Đại lượng và đơn vị

Các đại lượng diễn tả những đặc tính có thể định lượng được, thí dụ chiều dài, thời gian, nhiệt độ hoặc cường độ dòng điện (Hình 1).

Các đại lượng cơ bản và các đơn vị cơ bản được quy định trong hệ thống đơn vị quốc tế SI (Système International d’unites) (Bảng 1).

Để tránh những số quá lớn hoặc quá nhỏ, bội số hoặc ước số thập phân được đặt trước các đơn vị, thí dụ milimét (Bảng 2).

■         Độ dài

Đơn vị cơ bản của độ dài là mét. Một mét là quãng đường ánh sáng đi được trong chân không trong khoảng thời gian 1/299729458giây

Để phù hợp cho việc diễn tả những khoảng cách rất lớn hoặc rất nhỏ, người ta sử dụng kết hợp một vài ký hiệu đứng trước đơn vị mét (Bảng 3). Bên cạnh hệ thống mét có một vài quốc gia còn sử dụng hệ thống Inch Chuyển đổi: 1 inch (in) = 25,4 mm

■         Góc

Các đơn vị của góc là góc phẳng ở trung tâm điểm của nguyên vòng tròn.

Một độ (1°) bằng 1 phần 360 góc phẳng của nguyên vòng tròn. (Hình 2). Độ được chia nhỏ thành phút (‘), giây (“) hoặc chia theo hệ thập phân. Rađian (rad) là góc phẳng của một vòng tròn có bán kính là 1 mét và cắt vòng tròn với cung có chiều dài 1 mét. (Hình 2). Một rađian tương đương với một góc phẳng 57,29577951°.

■            Khối lượng, lực và áp suất

Khối lượng m của một vật thể tùy thuộc theo lượng chất của nó và không bị lệ thuộc vào vị trí địa lý nơi vật thể xuất hiện. Đơn vị cơ bản của khối lượng là kilô gam. Đơn vị cũng thường được sử dụng là gam và tấn: 1g = 0,001 kg, 1t= 1000kg.

Tiêu chuẩn quốc tế cho khối lượng 1 kilô gam là một quả cân hình trụ bằng chất Platin-lridi được cất giữ ở Paris. Đó là đơn vị cơ bản duy nhất được định nghĩa không nhờ vào một hằng số tự nhiên.

Một vật có khối lượng 1 kilô gam tác dụng trên trái đất (vị trí tiêu chuẩn: Zurich) vào điểm treo nó hoặc chỗ nó nằm một lực F_a (trọng lượng) bằng 9,81 N (Hình 1)

Áp suất p là lực trên mỗi đơn vị diện tích (Hình 2) với đơn vị pascal (Pa) hoặc bar (bar).

Các đơn vị: 1 Pa = N/m² =0,00001 bar, 1 bar = 10⁵ Pa = 10 N/cm²

■            Nhiệt độ

Nhiệt độ diễn tả trạng thái nhiệt của các vật thể, các chất lỏng hoặc các chất khí. Độ Kelvin (K) bằng 1/273,15 của nhiệt độ khác biệt giữa điểm 0 tuyệt đối và điểm đông đặc của nước (Hình 3). Đơn vị thông dụng của nhiệt độ là độ Celcius (°C). Điểm đông đặc của nước tương ứng 0°C, điểm sôi của nước là 100°C. Chuyển đổi: 0°C = 273,15^oK;

⁰K =-273,15⁰C

■            Thời gian, tần số và số vòng quay

Đơn vị cơ bản cho thời gian f được quy định là giây (s).

Các đơn vị: 1 giây = 1000 mili giây; 1 giờ = 60 phút = 3600 giây Khoảng thời gian của một chu kỳ T, còn gọi là khoảng thời gian của một dao động, là thời gian được tính bằng giây cho một quá trình (sự kiện) và quá trình này được lặp đi lặp lại đều đặn, thí dụ như nguyên một dao động đầy đủ của một con lắc hay là vòng quay của một cái đĩa mài (Hình 4).

Tần số f là số nghịch đảo của khoảng thời gian của một chu kỳ T (f= 1/T). Nó cho biết bao nhiêu quá trình diên ra trong một giây. Đơn vị của tần số f là 1/s hoặc Hertz (Hz).

Các đơn vị: 1/s = 1 Hz; 10³ Hz = 1kHz; 10⁶Hz = 1 MHz.

Tần số vòng quay n (số vòng quay) là số lượng vòng quay trong 1 giây hoặc 1 phút.

Thí dụ: Một cái đĩa mài với đường kính 200 mm quay 6000 vòng trong 2 phút. Số vòng quay là bao nhiêu?

Lời giải: Số vòng quay (Tần số vòng quay) rì = 6000/2 phút = 3000/phút

■            Các phương trình đại lượng (công thức)

Công thức tạo nên các tương quan giữa những đại lượng với nhau. Thí dụ: Áp suất p là lựcFtrên mỗi diện tích A p = F/A; p = 100 N/1 cm² = 100 N/cm² = 10 bar

Trong tính toán các đại lượng được thể hiện trong công thức bằng ký hiệu.Trị số của một đại lượng bằng tích số của số lượng nhân với đơn vị, thí dụ F= 100 N hoặc/4 = 1 cm². Các phương trình đơn vị cho biết sự quan hệ giữa các đơn vị với nhau, thí dụ 1 bar = 10^s Pa.