物理量及其计量单位

提要：有关物理量与单位名称及单位符号与方程式的标准

•DIN 1301 单位

•DIN 1302 教学符号与概念

•DIN 1304 符号

•DIN 1313 物理量与方程式

•DID 1338 公式书写方式

（1）定律与标准 计量学中所描述的单位准则在概要中的重要说明。

（2）方程式与公式 区分为：

1）计算方程式，如3x=8+x

2）物理量方程式（公式），如F_G=mg

计算方程式具有两项，如3x和8+x，它具有数和变量x。通过计算得出的x=4是方程式的解。

物理量方程式（公式）大都是由变量组成，是物理量间的数学关系式。

（3）单位符号 特大或特小量的值用表2-1中的单位符号表达，如把5432000m写成5432km。

举例：一个装有工具的箱子的质量m=15kg，计算其重力，F_G。 解：F_G=mg=15kg×9.8lm/s²=147N

表2-1 多倍单位符号与单位

（4）物理量 物体或物理状态的可测量特性称为物理量，如长度、温度和电压等。物理量由数值和单位组成，如3.4m、36℃或230V。物理量由缩写符号表示，如长度用l表示、温度用T表示、电压用U表示。

在工程中只用法定计量单位及其导出单位，见表2-2。

表2-2 法定基本物理量与法定计量单位

DIN 1313和DIN 1338标准规定矢量和变量用斜体字母来表示：

•矢量，如F（力），变量，如x，y。

1.质量和力

材料中的物质含量，如1L水的物质含量，称为质量，其物理量符号为m，计量单位为kg。质量与地区无关。在地球上，有吸引力作用在物体上，此特性称为重力FG（图2-1）。

图2-1 作用在吊车载荷上的力

2.机械能

功与能

W=FS

W_pot=mgh [W]=Nm

式中 W——功、能；

W_pot——势能；

F——力；

S——位移；

m——质量；

g——重力加速度（9.81m/s²）；

h——高度。

提要：能量的类型

•机械能。

•核能。

•热能。

•电能。(www.xing528.com)

•光能。

•化学能。

ⓘ1Nm=1J=1Ws

物体在外力作用下沿位移S运动时就要做功，例如图2-1所示的吊车载荷在克服重力F_G提升时就要做功。此时，力的方向与物体的运动方向必须一致。功W在计量单位中用牛米表示（符号Nm）或特殊单位焦耳（符号J）表示。

3.能量

所提升的载荷始终是不变化的，并在提升过程中储存了能量。但在下降时，其载荷必须做功，例如驱动发电机。

能量可通过做功得到。

吊车的载荷在下降时，为了能支撑住载荷，其所做的功应与此前提升时做的功相等。这种关系称为能量守恒定律。

能量既不能产生，也不能消失，只能从一种形式转变成另一种形式。

与功一样，能量的计量单位为牛米（Nm）或焦耳（J）。

提升载荷所储存的能称为势能W_pot（位能）。在下降时其转变为动能（W_kin），在制动时转变为热量。除机械能外还有其他能（见概要）。

例题：

计算图2-2所示叉车把质量为75kg的箱子提升1.2m时的重力和所做的功。

解：

a）重力

b）功 W=FS=736N×1.2m=883Nm

4.机械功率

图2-2 叉车做功操作

功率

式中 P——功率；

W——功；

t——时间；

V——速度；

F——力；

S——位移。

ⓘ功率

•符号：P

•单位名称：瓦（特）

•单位符号：W

•单位换算（举例）：

1mW=0.001W=1×10^-3W

1kW=1000W=1×10³W

1MW=1000000W=1×10⁶W

叉车的功率指的是其提升货物所做的功与其作用时间的比，即功越大、提升速度越快，则功率P就越大。功率的计量单位为瓦（特）（W）

功率为所做的功与其所用时间的比。

例题：

在上面例题中，叉车从原地提升载荷的时间为3s，计算其功率。

解：