 또는p cpressure 첨자의 양에 의해 주어진 압력에서의 열 용량이다.

첨자의 종류는 그 서체로 표현된다: 'k'와 'p'는 운동성전위성의 약어인 반면, p(이탈적)는 단어의 약어가 아니라 물리적인 수량 압력의 상징이다.

  • 색인: 지수의 사용은 지수 표기법을 이용한 수학 형식주의에 사용된다.

크기

물리적 양은 스칼라, 벡터 또는 텐서처럼 서로 다른 "사이즈"를 가질 수 있다.

스칼라

스칼라는 크기는 있지만 방향은 없는 물리량이다. 물리량 기호는 보통 라틴어그리스 알파벳의 단일 문자로 선택되며, 이탤릭체로 인쇄된다.

벡터

벡터는 크기와 방향을 모두 가지고 있고 벡터 공간의 공리를 따르는 물리적 양이다. 벡터인 물리적 수량에 대한 기호는 굵은 글꼴, 밑줄 또는 위 화살표가 있는 형식이다. 예를 들어, u가 입자의 속도라면, 그 속도에 대한 간단한 표기법은 u, u 또는이다

텐서

스칼라와 벡터는 가장 단순한 텐서로서, 더 일반적인 물리적인 양을 설명하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, Cauchy 스트레스 텐서는 크기, 방향 및 방향성을 가지고 있다.

숫자와 기본 함수

숫자로 표시된 수량은, 심지어 문자로 표시된 수량도, 때로는 이탤릭체로 표시되지만, 보통 로마(오른쪽 위) 활자로 인쇄된다. Δy의 Δ 또는 dx와 같은 연산자의 Δ와 같은 양의 변화 또는 dx의 연산자 등 기본 함수의 기호(순환 삼각법, 쌍곡선, 로그 등)도 로마자로 인쇄할 것을 권장한다.

예:

  • 1 또는 or2와 같은 실수는
  • e, 자연 로그의 기저부,
  • 상상 단위인 i는
  • π 지름에 대한 원의 원주율 3.14159265358979323846264338327950288...
  • Δx, Δy, dz, x, y, z 수량의 차이(마이너트 또는 기타)를 나타냄
  • sin α, sinh γ, log x

단위 및 치수

단위

사용의 용이성, 국제적 친숙성, 처방으로 인해 SI 단위(기본 단위의 하위 단위와 배수를 포함한다)가 과학적인 맥락에서 주로 사용되지만, 단위를 선택하는 경우가 많다. 예를 들어 질량의 양은 기호 m으로 나타낼 수 있으며, 단위 킬로그램(kg), 파운드(lb) 또는 돌턴(Da)으로 표시할 수 있다.

치수

물리적인 양의 차원에 대한 개념은 1822년 조셉 푸리에 의해 도입되었다.[1] 관례에 따라, 물리적 양은 기본 양에 기초하여 구축된 치수 시스템으로 구성되며, 각각은 자체 치수를 갖는 것으로 간주된다.

기준수량

기준 수량은 성격상 구별되는 수량이며, 어떤 경우에는 역사적으로 다른 수량에 대해 정의되지 않았다. 기본 수량은 다른 수량을 표현할 수 있는 기준에 근거한 수량이다. 국제수량시스템(ISQ)의 7가지 기본수량과 그에 상응하는 SI 단위 및 치수는 다음 표에 열거되어 있다. 다른 규약에는 다른 수의 기본 단위(예: CGSMKS 단위 시스템)가 있을 수 있다.

국제수량기준수량
수량 SI 단위 치수
심볼
이름 (공통) 기호 이름 기호
길이, 폭, 높이, 깊이, 거리 a, b, c, d, h, l, r, s, w, x, y, z 미터 m L
시간 t, τ 둘째 s T
미사 m 킬로그램 킬로그램 M
열역학적 온도 T, θ 켈빈 K Θ
물질량 n 두더지 털을 뽑다 N
전류 나, 나 암페어 A I
광도 Iv 칸델라 cd J
평면 각도 α, β, γ, θ, φ, χ 라디안의 방사선을 치다 없음
단각 ω, Ω 스테라디안의 sr 없음

마지막 두 각도 단위인 평면 각도고체 각도는 SI에서 사용되는 보조 단위지만 치수가 없는 것으로 처리된다. 보조 단위는 측정치가 다른 실제 치수 없는 수량(순수)과 각도를 구별하기 위해 편의성을 위해 사용된다.

일반유발수량

파생 수량은 다른 물리적 수량(기본 수량)에 기초하여 정의를 내리는 수량이다.

공간

공간과 시간에 대한 중요한 적용 기본 단위는 아래와 같다. 따라서 면적과 부피는 물론 길이에서 파생되지만, 많은 파생 수량, 특히 밀도에서 빈번하게 발생하기 때문에 완전성을 위해 포함된다.

수량 SI 단위 치수
설명 기호
(공간) 위치(벡터) R, R, a, d m L
각도 위치, 회전 각도(벡터 또는 스칼라로 취급할 수 있음) θ, θ 방사선을 치다 없음
면적, 단면 A, S, Ω m2 L2
벡터 영역(표면 영역의 크기, 표면의 접선 평면으로 유도) m2 L2
볼륨 τ, v m3 L3

밀도, 흐름, 그라데이션 및 모멘트

밀도, 플럭스, 흐름, 전류와 같은 중요하고 편리한 파생 수량은 많은 수량과 연관되어 있다. 때로는 전류 밀도 플럭스 밀도, 속도, 주파수 전류와 같은 다른 용어가 동일한 맥락에서 서로 교환하여 사용되기도 하며, 때로는 고유하게 사용되기도 한다.

이러한 효과적인 템플릿 파생 수량을 명확히 하기 위해, 우리는 q를 컨텍스트의 일부 범위(필수적으로 기본 수량일 필요는 없음) 내에 포함시키고, 해당되는 경우 가장 일반적으로 사용되는 일부 기호, 정의, 사용, SI 단위 및 SI 치수 아래 표에 표시한다. 여기서 [q]는 q의 치수를 나타낸다.

시간 유도체, 특정, 어금니 및 유동 밀도의 경우, 일반적으로 시간 유도체는 과대 표기법을 사용하여 작성할 수 있지만, 명칭은 주체에 따라 다르다. 일반성을 위해 우리는 각각 qm, qn, F를 사용한다. 나블라/델 연산자 ∇ 또는 그라데이션만 작성하면 되기 때문에 스칼라 필드의 그라데이션에는 기호가 반드시 필요하지 않다. 공간 밀도, 전류, 전류 밀도 및 유동성의 경우, 이러한 명칭은 한 맥락에서 다른 맥락으로 공통적으로 나타나며 첨자의 변경에 의해서만 달라진다.

전류 밀도의 경우 은 흐름 방향의 단위 벡터(즉, 흐름선에 접선)이다. 전류가 해당 영역에 정규적이지 않을 때는 표면을 통과하는 전류의 양이 감소하므로 표면에서 정상적인 단위를 갖는 도트 제품에 주목하십시오. 표면에 수직으로 통과하는 전류만이 표면을 통과하는 전류의 원인이 되며, 표면의 (접선) 평면에 전류가 흐르지 않는다.

아래의 미적분학적 개념은 동의어로 사용될 수 있다.

Xn-변수 함수 ( , n){\ X인 경우

Differential The differential n-space volume element is ,

적분: The multiple integral of X over the n-space volume is .
수량 일반적인 기호 정의 의미, 사용법 치수
수량 q q 재산의 금액 [q]
수량변동률, 시간파생상품 시간에 따른 재산변동률 [q]T−1
수량 공간 밀도 ρ = 부피 밀도(n = 3), σ = 표면 밀도(n = 2), λ = 선형 밀도(n = 1)

n-공간 밀도에 대한 공통 기호가 없으며, 여기서 ρn 사용된다.

단위 n-공간당 속성 양

(길이, 면적, 부피 또는 그 이상의 치수)

[q]Ln
특정수량 qm 단위 질량당 재산량 [q]M−1
어금니수량 qn 물질 몰당 재산량 [q]N−1
수량 구배(q스칼라 필드인 경우) 직급별 재산변동률 [q]L−1
스펙트럼 수량(전자파용) qv, qν, qλ 주파수 및 파장에 대해 두 가지 정의를 사용한다.


단위 파장 또는 주파수당 속성 양. [q]L−1 (qλ)

[q]T (qν)

플럭스, 플로우(동음이의) φF, F 두 가지 정의를 사용한다.

운송 역학, 핵물리학/입자물리학:

벡터 필드:

단면/표면 경계를 통한 특성 흐름 [q]T−1L−2, [F]L2
플럭스 밀도 F 단위 단면/표면 영역당 단면/표면 경계를 통한 특성 흐름 [F]
현재 , 교차로를 통한 속성 흐름 속도

단면/표면 경계

[q]T−1
전류 밀도(운송 역학에서는 플럭스 밀도라고도 함) J, J 단위 단면/표면 면적당 특성 흐름 비율 [q]T−1L−2
수량 모멘트 m, m 두 가지 정의를 사용할 수 있다.

q는 스칼라: =
q는 벡터: = \mathbf { \ {q

위치 r에서의 양은 점이나 축에 관한 순간을 가지고 있으며, 종종 회전 경향이나 잠재적 에너지와 관련된다. [q]L

물리량이라는 용어의 의미는 일반적으로 잘 이해된다(모든 사람이 주기적인 현상의 빈도전선의 저항으로 무엇을 의미하는지 이해한다). 물리량이라는 용어는 물리적으로 불변량을 의미하지 않는다. 를 들어 길이는 물리적 양이지만 특수 상대성 및 일반 상대성 좌표 변화 하에서 변형된다. 물리량의 개념은 과학의 영역에서 매우 기본적이고 직관적이기 때문에 명시적으로 철자를 쓰거나 언급할 필요가 없다. 과학자들은 질적 데이터와 반대로 양적 데이터를 다룰 것이라는 것이 보편적으로 이해된다. 물리적인 양에 대한 명시적인 언급과 논의는 어떤 표준 과학 프로그램의 일부가 아니며, 과학이나 철학 프로그램에 더 적합하다.

물리학에 있어서 물리량의 개념은 거의 사용되지 않으며, 표준 물리학의 일부도 아니다. 그 이름은 "물리적으로 측정할 수 있는 수량"을 의미하지만, 종종 물리적 불변성을 의미하는 것으로 잘못 사용되기 때문에, 종종 오해의 소지가 있다. 물리학의 풍부한 복잡성 때문에, 많은 다른 분야들이 다른 물리적 불변제를 가지고 있다. 물리학의 모든 가능한 분야에서 신성한 것으로 알려진 물리 불변성은 없다. 에너지, 공간, 운동량, 토크, 위치 및 길이(단 몇 가지만 말하자면)는 모두 어떤 특정한 규모와 시스템에서 실험적으로 변형된 것으로 확인된다. 또한 "물리적 수량"을 측정할 수 있다는 개념은 특히 양자장 이론과 표준화 기법에서 문제가 된다. 부정은 이론에 의해 생성되므로, 실제 만들어진 "측정"은 실제 물리적 우주의 것이 아니며(우리가 부정도를 측정할 수 없기 때문에), 그것들은 우리의 측정 체계, 좌표계, 측정 체계 등에 명백히 의존하는 재결정화 계획의 것이다.

참고 항목

참조

  1. ^ 푸리에, 조셉. Theri analtique de la chaleur, Firmin Didot, Paris 1822. (이 책에서 Fourier는 물리적 양에 대한 물리적 치수의 개념을 소개한다.)

컴퓨터 구현

원천

  • 쿡, 앨런 H. 1994년 케임브리지 물리학의 관찰 기초. ISBN0-521-45597-9
  • 물리학의 기본 원리, P.M. Welan, M.J. Hodgeson, 제2판, 1978년, 존 머레이, ISBN 0-7195-3382-1
  • 물리학 백과사전, R.G. Lerner, G.L. Trig, 제2판, VHC 출판사, 한스 워리몬트, 스프링어, 2005, 페이지 12–13
  • 과학자와 엔지니어를 위한 물리학: 현대 물리학과 함께, P.A. Tipler, G. Mosca, W.H. Freeman and Co, 2008, 9-781429-202657