golos писал(а):
Простите, но по какой причине безразмерная величина должна быть инвариантом? Не понимаю.
Далее. Мы "обитаем" в системе СИ. Потому в дальнейшем, если будет переписка, предлагаю за единицу времени по умолчанию принимать секунду. Зачем излишние сложности?
Второе предложение исключает первый вопрос, так как инвариантность безразмерной величины понимается как раз по отношению к заменам физических единиц. Суть размерности показывает, каким образом числовое значение некоторой физической величины зависит от того, в каких единицах мы все меряем. Мне кажется (может, физики меня поправят), что в рамках одной фиксированной системы единиц размерность не очень-то и нужна вообще.
Теперь про инвариантность. Представьте себе двух экспериментаторов, которые одновременно наблюдают за некоторой физической системой и фиксируют некоторые одинаковые параметры, но только единицы измерения у них разные. Пусть первый пользуется стандартной системой СИ, а второй - ею же, но только время измеряет в минутах, а не в секундах. Пусть первый зафиксировал значение некоторой характеристики системы, равное 3. Можете сказать, какое значение этой же характеристики будет у второго? Пока что нет. Но если добавить, что это 3 секунды, то даже не зная определения этой характеристики можно сказать, что у второго будет значение 0.05 мин. А если это 3 метра, то и у второго будет 3, так как он пользуется теми же метрами. А если это 3 м/сек, то второй зафиксирует 180 м/мин. А если это безразмерная величина, то она не зависит от единиц измерения физических величин и у второго будет всегда такой же.
Теперь про частоту. Это понятие применяется к системам, совершающим периодические колебания. Тогда определено понятие периода
, имеющего размерность времени. Частота - величина, обратная этому периоду
.
Единица в числителе имеет смысл количества циклов движения, которое система совершила за указанное время. Для случая равномерного движения по окружности - количество оборотов. Частота
показывает, что за время
частица сделает ровно один полный оборот. Почему эта величина (один полный оборот) безразмерная? Потому что попросите наших двух наблюдателей зафиксировать момент с начала движения, когда частица сделает один полный оборот. Они зафиксируют один и тот же момент. Это вообще не связано ни с какими измерениями, нужно только отметить момент, когда положение частицы совпадет с начальным. Никаким изменением системы мер нельзя превратить 1 полный оборот по окружности в другое число. Это связано именно с определением понятия "полный оборот", в нем никакие измерения длин, времен и т.д. не участвуют.
Цитата:
Число оборотов в сек так же имеет размерность 2Пи*рад/сек. Хотя чётко это нигде не обозначено.
Почти правильно, только
должно быть в знаменателе, а не в числителе. Пусть мы еще не знаем периода и наблюдаем за частицей в течение времени
. Чтобы определить, сколько оборотов она за это время сделала, можно измерить длину пройденного пути и разделить на длину окружности. Или, разделив и числитель и знаменатель на радиус окружности, получим то же в углах. Но в любом случае разультат будет величиной безразмерной, так как и в числителе и в знаменателе стоят величины одной размерности. Если два наблюдателя меряют длины в разных единицах, то числитель и знаменатель у них будут разными, но значение дроби - всегда одинаковым. Вот Вам пример безразмерной величины.
Теперь разделив ее на время наблюдения
мы получаем частоту. Она снова оказывается размерной.