Perusmäärät vs. johdetut määrät
Kokeilu on fysiikan ja muiden fysiikan tieteiden ydinosa. Teoriat ja muut hypoteesit tarkistetaan ja vahvistetaan tieteellisiksi totuuksiksi suoritettujen kokeiden avulla. Mittaukset ovat olennainen osa kokeita, joissa eri fysikaalisten suureiden suuruuksia ja suhteita käytetään varmistamaan testatun teorian tai hypoteesin totuus.
On olemassa hyvin yleisiä fysikaalisia suureita, joita usein mitataan fysiikassa. Näitä määriä pidetään sopimuksen mukaan perussuureina. Käyttämällä näiden suureiden mittauksia ja niiden välisiä suhteita voidaan johtaa muita fyysisiä suureita. Nämä suureet tunnetaan johdetuina fyysisinä suureina.
Perusmäärät
Joukko perusyksiköitä määritellään jokaisessa yksikköjärjestelmässä, ja vastaavia fyysisiä suureita kutsutaan perussuureiksi. Perusyksiköt määritellään itsenäisesti, ja suuret ovat usein suoraan mitattavissa fyysisessä järjestelmässä.
Yleensä yksikköjärjestelmä vaatii kolme mekaanista yksikköä (massa, pituus ja aika). Tarvitaan myös yksi sähköyksikkö. Vaikka yllä oleva yksikkösarja saattaa riittää, mukavuuden vuoksi muutamia muita fyysisiä yksiköitä pidetään perustavanlaatuisina. c.g.s (senttimetri-gramma-sekunti), m.k.s (metri-kilo-sekunti) ja f.p.s (jalka-kilo-sekunti) ovat aiemmin käytettyjä järjestelmiä, joissa on perusyksiköt.
SI-yksikköjärjestelmä on korvannut suuren osan vanhemmista yksikköjärjestelmistä. SI-yksikköjärjestelmässä seuraavat seitsemän fyysistä suuruutta katsotaan fysikaalisiksi perussuureiksi ja niiden yksiköt fyysisiksi perusyksiköiksi.
| Määrä | Yksikkö | Symboli | Mitat |
| Pituus | mittari | m | L |
| Messu | Kilogramma | kg | M |
| Aika | Sekuntia | s | T |
| Sähkövirta | Ampère | A | |
| Termodynaaminen lämpötila | Kelvin | K | |
| Aineen määrä | Myyrä | mol | |
| Valon voimakkuus | Candela | cd |
Johdetut määrät
Johdetut suureet muodostetaan perusyksiköiden potenssien tulona. Toisin sanoen nämä suureet voidaan johtaa perusyksiköiden avulla. Näitä yksiköitä ei ole määritelty itsenäisesti; ne riippuvat muiden yksiköiden määritelmästä. Johdetuihin yksiköihin liitettyjä määriä kutsutaan johdetuiksi suureiksi.
Otetaan esimerkiksi nopeuden vektorisuure. Mittaamalla kohteen kulkema matka ja siihen kuluva aika voidaan määrittää kohteen keskinopeus. Siksi nopeus on johdettu suure. Sähkövaraus on myös johdettu suure, jossa se saadaan virran ja kuluneen ajan tulona. Jokaisella johdetulla suurella on johdetut yksiköt. Johdettuja määriä voidaan muodostaa.
| Fyysinen määrä | Yksikkö | Symboli | ||
| tasokulma | Radiaani (a) | rad | – | m·m-1 =1 (b) |
| umpikulma | Steradiaani (a) | sr (c) | – | m2·m-2 =1 (b) |
| taajuus | Hertz | Hz | – | s-1 |
| voimaa | Newton | N | – | m·kg·s-2 |
| paine, stressi | Pascal | Pa | N/m2 | m-1·kg·s-2 |
| energia, työ, lämmön määrä | Joule | J | N·m | m2·kg·s-2 |
| teho, säteilyvirta | Watt | W | J/s | m2·kg·s-3 |
|
sähkövaraus, sähkön määrä |
Coulomb | C | – | A·s |
| sähköpotentiaaliero, sähkövoima | Volti | V | W/A | m2·kg·s-3·A-1 |
| kapasitanssi | Farad | F | C/V | m-2·kg-1·s4·A 2 |
| sähkövastus | Ohm | V/A | m2·kg·s-3·A-2 | |
| sähkönjohtavuus | Siemens | S | A/V | m-2·kg-1·s3·A 2 |
| magneettivuo | Weber | Wb | V·s | m2·kg·s-2·A-1 |
| magneettivuon tiheys | Tesla | T | Wb/m2 | kg·s-2·A-1 |
| induktanssi | Henry | H | Wb/A | m2·kg·s-2·A-2 |
| Celsiuslämpötila | Celsius-aste | °C | – | K |
| valovirta | Lumen | lm | cd·sr (c) | m2·m-2·cd=cd |
| valaistus | Luksus | lx | lm/m2 | m2·m-4·cd=m-2·cd |
| aktiivisuus (radionuklidin) | Becquerel | Bq | – | s-1 |
|
imeytynyt annos, erityinen energia (siirretty), kerma |
Harmaa | Gy | J/kg | m2·s-2 |
| annosvastaava (d) | Sievert | Sv | J/kg | m2·s-2 |
| katalyyttinen aktiivisuus | Katal | kat | s-1·mol | |
Mitä eroa on perusmäärillä ja johdetuilla määrillä?
• Perussuureet ovat yksikköjärjestelmän perussuureita, ja ne määritellään muista suureista riippumatta.
• Johdetut suureet perustuvat perussuureihin, ja ne voidaan antaa perussuureiden muodossa.
• SI-yksiköissä johdetuille yksiköille annetaan usein ihmisten nimiä, kuten Newton ja Joule.
