Ilości podstawowe a pochodne
Eksperymenty to kluczowy aspekt fizyki i innych nauk fizycznych. Teorie i inne hipotezy są weryfikowane i ustalane jako prawda naukowa za pomocą przeprowadzanych eksperymentów. Pomiary są integralną częścią eksperymentów, w których wielkości i relacje między różnymi wielkościami fizycznymi są wykorzystywane do weryfikacji prawdziwości testowanej teorii lub hipotezy.
Istnieje bardzo powszechny zestaw wielkości fizycznych, które są często mierzone w fizyce. Wielkości te są umownie uważane za wielkości podstawowe. Korzystając z pomiarów dla tych wielkości i relacji między nimi, można wyprowadzić inne wielkości fizyczne. Te wielkości są znane jako pochodne wielkości fizyczne.
Ilości podstawowe
Zbiór podstawowych jednostek jest zdefiniowany w każdym systemie jednostek, a odpowiadające im wielkości fizyczne nazywane są wielkościami podstawowymi. Jednostki podstawowe są definiowane niezależnie i często wielkości są bezpośrednio mierzalne w układzie fizycznym.
Ogólnie rzecz biorąc, system jednostek wymaga trzech jednostek mechanicznych (masy, długości i czasu). Wymagana jest również jedna jednostka elektryczna. Chociaż powyższy zestaw jednostek może wystarczyć, dla wygody kilka innych jednostek fizycznych uważa się za podstawowe. c.g.s (centymetr-gram-sekunda), mk.s (metr-kilogram-sekunda) i f.p.s (stopy-funt-sekunda) to dawniej używane systemy z podstawowymi jednostkami.
System jednostek SI zastąpił wiele starszych systemów jednostek. W układzie jednostek SI, z definicji, następujące siedem wielkości fizycznych uważa się za podstawowe wielkości fizyczne, a ich jednostki za podstawowe jednostki fizyczne.
| Ilość | Jednostka | Symbol | Wymiary |
| Długość | Licznik | m | L |
| Msza | Kilogram | kg | M |
| Czas | Sekundy | s | T |
| Prąd elektryczny | Ampère | A | |
| Temperatura termodynamiczna | Kelwin | K | |
| Ilość substancji | Kret | mol | |
| Natężenie światła | Candela | cd |
Ilości pochodne
Wielkości pochodne są tworzone przez iloczyn potęg jednostek podstawowych. Innymi słowy, wielkości te można wyprowadzić za pomocą jednostek podstawowych. Jednostki te nie są definiowane niezależnie; zależą one od definicji innych jednostek. Ilości dołączone do jednostek pochodnych nazywane są ilościami pochodnymi.
Rozważmy na przykład wielkość wektorową prędkości. Mierząc odległość przebytą przez obiekt i czas potrzebny, można określić średnią prędkość obiektu. Dlatego prędkość jest wielkością pochodną. Ładunek elektryczny jest również wielkością pochodną, która jest wyrażona jako iloczyn przepływu prądu i pobranego czasu. Każda wielkość pochodna ma jednostki pochodne. Można tworzyć ilości pochodne.
| Ilość fizyczna | Jednostka | Symbol | ||
| Kąt płaski | Radian (a) | rad | – | m·m-1 =1 (b) |
| Kąt bryłowy | Steradian (a) | sr (c) | – | m2·m-2 =1 (b) |
| częstotliwość | Herc | Hz | – | s-1 |
| wymuszać | Newton | N | – | m·kg·s-2 |
| ciśnienie, stres | Pascal | Pa | N/m2 | m-1·kg·s-2 |
| energia, praca, ilość ciepła | Dżul | J | N·m | m2·kg·s-2 |
| moc, strumień promieniowania |
Wat |
W | J/s | m2·kg·s-3 |
| ładunek elektryczny, ilość energii elektrycznej | Kulomb | C | – | A·s |
| różnica potencjałów elektrycznych, siła elektromotoryczna | Napięcie | V | W/A | m2·kg·s-3·A-1 |
| pojemność | Farad | F | C/V | m-2·kg-1·s4·A 2 |
| rezystancja elektryczna | Ohm | V/A | m2·kg·s-3·A-2 | |
| przewodność elektryczna | Siemens | S | A/V | m-2·kg-1·s3·A 2 |
| strumień magnetyczny | Weber | Wb | V·s | m2·kg·s-2·A-1 |
| gęstość strumienia magnetycznego | Tesla | T | Wb/m2 | kg·s-2·A-1 |
| indukcyjność | Henryk | H | Wb/A | m2·kg·s-2·A-2 |
| Temperatura Celsjusza | Stopnie Celsjusza | °C | – | K |
| strumień świetlny | Prześwit | lm | cd·sr (c) | m2·m-2·cd=cd |
| oświetlenie | Luksus | lx |
lm/m2 |
m2·m-4·cd=m-2·cd |
| aktywność (radionuklidu) | Becquerel | Bq | – | s-1 |
| dawka pochłonięta, energia właściwa (nadana), kerma | Szary | Gy | J/kg | m2·s-2 |
| odpowiednik dawki (d) | Siwert | Sv | J/kg | m2·s-2 |
| aktywność katalityczna | Katal | kat | s-1·mol | |
Jaka jest różnica między wielkościami podstawowymi a pochodnymi?
• Ilości podstawowe są wielkościami podstawowymi układu jednostek i są definiowane niezależnie od innych wielkości.
• Ilości pochodne są oparte na wielkościach podstawowych i można je podawać jako wielkości podstawowe.
• W jednostkach SI jednostkami pochodnymi są często imiona osób, takie jak Newton i Joule.
