GB 3102.3 力学的量和单位

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中华人民共和国国家标准
力学的量和单位
Quantities and units—Mechanics
GB 3102.3

沿革和最新版
本作品收錄於:《GB 3102 量和单位

1986年发布 1993年12月12日修订,1994年7月1日起实施


引言[编辑]

本标准等效采用国际标准 ISO 31-3:1992《量和单位 第三部分:力学》。

本标准是目前已经制定的有关量和单位的一系列国家标准之一,这一系列国家标准是:

GB 3100 国际单位制及其应用

GB 3101 有关量、单位和符号的一般原则

GB 3102.1 空间和时间的量和单位

GB 3102.2 周期及其有关现象的量和单位

GB 3102.3 力学的量和单位;

GB 3102.4 热学的量和单位

GB 3102.5 电学和磁学的量和单位

GB 3102.6 光及有关电磁辐射的量和单位

GB 3102.7 声学的量和单位

GB 3102.8 物理化学和分子物理学的量和单位

GB 3102.9 原子物理学和核物理学的量和单位

GB 3102.10 核反应和电离辐射的量和单位

GB 3102.11 物理科学和技术中使用的数学符号

GB 3102.12 特征数

GB 3102.13 固体物理学的量和单位

上述国家标准贯彻了《中华人民共和国计量法》、《中华人民共和国标准化法》、国务院于 1984 年 2 月 27 日公布的《关于在我国统一实行法定计量单位的命令》和《中华人民共和国法定计量单位》。

本标准的主要内容以表格的形式列出。表格中有关量的各栏列于左面各页,而将其单位列于对应的右面各页并对齐。两条实线间的全部单位都是左面各页相应实线间的量的单位。

量的表格列出了本标准领域中最重要的量及其符号,并在大多数情况下给出了量的定义,但这些定义只用于识别,并非都是完全的。

某些量的矢量特性,特别是当定义需要时,已予指明,但并不企图使其完整或一致。

在大多数情况下,每个量只给出一个名称和一个符号。当一个量给出两个或两个以上的名称或符号,而未加以区別时,则它们处于同等的地位。当有两种斜体字母(例如:𝜗、𝜃、𝜑、𝜙、𝑔、𝘨)存在时,只给出其中之一,但这并不意味另一个不同等适用。一般这种异体字不应给予不同的意义。在括号中的符号为“备用符号”,供在特定情况下主符号以不同意义使用时使用。

量的相应单位连同其国际符号和定义一起列出。

单位按下述方式编排:

一般只给出 SI 单位。应使用 SI 单位及其用 SI 词头构成的十进倍数和分数单位。十进倍数和分数单位未明确地给出。

可与 SI 的单位并用的和属于国家法定计量单位的非 SI 的单位列于 SI 单位之下,并用虚线与相应的 SI 单位隔开。专门领域中使用的非国家法定计量单位列于“换算因数和备注”栏。一些非国家法定计量单位列于附录(参考件)中,这些参考件不是标准的组成部分。

关于量纲一的量的单位说明:

任何量纲一的量的一贯单位都是数字一(1。在表示这种量的值时,单位 1 一般并不明确写出。词头不应加在数字 1 上构成此单位的十进倍数或分数单位。词头可用 10 的乘方代替。

例:

折射率 𝑛 = 1.53 × 1 = 1.53

雷诺数 𝑅𝑒 = 1.32 × 10³

考虑到一般是将平面角表示为两长度之比,将立体角表示为面积与长度的平方之比,国际计量委员会 (CIPM) 在 1980 年规定,在国际单位制中弧度和球面度为无量纲的导出单位;这就意味着将平面角和立体角作为无量纲的导出量。为了便于识别量纲相同而性质不同的量,在导出单位的表示式中可以使用单位弧度和球面度。

数值表示:

“定义”栏中的所有数值都是准确的。

在“换算因数和备注”栏中的数值如果是准确的,则在数值后用括号加注“准确值”字样。

正文[编辑]

1 主题内容与适用范围[编辑]

本标准规定了周期及其有关现象的量和单位的名称与符号;在适当时,给出了换算因数。

本标准适用于所有科学技术领域。

2 名称和符号[编辑]

量:3-1~3-5 单位:3-1.a~3-5.b

项号 量的名称 符号 定  义 备  注 项号 单位名称 符号 定  义 换算因数和备注
3-1 质量
mass
𝑚 质量是基本量之一。参阅 3-9.2 的备注 3-1.a 千克(公斤)
kilogram
kg 千克为质量单位,它等于国际千克原器的质量 质量单位的十进倍数单位和分数单位是由在“克”字前加词头构成(CIPM, 1967
1 g = 10⁻³ kg
3-1.b
tonne
t 1 t = 1 000 kg 英语中也称为米制吨 (metric ton)
3-2 体积质量
volumic mass,
[质量]密度 mass density,
density
𝜌 质量除以体积 3-2.a 千克每立方米
kilogram per cubic metre
kg/m³
3-2.b 吨每立方米
tonne per cubic metre
t/m³ 1 t/m³ = 10³ kg/m³ = 1 g/cm³
3-2.c 千克每升
kilogram per litre
kg/L 1 kg/L = 10³ kg/m³ = 1 g/cm³
3-3 相对体积质量
relative volumic mass,
相对[质量]密度
relative mass density,
relative density
𝑑 物质的密度与参考物质的密度在对两种物质所规定的条件下的比 3-3.a
one
1 参阅引言
3-4 质量体积
massic volume,
比体积
specific volume
𝑣 体积除以质量 3-4.a 立方米每千克
cubic metre per kilogram
m³/kg
3-5 线质量
lineic mass,
线密度
linear density
𝜌𝑙 质量除以长度 3-5.a 千克每米
kilogram per metre
kg/m
3-5.b 特[克斯]
tex
tex 用于纤维纺织业。
1 tex = 10⁻⁶ kg/m = 1 g/km

量:3-6~3-9.2 单位:3-6.a~3-9.a

项号 量的名称 符号 定  义 备  注 项号 单位名称 符号 定  义 换算因数和备注
3-6 面质量
areic mass,
面密度
surface density
𝜌𝐴, (𝜌𝑆) 质量除以面积 3-6.a 千克每平方米
kilogram per square metre
kg/m²
3-7 转动惯量,(惯性矩)
moment of inertia
𝐽, (𝐼) 物体对于一个轴的转动惯量,是它的各质量元与它们到该轴的距离的二次方之积的总和(积分) 此量不同于 3-20.1 和 3-20.2 的量 3-7.a 千克二次方米
kilogram metre squared
kg ⋅ m²
3-8 动量
momentum
𝑝 质量与速度之积 3-8.a 千克米每秒
kilogram metre per second
kg ⋅ m/s
3-9.1
force
𝐹 作用于物体上的合力等于物体动量的变化率 3-9.a 牛[顿]
newton
N 1 N = 1 kg ⋅ m/s² 加在质量为 1 kg 的物体上使之产生 1 m/s² 加速度的力为 1 N
3-9.2 重量
weight
𝑊, (𝑃, 𝐺) 物体在特定参考系中的重量为使该物体在此参考系中获得其加速度等于当地自由落体加速度时的力 当此参考系为地球时,此量常称为物体所在地的重力。值得注意的是,重量不仅与物体所在地的引力的合力有关,而且与由于地球自转引起的当地离心力有关。由于浮力的作用被排除,因此,所定义的重量是真空中的重量。(参看 1901 年第三届国际计量大会会报第 70 页

“重量”一词按照习惯仍可用于表示质量:但是,不赞成这种习惯

量:3-10~3-15.3 单位:3-10.3~3-15.3

项号 量的名称 符号 定  义 备  注 项号 单位名称 符号 定  义 换算因数和备注
3-10 冲量
impulse
𝐼 𝑰 = ⌠⌡𝑭d𝑡 在 [𝑡₁,𝑡₂] 时间内,
𝑰 = 𝒑(𝑡₁) − 𝒑(𝑡₂)
式中 𝒑 为动量
3-10.a 牛[顿]秒
newton second
N ⋅ s
3-11 动量矩
moment of momentum,
角动量
angular momentum
𝐿 质点对一点的动量矩,等于从该点到质点的矢径与该点的动量的矢量积

𝑳 = 𝒓 × 𝒑

3-11.a 千克二次方米每秒
kilogram metre squared per second
kg ⋅ m²/s
3-12.1 力矩
moment of force
𝑀 力对一点之矩,等于从该点到力作用线上任一点的径矢与该力的矢量积

𝜧 = 𝒓 × 𝑭

在弹性力学中,𝑀 用于表示弯矩,𝑇 用于表示扭矩或转矩 3-12.a 牛[顿]米
newton metre
N ⋅ m 该单位的符号书写时不应与毫牛顿的符号 mN 相混淆
3-12.2 力偶矩
moment of a couple
𝑀 两个大小相等,方向相反,且不在同一直线上的力,其力矩之和
3-12.3 转矩
torque
𝑀, 𝑇 力偶矩的推广
3-13 角冲量
angular impulse
𝐻
𝑯 = 𝑴d𝑡
在 [𝑡₁,𝑡₂] 时间内,
𝑯 = 𝑳(𝑡₁) − 𝑳(𝑡₂)
式中 𝑳 为角动量
3-13.a 牛[顿]米秒
newton metre second
N ⋅ m ⋅ s
3-14 引力常量
gravitational constant
𝐺, (𝑓) 两个质点之间的引力是
𝐹 = 𝐺𝑚₁𝑚₂/𝑟²
式中 𝑟 为两质点间的距离,𝑚₁, 𝑚₂ 为两质点的
质量
G = (6.672 59 ± 0.000 85)  × 10⁻¹¹ N ⋅ m²/kg²
[CODATA Bulletin 63(1986)]
3-14.a 牛[顿]二次方米每二次方千克
newton metre squared per kilogram squared
N ⋅ m²/kg²
3-15.1 压力,压强
pressure
𝑝 力除以面积 符号 𝑝𝑒 用于表压,其定义为 𝑝 − 𝑝amb,表压的正或负取决于 𝑝 大于或小于环境压力 (ambient pressure) 𝑝amb 3-15.a 帕[斯卡]
pascal
Pa 1 Pa = 1 N/m² 巴 (bar) ,

1 bar = 100 kPa(准确值)

3-15.2 正应力
normal stress
𝜎
3-15.3 切应力
shear stress
𝜏

量: 3-16.1~3-18.3 单位:3-16.3~3-18.3

项号 量的名称 符号 定  义 备  注 项号 单位名称 符号 定  义 换算因数和备注
3-16.1 线应变,(相对变形)
linear strain,
(relative elongation)
𝜀, 𝑒 𝜀 = Δ𝑙/𝑙₀
式中 𝑙₀ 是指定参考状态下的长度,Δ𝑙是长度增量
3-16.a
one
1 参阅引言
3-16.2 切应变
shear strain
𝛾 𝛾 = Δ𝑥/𝑑
式中 Δ𝑥 是厚度为 𝑑 的薄层上表面对下表面的平行位移
3-16.3 体应变
volume strain,
(bulk strain)
𝜃 𝜃 = Δ𝑉/𝑉₀
式中 𝑉₀ 是指定参考状态下的体积,Δ𝑉是体积增量
3-17 泊松比
Poisson ratio,
泊松数
Poisson number
𝜇, 𝜈 横向收缩量除以伸长量 由泊松所定义的量曾是其倒数:

𝑚 = 1/𝜇

3-17.a
one
1 参阅引言
3-18.1 弹性模量
modulus of elasticity
𝐸 𝐸 = 𝜎/𝜀 𝐸 也称为杨氏模量 (Young modulus) 3-18.a 帕[斯卡]
pascal
Pa 1 Pa = 1 N/m²
3-18.2 切变模量
shear modulus,
刚量模量
modulus of rigidity
𝐺 𝐺 = 𝜏/𝛾 𝐺 也称为库仑模量 (Coulomb modulus)
3-18.3 体积模量
bulk modulus,
压缩模量
modulus of compression
𝐾 𝐾 = −𝑝/𝜃 定义中的应变 𝜀, 𝛾 和 𝜃 是与附加应力 𝜎, 𝜏 和附加压力 𝑝 相对应的

量:3-19~3-23 单位:3-19.&~3-23.3

项号 量的名称 符号 定  义 备  注 项号 单位名称 符号 定  义 换算因数和备注
3-19 [体积]压缩率
compressibility,
bulk compressibility
𝜅
𝜅  = 
(1)
÷(𝑉)
 ⋅
(d𝑉)
÷(d𝑝)
参阅 GB 3102.4 中的 4-5.1 3-19.a 每帕[斯卡]
reciprocal pascal,
负一次方帕[斯卡]
pascal to the power minus one
Pa⁻¹ 1 Pa⁻¹ = 1 m²/N
3-20.1 截面二次矩
second moment of area,
截面二次轴矩,(惯性矩)
second axial moment of area
𝐼a, (𝐼) 一截面对在该平面内一轴的二次矩是其面积元与它们到该轴距离的二次方之积的总和(积分) 此量常被称为“惯性矩”,应与 3-7 的量相区别 3-20.a 四次方米
metre to the fourth power
m⁴
3-20.2 截面二次极矩,(极惯性矩)
second polar moment of area
𝐼p 一截面对在该平面内一点的二次极矩是其面积元与它们到该点距离的二次方之积的总和(积分)
3-21 截面系数
section modulus
𝑊, 𝑍 一截面对在该平面内一轴的截面系数是其截面的二次矩除该截面距轴最远点的距离 3-21.a 三次方米
metre cubed
3-22.1 动摩擦因数
dynamic friction factor
𝜇, (𝑓) 滑动物体的摩擦力与法向力之比 该量也称为摩擦系数 (coefficient of friction) 3-22.a
one
1 参阅引言
3-22.2 静摩擦因数
static friction factor
𝜇s, (𝑓s) 静止物体的摩擦力与法向力的最大比值
3-23 [动力]粘度
viscosity,
dynamic viscosity
𝜂, (𝜇)
𝜏𝑥𝑧  = 𝜂
(d𝑣)
÷(d𝑧)

式中 𝜏𝑥𝑧 是以垂直于切变平面的速度梯度 d𝑣/d𝑧 移动的液体中的切应力
本定义适用于 𝑣𝑧 = 0 的层流 3-23.a 帕[斯卡]秒 pascal second Pa ⋅ s

量:3-24~3-30 单位:3-24.a~3-30.a

项号 量的名称 符号 定  义 备  注 项号 单位名称 符号 定  义 换算因数和备注
3-24 运动粘度
kinematic
viscosity
𝜈 𝜈 = 𝜂/𝜌
式中 𝜌为密度
3-24.a 二次方米每秒
metre squared per second
m²/s
3-25 表面张力
surface tension
𝛾, 𝜎 与表面内一个线单元垂直的力除以该线单元的长度 3-25.a 牛[顿]每米
newton per metre
N/m 1 N/m = 1 J/m²
3-26.1 能[量]
energy
𝐸 所有各种形式的能 3-26.a 焦[耳]
joule
J 1 J = 1 N ⋅ m = 1 W ⋅ s 1 J 是 1 N 的力在沿着力的方向上移过 1 m 距离所做的功
3-26.2
work
𝑊, (𝐴)
𝑊 = 𝑭 ⋅ d𝒓
3-26.3 势能,位能
potential energy
𝐸p, (𝑉)
𝐸p = −𝑭 ⋅ d𝒓
式中 𝑭 为保守力
3-26.4 动能
kinetic energy
𝐸k, (𝑇)
𝐸k  = 
(1)
÷(2)
𝑚𝑣²

3-27 功率
power
𝑃 能的输送速率 3-27.a 瓦[特]
watt
W 1 W = 1 J/s
3-28 效率
efficiency
𝜂 输出功率与输入功率之比 3-28.a
one
1 参阅引言
3-29 质量流量
mass flow rate
𝑞𝑚 质量穿过一个面的速率 3-29.a 千克每秒
kilogram per second
kg/s
3-30 体积流量
volume flow
rate
𝑞𝑉 体积穿过一个面的速率 3-30.a 立方米每秒
cubic metre per second
m³/s

附加说明:[编辑]

本标准由全国量和单位标准化技术委员会提出并归口。

本标准由全国量和单位标准化技术委员会第一分委员会负责起草。

本标准主要起草人王家石。

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