Прямые и косвенные измерения

Как мы уже говорили, всякое измерение заключается в сравнении данной величины с другой, однородной величиной, принятой за единицу. Однако далеко не всегда такое сравнение производится непосредственно. В большинстве случаев измеряется не сама интересующая нас величина, а другие величины, связанные с нею теми или иными соотношениями и закономерностями. Нередко для измерения данной величины приходится предварительно измерить несколько других, по значению которых вычислением определяется значение искомой величины. Так, для определения удельного веса измеряют объем тела и его вес, для определения скорости — пройденный путь и время и т. д.

В соответствии со сказанным, все измерения делят на прямые и косвенные. Обычно при этом к прямым относят такие, при которых численное значение измеряемой величины получается в результате одного наблюдения или отсчета (например, по шкале измерительного прибора).

Однако, по существу, в большинстве таких случаев также имеет место не прямое измерение, а косвенное. Действительно, различные измерительные приборы (вольтметры, амперметры, термометры, манометры и т. д.) дают показания в делениях шкалы, так что мы непосредственно измеряем лишь линейные или угловые отклонения стрелки, указывающие нам значение измеряемой величины, через посредство ряда промежуточных соотношений, связывающих отклонение стрелки с измеряемой величиной. Так, например, в магнитоэлектрическом амперметре магнитное поле, определяемое формой и размерами рамки и протекающим по ней током (который и подлежит измерению), взаимодействуя с магнитным полем магнита, создает вращающий момент; последнему противодействует момент пружины, зависящий от ее механических свойств, и рамка поворачивается на угол, при котором оба момента уравновешиваются. Таким образом, измерение электрической величины силы тока через ряд промежуточных звеньев сводится к угловому или линейному измерению.

Характерно при этом, что сведение измерения разнообразных величин к линейным и угловым измерениям имеет место в подавляющем большинстве измерительных приборов. Это не случайно, поскольку наиболее развитым из наших чувств является зрение, наиболее наглядны и удобны для нас сравнения величин, которые мы непосредственно воспринимаем зрением. Такими, естественно, являются пространственные величины, в первую очередь длины и углы. Обычно там, где не требуется особо высокой точности, и за исключением очень малых и очень больших длин, линейные измерения производятся прямым сравнением измеряемой длины с той или иной меркой; при этом определяется, сколько раз эта мерка уложится в данной длине.

Точно так же измерение угла может быть произведено наложением подходящей угловой мерки.

Однако длины и углы отнюдь не являются единственными величинами, которые можно измерять непосредственно. Измерение площади может быть произведено наложением на измеряемую площадь соответствующим образом выбранной единицы площади, например в виде квадрата или треугольника. Для измерения объема жидкости можно воспользоваться каким-либо сосудом, объем которого принят за единицу. Промежутки времени могут быть измерены прямым счетом числа периодов какого-либо периодически чередующегося процесса (например, качания маятника или смены дня и ночи).

Однако и для измерения указанных величин часто применяют косвенные методы — измерения площадей и объемов сводят к линейным измерениям, время отсчитывают по циферблату часов (опять-таки линейные или угловые меры!) и т. д. Если же обратиться к другим величинам, то можно без труда обнаружить, что для большинства из них мы в настоящее время и не располагаем методами прямого непосредственного измерения, а пользуемся либо специальными приборами, которые изменения данной величины переводят в изменение других величин (в подавляющем большинстве случаев длин и углов), либо рядом промежуточных измерений, из которых искомая величина получается путем вычислений.

Из того факта, что практически все измерения могут быть сведены к линейным, отнюдь не следует, что сами измеряемые величины утрачивают свою качественную особенность и сводятся к длине. В действительности, это лишь означает, что поскольку все наблюдаемые в природе явления протекают в пространстве, каждое из них может быть отражено соответствующим пространственным перемещением (расширение ртути термометра, поворот рамки электроизмерительного прибора, отклонение пучка электронов в осциллографе и т. д.).

единица измерение минеральный.