История создания систем единиц величины кратко
Обновлено: 02.07.2024
В истории развития единиц величины можно выделить несколько периодов. Самым древним является период, когда единицы длины отождествлялись с названием частей человеческого тела. Так в качестве единицы длины применяли ладонь (ширина четырѐх пальцев без большого), локоть (длина локтя), фут и др. В качестве единицы площади в этот период выступали: колодец (площадь, которую можно полить из одного колодца), соха и плуг (средняя площадь, обработанная за день сохой или плугом) и др. В ΧІV – ΧVІ вв. в связи с развитием торговли появляются так называемые объективные единицы измерения величин
Файлы: 1 файл
История создания системы величин.docx
История создания системы величин
Международная система единиц. Созданная в ΧVІІІ веке, метрическая система мер отвечала уровню развития науки и измерительной техники того времени и, конечно, не могла быть стабильной. С целью укрепления сотрудничества по совершенствованию системы единиц величин в 1921 году было создано Международное бюро мер и весов. Руководит им Международный комитет мер и весов, а законодательным органом является Генеральная конференция по мерам и весам, проводимая один раз в шесть лет. Бурное развитие науки и производства в ΧΧ веке привело к тому, что к 50-м годам возникло множество различных систем единиц, дополняющих развивающих метрическую систему мер. Со всей остротой стала проблема создания единой универсальной системы единиц величин. Большую работу по еѐ решению провел Международный комитет мер и весов. Она завершилась принятием в 1960 году ΧІ Генеральной конференцией мер и весов решения о введении Международной системы единиц (СИ). Международная система единиц (СИ) – это единая универсальная практическая система единиц для всех отраслей науки, техники, народного хозяйства и преподавания. Так как потребность в такой системе единиц, являющейся единой для всего мира, была велика, то за короткое время они получила широкое международноѐ признание и распространение во всем мире. В этой системе семь основных единиц (метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела) и две дополнительные единицы (радиан и стерадиан). Как известно, единица длины метр и единица массы килограмм входили и в метрическую систему мер. Какие изменения претерпели они, войдя в новую систему? Введено новое определение метра – он рассматривается как расстояние, которое проходит в вакууме плоская электромагнитная волна за 11 1/299 792 458 долей секунды. Переход на это определение метра вызван ростом требований к точности измерений, а также стремлением иметь такую единицу величины, которая существует в природе и остается неизменной при любых условиях. Определение единицы массы килограмм не изменилось, по-прежнему килограмм – это масса цилиндра из платино–иридиевого сплава, изготовленного в 1889 году. Хранится этот эталон в Международном бюро мер и весов в г. Севре (Франция). Развитие науки и техники постоянно вносит свои коррективы в определения единиц величин. Единицы величин, применяемые в нашей стране, их наименования, обозначения и правила применения устанавливаются Государственным стандартом (ГОСТом). В соответствии с ним используется Международная система единиц, а также определена группа внесистемных единиц, которые разрешается использовать наряду с единицами СИ. В частности, для массы разрешается применение такой единицы, как тонна (т); для времени – минута (мин), час (ч), сутки (сут), неделя, месяц, год, век; для площади – гектар (га); для температуры – градус Цельсия (◦С)
В истории развития единиц величин можно выделить несколько периодов:
I. Единицы длины отождествляются с частями тела:
ладонь – ширина четырех пальцев,
локоть – длина руки от кисти до локтя,
фут - длина ступни,
дюйм - длина сустава большого пальца и др.
В качестве единиц площади использовались такие единицы: колодец – площадь, которую можно полить из одного колодца,
соха или плуг – средняя площадь, обработанная за день сохой или плугом.
Недостаток таких единиц – нестабильные, необъективные.
II. В XIV-XVI веках появляются объективные единицы в связи сразвитием торговли:
дюйм –длина трех приставленных друг к другу ячменных зерен;
фут – ширина 64 ячменных зерен, положенных бок о бок,
карат – масса семени одного из видов бобов.
Недостаток: нет взаимосвязи между единицами величин.
III. Введение единиц, взаимосвязанных друг с другом:
3 аршина – сажень,
500 саженей – верста,
7 верст - миля.
Недостаток: в разных странах различные единицы величин, что тормозит международные отношения, например, торговлю.
IV. Создание новой системы единиц во Франции в конце XVIII в.
Все остальные величины были связаны с метром, поэтому новая система величин получила название метрической системы мер:
ар –площадь квадрата со стороной 10 м;
литр – объем куба с длиной ребра 0,1 м;
грамм – масса чистой воды, занимающей объем куба с длиной ребра 0,01 м.
Были введены десятичные кратные и дольные единицы с помощью приставок:
кило – 10 3 деци – 10 -1
гекто – 10 2 санти – 10 -2
дека – 10 1 милли – 10 -3 .
Недостаток: с развитием пауки потребовались новые единицы и более точное измерение.
V. В 196Ог. XI Генеральная конференция мер и весов приняла решение о введении Международной системы единиц СИ.
SI - система интернациональная.
В этой системе 7 основных единиц (метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль, кандела) и 2 дополнительные (радиан, стерадиан).
Эти единицы, определенные в курсе физики, не изменяются в любых условиях.
Величины, которые определяются через них, называются производными величинами:
площадь – квадратный метр - м 2 ,
объем – кубический метр – м 3 ,
скорость – метр в секунду - м/с и др.
В нашей стране используются и внесистемные единицы:
масса – тонна,
площадь – гектар,
температура – градус Цельсия,
время – минута, час, год, век и др.
В истории развития единиц величин можно выделить несколько периодов:
I. Единицы длины отождествляются с частями тела:
ладонь – ширина четырех пальцев,
локоть – длина руки от кисти до локтя,
фут - длина ступни,
дюйм - длина сустава большого пальца и др.
В качестве единиц площади использовались такие единицы: колодец – площадь, которую можно полить из одного колодца,
соха или плуг – средняя площадь, обработанная за день сохой или плугом.
Недостаток таких единиц – нестабильные, необъективные.
II. В XIV-XVI веках появляются объективные единицы в связи сразвитием торговли:
дюйм –длина трех приставленных друг к другу ячменных зерен;
фут – ширина 64 ячменных зерен, положенных бок о бок,
карат – масса семени одного из видов бобов.
Недостаток: нет взаимосвязи между единицами величин.
III. Введение единиц, взаимосвязанных друг с другом:
3 аршина – сажень,
500 саженей – верста,
7 верст - миля.
Недостаток: в разных странах различные единицы величин, что тормозит международные отношения, например, торговлю.
IV. Создание новой системы единиц во Франции в конце XVIII в.
Все остальные величины были связаны с метром, поэтому новая система величин получила название метрической системы мер:
ар –площадь квадрата со стороной 10 м;
литр – объем куба с длиной ребра 0,1 м;
грамм – масса чистой воды, занимающей объем куба с длиной ребра 0,01 м.
Были введены десятичные кратные и дольные единицы с помощью приставок:
кило – 10 3 деци – 10 -1
гекто – 10 2 санти – 10 -2
дека – 10 1 милли – 10 -3 .
Недостаток: с развитием пауки потребовались новые единицы и более точное измерение.
V. В 196Ог. XI Генеральная конференция мер и весов приняла решение о введении Международной системы единиц СИ.
SI - система интернациональная.
В этой системе 7 основных единиц (метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль, кандела) и 2 дополнительные (радиан, стерадиан).
Эти единицы, определенные в курсе физики, не изменяются в любых условиях.
Величины, которые определяются через них, называются производными величинами:
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.
Описание презентации по отдельным слайдам:
Из истории развития систем единых измерений
Основой точных измерений являются удобные, четко определённые единицы величин и точно воспроизводимые эталоны (образцы) этих единиц.
В истории развития систем единых измерений можно выделить несколько периодов. Переход от одного этапа к другому, как правило, обусловливается противоречиями и неудобствами прежних единиц.
Разделение на этапы условное, здесь нет четких границ.
II этап.
В XIV-XVI вв. с развитием торговли появляются более объективные единицы.
Например:
дюйм - длина трех приставленных друг к другу ячменных зерен;
фут – ширина 64 ячменных зерен, положенных бок о бок;
карат - масса семени одного из видов бобов.
Недостаток – отсутствие взаимосвязи между единицами измерений.
III этап.
Введение единиц, взаимосвязанных друг с другом. Например, в России единицы длины были связаны таким образом:
1 верста (путевая, или пятисотная) = 500 саженей
1 сажень (казённая) = 3 аршина = 7 футов = 12 пядей = 48 вершков = 84 дюйма = 100 соток
1 аршин (шаг) = 4 четверти = 28 дюймов = 16 вершков
Недостаток - различие единиц в разных странах, что тормозило взаимоотношения между ними, например торговлю.
Старинные весы для взвешивания драгоценных камней
МУЗЕЙ БРИЛЛИАНТОВ ГАРРИ ОППЕНГЕЙМЕРА
1 карат – 0,2 грамм
Кара́т (метрический карат; русское обозначение: кар; международное: ct; от итал. carato (от греч. ϰεράτιον) — стручок рожкового дерева) — внесистемная единица измерения массы, равная 200 мг (0,2 грамма). Применяется в ювелирном деле для выражения массы драгоценных камней и жемчуга.
IV этап.
Новая система мер, которая впоследствии явилась основой для международной системы была создана во Франции в конце XVIII в.
Основная единица длины - метр – одна сорокамиллионная часть длины земного меридиана, проходящего через Париж. Метр – в переводе с греческого (metron) – мера. Все остальные величины были связаны с метром, поэтому новая система величин получила название метрической системы мер.
В ней использовались такие единицы:
ар – площадь квадрата со стороной 10 м;
литр - объем куба с длиной ребра 0,1 м;
грамм – масса чистой воды, занимающей объем куба с длиной ребра 0,01 м.
Тогда же были введены десятичные кратные и дольные единицы с помощью приставок:
Эталоны метра и килограмма, изготовленные из платино-иридиевого сплава, до сих пор хранятся в Международном бюро мер и весов в Севре, около Парижа. Подобные образцы были переданы другим странам.
Недостаток – с развитием науки потребовались новые единицы и более точное измерение.
Гравюра на дереве, датируемая 1800 годом, которая иллюстрирует шесть новых десятичных единиц, которые стали законодательной нормой во всей Франции с 4 ноября 1800 года.
Метрическая конвенция
международный договор, служащий для обеспечения единства метрологических стандартов в разных странах. Договор был подписан в 1875 г. в Париже семнадцатью странами, в том числе Россией. В 1921 г. в договор были внесены небольшие изменения.
В настоящее время к конвенции присоединились 55 государств в качестве полноправных членов и 41 государство на правах ассоциированных членов. Членами конвенции являются все промышленно развитые страны.
V этап.
В I960 г. XI Генеральная конференция мер и весов приняла решение о введении Международной системы единиц SI (русск. СИ).
SI – система интернациональная. В этой системе 7 основных единиц (метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль, кандела)
и 2 дополнительные (радиан, стерадиан).
Эти единицы, определенные в курсе физики, не изменяются в любых условиях.
Производные величины
Величины, которые определяются через основные, называются производными величинами.
Например, производными величинами являются площадь, объем, скорость.
Их единицы отражают связь с единицами других величин, например:
площадь – квадратный метр – м2
объем - кубический метр - м3,
скорость – метр в секунду – м/с и др.
Даты перехода на метрическую систему.
Страны, которые не приняли систему СИ в качестве основной или единственной (Либерия, Мьянма, США), отмечены чёрным цветом.
Использование внесистемных единиц
Во многих странах по сей день находят свое применение и используются внесистемные единицы, например, в России:
масса – центнер,
площадь – гектар,
температура – градус Цельсия и др.
В Англии и США используется Британская система мер, измерение проводят фунтами, дюймами, футами и др. Исторически сложилось так, что одни и те же единицы величины часто отличаются в разных странах и даже в разных направлениях использования, например: английский фунт больше русского, морская миля больше сухопутной и др.
Система измерения СИ - история, назначение, роль в физике
История человечества насчитывает несколько тысяч лет, и на разных этапах развития почти каждый народ использовал какие-то свои условные системы отсчетов. Сейчас Международная система единиц (СИ) для всех стран стала обязательной.
Система содержит семь основных единиц измерения: секунда — времени, метр — длины, килограмм — массы, ампер — силы электрического тока, кельвин — термодинамической температуры, кандела — силы света и моль — количества вещества. Предусмотрены две дополнительные единицы: радиан — для плоского угла и стерадиан — для телесного угла.
СИ происходит от французского Systeme Internationale, и означает международную систему единиц.
Как определяли метр
В 17 веке, с развитием в Европе науки, начали все чаще звучать призывы к тому, чтобы ввести универсальную меру или католический метр. Это была бы десятичная мера, основанная на естественном явлении, и не зависящая от постановлений находящегося у власти человека. Такая мера заменила бы собой множество разнообразных систем мер, существовавших тогда.
Британский философ Джон Уилкинс предлагал принять за единицу длины длину маятника, полупериод которого был бы равен одной секунде. Однако в зависимости от места измерений значение получалось неодинаковым. Французский астроном Жан Рише установил этот факт во время путешествия в Южную Америку (1671 — 1673).
В 1790 году министр Талейран предложил измерить эталонную длину расположив маятник на строго установленной широте между Бордо и Греноблем — 45° северной широты. В результате, 8 мая 1790 года, на Французском Национальном собрании постановили, что метр — это длина маятника с полупериодом колебаний на широте 45°, равным 1 с. В соответствии с сегодняшней СИ, тот метр был бы равен 0,994 м. Это определение, однако, не устроило научную общественность.
7 апреля 1795 Национальный Конвент принял закон о введении метрической системы во Франции и поручил комиссарам, в число которых входили Ш. О. Кулон, Ж. Л. Лагранж, П.-С. Лаплас и другие учёные, экспериментально определить единицы длины и массы.
В период с 1792 по 1797 год, по решению революционного Конвента, французские учёные Деламбр (1749—1822 гг.) и Мешен (1744—1804 гг.) за 6 лет измерили таки дугу парижского меридиана длиной в 9°40' от Дюнкерка до Барселоны, проложив цепь из 115 треугольников через всю Францию и часть Испании.
Впоследствии, однако, выяснилось, что из-за неправильного учёта полюсного сжатия Земли эталон оказался короче на 0,2 мм. Таким образом, длина меридиана в 40000 км лишь приблизительна. Первый прототип эталона метра из латуни, тем не менее, был в 1795 году изготовлен. Следует отметить, что единица массы (килограмм, определение которого было основано на массе одного кубического дециметра воды), тоже была привязана к определению метра.
История становления системы СИ
22 июня 1799 года во Франции были изготовлены два эталона из платины — эталонный метр и эталонный килограмм. Эту дату можно справедливо считать днем начала развития нынешней системы СИ.
В 1832 году Гаусс создает так называемую абсолютную систему единиц, приняв за основные три единицы: единицу времени — секунду, единицу длины - миллиметр, и единицу массы — грамм, ведь с использованием именно этих единиц ученому удалось измерить абсолютное значение магнитного поля Земли (эта система получила название СГС Гаусса).
В 1860-х под влиянием Максвелла и Томсона было сформулировано требование, согласно которому базовые и производные единицы необходимо согласовть между собой. В итоге система СГС была введена в 1874 году, при этом были выделены и приставки для обозначения дольных и кратных единиц от микро до мега.
В 1875 году представителями 17 государств, среди которых Россия, США, Франция, Германия, Италия, - была подписана Метрическая конвенция, согласно которой были учреждены Международное бюро мер, Международный комитет мер и начинал действовать регулярный созыв Генеральной конференции по мерам и весам (ГКМВ). Тогда же было положено начало работам по разработке международных эталона килограмма и эталона метра.
В 1889 году на первой конференции ГКМВ была принята система МКС, основанная на метре, килограмме и секунде, сходная с СГС, однако единицы МКС виделись более приемлемыми в силу удобства из практического использования. Позже будут введены единицы для оптики и электричества.
В 1948 году, по предписанию французского правительства и Международного союза теоретической и прикладной физики, девятая Генеральная конференция по мерам и весам выступила с поручением Международному комитету по мерам и весам предложить, с целью унификации системы единиц измерения, свои идеи по созданию единой системы единиц измерения, которая смогла бы быть принятой всеми государствами участниками Метрической конвенции.
Все указанные шесть основных единиц, обе дополнительные единицы и двадцать семь важнейших производных единиц полностью совпадали с соответствующими основными, дополнительными и производными единицами, принятыми на тот момент в СССР государственными стандартами на единицы измерений для систем МКС, МКСА, МКСГ и МСС.
В 1979 году на 16 ГКМВ приняли новое определение для канделы. Кандела - сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540·1012 Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср (ватт на стерадиан).
В 1983 году на 17 ГКМВ было дано новое определение метра. Метр — это длина пути, проходимого светом в вакууме за (1 / 299 792 458) секунды.
Основные достоинства системы СИ заключаются в следующем:
1. Унификация единиц физических величин для различных видов измерения.
Система СИ позволяет иметь для каждой физической величины, встречающейся в различных областях техники, одну общую для них единицу, например, джоуль для всех видов работы и количества теплоты вместо применяемых в настоящее время разных единиц для этой величины (килограмм — сила — метр, эрг, калория, ватт-час и др.).
2. Универсальность системы.
Единицы системы СИ охватывают все отрасли науки, техники и народного хозяйства, исключая необходимость применения каких-либо других единиц, и в целом представляют собой единую систему, общую для всех областей измерений.
3. Связность (когерентность) системы.
Во всех физических уравнениях, определяющих производные единицы измерения, коэффициент пропорциональности — всегда безразмерная величина, равная единице.
Система СИ позволяет значительно упростить операции по решению уравнений, проведению расчетов и составлению графиков и номограмм, так как отпадает необходимость применения значительного количества переводных коэффициентов.
4. Стройность и связность системы СИ значительно облегчает изучение физических закономерностей и педагогический процесс при изучении общенаучных и специальных дисциплин, а также вывод различных формул.
5. Принципы построения системы СИ обеспечивают возможность образования по мере надобности новых производных единиц и, следовательно, перечень единиц этой системы открыт для дальнейшего расширения.
Назначение системы СИ и ее роль в физике
На сегодняшний день международная система физических величин СИ принята по всему миру, и используется больше чем другие системы как в науке и технике, так и в обыденной жизни людей, - она является современным вариантом метрической системы.
Большинство стран используют в технике именно единицы системы СИ, даже если в повседневной жизни пользуются традиционными для этих территорий единицами. В США, например, привычные единицы определяются через единицы системы СИ при помощи фиксированных коэффициентов.
| Величина | Обозначение | ||
| русское наименование | русское | международное | |
| Плоский угол | радиан | рад | rad |
| Телесный угол | стерадиан | ср | sr |
| Температура Цельсия | градус Цельсия | о С | о С |
| Частота | герц | Гц | Hz |
| Сила | ньютон | Н | N |
| Энергия | джоуль | Дж | J |
| Мощность | ватт | Вт | W |
| Давление | паскаль | Па | Pa |
| Световой поток | люмен | лм | lm |
| Освещенность | люкс | лк | lx |
| Электрический заряд | кулон | Кл | C |
| Разность потенциалов | вольт | В | V |
| Сопротивление | ом | Ом | R |
| Электроемкость | фарад | Ф | F |
| Магнитный поток | вебер | Вб | Wb |
| Магнитная индукция | тесла | Тл | T |
| Индуктивность | генри | Гн | H |
| Электрическая проводимость | сименс | См | S |
| Активность радиоактивного источника | беккерель | Бк | Bq |
| Поглощенная доза ионизирующего излучения | грей | Гр | Gy |
| Эффективная доза ионизирующего излучения | зиверт | Зв | Sv |
| Активность катализатора | катал | кат | kat |
Система СИ определяют семь основных единиц физических величин и их производные, а также приставки к ним. Регламентированы стандартные сокращения обозначений единиц и правила записи производных. Основных единиц, как и прежде, семь: килограмм, метр, секунда, ампер, кельвин, моль, кандела. Основные единицы отличаются независимыми размерностями, и не могут быть получены из других единиц.
Перед названием единицы можно использовать приставку, как например миллиметр — тысячная доля метра, а километр — тысяча метров. Приставка означает, что единицу необходимо разделить или умножить на целое число, являющееся конкретной степенью числа десять.
Читайте также: