Метрическая система единиц система интернациональная реферат
Обновлено: 05.07.2024
Важной задачей метрологии является создание эталонов физических величин, привязанных к физическим константам и имеющих диапазоны, необходимые для современной науки и техники.
Цель данной работы ознакомиться с международной системой единиц, ее использованием в России и мире, а также рассмотреть понятие эталон и его классификацию.
Содержание работы
Введение………………………………………………………………………. 3
Основная часть ………………………………………………………………. 4
1. Общие сведения о системе СИ…………………. 4 2. История создания системы СИ…………….…………………………..5
3. Основные единицы системы СИ…….…………………………. …. 7
4. Производные единицы системы СИ ……………………………..….. 8
5. Приставки СИ ……………………………………………..……. …. 9
6. Единицы не входящие в СИ………………………………………….. 11 7. Эталоны и их классификация …..………………………………….. ..12
8. Хранение, применение и сличение эталонов ………. ………….….. 18
9. Эталонная база России ………. ……………………………………. 19
10. Перспективы развития международной системы единиц….….….. 18
Заключение ……………………………………………………………………. 19
Список литературы……………………………………………………………. 20
Файлы: 1 файл
реферат по метрологии.docx
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
(национальный исследовательский университет)
Реферат на тему:
студент группы АС-393
1. Общие сведения о системе СИ…………………. . 4 2. История создания системы СИ…………….…………………………..5
3. Основные единицы системы СИ…….…………………………. …. 7
4. Производные единицы системы СИ ……………………………..….. 8
5. Приставки СИ ……………………………………………..……. …. 9
6. Единицы не входящие в СИ………………………………………….. 11 7. Эталоны и их классификация …..………………………………….. ..12
8. Хранение, применение и сличение эталонов ………. ………….….. 18
9. Эталонная база России ………. ……………………………………. 19
10. Перспективы развития международной системы единиц….….….. 18
Метрология – это наука, об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.
В современном мире не существует такой области науки и техники, такой сферы практической деятельности людей, где одним из решающих факторов прогресса не были бы измерения.
Измерения, являясь единственным источником объективной количественной информации об окружающем нас мире, не только служат основой научно-технических знаний, но и имеют первостепенное значение для учета материальных ценностей, планирования, обеспечения высокого качества продукции, достижения взаимозаменяемости узлов и деталей, для совершенствования технологии, обеспечения безопасности труда и т.д.
Важной задачей метрологии является создание эталонов физических величин, привязанных к физическим константам и имеющих диапазоны, необходимые для современной науки и техники.
Цель данной работы ознакомиться с международной системой единиц, ее использованием в России и мире, а также рассмотреть понятие эталон и его классификацию.
Международная система единиц — система единиц физических величин, современный вариант метрической системы. СИ является наиболее широко используемой системой единиц в мире, как в повседневной жизни, так и в науке и технике. В настоящее время СИ принята в качестве основной системы единиц большинством стран мира.
Строгое определение СИ формулируется таким образом:
Международная система единиц (СИ) — система единиц, основанная на Международной системе величин, вместе с наименованиями и обозначениями, а также набором приставок и их наименованиями и обозначениями вместе с правилами их применения, принятая Генеральной конференцией по мерам и весам. — Международный словарь по метрологии.
СИ была принята XI Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 году, некоторые последующие конференции внесли в СИ ряд изменений.
СИ определяет семь основных и производные единицы физических величин, а также набор приставок. Установлены стандартные сокращённые обозначения для единиц и правила записи производных единиц.
СИ является развитием метрической системы мер, которая была создана французскими учёными и впервые широко внедрена после Великой французской революции. До введения метрической системы единицы выбирались независимо друг от друга, поэтому пересчёт из одной единицы в другую был сложным. К тому же в разных местах применялись разные единицы, иногда с одинаковыми названиями. Метрическая система должна была стать удобной и единой системой мер и весов.
В 1799 году во Франции были изготовлены два эталона — для единицы длины (метр) и для единицы массы (килограмм).
В 1874 году была представлена система СГС, основанная на трёх единицах — сантиметр, грамм и секунда — и десятичных приставках от микро до мега.
В 1875 году представителями семнадцати государств (Россия, Германия, США, Франция, Италия и др.) была подписана Метрическая конвенция, в соответствии с которой были созданы Международный комитет мер и весов и Международное бюро мер и весов, а также предусмотрен регулярный созыв Генеральных конференций по мерам и весам Были начаты работы по разработке международных эталонов метра и килограмма.
В 1889 году I Генеральная конференция по мерам и весам приняла систему мер, сходную с СГС, но основанную на метре, килограмме и секунде, так как эти единицы были признаны более удобными для практического использования.
В 1954 году X Генеральная конференция по мерам и весам приняла в качестве основных единиц вновь разрабатываемой системы следующие шесть единиц: метр, килограмм, секунда, ампер, градус Кельвина, кандела.
С 1 января 1963 года Международная система единиц (СИ) была введена в СССР в качестве предпочтительной во всех областях науки, техники и народного хозяйства, а также при преподавании.
В 1971 году XIV Генеральная конференция по мерам и весам внесла изменения в СИ, добавив, в частности, в число основных единиц единицу количества вещества (моль).
Основные единицы системы СИ: метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела.
- единица длины — метр — длина пути, которую проходит свет в вакууме за 1/299792458 долю секунды;
- единица массы — килограмм — масса, равная массе международного прототипа килограмма;
- единица времени — секунда — продолжительность 9192631770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя уровнями сверхтонкой структуры основного состояния атома цезия-133 при отсутствии возмущения со стороны внешних полей;
- единица силы электрического тока — ампер — сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, создал бы между этими проводниками силу, равную 2 • 10-7 Н на каждый метр длины;
- единица термодинамической температуры — кельвин — 1/273,16 часть термодинамической температуры тройной точки воды. Допускается также применение шкалы Цельсия
- единица количества вещества — моль — количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько атомов содержится в нуклиде углерода-12 массой 0,012 кг;
- единица силы света — кандела — сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540 • 1012 Гц, энергетическая сила которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср.
Производные единицы получаются из основных с помощью алгебраических действий, таких как умножение и деление. Некоторым из производных единиц в СИ присвоены собственные названия.
Такие единицы также можно использовать в математических выражениях для образования других производных единиц.
Математическое выражение для производной единицы измерения вытекает из физического закона, с помощью которого эта единица измерения определяется или определения физической величины, для которой она вводится. Например, скорость — это расстояние, которое тело проходит в единицу времени; соответственно, единица измерения скорости — м/с (метр в секунду).
Приставки СИ (десятичные приставки) — приставки перед названиями или обозначениями единиц измерения физических величин, применяемые для формирования кратных и дольных единиц, отличающихся от базовой в определённое целое, являющееся степенью числа 10, число раз.
Десятичные приставки служат для сокращения количества нулей в численных значениях физических величин.
Приставки вводились в СИ постепенно. В 1960 г. XI Генеральная конференция по мерам и весам (ГКМВ) приняла ряд наименований приставок и соответствующих символов для множителей в пределах от 10—12 до 1012. Приставки для 10-15 и 10-18 были добавлены XII ГКМВ в 1964 г., а для 1015 и 1018 — XV ГКМВ в 1975 г. Последнее по времени дополнение списка приставок состоялось на XIX ГКМВ в 1991 г., когда были приняты приставки для множителей 10-24 , 10-21, 1021 и 1024.
Кратные единицы — единицы, которые в целое число раз (10 в какой-либо степени) превышают основную единицу измерения некоторой физической величины.
Дольные единицы, составляют определённую долю (часть) от установленной единицы измерения некоторой величины.
Кроме того, ГОСТ 8.417-2002 разрешает применение следующих единиц: град, световой год, парсек, диоптрия, киловатт-час, вольт-ампер, вар, ампер-час, карат, текс, гал, оборот в секунду, оборот в минуту. Разрешается применять единицы относительных и логарифмических величин, такие как процент, промилле, миллионная доля, фон, октава, декада. Допускается также применять единицы времени, получившие широкое распространение, например, неделя, месяц, год, век, тысячелетие.
Для обеспечения единства всех проводимых измерений создаются эталоны.
Эталон — это высокоточная мера, предназначенная для воспроизведения и хранения единицы величины с целью передачи ее размера другим средствам измерений.
Эталоны классифицируют на первичные, вторичные и рабочие.
Первичный эталон — это эталон, воспроизводящий единицу физической величины с наивысшей точностью, возможной в данной области измерений на современном уровне научно-технических достижений. Первичный эталон может быть национальным (государственным) и международным.
Государственный первичный эталон — первичный эталон, признанный решением уполномоченного на то государственного органа в качестве исходного на территории государства.
Международный эталон — эталон, принятый по международному соглашению в качестве международной основы для согласования с ним размеров единиц, воспроизводимых и хранимых национальными эталонами.
Национальный эталон утверждается в качестве исходного средства измерения для страны национальным органом по метрологии. В России национальные (государственные) эталоны утверждает Госстандарт РФ.
Международные эталоны хранит и поддерживает Международное бюро мер и весов (МБМВ). Важнейшая задача деятельности МБМВ состоит в систематических международных сличениях национальных эталонов крупнейших метрологических лабораторий разных стран с международными эталонами, а также и между собой, что необходимо для обеспечения достоверности, точности и единства измерений как одного из условий международных экономических связей. Сличению подлежат как эталоны основных величин системы СИ, так и производных.
Установлены определенные периоды сличения. Например, эталоны метра и килограмма сличают каждые 25 лет, а электрические и световые эталоны — один раз в 3 года.
Вторичный эталон — эталон, получающий размер единицы непосредственно от первичного эталона данной единицы.
Вторичные эталоны могут утверждаться либо Госстандартом РФ, либо государственными научными метрологическими центрами, что связано с особенностями их использования.
По своему назначению вторичные эталоны делятся на эталоны-копии, эталоны сравнения, эталоны-свидетели и рабочие эталоны.
Эталон-копия предназначен для передачи размера единицы рабочим эталонам.
Эталон сравнения применяется для сличения эталонов, которые по каким-либо причинам не могут быть непосредственно сличены друг с другом.
Эталон-свидетель применяется для проверки сохранности государственного эталона и для его замены в случае потери или утраты.
Рабочие эталоны воспринимают размер единицы от вторичных эталонов и в свою очередь служат для передачи размера менее точному рабочему эталону (или эталону более низкого разряда) и рабочим средствам измерений.
Международная система единиц, система единиц физических величин, принятая 11-й Генеральной конференцией по мерам и весам (1960). Сокращённое обозначение системы SI (в русской транскрипции СИ). М. с. е. разработана с целью замены сложной совокупности систем единиц и отдельных внесистемных единиц, сложившейся на основе метрической системы мер, и упрощения пользования единицами. Достоинствами М. с. е. являются её универсальность и когерентность, то есть согласованность производных единиц, которые образуются по уравнениям, не содержащим коэффициент пропорциональности. Благодаря этому при расчётах, если выражать значения всех величин в единицах М. с. е., в формулы не требуется вводить коэффициенты, зависящие от выбора единиц.
История
Система СИ основана на метрической системе мер, которая была создана французскими учеными и впервые была широко внедрена после Великой Французской революции. До введения метрической системы, единицы выбирались случайно и независимо друг от друга. Поэтому пересчет из одной единицы в другую был сложным. К тому же в разных местах применялись разные единицы, иногда с одинаковыми названиями. Метрическая система должна была стать удобной и единой системой мер и весов.
В 1799 г. были утверждены два эталона для единицы длины (метр) и для единицы веса (килограмм).\
В 1874 г. была введена система СГС, основанная на трех единицах сантиметр, грамм и секунда. Были также введены десятичные приставки от микро до мега.
1881 г. - На первом Международном конгрессе электриков были приняты Система единиц механических (измерений) СГС. Система единиц электрических (измерений) СГСЭ (была неудобна в практическом использовании), (охватывает только раздел электростатики). Система единиц магнитных (измерений) СГСМ (была неудобна в практическом использовании). Система абсолютная практическая единиц электрических (была удобна в практическом использовании) (в этой системе были получены следующие практические единицы: Ом, Вольт, Ампер, Фарада)
1882 г. - На втором Международном конгрессе электриков Был дополнен список практических единиц: Джоулем, Ваттом, Генри
В 1889 г. 1-ая Генеральная конференция по мерам и весам приняла систему мер, сходную с СГС, но основанную на метре, килограмме и секунде, т. к. эти единицы были признаны более удобными для практического использования. В последующем были введены базовые единицы для физических величин в области электричества и оптики. В 1960 XI Генеральная конференция по мерам и весам приняла стандарт, который впервые получил название "Международная система единиц (СИ)". В 1971 IV Генеральная конференция по мерам и весам внесла изменения в СИ, добавив, в частности, единицу количества вещества (моль). В настоящее время СИ принята в качестве законной системы единиц большинством стран мира и почти всегда используется в области науки (даже в тех странах, которые не приняли СИ).
1901 г. - Инженер итальянский Д. Джорджи предложил систему единиц механических измерений МКС. Данная система, в отличие от системы СГС, связывала механические единицы из системы МКС и электрические единицы из практической абсолютной системы электрических единиц без особых усилий, ввиду того, что единица работы (джоуль) и мощности (ватт) в этих системах совпадали. 1913 г. - Генеральная конференция по мерам и весам поручила Международному комитету мер и весов создать Международную систему единиц на основе МКС. 1954 г. - Х Генеральная конференция по мерам и весам приняла в качестве основных единиц Международной системы единиц: метр, килограмм, секунду, ампер (единица силы тока), градус Кельвина (единица термодинамической температуры), свеча (единица силы света) 1958 г. Международный комитет законодательной метрологии присоединился к решениям Международного комитета мер и весов об установлении Международной системы единиц. Международная организация по стандартизации (ИСО) (см. ISO) и Международная электротехническая комиссии признали Международную систему единиц.
1960 г. - ХI Генеральная конференция по мерам и весам завершила подготовительную работу по введению Международной системы единиц присвоила системе единиц сокращенное название SI (СИ)
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
МКОУ СОШ а. Икон-Халк
Исследовательская работа по математике
Ученицей 5 класса
Вокруг нас столько всего различных измерительных приборов. В доме у каждого человека найдутся различные измерительные приборы: линейка, сантиметровая лента, они нужны, чтобы измерять длины; часы, по которым узнают время, когда идти в школу, когда начнется любимая передача по телевизору; термометр, на который обязательно каждый бросит взгляд, выходя на улицу; счетчик электроэнергии по которому узнают, сколько за нее необходимо заплатить в конце месяца и многое другое. В щитке автомобиля имеются спидометр, по которому водитель узнает, с какой скоростью он движется, приборы показывающие уровень бензина, счетчик пройденных автомобилем километров и т.д. В магазине перед продавцами стоят весы, счеты, кассовые аппараты. Но больше всего измерительных приборов на заводах. Измеряющими приборами полны самолеты. Современное сельское хозяйство также невозможно без измерений. Так что измерения – одно из важнейших дел в современной жизни. Но не всегда было так.
Первые единицы длины
Эстонские моряки мерили расстояние трубками. Так назывался у них путь, пройденный кораблем при нормальной скорости за время, пока курится набитая табаком трубка. В Испании такой же мерой служила сигара, а в Японии – лошадиный башмак. Так называли путь проходимый лошадью, пока износиться привязываемая к ее ногам соломенная подошва, заменяющая в этой стране подкову.
У многих народов была мера расстояния – стрела – дальность полета стрелы. Но эта мера зависит от силы стрелка.
Для измерения роста человека, рулона ткани применяли ширину пальца длину сустава пальца, расстояние от локтя до кончика среднего пальца, размах рук и т.д.
Одной из самых распространенных единиц длины был локоть , т.е расстояние от локтя до кончика среднего пальца. Но локти у разных людей имели разную длину, поэтому в каждом городке правивший им царь издавал указ, каким локтем должны пользоваться все его подданные.
В XVI веке математик Клавий, один из главных участников создания нашего (грегорианского) календаря, определяет фут как ширину 64 ячменных зерен. Такое определение длины фута представляет большое уточнение этой меры, т.к ширина зерна гораздо более постоянна и определенна, чем его длина.
Иногда случайная длина могла быть принята за меру. За основную в английском обиходе меру длины – ярд – указом Генриха I (1101 год) было определено расстояние от носа короля до конца среднего пальца вытянутой его руки. Длина ярда в настоящее время равна примерно 0,91 метра; по другому преданию, прообразом длины ярда явилась длина меча Генриха I .
Измерение площадей
Исчисление расстояния по промежутку времени. Необходимому для его прохождения, было использовано и для измерения площадей земельных участков.
Способ измерения площадей по длине обхода предполагает, что фигуры одинаковой площади имеют, и равные периметры и что равные периметры охватывают равные площади. Это предположение неверно, однако это неверное правило применяли многие народы. На основании сведений школьного курса математики можно доказать, что из всех прямоугольников имеющих равные периметры, квадрат имеет наибольшую площадь. Из всех фигур, имеющих равные периметры, наибольшую площадь имеет круг. Он же из всех фигур, имеющих равные площади имеет наименьший периметр.
Взвешивание
С развитием обмена продуктов в обществе возникла необходимость в измерениях количества разных веществ.
В одних случаях количество вещества можно было определить по объему. Так, например сыпучие тела и жидкости можно было мерить, наполняя имея сосуд определенной вместимости.
Массу камня, строительных материалов, волокнистых веществ и многих других продуктов нельзя было измерить таким образом. В связи с этим изобрели способ измерения количества вещества с помощью взвешивания на рычажных весах.
Какой народ и когда впервые изобрел весы неизвестно, вероятно это изобретение было сделано многими народами независимо друг от друга. До нас дошло много изображений рычажных весов в древних египетских надписях, относящихся ко второму тысячелетию до новой эры.
Египтяне верили, что после смерти душа человека попадает в загробный мир, где боги взвешивают его добрые и злые дела и в зависимости от результатов определяют ее дальнейшую судьбу. Много сцен применения весов есть и в греческих картинах первого тысячелетия до новой эры. В вавилонских памятниках изображения весов встречаются редко, но уже в третьем тысячелетии до новой эры вавилонянам было известно применение рычага, что лежит в основе изобретения весов.
Для взвешивания тел на рычажных весах нужно иметь меры в виде образцовых гирь, или как их называют, эталонов. Зерна растений, которые были использованы для получения некоторых мер длины, сослужили человеку службу также и при выборе единиц веса (массы). Человек заметил, что вес зерна обладает постоянством, тем более средний вес его, определяемый на основании взвешивания большого числа зерен. Единицей аптекарского веса называлась граном , что значит зерно.
Образцовые гири, как и образцовые меры длины, т.е каменные и металлические линейки данной длины, у древних народов хранились в храмах (Египет), или правительственных учреждениях (Рим). Копии с них выставлялись в местах публичных собраний.
Исследуя дошедшие до нас образцы мер Египте, Вавилоне и других древних странах, ученые обнаружили, что эти меры были выбраны не случайно, что в них есть какой-то порядок, какая-то система. Были установлены связи между единицами измерения площадей, веса и даже времени, оказалось что, даже применяясь в разных странах, они имели связи друг с другом.
Метрическая система мер. Развал древних систем мер.
В I - II веках нашей эры римляне овладели почти всем известным тогда миром и ввели во всех завоеванных странах свою систему мер. Но через несколько столетий Рим был завоеван германцами, и римская империя распалась на множество мелких государств, после этого начался распад введенных ими мер. Каждый король, а то и герцог пытался ввести свою системы мер и денежных единиц.
Развал системы мер достиг наивысшей точки в XVII - XVIII веках, когда Германия оказалась раздробленной на огромное количество государств.
Это вызывало затруднения и в торговых делах, и при взимании налогов, и в развитии промышленности.
Потребности практики заставили начать поиски единой системы мер. При этом было ясно, что надо отказаться от установленных связей между единицами измерения и размерами человеческого тела.
Ученые выдвигали различные идеи. Кто предлагал взять за основу размеры, связанные с пчелиными сотами, кто путь, проходимый за 1 секунду свободно падающим телом, а знаменитый ученый XVII века Христиан Гюйгенс предложил взять третью часть длины маятника, делающего одно качание в секунду. Еще до него польский ученый Станислав Пудловский предложил взять за единицу измерения длину самого секундного маятника.
Рождение метрической системы мер.
В конце XVIII века после буржуазной революции о Франции было создано Национальное собрание, котрое создало при Академии наук комиссию, составленную из крупнейших французских ученых, которым предстояло выполнить работу по созданию новой системы мер.
По предложению Пьера Симона Лапласа который продолжая идею астронома Мутона взял за единицу измерения длины одну сорокамиллионную часть меридиана Земли. Эта единица получила название метра . За единицу площади был принят квадратный метр, объема – кубический метр, массы – масса кубического сантиметра воды при определенных условиях.
Но измерение меридиана Земли было долгим процессов, поэтому не дожидаясь окончания работ было принято решение воспользоваться ранее установленной длиной и ввести временный метр , длина которого определялась по прежним измерениям дуги меридиана. В апреле 1795 г был утвержден закон о новых мерах, и введен единый эталон: платиновая линейка, на которой начерчен метр.
Таким образом, например: 1 мириаметр = 10 километрам = 100 гектометрам = 1000 декаметрам = 10000 метрам.
Архивный метр
Измерительные работы были окончены к осени 1798 г. И дали окончательную длину метра в 3 футах 11,296 линии вместо 3 футов 11.44 линии, каковую длину имел временный метр, с учетом того старинный французский фут равнялся 12 дюймам, дюйм – 12 линиям.
В 1799 году были созваны представители союзных с Францией и нейтральных стран для обсуждения новой системы мер. В этом же году были изготовлены окончательные прототипы метра и килограмма. Они были сданы в Архив республики на хранение, поэтому получили название архивных.
Временный метр был отменен и вместо него единицей длины признан архивный метр. Он имел вид стержня, поперечное сечение которого напоминает букву Х. Архивные эталоны лишь через 90 лет уступили место международным.
Международный метр
В 1815 г во Франции была восстановлена королевская власть, что способствовало забвению метрической системы мер, которая и так была воспринята населениям без особого энтузиазма. Революционное происхождение метрической системы мешало распростарнению ее в других странах.
С 1850 г. Передовые ученые начинают энергичную агитацию метрической системы. Одной из причин были начавшиеся тогда международные выставки, показавшие все неудобства существовавших различных национальных систем мер. Особенно плодотворна в этом направлении была деятельность Петербургской Академии наук и ее члена Б.С. Якоби, который сформулировал преимущества метрической системы как экономически самой выгодной вследствие ее десятичной основы.
Предложения Петербургской Академии наук сводились к тому, что основная единица системы мер должна быть определена посредством материального эталона, который наиболее точно воспроизводит длину архивного метра.
Был утвержден международный эталон метра, изготовленный из сплава платины иридия, который обладал большой неизменяемостью и прочностью, воспроизводивший длину архивного метра с точностью до 0,001 миллиметра. За величину килограмма принят архивный килограмм, т.е масса 1,000028 кубических дециметра воды при 4º С. С данных прототипов были изготовлены копии, которые были распределены между государствами.
РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ МЕТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЙ
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Метрическая система мер была сформирована в конце XVIII в. во Франции, когда во время становления торговли и промышленности настоятельно потребовалось сменить множество единиц длины и массы, определенных произвольно, едиными, стандартизированными единицами, какими стали метр и килограмм [2].
Изначально метр был определен как 1/40 000 000 часть от Парижского меридиана, а килограмм - как масса 1 кубического дециметра воды при температуре 4˚С, т.е. единицы основывались на естественных эталонах, в чем заключалась одна из важнейших особенностей метрической системы, которая определила ее прогрессивное значение. Вторым немаловажным преимуществом являлось десятичный подраздел единиц, соответствующий принятой системе исчисления, и общий метод образования их наименований (представлял собой включение в название соответствующей приставки: кило, гекто, дека, санти и милли), который избавлял от сложных преобразований одних единиц в другие и устранял неразбериху в наименованиях [5].
Метрическая система мер стала фундаментом для унификации единиц абсолютно во всем мире. Однако в дальнейшем метрическая система мер в том виде, в котором была изначально (м, кг, м, м. л. ар и еще шесть десятичных приставок), была не в состоянии удовлетворять нарастающим запросам развивающейся науки и техники. По этой причине каждая сфера знаний выбирала для себя удобные единицы и системы единиц. Так, например, в физике большее предпочтение отдавали системе сантиметр - грамм - секунда (т. н. СГС); в технике широкое распространение получила система с основными единицами: метр - килограмм-сила - секунда (т. н. МКГСС); в теоретической электротехнике одна за другой стали использоваться несколько систем единиц, которые являлись производными от системы СГС; в теплотехнике же были приняты системы, которые совмещают в себе такие единицы измерения, как сантиметр, грамм и секунда с одной стороны, и на метре, килограмме и секунде с добавлением единицы температуры - градуса Цельсия единиц количества теплоты - калории, килокалории и т.д. с другой стороны. Также применялось и много других внесистемных единиц, например единицы энергии и работы - литр-атмосфера и киловатт-час, единицы давления – бар, миллиметр водяного столба, миллиметр ртутного столба и прочие. В результате образовалось большое количество метрических систем единиц и некоторые из них охватывали отдельные сравнительно узкие отрасли техники. [2].
Одновременное применение этих единиц в отдельных областях привело к засорению множества расчетных формул числовыми коэффициентами, не равными единице, что значительно усложнило вычисления. Такой пример: обычным делом в технике для измерения массы стало применение единицы системы МКС - килограмма, а для измерения силы - применение единицы системы МКГСС - килограмм-силы. С одной стороны это было удобно тем, что числовые значения массы (в килограммах) и ее веса оказались равными (с точностью, достаточной для большинства практических случаев). Однако с другой стороны следствием приравнивания разнородных по существу значений величин стало появление числового коэффициента 9,80665 (округленно 9,81) во многих формулах и к смешению понятий веса и массы, которое породило множество недоразумений и ошибок [4].
Такое разнообразие единиц и неудобства, связанные с этим, породили идею создания некой универсальной системы единиц физических величин, подходящей для всех отраслей науки и техники, которая могла бы впоследствии заменить все существующие системы и отдельные внесистемные единицы. В результате работ, проведенными международными метрологическими организациями, была разработана такая система, которая получила название Международной системы единиц, также называемая как Система Интернациональная (далее СИ). Она была принята на ХI Генеральной конференцией по мерам и весам (ГКМВ) в 1960 г. В качестве современной формы метрической системы [2].
Многофункциональность СИ обеспечивается тем, что семь ключевых единиц, которые заложены в ее основу, представлены единицами физических величин, отражающих основные характеристики материального мира, и дают возможность формировать производные единицы для любого рода физических величин во всех отраслях науки и техники. Преимуществом СИ перед иными системами единиц является принцип организации системы: СИ создана для определенной системы физических величин, которая позволяет представить физические явления в форме математических уравнений; некоторые из этих физических величин приняты основными и уже через них выражаются все остальные – т.е. производные физические величины. Для основных величин установлены конкретные единицы, размер которых согласован на международном уровне, а для остальных величин образуются производные единицы. Таким образом, построенная система единиц и единицы, входящие в нее, называются когерентными, так как выдерживается условие, что соотношения между числовыми значениями величин, выраженными в единицах СИ, не содержат коэффициентов, отличных от входящих в первоначально выбранные уравнения, которые связывают эти величины. Когерентность единиц при их применении позволяет до минимума упростить расчетные формулы за счет освобождения их от переводных коэффициентов [5].
В СИ устранена множественность единиц для выражения величин одного и того же рода. Так, например, вместо большого числа единиц давления, применявшихся на практике, единицей давления в СИ является только одна единица – паскаль [3].
Установление своей единицы для каждой физической величины позволило разделить понятия массы (единица СИ - килограмм) и веса (единица СИ - ньютон). Понятие массы необходимо использовать в тех случаях, когда подразумевается свойство тела или вещества, характеризующее способность создавать гравитационное поле и инерционность этих тел и веществ, а понятие веса - в случаях, когда имеется в виду сила, возникающая из-за взаимодействия тела с гравитационным полем [2].
Благодаря своим преимуществам, международная система единиц получила широкое распространение в мире. На данный момент сложно назвать страну, которая не внедрила бы СИ, либо находилась бы на стадии ее внедрения, либо не приняла бы решения о внедрении. Так, страны, которые ранее применяли английскую систему мер (Англия, Австралия, Канада, США и др.), также, в конце концов, приняли СИ [6].
Рассмотрим структуру построения Международной системы единиц. В таблице 1 приведены основные и дополнительные единицы СИ [1].
Читайте также: