GB 3102.3 力學的量和單位

中華人民共和國國家標準
力學的量和單位
Quantities and units—Mechanics
GB 3102.3
沿革和最新版

本作品收錄於《GB 3102 量和單位》

1986年發布　1993年12月12日修訂，1994年7月1日起實施

引言

本標準等效採用國際標準 ISO 31-3:1992《量和單位　第三部分：力學》。

本標準是目前已經制定的有關量和單位的一系列國家標準之一，這一系列國家標準是：

GB 3100　國際單位制及其應用；

GB 3101　有關量、單位和符號的一般原則；

GB 3102.1　空間和時間的量和單位；

GB 3102.2　周期及其有關現象的量和單位；

GB 3102.3　力學的量和單位；

GB 3102.4　熱學的量和單位；

GB 3102.5　電學和磁學的量和單位；

GB 3102.6　光及有關電磁輻射的量和單位；

GB 3102.7　聲學的量和單位；

GB 3102.8　物理化學和分子物理學的量和單位；

GB 3102.9　原子物理學和核物理學的量和單位；

GB 3102.10　核反應和電離輻射的量和單位；

GB 3102.11　物理科學和技術中使用的數學符號；

GB 3102.12　特徵數；

GB 3102.13　固體物理學的量和單位。

上述國家標準貫徹了《中華人民共和國計量法》、《中華人民共和國標準化法》、國務院於 1984 年 2 月 27 日公布的《關於在我國統一實行法定計量單位的命令》和《中華人民共和國法定計量單位》。

本標準的主要內容以表格的形式列出。表格中有關量的各欄列於左面各頁，而將其單位列於對應的右面各頁並對齊。兩條實線間的全部單位都是左面各頁相應實線間的量的單位。

量的表格列出了本標準領域中最重要的量及其符號，並在大多數情況下給出了量的定義，但這些定義只用於識別，並非都是完全的。

某些量的矢量特性，特別是當定義需要時，已予指明，但並不企圖使其完整或一致。

在大多數情況下，每個量只給出一個名稱和一個符號。當一個量給出兩個或兩個以上的名稱或符號，而未加以區別時，則它們處於同等的地位。當有兩種斜體字母（例如：𝜗、𝜃、𝜑、𝜙、𝑔、𝘨）存在時，只給出其中之一，但這並不意味另一個不同等適用。一般這種異體字不應給予不同的意義。在括號中的符號為「備用符號」，供在特定情況下主符號以不同意義使用時使用。

量的相應單位連同其國際符號和定義一起列出。

單位按下述方式編排：

一般只給出 SI 單位。應使用 SI 單位及其用 SI 詞頭構成的十進倍數和分數單位。十進倍數和分數單位未明確地給出。

可與 SI 的單位並用的和屬於國家法定計量單位的非 SI 的單位列於 SI 單位之下，並用虛線與相應的 SI 單位隔開。專門領域中使用的非國家法定計量單位列於「換算因數和備註」欄。一些非國家法定計量單位列於附錄（參考件）中，這些參考件不是標準的組成部分。

關於量綱一的量的單位說明：

任何量綱一的量的一貫單位都是數字一（1）。在表示這種量的值時，單位 1 一般並不明確寫出。詞頭不應加在數字 1 上構成此單位的十進倍數或分數單位。詞頭可用 10 的乘方代替。

例：

折射率　𝑛 = 1.53 × 1 = 1.53

雷諾數　𝑅𝑒 = 1.32 × 10³

考慮到一般是將平面角表示為兩長度之比，將立體角表示為面積與長度的平方之比，國際計量委員會 (CIPM) 在 1980 年規定，在國際單位制中弧度和球面度為無量綱的導出單位；這就意味着將平面角和立體角作為無量綱的導出量。為了便於識別量綱相同而性質不同的量，在導出單位的表示式中可以使用單位弧度和球面度。

數值表示：

「定義」欄中的所有數值都是準確的。

在「換算因數和備註」欄中的數值如果是準確的，則在數值後用括號加注「準確值」字樣。

正文

1　主題內容與適用範圍

本標準規定了周期及其有關現象的量和單位的名稱與符號；在適當時，給出了換算因數。

本標準適用於所有科學技術領域。

2　名稱和符號

量：3-1～3-5

單位：3-1.a～3-5.b

項號	量的名稱	符號	定　　義	備　　注	項號	單位名稱	符號	定　　義	換算因數和備註
3-1	質量 mass	𝑚		質量是基本量之一。參閱 3-9.2 的備註	3-1.a	千克（公斤） kilogram	kg	千克為質量單位，它等於國際千克原器的質量	質量單位的十進倍數單位和分數單位是由在「克」字前加詞頭構成（CIPM, 1967）。 1 g = 10⁻³ kg
					3-1.b	噸 tonne	t	1 t = 1 000 kg	英語中也稱為米制噸 (metric ton)
3-2	體積質量 volumic mass, ［質量］密度 mass density, density	𝜌	質量除以體積		3-2.a	千克每立方米 kilogram per cubic metre	kg/m³
					3-2.b	噸每立方米 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	相對體積質量 relative volumic mass, 相對［質量］密度 relative mass density, relative density	𝑑	物質的密度與參考物質的密度在對兩種物質所規定的條件下的比		3-3.a	一 one	1		參閱引言
3-4	質量體積 massic volume, 比體積 specific volume	𝑣	體積除以質量		3-4.a	立方米每千克 cubic metre per kilogram	m³/kg
3-5	線質量 lineic mass, 線密度 linear density	𝜌𝑙	質量除以長度		3-5.a	千克每米 kilogram per metre	kg/m
					3-5.b	特［克斯］ tex	tex		用於纖維紡織業。 1 tex = 10⁻⁶ kg/m = 1 g/km

量：3-6～3-9.2

單位：3-6.a～3-9.a

項號	量的名稱	符號	定　　義	備　　注	項號	單位名稱	符號	定　　義	換算因數和備註
3-6	面質量 areic mass, 面密度 surface density	𝜌𝐴, (𝜌𝑆)	質量除以面積		3-6.a	千克每平方米 kilogram per square metre	kg/m²
3-7	轉動慣量，（慣性矩） moment of inertia	𝐽, (𝐼)	物體對於一個軸的轉動慣量，是它的各質量元與它們到該軸的距離的二次方之積的總和（積分）	此量不同於 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	動量 momentum	𝑝	質量與速度之積		3-8.a	千克米每秒 kilogram metre per second	kg ⋅ m/s
3-9.1	力 force	𝐹	作用於物體上的合力等於物體動量的變化率		3-9.a	牛［頓］ newton	N	1 N = 1 kg ⋅ m/s²	加在質量為 1 kg 的物體上使之產生 1 m/s² 加速度的力為 1 N
3-9.2	重量 weight	𝑊, (𝑃, 𝐺)	物體在特定參考系中的重量為使該物體在此參考系中獲得其加速度等於當地自由落體加速度時的力	當此參考係為地球時，此量常稱為物體所在地的重力。值得注意的是，重量不僅與物體所在地的引力的合力有關，而且與由於地球自轉引起的當地離心力有關。由於浮力的作用被排除，因此，所定義的重量是真空中的重量。（參看 1901 年第三屆國際計量大會會報第 70 頁）。 「重量」一詞按照習慣仍可用於表示質量：但是，不贊成這種習慣

量：3-10～3-15.3

單位：3-10.3～3-15.3

項號	量的名稱	符號	定　　義	備　　注	項號	單位名稱	符號	定　　義	換算因數和備註
3-10	衝量 impulse	𝐼	𝑰 = ⌠⌡𝑭d𝑡	在 [𝑡₁,𝑡₂] 時間內， 𝑰 = 𝒑(𝑡₁) − 𝒑(𝑡₂) 式中 𝒑 為動量	3-10.a	牛［頓］秒 newton second	N ⋅ s
3-11	動量矩 moment of momentum, 角動量 angular momentum	𝐿	質點對一點的動量矩，等於從該點到質點的矢徑與該點的動量的矢量積 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	力對一點之矩，等於從該點到力作用線上任一點的徑矢與該力的矢量積 𝜧 = 𝒓 × 𝑭	在彈性力學中，𝑀 用於表示彎矩，𝑇 用於表示扭矩或轉矩	3-12.a	牛［頓］米 newton metre	N ⋅ m		該單位的符號書寫時不應與毫牛頓的符號 mN 相混淆
3-12.2	力偶矩 moment of a couple	𝑀	兩個大小相等，方向相反，且不在同一直線上的力，其力矩之和
3-12.3	轉矩 torque	𝑀, 𝑇	力偶矩的推廣
3-13	角衝量 angular impulse	𝐻	𝑯 = ∫𝑴d𝑡	在 [𝑡₁,𝑡₂] 時間內， 𝑯 = 𝑳(𝑡₁) − 𝑳(𝑡₂) 式中 𝑳 為角動量	3-13.a	牛［頓］米秒 newton metre second	N ⋅ m ⋅ s
3-14	引力常量 gravitational constant	𝐺, (𝑓)	兩個質點之間的引力是 𝐹 = 𝐺𝑚₁𝑚₂/𝑟² 式中 𝑟 為兩質點間的距離，𝑚₁, 𝑚₂ 為兩質點的 質量	G = (6.672 59 ± 0.000 85)  × 10⁻¹¹ N ⋅ m²/kg² [CODATA Bulletin 63(1986)]	3-14.a	牛［頓］二次方米每二次方千克 newton metre squared per kilogram squared	N ⋅ m²/kg²
3-15.1	壓力，壓強 pressure	𝑝	力除以面積	符號 𝑝𝑒 用於表壓，其定義為 𝑝 − 𝑝amb，表壓的正或負取決於 𝑝 大於或小於環境壓力 (ambient pressure) 𝑝amb	3-15.a	帕［斯卡］ pascal	Pa	1 Pa = 1 N/m²	巴 (bar) ， 1 bar = 100 kPa（準確值）
3-15.2	正應力 normal stress	𝜎
3-15.3	切應力 shear stress	𝜏

量： 3-16.1～3-18.3

單位：3-16.3～3-18.3

項號	量的名稱	符號	定　　義	備　　注	項號	單位名稱	符號	定　　義	換算因數和備註
3-16.1	線應變，（相對變形） linear strain, (relative elongation)	𝜀, 𝑒	𝜀 = Δ𝑙/𝑙₀ 式中 𝑙₀ 是指定參考狀態下的長度，Δ𝑙是長度增量		3-16.a	一 one	1		參閱引言
3-16.2	切應變 shear strain	𝛾	𝛾 = Δ𝑥/𝑑 式中 Δ𝑥 是厚度為 𝑑 的薄層上表面對下表面的平行位移
3-16.3	體應變 volume strain, (bulk strain)	𝜃	𝜃 = Δ𝑉/𝑉₀ 式中 𝑉₀ 是指定參考狀態下的體積，Δ𝑉是體積增量
3-17	泊松比 Poisson ratio, 泊松數 Poisson number	𝜇, 𝜈	橫向收縮量除以伸長量	由泊松所定義的量曾是其倒數： 𝑚 = 1/𝜇	3-17.a	一 one	1		參閱引言
3-18.1	彈性模量 modulus of elasticity	𝐸	𝐸 = 𝜎/𝜀	𝐸 也稱為楊氏模量 (Young modulus)	3-18.a	帕［斯卡］ pascal	Pa	1 Pa = 1 N/m²
3-18.2	切變模量 shear modulus, 剛量模量 modulus of rigidity	𝐺	𝐺 = 𝜏/𝛾	𝐺 也稱為庫侖模量 (Coulomb modulus)
3-18.3	體積模量 bulk modulus, 壓縮模量 modulus of compression	𝐾	𝐾 = −𝑝/𝜃	定義中的應變 𝜀, 𝛾 和 𝜃 是與附加應力 𝜎, 𝜏 和附加壓力 𝑝 相對應的

項號

量的名稱

符號

定　　義

備　　注

項號

單位名稱

符號

定　　義

換算因數和備註

3-19

［體積］壓縮率
compressibility,
bulk compressibility

𝜅

𝜅

 = 

(1)

÷(𝑉)

 ⋅

(d𝑉) ÷(d𝑝)

參閱 GB 3102.4 中的 4-5.1

3-19.a

每帕［斯卡］
reciprocal pascal,
負一次方帕［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,
截面二次軸矩，（慣性矩）
second axial moment of area

𝐼_a, (𝐼)

一截面對在該平面內一軸的二次矩是其面積元與它們到該軸距離的二次方之積的總和（積分）

此量常被稱為「慣性矩」，應與 3-7 的量相區別

3-20.a

四次方米
metre to the fourth power

m⁴

3-20.2

截面二次極矩，（極慣性矩）
second polar moment of area

𝐼_p

一截面對在該平面內一點的二次極矩是其面積元與它們到該點距離的二次方之積的總和（積分）

3-21

截面係數
section modulus

𝑊, 𝑍

一截面對在該平面內一軸的截面係數是其截面的二次矩除該截面距軸最遠點的距離

3-21.a

三次方米
metre cubed

m³

3-22.1

動摩擦因數
dynamic friction factor

𝜇, (𝑓)

滑動物體的摩擦力與法向力之比

該量也稱為摩擦係數 (coefficient of friction)

3-22.a

一
one

1

參閱引言

3-22.2

靜摩擦因數
static friction factor

𝜇_s, (𝑓_s)

靜止物體的摩擦力與法向力的最大比值

3-23

［動力］粘度
viscosity,
dynamic viscosity

𝜂, (𝜇)

𝜏𝑥𝑧

= 𝜂

(d𝑣) ÷(d𝑧)

式中 𝜏_𝑥𝑧 是以垂直於切變平面的速度梯度 d𝑣/d𝑧 移動的液體中的切應力

本定義適用於 𝑣_𝑧 = 0 的層流

3-23.a

帕［斯卡］秒 pascal second

Pa ⋅ s

項號

量的名稱

符號

定　　義

備　　注

項號

單位名稱

符號

定　　義

換算因數和備註

3-24

運動粘度
kinematic
viscosity

𝜈

𝜈 = 𝜂/𝜌
式中 𝜌為密度

3-24.a

二次方米每秒
metre squared per second

m²/s

3-25

表面張力
surface tension

𝛾, 𝜎

與表面內一個線單元垂直的力除以該線單元的長度

3-25.a

牛［頓］每米
newton per metre

N/m

1 N/m = 1 J/m²

3-26.1

能［量］
energy

𝐸

所有各種形式的能

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過 1 m 距離所做的功

3-26.2

功
work

𝑊, (𝐴)

𝑊 = ∫𝑭 ⋅ d𝒓

3-26.3

勢能，位能
potential energy

𝐸_p, (𝑉)

𝐸_p = −∫𝑭 ⋅ d𝒓

式中 𝑭 為保守力

3-26.4

動能
kinetic energy

𝐸_k, (𝑇)

𝐸k

=

(1) ÷(2)

𝑚𝑣²

3-27

功率
power

𝑃

能的輸送速率

3-27.a

瓦［特］
watt

W

1 W = 1 J/s

3-28

效率
efficiency

𝜂

輸出功率與輸入功率之比

3-28.a

一
one

1

參閱引言

3-29

質量流量
mass flow rate

𝑞_𝑚

質量穿過一個面的速率

3-29.a

千克每秒
kilogram per second

kg/s

3-30

體積流量
volume flow
rate

𝑞_𝑉

體積穿過一個面的速率

3-30.a

立方米每秒
cubic metre per second

m³/s

---

附加說明：

本標準由全國量和單位標準化技術委員會提出並歸口。

本標準由全國量和單位標準化技術委員會第一分委員會負責起草。

本標準主要起草人王家石。