Medição (física)
Medição- um conjunto de operações para determinar a relação de uma quantidade (medida) para outra quantidade homogênea, tomada como unidade, armazenada em uma ferramenta técnica (ferramenta de medição). O valor resultante é denominado valor numérico da grandeza medida, o valor numérico, juntamente com a designação da unidade utilizada, é denominado valor da grandeza física. A medição de uma grandeza física é feita empiricamente usando vários instrumentos de medição - medidas, instrumentos de medição, transdutores de medição, sistemas, instalações, etc. A medição de uma grandeza física inclui várias etapas: 1) comparação da grandeza medida com uma unidade; 2) transformação em uma forma conveniente para uso ( várias maneiras indicação).
A característica da precisão da medição é o seu erro. Exemplos de medições
Nos casos em que é impossível realizar uma medição (uma grandeza não é destacada como física e a unidade de medida dessa grandeza não é definida), pratica-se avaliar tais grandezas de acordo com escalas condicionais, por exemplo, a Escala Richter de intensidade do terremoto, a escala Mohs - a escala de dureza dos minerais
A ciência, cujo assunto são todos os aspectos da medição, é chamada de metrologia.
Medições técnicas e metrológicas
Determinista e aleatório
Estático e dinâmico
Único e Múltiplo
Fundação Wikimedia. 2010.
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As medições fracas são um tipo de medição mecânica quântica em que o sistema que está sendo medido está fracamente acoplado ao dispositivo de medição. Após uma medição fraca, o ponteiro do dispositivo de medição é deslocado pelo chamado "valor fraco". Na ... Wikipédia
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O papel e o significado das medições na ciência e tecnologia. Perspectivas para o desenvolvimento de equipamentos de medição elétrica
As medições são um dos principais meios de compreensão da natureza, seus fenômenos e leis.
As medições elétricas desempenham um papel particularmente importante, uma vez que a engenharia elétrica teórica e aplicada lida com várias grandezas e fenômenos elétricos e magnéticos que não são percebidos diretamente pelos sentidos. Portanto, a detecção da presença dessas quantidades, seus quantitativos, bem como o estudo de fenômenos elétricos e magnéticos, só é possível com a ajuda de equipamentos eletroeletrônicos. medindo instrumentos.
Um campo de tecnologia de medição em rápido desenvolvimento é a medição de grandezas elétricas com dispositivos e métodos elétricos. Isso se deve à possibilidade de medição contínua e registro de seus resultados à distância, alta precisão, sensibilidade e outras propriedades positivas dos métodos e instrumentos de medição elétrica. NO produção moderna a conformidade com qualquer processo tecnológico e automação de controle são asseguradas pelo uso de tecnologia de medição e automação intimamente relacionada.
Assim, as medições elétricas proporcionam um gerenciamento racional de qualquer processos tecnológicos, operação ininterrupta de instalações elétricas, etc., e, consequentemente, melhorar o desempenho técnico e econômico do empreendimento.
Desenhe um diagrama de blocos de um osciloscópio de raios catódicos e descreva a finalidade de seus principais componentes
O canal de deflexão vertical de um osciloscópio de feixe catódico é projetado para transmitir a tensão de entrada para placas defletoras verticais. Inclui um atenuador que fornece atenuação do sinal de entrada ao nível de obtenção de uma imagem do tamanho necessário na tela, uma linha de atraso e um amplificador. Da saída do amplificador, o sinal entra nas placas defletoras verticais.
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Arroz. 1 Diagrama estrutural de um osciloscópio de feixe catódico
O canal de deflexão horizontal (canal de varredura) é usado para gerar e transmitir tensão para as placas de deflexão horizontal, fazendo com que o feixe se mova horizontalmente na proporção do tempo.
A imagem é formada com um tubo de raios catódicos usando deflexão de feixe eletrostático. Nele, com a ajuda de um projetor eletrônico, forma-se um fluxo de elétrons na forma de um feixe fino, que, atingindo o fósforo na superfície interna da tela, faz com que ele brilhe. A deflexão do feixe vertical e horizontalmente é realizada usando dois pares de placas, às quais são aplicadas tensões de deflexão. A tensão sob teste é uma função do tempo e, portanto, para observá-la, é necessário que o feixe se mova ao longo da tela na direção horizontal na proporção do tempo, e seu movimento vertical é determinado pela tensão de entrada sob teste. Para mover o feixe horizontalmente, uma tensão dente de serra é aplicada às placas defletoras horizontais, o que garante que o feixe se mova da esquerda para a direita a uma velocidade constante, retorne rapidamente ao início da tela e se mova novamente a uma velocidade constante da esquerda para a direita. A tensão em estudo é aplicada às placas de deflexão vertical, como resultado, a posição do feixe em um momento no tempo corresponde exclusivamente ao valor do sinal em estudo em um determinado momento.
O osciloscópio tem dois canais - um canal de deflexão vertical (Y) e um horizontal (X). O canal de deflexão vertical é projetado para transmitir a tensão de entrada para as placas de deflexão vertical. Inclui um atenuador que fornece atenuação do sinal de entrada ao nível de obtenção de uma imagem do tamanho necessário na tela, uma linha de atraso e um amplificador. Da saída do amplificador, o sinal entra nas placas de deflexão verticais. O canal de deflexão horizontal (canal de varredura) é utilizado para criar e transferir para as placas de deflexão horizontal uma tensão que provoca um deslocamento horizontal da viga, proporcional ao tempo.
Os osciloscópios usam vários tipos de varreduras, sendo a principal formada usando uma tensão dente de serra. Para que a linha de varredura não pisque durante a observação, o feixe deve traçar a mesma trajetória pelo menos 25 ... 30 vezes por segundo devido à capacidade inercial da visão humana.
Forneça um diagrama e descreva como a localização da falha de isolamento do cabo é determinada usando o método de loop de Murray
Método de loop de cordão de cabo - O método de Murray é o uso de um circuito de ponte única.
Para determinar a localização da avaria entre residencial e blindagem ou solo b-b termina´ núcleos de cabos bons e danificados estão em curto-circuito. Às outras duas extremidades a-a´ são conectadas caixas de resistência R e r A e um galvanômetro. O terminal no qual os carregadores de resistores estão conectados é conectado ao terra através de uma bateria de células.
Arroz. 1 Esquema do método do loop do núcleo do cabo - método Murray
Como resultado, temos um circuito em ponte, cujo equilíbrio é determinado pela condição:
Tendo determinado r x , conhecendo a resistência específica ρ do material dos núcleos do cabo e sua seção transversal S, a distância da extremidade do cabo a´ ao local do dano ao isolamento é determinada pela fórmula l x \u003d r x S / ρ .
Com uma seção transversal constante dos núcleos do cabo r x e r, você pode substituí-los pela expressão:
onde é a distância até o ponto de dano determinada de
Para verificar o resultado da medição, uma segunda medição semelhante é feita alterando as extremidades do cabo a e a´. Nesse caso, a distância até o local do dano é determinada pela fórmula:
onde R´ e r´ A são os valores de resistência dos braços da ponte durante a segunda medição. A exatidão dos resultados da medição é confirmada pela igualdade l x + l y =2l
Determine a tensão na resistência e o maior erro relativo possível ao determiná-lo se a tensão nos terminais da rede for 220 V e a tensão na resistência R 1 = 180 V. Para medição, são usados voltímetros de classe de precisão 1.0 a 250 V
Da engenharia elétrica sabemos:
U 2 \u003d U - U 1 \u003d 220 - 180 \u003d 40 V
Erro relativo máximo possível
onde é o erro relativo do dispositivo, no nosso caso para a classe de precisão 1,0 = 1,0%;
U n - tensão nominal do voltímetro;
U - leitura do voltímetro.
Resposta: U 2 \u003d 40 V,.
Dispositivo de medição sem derivação de resistênciaR A\u003d 28 Ohm tem uma escala de 50 divisões, o preço da divisão é 0,01 A / div. Determine o valor da divisão deste dispositivo e o valor limite da corrente medida ao conectar um shunt com resistência RC= 0,02 ohms.
Vamos encontrar o fator de desvio "p"
onde r E - a resistência do dispositivo; r W - resistência de derivação.
Vamos encontrar o valor limite da corrente medida pelo dispositivo
onde W é o número de divisões do instrumento; N - preço de divisão
Vamos encontrar o valor limite da corrente medida pelo dispositivo ao conectar o shunt
onde I max é o valor limite da corrente medida pelo dispositivo;
p - multiplicador de derivação
Vamos encontrar o valor da divisão do dispositivo ao conectar o shunt
onde I′ max é o valor limite da corrente medida pelo dispositivo com shunt; W - número de divisões do instrumento
Resposta: A, A/div.
A placa do medidor diz: 220V, 5A, 1kWh - 2000 rotações do disco. Calcule a constante nominal do medidor, a constante real, o erro relativo, o fator de correção, se ao verificar o medidor para uma tensão constante você= 220 V e corrente constanteEU= 5 Um disco feitoN= 37 revoluções em 60 s.
Vamos determinar a constante nominal do contador
onde W n é a quantidade nominal de energia registrada pelo medidor para N n revoluções do disco
Vamos determinar a constante real do contador
onde W é a quantidade estimada de energia registrada por N rotações do disco ao verificar o medidor, onde: W = U ∙ I ∙ t (U é uma tensão constante fornecida ao longo do tempo - t com um valor de corrente constante - I).
Vamos determinar o erro relativo do contador
onde k n - constante nominal do contador; k é a constante real do contador determinada durante o teste.
O fator de correção será igual a
Resposta: Wh/rev, Wh/rev,
A corrente nominal do amperímetro é 5A, sua classe de precisão é 1,5. Determine o maior erro absoluto possível.
O maior erro absoluto possível:
onde γ d é o erro relativo do amperímetro, no nosso caso para classe de precisão 1,5 γ d = 1,5%; I n - corrente nominal do amperímetro.
Literatura
Sistema absoluto para medir grandezas físicas
Nos últimos dois séculos, houve uma rápida diferenciação das disciplinas científicas na ciência. Na física, além da dinâmica clássica de Newton, eletrodinâmica, aerodinâmica, hidrodinâmica, termodinâmica, física de vários estados agregados, relatividade especial e geral, mecânica quântica e muito mais. Havia uma especialização estreita. Os físicos deixaram de se entender. A teoria das supercordas, por exemplo, é compreendida apenas por algumas centenas de pessoas ao redor do mundo. Para obter uma compreensão profissional da teoria das supercordas, você precisa lidar apenas com a teoria das supercordas, simplesmente não há tempo suficiente para o resto.
Mas não devemos esquecer que disciplinas científicas tão diferentes estudam a mesma realidade física - a matéria. A ciência, e especialmente a física, chegou perto do ponto em que um maior desenvolvimento só é possível através da integração (síntese) de várias áreas científicas. O sistema absoluto considerado para medir grandezas físicas é o primeiro passo nessa direção.
Ao contrário do sistema internacional de unidades SI, que possui 7 unidades básicas e 2 unidades adicionais de medida, o sistema absoluto de unidades de medida usa uma unidade - o metro (ver tabela). A transição para as dimensões do sistema absoluto de medição é realizada de acordo com as regras:
Onde: L, T e M são as dimensões de comprimento, tempo e massa, respectivamente, no sistema SI.
A essência física das transformações (1.1) e (1.2) é que (1.1) reflete a unidade dialética de espaço e tempo, e de (1.2) segue que a massa pode ser medida em metros quadrados. É verdade que /> em (1.2) não são metros quadrados de nosso espaço tridimensional, mas metros quadrados de espaço bidimensional. O espaço bidimensional é obtido do espaço tridimensional se o espaço tridimensional for acelerado a uma velocidade próxima à velocidade da luz. De acordo com a relatividade especial, devido à contração dimensões lineares na direção do movimento, o cubo se transformará em um plano.
As dimensões de todas as outras grandezas físicas são estabelecidas com base no chamado "teorema pi", que afirma que qualquer relação verdadeira entre grandezas físicas, até um fator adimensional constante, corresponde a alguma lei física.
Para introduzir uma nova dimensão de qualquer quantidade física, você precisa:
Encontre uma fórmula contendo esse valor, na qual as dimensões de todas as outras grandezas sejam conhecidas;
Encontre algebricamente uma expressão para esta quantidade a partir da fórmula;
Substitua as dimensões conhecidas de quantidades físicas na expressão resultante;
Realize as operações algébricas necessárias nas dimensões;
Aceite o resultado como a dimensão desejada.
O "Teorema Pi" permite não só estabelecer as dimensões de quantidades físicas, mas também derivar leis físicas. Considere, por exemplo, o problema da instabilidade gravitacional de um meio.
Sabe-se que assim que o comprimento de onda de uma perturbação sonora for maior que um determinado valor crítico, as forças elásticas (pressão do gás) não são capazes de devolver as partículas do meio ao seu estado original. É necessário estabelecer a relação entre as grandezas físicas.
Temos quantidades físicas:
/> - o comprimento dos fragmentos em que um meio homogêneo infinitamente estendido se divide;
/> - densidade média;
A é a velocidade do som no meio;
G - constante gravitacional.
No sistema SI, as grandezas físicas terão a dimensão:
/>~L; />~ />; a~/>; G ~ />
De />/>, /> e /> compomos um complexo adimensional:
onde: /> e /> são expoentes desconhecidos.
Nesse caminho:
Como П, por definição, é uma quantidade adimensional, obtemos um sistema de equações:
A solução do sistema será:
Consequentemente,
Onde encontramos:
A fórmula (1.3) descreve o conhecido critério de Jeans até um fator adimensional constante. Na fórmula exata />.
A fórmula (1.3) satisfaz as dimensões do sistema absoluto para medir grandezas físicas. De fato, as grandezas físicas incluídas em (1.3) têm as dimensões:
/>~ />; />~ />; />~ />; />~ />
Substituindo as dimensões do sistema absoluto em (1.3), obtemos:
Uma análise do sistema absoluto de medição de grandezas físicas mostra que a força mecânica, constante de Planck, tensão elétrica e entropia têm a mesma dimensão: />. Isso significa que as leis da mecânica, mecânica quântica, eletrodinâmica e termodinâmica são invariáveis.
Por exemplo, a segunda lei de Newton e a lei de Ohm para uma seção de um circuito elétrico têm a mesma notação formal:
/>~ />(1.4)
/>~ />(1.5)
No altas velocidades movimento na segunda lei de Newton (1.4) é introduzido um multiplicador adimensional variável da teoria da relatividade especial:
Se introduzirmos o mesmo fator na lei de Ohm (1.5), obtemos:
De acordo com (1.6), a lei de Ohm admite o aparecimento de supercondutividade, uma vez que /> em Baixas temperaturas pode assumir um valor próximo de zero. Se a física desde o início usasse um sistema absoluto para medir quantidades físicas, então o fenômeno da supercondutividade teria sido previsto primeiro teoricamente, e só então descoberto experimentalmente, e não vice-versa.
Fala-se muito sobre a expansão acelerada do universo. Os meios técnicos modernos não podem medir a aceleração da expansão. Vamos aplicar um sistema absoluto de medição de grandezas físicas para resolver este problema.
QUEBRA DE PÁGINA--
É bastante natural supor que a aceleração da expansão do Universo /> depende da distância entre os objetos espaciais /> e da taxa de expansão do Universo />. A solução do problema pelo método acima fornece a fórmula:
Análise sentido físico a fórmula (1.7) está além do escopo do problema em discussão. Vamos apenas dizer isso na fórmula exata />.
A invariância das leis físicas torna possível esclarecer a essência física de muitos conceitos físicos. Um desses conceitos "escuros" é o conceito de entropia. Em termodinâmica, a aceleração mecânica />~/> corresponde à densidade de massa de entropia
onde: S – entropia;
m é a massa do sistema.
A expressão resultante indica que, ao contrário do equívoco existente, a entropia pode não apenas ser calculada, mas também medida. Considere, por exemplo, um metal mola helicoidal, que pode ser considerado um sistema mecânico de átomos estrutura de cristal metal. Se você comprimir a mola, a rede cristalina é deformada e cria forças elásticas que sempre podem ser medidas. A força elástica da mola será a mesma entropia mecânica. Se a entropia é dividida pela massa da mola, obtemos a densidade de massa da entropia da mola, como um sistema de átomos da rede cristalina.
Uma mola também pode ser representada como um dos elementos do sistema gravitacional, cujo segundo elemento é a nossa Terra. A entropia gravitacional de tal sistema será a força de atração, que pode ser medida de várias maneiras. Dividindo a força de atração pela massa da mola, obtemos a densidade de entropia gravitacional. A densidade de entropia gravitacional é a aceleração de queda livre.
Finalmente, de acordo com as dimensões das grandezas físicas no sistema absoluto de medição, a entropia de um gás é a força com que o gás pressiona as paredes do recipiente no qual está contido. A entropia específica do gás é simplesmente a pressão do gás.
Informações importantes sobre a estrutura interna das partículas elementares podem ser obtidas com base na invariância das leis da eletrodinâmica e aero-hidrodinâmica, e a invariância das leis da termodinâmica e da teoria da informação possibilita o preenchimento das equações da teoria da informação com conteúdo físico .
O sistema absoluto para medir grandezas físicas refuta o equívoco generalizado sobre a invariância da lei de Coulomb e da lei gravidade. A dimensão da massa /> ~ /> não coincide com a dimensão da carga elétrica q ~ />, portanto a lei da atração universal descreve a interação de duas esferas, ou pontos materiais, e a lei de Coulomb descreve a interação de dois condutores com corrente, ou círculos.
Usando o sistema absoluto para medir quantidades físicas, podemos derivar puramente formalmente a famosa fórmula de Einstein:
/>~ />(1.8)
Entre a relatividade especial e teoria quântica não há lacuna intransponível. A fórmula de Planck também pode ser obtida de forma puramente formal:
É possível demonstrar ainda mais a invariância das leis da mecânica, eletrodinâmica, termodinâmica e mecânica quântica, mas os exemplos considerados são suficientes para entender que todas as leis físicas são casos especiais de algumas leis gerais de transformações espaço-temporais. Os interessados nessas leis as encontrarão no livro do autor "A Teoria dos Espaços Multidimensionais". - M.: Kom Book, 2007.
A transição das dimensões do sistema internacional (SI) para as dimensões do sistema absoluto (AS) de medição de grandezas físicas
1. Unidades básicas
Nome da quantidade física
Dimensão no sistema
Nome da quantidade física
Quilograma
A intensidade da corrente elétrica
Temperatura termodinâmica
Quantidade de substância
O poder da luz
2. Unidades adicionais
canto plano
Angulo solido
Esteradiano
3. Unidades derivadas
3.1 Unidades de espaço-tempo
Metro quadrado
Velocidade
Continuação
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
Amp por metro quadrado
Carga elétrica
Densidade de carga elétrica linear
pingente por metro
Densidade de carga elétrica de superfície
Pingente por metro quadrado
Força magnetomotriz
Força do campo magnético
Amp por metro
Indutância
Constante magnética
Henrique por metro
Momento magnético da corrente elétrica
Ampere - metro quadrado
Magnetização
Amp por metro
Relutância
Ampere em Weber
3.5 Fotometria de energia
Fluxo de luz
leveza
fluxo de radiação
Iluminação e luminosidade energética
Watt por metro quadrado
Brilho de energia
Watt por metro quadrado esterradiano
Densidade espectral de luminosidade de energia:
Por comprimento de onda
Por frequência
Watt por m3
Quando escrevo textos em minha mesa, posso levantar a mão para acender a lâmpada ou descer para abrir a gaveta da mesa e pegar uma caneta. Esticando minha mão para frente, toco uma estatueta pequena e de aparência estranha que minha irmã me deu como um presente de sorte. Alcançando de volta eu posso bater palmas gato preto se esgueirando atrás de mim. À direita estão as anotações feitas durante a pesquisa para o artigo, à esquerda estão um monte de coisas que precisam ser feitas (contas e correspondência). Para cima, para baixo, para frente, para trás, direita, esquerda - eu me controlo no meu espaço pessoal espaço tridimensional. Os eixos invisíveis deste mundo me são impostos pela estrutura retangular do meu escritório, definida, como grande parte da arquitetura ocidental, por três ângulos retos juntos.
Nossa arquitetura, educação e vocabulários nos informam sobre a tridimensionalidade do espaço. dicionário de Oxford da lingua inglesa então espaço: “uma área ou espaço contínuo, livre, acessível ou não ocupado por nada. As dimensões de altura, profundidade e largura dentro das quais todas as coisas existem e se movem.” [ O dicionário de Ozhegov de forma semelhante: “Extensão, um lugar não limitado por limites visíveis. A lacuna entre algo, o lugar onde algo. encaixa." / Aproximadamente. tradução]. No século 18, ele argumentou que o espaço euclidiano tridimensional é uma necessidade a priori, e nós, fartos de imagens geradas por computador e videogames, somos constantemente lembrados dessa representação na forma de um sistema de coordenadas retangulares aparentemente axiomático. Da perspectiva do século 21, isso parece quase auto-evidente.
E ainda a ideia de viver em um espaço descrito por algum tipo de estrutura matemática é uma inovação radical. cultura ocidental o que tornou necessário refutar antigas crenças sobre a natureza da realidade. Embora o nascimento da ciência moderna seja frequentemente descrito como uma transição para uma descrição mecanizada da natureza, talvez seu aspecto mais importante - e certamente mais duradouro - tenha sido a transição para o conceito de espaço como uma construção geométrica.
No século passado, a tarefa de descrever a geometria do espaço tornou-se um projeto importante em física teórica, no qual especialistas desde Albert Einstein tentaram descrever todas as interações fundamentais da natureza como subprodutos da forma do próprio espaço. Embora no nível local tenhamos sido ensinados a pensar no espaço como tridimensional, teoria geral a relatividade descreve um universo de quatro dimensões, e a teoria das cordas fala sobre dez dimensões - ou cerca de 11, se tomarmos sua versão estendida, a teoria M, como base. Existem variantes desta teoria com 26 dimensões, e recentemente os matemáticos adotaram entusiasticamente , descrevendo 24 dimensões. Mas quais são essas "dimensões"? E o que significa a presença de dez dimensões no espaço?
Para chegar a uma compreensão matemática moderna do espaço, primeiro é necessário pensá-lo como uma arena que a matéria pode ocupar. No mínimo, o espaço deve ser pensado como algo estendido. Tal ideia, embora óbvia para nós, pareceria herética, cujas concepções de representação do mundo físico dominaram o pensamento ocidental na antiguidade tardia e na Idade Média.
Estritamente falando, a física aristotélica incluía não a teoria do espaço, mas apenas o conceito de lugar. Considere uma xícara de chá em uma mesa. Para Aristóteles, a taça estava cercada de ar, que por si só representava uma certa substância. Em sua imagem do mundo não havia espaço vazio - havia apenas limites entre substâncias - uma xícara e ar. Ou uma mesa. Para Aristóteles, o espaço, se você quiser chamá-lo assim, era apenas uma linha infinitamente tênue entre a xícara e seus arredores. A base do espaço de extensão não era algo dentro do qual pudesse haver outra coisa.
Do ponto de vista matemático, "dimensão" é apenas mais um eixo coordenado, outro grau de liberdade, tornando-se um conceito simbólico, não necessariamente relacionado ao mundo material. Na década de 1860, o pioneiro lógico Augustus de Morgan, cujo trabalho influenciou Lewis Carroll, resumiu esse campo cada vez mais abstrato observando que a matemática é puramente uma "ciência de símbolos" e, como tal, não tem que lidar com nada. em si. A matemática, em certo sentido, é lógica, movendo-se livremente nos campos da imaginação.
Ao contrário dos matemáticos, que jogam livremente no campo das ideias, os físicos são apegados à natureza e, pelo menos em princípio, dependem das coisas materiais. Mas todas essas ideias nos levam a uma possibilidade libertadora - porque se a matemática permite uma série de dimensões mais de três, e acreditamos que a matemática é útil para descrever o mundo, como sabemos que o espaço físico é limitado a três dimensões? Embora Galileu, Newton e Kant aceitassem comprimento, largura e altura como axiomas, não poderia haver mais dimensões em nosso mundo?
Novamente, a ideia de um universo com mais de três dimensões entrou na consciência da sociedade através ambiente artístico, desta vez - através do raciocínio literário, sendo o mais famoso o trabalho do matemático "" (1884). Esta charmosa sátira social conta a história de um humilde Square vivendo em um avião, que um dia recebe a visita de um ser tridimensional, Lord Sphere, que o leva ao magnífico mundo dos corpos tridimensionais. Nesse paraíso de volumes, o Quadrado observa sua versão tridimensional, o Cubo, e começa a sonhar em passar para a quarta, quinta e sexta dimensões. Por que não um hipercubo? Ou não um hiper-hipercubo, ele pensa?
Infelizmente, em Flatland, Quadrat é classificado como sonâmbulo e trancado em casa louca. Uma das morais da história, em contraste com suas adaptações e adaptações mais açucaradas, é o perigo à espreita em ignorar as normas sociais. Um quadrado, falando sobre outras dimensões do espaço, fala sobre outras mudanças no ser - torna-se um excêntrico matemático.
No final do século XIX e início do século XX, muitos autores (H. G. Wells, matemático e autor de romances de ficção científica, que cunhou a palavra "tesseract" para se referir a um cubo quadridimensional), artistas (Salvador Dali) e místicos ([ Ocultista, filósofo, teosofista, tarólogo, jornalista e escritor russo, matemático de formação / aprox. tradução] explorou ideias sobre a quarta dimensão e como poderia ser para uma pessoa encontrá-la.
Então, em 1905, o então desconhecido físico Albert Einstein publicou um artigo descrevendo o mundo real como quadridimensional. Em sua "teoria da relatividade especial", o tempo foi adicionado às três dimensões clássicas do espaço. No formalismo matemático da relatividade, todas as quatro dimensões estão ligadas - foi assim que o termo "espaço-tempo" entrou em nosso léxico. Esta associação não era arbitrária. Einstein descobriu que, usando essa abordagem, pode-se criar uma poderosa ferramenta matemática que superou a física de Newton e lhe permitiu prever o comportamento de partículas eletricamente carregadas. O eletromagnetismo pode ser descrito de forma completa e precisa apenas em um modelo quadridimensional do mundo.
A relatividade tornou-se muito mais do que apenas mais um jogo literário, especialmente quando Einstein a expandiu de "especial" para "geral". O espaço multidimensional adquiriu um significado físico profundo.
Na imagem do mundo de Newton, a matéria se move através do espaço no tempo sob a influência de forças naturais, em particular, a gravidade. Espaço, tempo, matéria e forças são diferentes categorias de realidade. Com o SRT, Einstein demonstrou a unificação do espaço e do tempo, reduzindo o número de categorias físicas fundamentais de quatro para três: espaço-tempo, matéria e forças. A Relatividade Geral dá o próximo passo tecendo a gravidade no tecido do próprio espaço-tempo. Do ponto de vista 4D, a gravidade é apenas um artefato da forma do espaço.
Para entender essa situação notável, imagine sua contraparte bidimensional. Imagine um trampolim desenhado na superfície de um plano cartesiano. Agora vamos colocar a bola de boliche na grade. Ao redor dele, a superfície vai se esticar e distorcer para que alguns pontos se afastem mais uns dos outros. Distorcemos a medida interna da distância no espaço, tornando-a desigual. A Relatividade Geral diz que este é exatamente o tipo de distorção a que objetos pesados como o Sol submetem o espaço-tempo, e o desvio da perfeição cartesiana do espaço leva ao aparecimento do fenômeno que experimentamos como gravidade.
Na física newtoniana, a gravidade aparece do nada, mas em Einstein ela naturalmente surge da geometria intrínseca da variedade quadridimensional. Onde a variedade se estende mais, ou se afasta da regularidade cartesiana, a gravidade é sentida com mais força. Isso às vezes é chamado de "física do filme de borracha". Nele, as enormes forças cósmicas que mantêm planetas em órbita ao redor de estrelas e estrelas em órbitas dentro de galáxias nada mais são do que um efeito colateral do espaço distorcido. A gravidade é literalmente geometria em ação.
Se ir para 4D ajuda a explicar a gravidade, haveria alguma vantagem científica em 5D? "Por que nao tentar?" perguntou um jovem matemático polonês em 1919, refletindo que se Einstein incluísse a gravidade no espaço-tempo, talvez uma dimensão extra pudesse tratar o eletromagnetismo de maneira semelhante a um artefato da geometria do espaço-tempo. Assim, Kaluza acrescentou uma dimensão extra às equações de Einstein e, para seu deleite, descobriu que, em cinco dimensões, ambas as forças são belos artefatos do modelo geométrico.
A matemática converge magicamente, mas em este caso o problema era que a dimensão extra não se correlacionava de forma alguma com qualquer propriedade física. Na relatividade geral, a quarta dimensão era o tempo; na teoria de Kaluza não era algo que pudesse ser visto, sentido ou apontado: era simplesmente na matemática. Até Einstein ficou desiludido com uma inovação tão efêmera. O que é isso? ele perguntou; Cadê?
Existem muitas versões das equações da teoria das cordas que descrevem o espaço de dez dimensões, mas na década de 1990, um matemático do Instituto de Estudos Avançados de Princeton (antigo covil de Einstein) mostrou que as coisas podem ser um pouco simplificadas se formos para um 11 perspectiva tridimensional. Ele chamou sua nova teoria de "teoria-M" e se recusou enigmaticamente a explicar o que a letra "M" significava. Costuma-se dizer que significa "membrana", mas também houve sugestões como "matriz", "mestre", "místico" e "monstruoso".
Até agora, não temos evidências dessas dimensões extras - ainda estamos no estado de físicos flutuantes sonhando com paisagens em miniatura inacessíveis - mas a teoria das cordas teve um impacto poderoso na própria matemática. Recentemente, o desenvolvimento de uma versão de 24 dimensões dessa teoria mostrou uma relação inesperada entre vários ramos importantes da matemática, o que significa que, mesmo que a teoria das cordas não seja útil na física, ela se tornará uma fonte útil. Em matemática, o espaço de 24 dimensões é especial - coisas mágicas acontecem lá, por exemplo, é possível empacotar esferas de uma maneira particularmente elegante - embora seja improvável que existam 24 dimensões no mundo real. Para o mundo em que vivemos e amamos, a maioria dos teóricos das cordas pensa que 10 ou 11 dimensões serão suficientes.
Outro evento na teoria das cordas merece atenção. Em 1999 (a primeira mulher a ocupar um cargo em Harvard em física teórica) e (um físico teórico de partículas indiano-americano) que uma dimensão extra poderia existir na escala cosmológica, em escalas descritas pela relatividade. De acordo com sua teoria de "branes" (brane é a abreviação de membrana) - o que chamamos de nosso universo pode estar em um espaço de cinco dimensões muito maior, em algo como um superuniverso. Nesse superespaço, nosso universo pode ser um dos vários universos que existem juntos, cada um dos quais é uma bolha quadridimensional na arena mais ampla do espaço pentadimensional.
É difícil dizer se algum dia poderemos confirmar a teoria de Randall e Sandrum. No entanto, algumas analogias já são traçadas entre essa ideia e os primórdios da astronomia moderna. Há 500 anos, os europeus achavam impossível imaginar "mundos" físicos além do nosso, mas agora sabemos que o universo está repleto de bilhões de outros planetas orbitando bilhões de outras estrelas. Quem sabe, talvez algum dia nossos descendentes sejam capazes de encontrar evidências da existência de bilhões de outros universos, cada um com suas próprias equações únicas para o espaço-tempo.
O projeto de compreender a estrutura geométrica do espaço é uma das conquistas características da ciência, mas pode acontecer que os físicos tenham chegado ao fim desse caminho. Acontece que Aristóteles estava certo em certo sentido - a ideia de espaço estendido tem problemas lógicos. Apesar de todos os sucessos extraordinários da teoria da relatividade, sabemos que sua descrição do espaço não pode ser definitiva, porque falha no nível quântico. Ao longo do último meio século, os físicos tentaram, sem sucesso, combinar sua compreensão do espaço na escala cosmológica com o que observam na escala quântica, e parece cada vez mais que tal síntese pode exigir uma física radicalmente nova.
Einstein, depois de desenvolver a relatividade geral, passou a maior parte de sua vida tentando "expressar todas as leis da natureza da dinâmica do espaço e do tempo, reduzindo a física à geometria pura", como Robbert Dijkgraaff, diretor do Instituto de Estudos Avançados de Princeton, disse recentemente. "Para Einstein, o espaço-tempo era a base natural de uma hierarquia infinita de objetos científicos." Como Newton, a imagem do mundo de Einstein coloca o espaço no topo da existência, faz dele a arena em que tudo acontece. Mas em escalas minúsculas, onde predominam as propriedades quânticas, as leis da física mostram que o espaço a que estamos acostumados pode não existir.
Alguns físicos teóricos estão começando a sugerir que o espaço pode ser algum fenômeno emergente resultante de algo mais fundamental, como a temperatura surgindo em escala macroscópica como resultado do movimento das moléculas. Como diz Dijkgraaff: “A visão atual considera o espaço-tempo não como um ponto de referência, mas como uma linha de chegada final, uma estrutura natural que emerge da complexidade da informação quântica”.
Um dos principais proponentes de novas formas de pensar sobre o espaço é o cosmólogo da Caltech, recentemente que o espaço clássico não é "uma parte fundamental da arquitetura da realidade" e provando que estamos incorretamente atribuindo um status tão especial às suas quatro ou 10 ou 11 dimensões . Se Dijkgraaff usa a analogia da temperatura, Carroll nos convida a considerar a "umidade", o fenômeno que ocorre quando muitas moléculas de água se juntam. Moléculas de água individuais não estão molhadas, e a propriedade de estar molhada só acontece quando você junta muitas delas em um só lugar. Da mesma forma, diz ele, o espaço emerge de coisas mais básicas no nível quântico.
Carroll escreve que, do ponto de vista quântico, o Universo “aparece no mundo matemático com um número de dimensões da ordem de 10 10 100” - este é um dez com um googol de zeros, ou 10.000 e outro trilhão de trilhão de trilhão de trilhão trilhões de trilhões de trilhões de trilhões de trilhões de zeros. É difícil imaginar um número tão impossivelmente grande, em comparação com o qual o número de partículas no Universo acaba sendo completamente insignificante. E, no entanto, cada uma delas é uma dimensão separada no espaço matemático, descrita por equações quânticas; cada um é um novo "grau de liberdade" disponível para o universo.
Até mesmo Descartes teria ficado surpreso com aonde seu raciocínio nos levou, e com a incrível complexidade que se escondia em tal palavra simples como "medição".
De um modo geral, todo o processo de gestão e tomada de decisão em o mais alto grau dependem de informações sobre o estado atual e sua evolução ao longo do tempo. A medição é a fonte mais importante desta informação. Quando a melhoria de processos de negócios é discutida, a medição do nível de desempenho do processo é um elemento importante e necessário. Deve fornecer informações sobre quão bem o processo está sendo implementado e quão bons são os resultados. A disponibilidade de informação significativa e relevante sobre os processos permite determinar o ponto de partida para iniciar o processo de melhoria, que por sua vez permite: identificar processos ou áreas que necessitam de melhoria; formar ideias sobre a direção do desenvolvimento ao longo do tempo, ou seja, sobre a tendência dos indicadores; comparar o nível de indicadores próprios com o nível de indicadores de outras organizações; avaliar se os projetos iniciados (ou já concluídos) dão algum resultado ou é possível um resultado no futuro? com base nisso, avalie quais ferramentas devem ser utilizadas no futuro para melhoria.O significado do acima está em uma frase: "Você não pode gerenciar o que não pode ser medido."
Aqui estão os pontos mais importantes sobre as medições. "O que você mede é o que você obtém." Isso significa que, via de regra, são justamente as áreas de trabalho onde foram realizadas monitorações e medições que recebem atenção em primeiro lugar, os recursos são procurados para elas; "Medidas determinam o comportamento." Isso significa que a realização de medições muitas vezes leva a mudanças no sistema, à sua adaptação a novos marcos.
Foi observado anteriormente que as empresas geralmente são divididas em departamentos funcionais. A direção dominante dos indicadores de monitoramento é a avaliação dos parâmetros financeiros, que, via de regra, são retirados diretamente do declarações financeiras. O problema é que tais métodos de monitoramento muitas vezes entram em conflito direto com o processo de melhoria e interferem na execução das atividades relevantes. O fato é que muitos esforços de melhoria podem ser muito difíceis de avaliar adequadamente pela análise de investimento convencional. Como regra, os custos são necessários tanto para treinamento quanto para a implementação real do projeto. Mas os resultados da melhoria são em grande parte de natureza operacional. Por exemplo, esta é uma redução no tempo, uma diminuição na proporção de defeitos, etc. Pode ser muito difícil avaliar esses indicadores em termos financeiros, pois o resultado de tais melhorias não aparece imediatamente, mas depois de algum tempo, ou seja, no futuro. Portanto, pode ser difícil garantir recursos e tempo para projetos de melhoria.
NO últimos anos desenvolvimentos visavam a criação de mais sistemas operacionais para medição de indicadores. No entanto, as questões gerais de medição de indicadores e a intensificação desses processos estão além do escopo deste livro. Para dar suporte à abordagem de melhoria discutida neste livro, um sistema deve ser criado com os seguintes elementos: Medição contínua de aspectos relevantes do desempenho dos principais processos de negócios, aproximadamente 15 a 30 processos. O que se entende por "aspectos relevantes" é discutido mais adiante neste capítulo. Todos esses indicadores mensuráveis juntos devem formar um painel completo e coerente que pode ser usado para o monitoramento contínuo dos indicadores. Ao contrário do "interruptor de faca" antediluviano do departamento financeiro, que, com grande atraso, acende e apaga a luz vermelha, avisando de lucro ou prejuízo, o novo painel conterá um conjunto de instrumentos de medição pelos quais você poderá avaliar o real situação (ver Fig. 4.1). Este painel irá apontar quaisquer tendências negativas emergentes, mostrar desenvolvimentos ao longo do tempo e ajudar a preparar o terreno para esforços de melhoria específicos.
No entanto, você precisa ter cuidado para não exagerar nas medidas.
Arroz. 4.1. Vários sistemas de medição
Exemplo.
A Xerox (EUA) e a Rank Xerox na Europa, cada uma em seu próprio país, estão na vanguarda do desenvolvimento de um sistema de medição operacional de indicadores. No entanto, seus esforços foram tão grandes que até uma piada surgiu nessas empresas: “Se algo se move, meça!” Isso, claro, levou a uma redundância de informações que ninguém nunca usa, não porque não seja interessante, mas porque não há tempo para revisá-las. Por isso, qualquer informação passou a ser tratada com desdém, até mesmo informações realmente importantes. Todas as medidas para medir indicadores perderam sua relevância.
Para concluir esta seção, gostaria de dar algumas "regras amadoras comuns" para fazer medições: Medir não é bom por muito tempo, especialmente desde a era Taylor, com seu estudo de tempo e movimentos, as medições eram frequentemente destinadas a controlar funcionários. Os métodos de medição oferecidos neste livro têm um foco completamente diferente. Eles não são obrigados a procurar um bode expiatório, mas a entender como os processos funcionam. É muito importante separar a medição e a avaliação que é feita em sua base. A medição em si nunca prejudicou ninguém. Esta é apenas uma interpretação dos resultados da medição e seu uso pode ter Consequências negativas. Quanto mais preciso, melhor1. Um aumento geral na precisão das medições pode ser relevante para sistemas técnicos ou para demonstrações financeiras, mas não para indicadores de medição. Muitas vezes, o objetivo da medição de desempenho é estabelecer se uma melhoria foi alcançada ou não, em vez de determinar o nível exato de desempenho. Investir pesadamente no desenvolvimento de sistemas de medição excessivamente precisos pode realmente retardar e dificultar a implementação prática desses sistemas. Portanto, é necessária uma abordagem mais prática.
Tudo é decidido apenas pelo dinheiro. A consideração tradicional do mundo circundante através do prisma do dinheiro, a afirmação de que apenas o dinheiro é um indicador confiável de tudo - acabou sendo o principal obstáculo ao desenvolvimento de direções mais suaves nos sistemas de medição. Indicadores como a qualidade da situação de trabalho, a capacidade do produto de atender às necessidades do comprador, etc. também fornecem informações valiosas. Eles não devem ser descartados apenas porque não há equivalente monetário correspondente para eles. Tudo deve estar estritamente de acordo com os padrões! Muito pelo contrário. Os padrões são frequentemente vistos como o limite superior de desempenho. Um bom padrão significa que, enquanto você estiver trabalhando com ele, não precisará melhorar.
