物理數量
物理量(或簡單的數量)是可以通過測量來量化的材料或系統的屬性。物理量可以表示為一個值,即數值的代數乘法和測量單位。例如,物理量質量M = n可以量化為m = n kg,其中n是數值,kg是單位符號(用於千克)。
成分
在ISO 80000-1之後,物理量的任何值或大小都表示為與該數量單位的比較。物理量z的值表示為數值{ z }(純數)和單位[ z ]的乘積:
例如,讓“ 2米”;然後,是數值,是單元。相反,可以在任意單元中表達的數值可作為:
乘法符號通常被排除在外,就像在公式的科學符號中排除在變量之間一樣。用來表達數量的慣例稱為數量計算。在公式中,單位[ Z ]可以視為它是一種物理維度的特定幅度:有關此處理的更多信息,請參見維度分析。
符號和命名法
ISO/IEC 80000 , IUPAP紅皮書和IUPAC綠書中列出了用於使用數量符號的國際建議。例如,物理量“質量”的推薦符號為m ,而“電荷”數量的推薦符號為q 。
排版
物理量通常是斜體的排版。純粹的數字數量,即使是字母表示的數量,通常以羅馬(直立)類型印刷,儘管有時是斜體。基本函數的符號(圓形三角學,雙曲線,對數等), δy中的δ等數量的變化或d x中的d oterator等數量,也建議用羅馬類型打印。
例子:
- 實際數字,例如1或√2 ,
- E,自然對數的基礎,
- 我,虛構的單位,
- π的圓周與直徑的比率為3.14159265 ...
- δx , δy ,d z ,代表數量x , y和z的差異(有限或其他)
- sinα , sinhγ ,log x
支持
標量
標量是具有幅度但沒有方向的物理量。物理量的符號通常被選擇為拉丁或希臘字母的單個字母,並以斜體類型打印。
向量
向量是具有大小和方向的物理量,並且其操作遵守矢量空間的公理。向量的物理量的符號是大膽的類型,帶下劃線的或上面的箭頭。例如,如果u是粒子的速度,則其速度的簡單符號為u,u或。
張量
標量和向量是最簡單的張量,可用於描述更一般的物理量。例如, Cauchy應力張量具有幅度,方向和方向質量。
尺寸,單位和善良
方面
約瑟夫·傅立葉(Joseph Fourier)在1822年引入了物理量的尺寸概念。按照慣例,物理量以基於基本數量的維度系統組織,每個系統都被視為具有其自身的維度。
單位
通常可以選擇單位,儘管SI單元(包括基本單位的雜物和倍數)通常在科學環境中由於其易用性,國際熟悉和處方而使用。例如,符號M可以表示一定數量的質量,並且可以以千克(kg),磅(lb)或daltons (da)表示。
種類
尺寸同質性不一定足以使數量可比;例如,運動粘度和熱擴散率的尺寸為平方長度(以m 2 /s的單位為單位)。相同數量的數量共享超出其維度和單位的額外共同點,可以進行比較;例如,並非所有無量綱數量都是相同的。
基數和衍生數量
基本數量
數量系統與物理數量有關,由於這種依賴性,有限數量的數量可以作為基礎,在該基礎上,可以定義所有剩餘數量的系統的尺寸。公約可以選擇一組相互獨立的數量作為這種集合,稱為基本數量。下表列出了國際數量系統(ISQ)及其相應的SI單位和尺寸的七個基本數量。其他約定可能具有不同數量的基本單位(例如CGS和MKS系統)。
數量 | SI單元 | 方面 象徵 | ||
---|---|---|---|---|
名稱 | (常見)符號(S) | 姓名 | 象徵 | |
長度 | l , x , r | 儀表 | m | L |
時間 | t | 第二 | s | T |
大量的 | m | 公斤 | 公斤 | M |
熱力學溫度 | T | 開爾文 | K | Θ |
物質的量 | n | 痣 | 摩爾 | N |
電流 | 我,我 | 安培 | A | I |
發光強度 | 我v | 燭光 | 光碟 | J |
角量,平面角和實體角度定義為Si中的無限量量。對於某些關係,他們的單位Radian和Steradian可以明確寫入,以強調數量涉及平面或實心角度的事實。
一般派生數量
得出的數量是其定義基於其他物理量(基本數量)的數量。
空間
為空間和時間的重要應用基本單元在下面。因此,當然,面積和體積源自該長度,但包括完整性,因為它們經常出現在許多派生數量中,特別是密度。
數量 | SI單元 | 方面 | |
---|---|---|---|
描述 | 符號 | ||
(空間)位置(矢量) | r , r , a , d | m | L |
角位置,旋轉角度(可以視為矢量或標量) | θ, θ | rad | 沒有任何 |
區域,橫截面 | a , s ,ω | m 2 | L 2 |
矢量區域(表面積的大小,定向到表面的切向平面) | m 2 | L 2 | |
體積 | τ , v | m 3 | L 3 |
密度,流量,梯度和時刻
重要且方便的衍生數量,例如密度,通量,流,電流與許多量相關。有時在相同的情況下互換使用不同的術語,例如電流密度和磁通密度,速率,頻率和電流。有時它們被唯一使用。
為了澄清這些有效的模板衍生的數量,我們使用Q在某些上下文範圍內(不一定是基本數量)代表任何數量,並在表中的某些最常用的符號中顯示在適用的某些最常用的符號中,其定義,用法,SI,SI單位和SI尺寸 - [ q ]表示q的維度。
對於時間衍生物,特定,摩爾和通量密度的數量,沒有一個符號。命名法取決於該主題,儘管時間導數通常可以使用OverDot表示法編寫。對於一般性,我們分別使用Q M , Q N和F。標量字段的梯度不一定需要符號,因為只有Nabla/del oterator∇或畢業生需要編寫。對於空間密度,電流,電流密度和通量,這些符號從一個上下文到另一種上下文是常見的,僅與下標的變化不同。
對於電流密度,是沿流動方向的單位矢量,即與流線切線。請注意,表面的單位量為正態的點產物,因為當電流不正常時,通過表面的電流量減小。只有垂直於表面的電流傳遞導致電流穿過表面,因此在表面的(切向)平面中沒有電流通過。
以下積極符號可以同義使用。
如果x是n變量函數,則
差分差分n空間音量元素是,
- 積分:x在n空間卷上的多個積分是。
數量 | 典型的符號 | 定義 | 意思,用法 | 方面 |
---|---|---|---|---|
數量 | q | q | 財產的數量 | [Q] |
數量變化率,時間導數 | 時間變化率 | [q] T -1 | ||
數量空間密度 | ρ =體積密度( n = 3), σ =表面密度( n = 2), λ =線性密度( n = 1) 沒有n空間密度的常見符號,這裡使用ρN 。 | 單位n空間的財產量 (長度,面積,體積或更高維度) | [q] l -n | |
具體數量 | Q m | 單位質量的財產量 | [q] m -1 | |
摩爾數量 | Q n | 每摩爾物質的財產量 | [q] n -1 | |
數量梯度(如果Q是標量場)。 | 財產的變化率相對於位置 | [q] l -1 | ||
光譜量(對於EM波) | Q V , Qν , Qλ | 用於頻率和波長兩個定義: | 單位波長或頻率的屬性量。 | [q] l -1 ( qλ ) [q] t( qν ) |
通量,流(同義) | φf , f | 使用了兩個定義: 向量場: | 通過橫截面/表面邊界的特性流動。 | [q] t -1 l -2 ,[f] l 2 |
通量密度 | F | 通過單位橫截面/表面積的橫截面/表面邊界的流量 | [F] | |
當前的 | 我,我 | 通過橫截面/表面邊界的性質流量速率 | [q] T -1 | |
電流密度(有時稱為傳輸力學中的通量密度) | J , J | 單位橫截面/表面積的特性流量 | [q] t -1 l -2 | |
數量矩 | 毫米_ | 可以使用兩個定義: Q是標量: | 位置r的數量在r上有大約一個點或軸的時刻,通常與旋轉或勢能的趨勢有關。 | [Q] L |