Tehnici de măsurare

Capitolul 1

Mărimea fizică şi măsurarea

1.1. Noţiuni fundamentale

1.1.1. Mărime, valoare, mărime fizică

A. Orice proprietate, comună unor obiecte, căreia i se poate da o descriere de

tip cantitativ poartă, generic, numele de mărime („grandeur” în franceză, „quantity”

în engleză); funcţie de propietatea descrisă, mărimea capătă denumiri sugestive,

precum: lungime, masă, curent electric, impedanţă complexă, etc.

Mărimea este o noţiune abstractă (generică) şi doar asociată (corect) unui obiect

poate fi descrisă cantitativ, printr-un număr (real sau complex), numit valoare

(numerică) a mărimii pentru obiectul respectiv.

B. Mărimea ce, ataşată unui obiect, are valori în mulţimea numerelor reale se

numeşte mărime fizică (reală); evoluţia valorică a unei mărimi fizice este mărginită

şi numai de tip continuu.

Pentru o categorie însemnată de mărimi fizice descrierea valorică este de tip

multidimensional (rezultată prin raportare la un sistem de axe cu valori reale); este

cazul mărimilor fizice vectoriale (deplasări, viteze, acceleraţii, forţe, etc) sau cele ce

descriu proprietăţi de material (permitivitate electrică, modul de elasticitate, s.a.).

Obs: În categoria mărimilor fizice nu sunt cuprinse mărimile definite prin raportare la

un sistem de axe ce are şi valori imaginare (precum impedanţa complexă).

1.1.2. Măsurare, măsurand

Măsurarea este experimentul ce permite obţinerea, cu un grad de încredere

cunoscut, a descrierii valorice a unei mărimii fizice ataşate unui obiect; mărimea fizică

ce face obiectul unei măsurări se numeşte măsurand.

1.1.3. Unitate de măsură, sistem de unităţi de măsură

1.1.3.1. Unitate de măsură

A. Mărimea fizică de aceeaşi natură cu măsurandul aleasă convenţional ca

referinţă în operaţia de măsurare este numită unitate de măsură.

B. Funcţie de natura mărimii fizice unitatea de măsură se defineşte explicit

sau implicit; astfel:

a) pentru mărimile fizice de tip aditiv (extensiv) - precum lungime, masă, tensiune

electrică - definirea este explicită, printr-o valoare ce poate fi reprodusă (cu erori cât

mai mici);

b) pentru mărimile fizice de tip neaditiv (intensiv) – precum temperatrură, densitate,

permitivitate electrică -, definirea este implicită, ca o parte dintr-un interval de valori

cu limite identificabile cert (ex: definirea gradului Celsius sau a Kelvin-ului).

1.1.3.2. Sistem de unităţi de măsură

A. O reuniune de unităţi de măsură ataşate mărimilor fizice din unul sau mai

multe domenii ale fizicii se numeşte sistem de unităţi de măsură (SU).

B. Un SU conţine trei categorii de unităţi de măsură: fundamentale, derivate şi

suplimentare.

Reprezintă unităţi de măsură fundamentale ale unui SU, un ansamblu minim

de unităţi de măsură independente care, prin relaţii dimensionale simple, permit exprimarea

unităţilor de măsură derivate; unităţile de măsură suplimentare sunt de tip

Mărimea fizică şi măsurarea 1-2

fundamental dar cu arie restrânsă de utilizare.

Un sistem de unităţi de măsură trebuie să îndeplinească următoarele condiţii:

 să fie general, în sensul de a permite măsurarea a cât mai multe mărimi fizice;  să

fie practic, adică potrivit măsurarilor uzuale;  să fie coerent, ceea ce înseamnă că

relaţiile prin care unităţile de măsură fundamentale definesc unităţile de măsură derivate

nu conţin coeficienţi numerici;  unităţile sale fundamentale să fie uşor de reprodus

sub formă de etaloane.

C. Din 1961 în România este oficial acceptat numai Sistemul international de

unităţi (SI), care are şapte unităţi de măsură fundamentale şi două suplimentare.

Unităţile de măsură fundamentale din SI sunt: metrul (pentru lungime), kilogramul

(pentru masă), secunda (pentru timp), kelvinul (pentru temperatură), amperul

(pentru intensitatea curentului electric), molul (pentru cantitatea de substantă),

candela (pentru intensitate luminoasă).

Unităţile de măsură suplimentare din SI sunt: radianul şi sterradianul (pentru

unghiul plan respectiv pentru unghiul solid).

1.1.4. Valoarea numerică a mărimii fizice

A. Valoarea numerică a unei mărimi fizice reprezintă numărul real nenegativ

care arată de câte ori se cuprinde în măsurand unitatea de măsură adoptată.

B. Teoretic, pentru orice mărime fizică evoluţia valorică este mărginită şi continuă

(orice subdomeniu conţine o infinitate de valori posibile); o asemenea evoluţie

mai este numită şi „de tip analogic”, -sau „legată”-, în contrast cu evoluţia „de tip numeric”

(sau „discretă”) -ce presupune, pentru orice subdomeniu valoric numai un număr

finit de valori posibile-.

C. Pentru unele mărimi fizice, valorii numerice i se poate ataşa un simbol binar

de tip signum (+/-) cu scopul de a oferi informaţii suplimentare despre măsurand,

precum poziţia sau sensul faţă de o referinţă aleasă (ex: exprimarea temperaturii în

grade Celsius, descrierea sensului curentului/tensiunii de tip continuu, etc).

1.1.5. Mijloace de măsurat

1.1.5.1. Definire

Obiectul fizic ce materializează sau echivalează, cu eroare cunoscută, o unitate

de măsură şi care este implicat în comparaţia experimentală măsurand-unitate

de măsură se numesc mijloc de măsurare (MIJ-MAS).

1.1.5.2. Clase de mijloace de măsurat

1.1.5.2.1. Clase descriptive

Informaţia utilă oferită de un MIJ-MAS pentru evaluarea măsurandului este

numită, generic, mărimea de ieşire a MIJ-MAS. După cum mărimea de ieşire are o

evoluţie valorică continuă sau discretă MIJ-MAS se numesc cu ieşire de tip analogic

respectiv cu ieşire de tip numeric; prin convenţie acest descriptor