Известные нам физические величины сообщение

Обновлено: 02.07.2024

Физическая величина – одно из свойств физического объекта (физической системы, явления или процесса), общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них. Можно сказать также, что физическая величина — это величина, которая может быть использована в уравнениях физики, причем, под физикой здесь понимается в целом наука и технологии.

В последнее время все большее распространение получает подразделение величин на физические и нефизические, хотя следует отметить, что пока нет строгого критерия для такого деления величин. При этом под физическими понимают величины, которые характеризуют свойства физического мира и применяются в физических науках и технике. Для них существуют единицы измерения. Физические величины в зависимости от правил их измерения подразделяются на три группы:

- величины, характеризующие свойства объектов (длина, масса);

- величины, характеризующие состояние системы (давление,

- величины, характеризующие процессы (скорость, мощность).

К нефизическим относят величины, для которых нет единиц измерения. Они могут характеризовать как свойства материального мира, так и понятия, используемые в общественных науках, экономике, медицине. В соответствии с таким разделением величин принято выделять измерения физических величин и нефизические измерения. Другим выражением такого подхода являются два разных понимания понятия измерения:

- измерение в узком смысле как экспериментальное сравнение

одной измеряемой величины с другой известной величиной того

же качества, принятой в качестве единицы;

- измерение в широком смысле как нахождение соответствий

между числами и объектами, их состояниями или процессами по

Второе определение появилось в связи с широким распространением в последнее время измерений нефизических величин, которые фигурируют в медико-биологических исследованиях, в частности, в психологии, в экономике, в социологии и других общественных науках. В этом случае правильнее было бы говорить не об измерении, а об оценивании величин, понимая оценивание как установление качества, степени, уровня чего-либо в соответствии с установленными правилами. Другими словами, это операция по приписыванию путем вычисления, нахождения или определения числа величине, характеризующей качество какого-либо объекта, по установленным правилам. Например, определение силы ветра или землетрясения, выставление оценки фигуристам или оценок знаний учащихся по пятибалльной шкале.

Понятие оценивание величин не следует путать с понятием оценки величин, связанным с тем, что в результате измерений мы фактически получаем не истинное значение измеряемой величины, а лишь его оценку, в той или иной степени близкую к этому значению.

Ниже приведены основные понятия, относящиеся к физической величине (здесь и далее все основные понятия по метрологии и их определения приводятся по упомянутой выше рекомендации по межгосударственной стандартизации РМГ 29-99):

- размер физической величины — количественная определенность физической величины, присущая конкретному материальному объекту, системе, явлению или процессу;

- значение физической величины — выражение размера физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц;

- истинное значение физической величины — значение физической величины, которое идеальным образом характеризует в качественном и количественном отношении соответствующую физическую величину (может быть соотнесено с понятием абсолютной истины и получено только в результате бесконечного процесса измерений с бесконечным совершенствованием методов и средств измерений);

- действительное значение физической величины - значение физической величины, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него;

- единица измерения физической величины - физическая величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное 1, и применяемая для количественного выражения однородных с ней физических величин;

- система физических величин - совокупность физических величин, образованная в соответствии с принятыми принципами, когда одни величины принимаются за независимые, а другие определяются как функции этих независимых величин;

- основная физическая величина–физическая величина, входящая в систему величин и условно принятая в качестве независимой от других величин этой системы.

- производная физическая величина – физическая величина, входящая в систему величин и определяемая через основные величины этой системы;

- система единиц физических единиц - совокупность основных и производных единиц физических величин, образованная в соответствии с принципами для заданной системы физических величин.

  • Для учеников 1-11 классов и дошкольников
  • Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Что такое физическая величина?

Нас окружает много различных материальных предметов. Материальных, потому что их возможно потрогать, понюхать, увидеть, услышать и еще много чего можно сделать. То, какие эти предметы, что с ними происходит, или будет происходить, если что-нибудь сделать: кинуть, разогнуть, засунуть в печь. То, почему с ними происходит что-либо и как именно происходит? Все это изучает физика . Поиграйте в игру: загадайте предмет в комнате, опишите его несколькими словами, друг должен угадать что это. Указываю характеристики задуманного предмета. Прилагательные: белый, большой, тяжелый, холодный. Догадались? Это холодильник. Названные характеристики - это не научные измерения вашего холодильника. Измерять у холодильника можно разное. Если длину, то он большой. Если цвет, то он белый. Если температуру, то холодный. А если его массу, то выйдет, что он тяжелый. Представляем, что один холодильник можно исследовать с разных сторон. Масса, длина, температура - это и есть физическая величина.

Но это лишь та небольшая характеристика холодильника, которая приходит на ум мгновенно. Перед покупкой нового холодильника можно ознакомиться еще с рядом физических величин, которые позволяют судить о том, какой он, лучше или хуже, и почему он стоит дороже. Представь масштабы того, на сколько все окружающее нас разнообразно. И на сколько разнообразны характеристики.

Обозначение физической величины

Все физические величины принято обозначать буквами, чаще греческого алфавита. НО! Одна и та же физическая величина может иметь несколько буквенных обозначений (в разной литературе).

И, наоборот, одной и той же буквой могут обозначаться разные физические величины.

Несмотря на то, что с такой буквой вы могли не сталкиваться, смысл физической величины, участие ее в формулах остается прежним.

Векторные и скалярные величины

В физике существует два вида физических величин: векторные и скалярные. Основное их отличие в том, что векторные физические величины имеют направление . Что значит физическая величина имеет направление? Например, число картофелин в мешке, мы будем называть обыкновенными числами, или скалярами. Еще одним примером такой величины может служить температура. Другие очень важные в физике величины имеют направление, это, например, скорость; мы должны задать не только быстроту перемещения тела, но и путь, по которому оно движется. Импульс и сила тоже имеют направление, как и смещение: когда кто-нибудь делает шаг, можно сказать не только, как далеко он шагнул, но и куда он шагает, то есть определить направление его движения. Векторные величины лучше запомнить.

hello_html_730f1a67.jpg

Почему над буквами рисуют стрелку?

Рисуют стрелку только над буквами векторных физических величин. Согласно тому, как в математике обозначают вектор ! Действия сложения и вычитания над этими физическими величинами выполняются согласно математическим правилам действий с векторами . Выражение "модуль скорости" или "абсолютное значение" означает именно "модуль вектора скорости", то есть численное значение скорости без учета направления - знака "плюс" или "минус".

Обозначение векторных величин

hello_html_2c1f665c.jpg

1) Что такое векторная величина;
2) Чем скалярная величина отличается от векторной;
3) Векторные физические величины;
4) Обозначение векторной величины

Основная цель реферата – изучить основные физические величины. Для достижения поставленной цели, ставятся следующие задачи:
дать понятие физической величине,
изучить характеристики физической величины,
определить основные физические величины и дать характеристику каждой из них,
рассмотреть характеристики международной системы физических единиц СИ.

Работа содержит 1 файл

Метрология_реферат.doc

Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

В более широком плане метрология может быть определена как наука об установлении (определении) количественных характеристик физических объектов.

Предметом метрологии являются методы и средства измерений, а также методы и средства достижения и обеспечения установленной точности.

ГОСТ 16263 - 70 определяет следующие задачи метрологии: установление единиц физических величин, государственных эталонов и образцовых средств измерений, разработка теории, методов и средств измерений и контроля, обеспечение единства измерений и единообразных средств измерений, разработка методов оценки погрешностей, состояния средств измерения и контроля, а также передачи размеров единиц от эталонов или образцовых средств измерений рабочим средствам измерений.

Основная цель реферата – изучить основные физические величины. Для достижения поставленной цели, ставятся следующие задачи:

    • дать понятие физической величине,
    • изучить характеристики физической величины,
    • определить основные физические величины и дать характеристику каждой из них,
    • рассмотреть характеристики международной системы физических единиц СИ.

    Физическая величина – одно из свойств физического объекта (физической системы, явления или процесса), общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них.

    Единица измерения физической величины – физическая величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное единице, применяемая для количественного выражения однородных с ней физических величин.

    Размер физической величины – количественная определенность физической величины, присущая конкретному материальному объекту, системе, явлению или процессу. Предполагается, что размер физической величины существует объективно, вне зависимости от того, измеряется величина или нет.

    Значение физической величины – выражение размера физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц. Конкретное значение величины является результатом ее измерения.

    Истинное значение физической величины – значение физической величины, которое идеальным образом характеризует в качественном и количественном отношениях соответствующую физическую величину.

    Действительное значение физической величины – значение физической величины, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него. [3, 6].

    Измерение физической величины – совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины (установление значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств).

    Результат измерения физической величины (значение величины, полученное путем ее измерения) – установленное значение величины, характеризующей свойство физического объекта, представляемое действительным числом с принятой размерностью (размерность определяется выбранной единицей измерений).

    Мера физической величины – средство измерений, предназначенное для воспроизведения и хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью. [3, 8].

    Генеральная конференция по мерам и весам в 1954 году определила шесть основных единиц физических величин для их использования в международных отношениях: метр, килограмм, секунда, ампер, градус Кельвина и свеча. XI Генеральная конференция по мерам и весам в 1960 г. утвердила Международную систему единиц, обозначаемую SI, на русском языке СИ. В последние годы Генеральная конференция приняла ряд дополнений и изменений, в результате чего в системе стало семь основных единиц, дополнительные и производные единицы физических величин, разработала определения основных единиц:

    • единица длины – метр;
    • единица массы – килограмм;
    • единица времени – секунда;
    • единица силы электрического тока – ампер;
    • единица термодинамической температуры – кельвин;
    • единица количества вещества – моль;
    • единица силы света – кандела.

    В 1983 г. на XVIII Генеральной конференции по мерам и весам было принято определение метра. По этому определению единица длины – метр – представляет собой расстояние, проходимое светом за 1/299 792 458 долю секунды. Введению такого определения способствовало внедрение в эталонную технику лазеров. При этом размер единицы длины не изменился. Основными нововведениями были переход от крептоновой лампы к лазерному излучению в источнике света на эталонных установках; использование в качестве основного постулата постоянство скорости света с = 2,997925 * 10 8 м/с; объединение в одном эталоне воспроизведения размера трех величин: длины, времени и частоты; использование в эталоне источников света на пяти различных длинах волн. [

    Для воспроизведения единицы длины используется интерферометр Майкельсона. В интерферометре входящий световой пучок расщепляется на два, направленных по разным путям. На выходе световые пучки сходятся. [3, 13].

    В зависимости от разности оптических длин пройденных можно определить разность хода:

    где n – показатель преломления среды;

    l – геометрическая длина пути.

    Условие максимума интерференционной картины:

    где λ – длина волны лазера.

    В качестве основной механической единицы XI Генеральной конференцией по мерам и весам была утверждена единица мамы – килограмм – масса вещества, равная массе прототипа килограмма.

    Прототип килограмма находится в Международном бюро по мерам и весам в Севре под Парижем. Он представляет собой цилиндр из сплава 90% платины и 10% иридия диаметром 39 мм и такой же высоты.

    Для обеспечения единства измерений массы было изготовлено большое количество прототипов массы. Точность изготовлений прототипов обеспечена на уровне 10 -8 относительной погрешности. Прототипы аттестованы в Международном бюро по мерам и весам. В Россию в 1889 г. был направлен прототип № 12, который хранится во Всероссийском НИИ метрологии им. Д. И. Менделеева в Санкт-Петербурге.

    По определению первоначально прототип массы должен был совпадать с массой одного кубического дециметра воды при ее наибольшей плотности при температуре 3,98 о С и давлении 101 325 Па. Однако было определено, что максимальная плотность воды равна 0,999972 г/см 3 , т.е. прототип массы оказался на 28 мкг больше. [4, 15].

    Измерение времени человек естественно связывает с движением Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца. Так продолжительность суток разбивается на часы, минуты, секунды: t = 24*60*60 = 86 400 c.

    Однако продолжительность суток в разное время года различная, поскольку Земля движется вокруг Солнца по эллиптической орбите.

    Международным бюро по мерам и весам в 1956 г. было принято определение так называемой эфемеридной секунды: 1с = (1/31 556 925,9747) тропического года 1900.

    Тропический год составляет 365,24220 средних солнечных суток. Продолжительность тропического года превышает целое число суток примерно на четверть. Поэтому каждый четвертый год становится високосным.

    Такое определение сохранялось до тех пор, пока не встала проблема определения единицы времени с относительной погрешностью не хуже 10 -10 .

    В 1967 г. Международный комитет по мерам и весам принял определение единицы времени. Единица времени – секунда – равна продолжительности 9,192631770 * 10 9 колебаний излучения при квантовом переходе между линиями сверхтонкой структуры атома цезия 133 Cs, соответствующих переходу (F=4; mF = 0) (F=3; mF = 0) основного состояния 2 S1/2.

    Эталон единицы времени реализован на установке для наблюдения резонанса в атомном цезиевом пучке – установке для воспроизведения единицы частоты системы СИ – герц. Зафиксировав резонанс атомного пучка на частоте 9 192 631 770 Гц, эталон воспроизводит единицу времени - секунду. [2, 14].

    Введение произвольной электрической единицы в практику измерений впервые было предложено на Международном конгрессе электриков в Чикаго в 1893 г. Было предложено ввести две абсолютные практические единицы электрических величин: один вольт и один ампер для измерения напряжения (разности потенциалов) и силы постоянного электрического тока. На практике силу постоянного электрического тока определяли по тем действиям, которые он оказывал на окружающую среду.

    Ампер – сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, вызвал бы между этими проводниками силу, равную 2*10 -7 Н на участке диной 1 м.

    В 1948 г. в основу эталона ампера были положены токовые весы. Последние представляют собой рычажные равноплечие весы, в которых подвешенная подвижная катушка уравновешивается грузом. Подвижная катушка входит в неподвижную коаксиально расположенную катушку. При прохождении по этим последовательно соединенным катушкам постоянного электрического тока подвижная катушка опускается. Для достижения равновесия на противоположное плечо необходимо положить груз. По его массе и судят о силе электрического тока. Погрешность такого эталона не превышает 10 -3 %.

    Введение в метрологическую практику эталона вольта на основе эффекта Джозефсона и эталона ома на основе эффекта Холла позволило повысить точность воспроизведения тока на два порядка. Современный эталон ампера состоит из двух комплексов: комплекс для установления ампера через вольт и Ом с использованием эффекта Джзефсона и эффекта Холла, который включает в себя меру напряжения, меру электрического сопротивления, сверхпроводящий компаратор тока и регулируемые источники тока;

    Комплекс для установления размера ампера через фарад, вольт, секунду включает в себя блок с набором мер постоянной емкости, интегратор, измерительный блок с частотомером, цифровым вольтметром и компаратором. [4, 16].

    Эталон обеспечивает воспроизведение единицы силы тока со средним квадратическим отклонением результата измерений, не превышающим 5*10 -8 . А при номинальном значении силы тока 1 А, и систематической погрешностью, не превышающей 2*10 -8 А при номинальном значении силы тока 1*10 -3 А.

    Термодинамическая температура является универсальной физической величиной. Она характеризует состояние многих физических тел и процессов.

    Единица термодинамической температуры – кельвин – определяется как 1/273,16 часть термодинамической температуры тройной точки воды.

    На эталонном уровне строится шкала термодинамической температуры, при этом используются температуры плавления и затвердевания чистых веществ.

    Понятие "единицы физических величин". История развития метрологии в разные периоды. Множественность единиц измерения основное препятствие для дальнейшего развития науки. Принятие универсальной системы физических величин: Международная система единиц.

    Рубрика Физика и энергетика
    Вид реферат
    Язык русский
    Дата добавления 20.11.2012
    Размер файла 9,6 K

    Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

    Единицы физических величин -- конкретные физические величины, условно принятые за единицы физических величин. Под физической величиной понимают характеристику физического объекта, общую для множества объектов в качественном отношении (например, длина, масса, мощность) и индивидуальную для каждого объекта в количественном отношении (например, длина нервного волокна, масса тела человека, мощность поглощенной дозы ионизирующего излучения). Между физическими величинами, характеризующими какой-либо объект, существует закономерная связь.

    История развития метрологии свидетельствует о том, что большинство старых единиц длины, площади, объема, массы, времени и других величин выбиралось произвольно, без учета какой бы то ни было внутренней связи между ними. Это привело к появлению в разных странах мира множества различных единиц для измерения одних и тех же физических величин.

    Так, длину измеряли в аршинах, локтях, футах, дюймах, массу -- в унциях, фунтах, золотниках и т. д. В ряде случаев единицы выбирали исходя из удобств техники измерения или практического применения. Так появились, например миллиметр ртутного столба, лошадиная сила. Интенсивное и поначалу независимое развитие отдельных областей науки и техники в различных странах в начале 19 в., формирование новых отраслей знаний способствовали возникновению новых физических величин и, соответственно, множества новых единиц. Множественность единиц измерения являлась серьезным препятствием для дальнейшего развития науки и роста материального производства; отсутствие единства в понимании, определении и обозначении физических величин усложняло международные торговые связи, тормозило научно-технический прогресс в целом. Все это вызвало необходимость строгой унификации единиц и разработки удобной для широкого использования систем единиц физических величин. В основу построения такой системы был положен принцип выбора небольшого количества основных, не зависящих друг от друга единиц, на базе которых с помощью математических соотношений, выражающих закономерные связи между физическими величинами, устанавливались остальные единицы системы.

    Установление этой связи благодаря измерению физических величин имело важное научное и практическое значение. Под измерением физической величины подразумевается совокупность экспериментальных (с помощью мер и эталонов) и в некоторых случаях вычислительных операций для определения количества данной величины. При этом важное значение имеет обоснованный рациональный выбор ее единицы.

    Попытки создания унифицированной системы единиц предпринимались неоднократно. Были созданы Метрическая система мер, системы МКС, МКСА, МКГСС, СГС и др. Однако каждая из этих систем в отдельности не обеспечивала возможности использования ее во всех областях научной и практической деятельности человека, а параллельное применение различных систем создавало помимо прочих неудобств определенные трудности во взаимных пересчетах. Различные международные научно-технические организации, работавшие в области метрологии, в течение второй половины 19 в. и в первой половине 20 в. готовили почву для создания единой международной системы единиц, и 7 октября 1958 г. Международный комитет законодательной метрологии объявил об установлении этой системы.

    Применение СИ стало обязательным во всех областях науки и техники, а также в народном хозяйстве.

    Единицы физических величин, конкретные физические величины, которым по определению присвоены числовые значения, равные 1. Многие Единицы физических величин воспроизводятся мерами, применяемыми для измерений (например, метр, килограмм). На ранних стадиях развития материальной культуры (в рабовладельческих и феодальных обществах) существовали единицы для небольшого круга физических величин - длины, массы, времени, площади, объёма. Единицы физических величин выбирались вне связи друг с другом, и притом различные в разных странах и географических районах. Так возникло большое количество часто одинаковых по названию, но различных по размеру единиц - локтей, футов, фунтов. По мере расширения торговых связей между народами и развития науки и техники количество Единицы физических величин увеличивалось и всё более ощущалась потребность в унификации единиц и в создании систем единиц. О Единицы физических величин и их системах стали заключать специальные международные соглашения. В 18 в. во Франции была предложена метрическая система мер, получившая в дальнейшем международное признание. На её основе был построен целый ряд метрических систем единиц. В настоящее время происходит дальнейшее упорядочение Единицы физических величин на базе Международной системы единиц (СИ).

    Единицы физических величин делятся на системные, т. е. входящие в какую-либо систему единиц, и внесистемные единицы (например, мм рт. ст., лошадиная сила, электрон-вольт). Системные Единицы физических величин подразделяются на основные, выбираемые произвольно (метр, килограмм, секунда и др.), и производные, образуемые по уравнениям связи между величинами (метр в секунду, килограмм на кубический метр, ньютон, джоуль, ватт и т. п.). Для удобства выражения величин, во много раз больших или меньших Единицы физических величин, применяются кратные единицы и дольные единицы. В метрических системах единиц кратные и дольные Единицы физических величин (за исключением единиц времени и угла) образуются умножением системной единицы на 10n, где n - целое положительное или отрицательное число. Каждому из этих чисел соответствует одна из десятичных приставок, принятых для образования кратных и дельных единиц.

    физический величина метрология

    1. Бурдун Г. Д., Единицы физических величин, 4 изд., М., 1967; Маликов С. Ф., Тюрин Н. И., Введение в метрологию, 2 изд., М., 1966.

    С давних пор люди сталкивались с необходимостью определять расстояния, длины предметов, время, площади, объемы и т. д.

    Измерения нужны были и в строительстве, и в торговле, и в астрономии, фактически в любой сфере жизни. Очень большая точность измерений нужна была при строительстве египетских пирамид.


    Значение измерений возрастало по мере развития общества и, в частности, по мере развития науки. А чтобы измерять, необходимо было придумать единицы различных физических величин. Вспомним, как написано в учебнике: “Измерить какую-нибудь величину – это значит сравнить ее с однородной величиной, принятой за единицу этой величины”.

    Целью моей работы было выяснить: какие существовали и существуют сейчас единицы длины и массы, каково их происхождение?

    Вершок, локоть и другие единицы.

    Измеряй все доступное измерению и делай не доступное измерению доступным”.
    Г.Галилей

    Самыми древними единицами были субъективные единицы. Так, например, моряки измеряли путь трубками, т. е. расстоянием, которое проходит судно за время, пока моряк выкурит трубку. В Испании похожей единицей была сигара, в Японии – лошадиный башмак, т. е. путь, который проходила лошадь, пока не износится привязанная к ее копытам соломенная подошва, заменявшая подкову.

    В программе Олимпийских игр Древней Эллады был бег на стадию. Установлено, что греческая стадия (или стадий) это длина стадиона в Олимпии – 192,27 м. Стадий равняется расстоянию, которое проходит человек спокойным шагом за время от появления первого луча солнца, при его восходе, до момента, когда диск солнца целиком окажется над горизонтом. Это время приблизительно равно двум минутам .

    Стадий, как единица измерения расстояний, был и у римлян (185 см), и у вавилонян (около 195 см), и у египтян (195 см).

    В Сибири в стародавние времена употреблялась мера расстояний – бука. Это расстояние, на котором человек перестает видеть раздельно рога быка.

    У многих народов для определения расстояния использовалась единица длины стрела – дальность полета стрелы. Наши выражения “не подпускать на ружейный выстрел”, позднее “на пушечный выстрел” – напоминают о подобных единицах длины.

    Древние римляне расстояния измеряли шагами или двойными шагами (шаг левой ногой, шаг правой). Тысяча двойных шагов составляла милю (лат. “милле” – тысяча).

    Длину веревки или ткани неудобно измерять шагами или стадиями. Для этого оказались пригодными встречающиеся у многих народов единицы, отождествляемые с названиями частей человеческого тела. Локоть – расстояние от конца пальцев до локтевого сустава.

    Мерой длины для тканей, веревок и т.п. наматывающихся материалов у многих народов был двойной локоть. Этой мерой мы и сейчас пользуемся для приблизительной оценки длины.

    На Руси долгое время в качестве единицы длины использовали аршин (примерно 71 см). Эта мера возникла при торговле с восточными странами (перс, “арш” – локоть). Многочисленные выражения: “Словно аршин проглотил”, “Мерить на свой аршин” и другие – свидетельствуют о ее распространении.

    Для измерения меньших длин применяли пядь – расстояние между концами расставленных большого и указательного пальцев.

    Пядь или, как ее еще называли, четверть (18 см) составляла 1 / 4 аршина, а 1/ 16 аршина равнялся вершок (4,4 см).

    Очень распространенной единицей длины была сажень. Впервые упоминание о ней встречается в XI в. С 1554 г. сажень устанавливают равной 3 аршинам (2,13 м) и она получает название царской (или орленой, печатной) в отличие от произвольных – маховой и косой. Маховая сажень – размах рук – равна примерно 2,5 аршинам. Рыбак, который показывает, какую большую рыбу он упустил, демонстрирует нам маховую.

    Косая сажень – расстояние от конца вытянутой вверх правой руки до носка левой ноги, она примерно равна 3,25 аршинам.

    Вспомним, как в сказках о великанах: “Косая сажень в плечах”. Удивительно совпадение древнеримской меры длины - "архитектурной трости" и древнерусской косой сажени: 248 см. Имеется в виду сажень "с ноги на руку косая, от земли и до земли". Эту сажень определяли длиной веревки, один конец которой прижимался ногой к земле, а другой перекидывался через согнутую в локте руку стоящего человека и опускался снова до земли.

    При сложении упомянутой выше косой сажени вчетверо получаем "литовский локоть" (62 см).

    В странах Западной Европы издавна применяли в качестве единиц дюйм (2,54 см) –длина сустава большого пальца (от голл. “дюйм” – большой палец) и фут (30 см) – средняя длина ступни человека (от англ. “фут” – ступня).

    Рис. 6 Рис. 7

    Локоть, вершок, пядь, сажень, дюйм, фут и т. д. очень удобны при измерениях, так как они всегда “под руками”. Но единицы длины, соответствующие частям человеческого тела, обладают большим недостатком: у различных людей пальцы, ступни и т. д. имеют разную длину. Чтобы избавиться от произвола, в XIV в. субъективные единицы начинают заменять набором объективных единиц. Так, например, в 1324 г. в Англии был установлен законный дюйм, равный длине трех приставленных друг к другу ячменных зерен, вытянутых из средней части колоса . Фут определили как среднюю длину ступни шестнадцати человек, выходящих из церкви, т. е. обмером случайных людей стремились получить более постоянное значение единицы – среднюю длину ступни.

    Какую величину мы определяем, взвешивая тело на рычажных весах?

    Какой народ и когда изобрел рычажные весы – неизвестно. Возможно, что это было сделано многими народами независимо друг от друга, а простота использования послужила причиной их широкого распространения.

    При взвешивании на рычажных весах на одну чашку кладут взвешиваемое тело, на другую – гири. Гири подбирают так, чтобы установить равновесие. При этом уравновешиваются массы взвешиваемого тела и гирь. Если уравновешенные весы перенести, например, на Луну, где вес тела меньше, чем на Земле, в 6 раз, равновесие не нарушится, так как вес и тела, и гирь на Луне уменьшился в одинаковое число раз, а масса осталась прежней.

    Следовательно, взвешивая тело на рычажных весах, мы определяем его массу, а не вес.

    Единицы массы, как и единицы длины, сначала устанавливались по природным образцам. Чаще всего по массе какого-нибудь семени. Так, например, массу драгоценных камней определяли и до сих пор определяют в каратах (0,2 г) – это масса семени одного из видов бобов.

    Позднее за единицу массы стали принимать массу воды, наполняющей сосуд определенной вместимости. Например, в Древнем Вавилоне за единицу массы принимали талант – массу воды, наполняющей такой сосуд, из которого вода равномерно вытекает через отверстие определенного размера в течение одного часа.

    По массе зерен или воды изготовляли металлические гири разной массы. Ими пользовались при взвешивании.

    Гири, служившие эталоном (образцом), хранились в храмах или правительственных учреждениях.

    На Руси древнейшей единицей массы была гривна (409,5 г). Существует предположение, что эта единица ввезена к нам с Востока. Впоследствии она получила название фунта. Для определения больших масс использовался пуд (16,38 кг), а малых – золотник (12,8 г).

    В 1791 г. во Франции было принято решение создать десятичную метрическую систему мер. Основными величинами в этой системе были выбраны длина и масса.

    Комиссия, в которую входили крупнейшие французские ученые, предложила принять за единицу длины 1/40000000 часть длины земного меридиана, проходящего через Париж. Измерить длину меридиана было поручено астрономам Мешену и Деламберу. Работа продолжалась шесть лет. Ученые измерили часть длины меридиана, расположенную между городами Дюнкерком и Барселоной, а затем вычислили полную длину четверти меридиана от полюса до экватора.

    На основании их данных из платины был изготовлен эталон новой единицы. Эту единицу назвали метром – от греческого слова “метрон”, что значит “мера”.

    За единицу массы была принята масса одного кубического дециметра дистиллированной воды при температуре ее наибольшей плотности 4°С, определяемая взвешиванием в вакууме. Был изготовлен эталон этой единицы, названной килограммом, в виде платинового цилиндра

    В 1869 г. Петербургская академия наук обратилась к научным учреждениям всего мира с призывом сделать предложенную французскими учеными десятичную метрическую систему мер международной. В этом обращении говорилось и о том, что “достижения науки привели к необходимости отказаться от прежнего определения метра как 1/40000000 доли четверти длины парижского меридиана, так как позднейшие более точные измерения меридиана давали другие результаты”. Кроме того, стало известно, что длина меридиана со временем меняется. Но так как немыслимо было после каждого измерения меридиана менять длину метра, то Петербургская академия наук предложила принять метр, хранившийся во французском архиве (архивный метр), за прототип – первый образец и изготовить с него возможно точные и устойчивые копии для разных стран, сделав этим метрическую систему мер международной.

    Когда же была введена метрическая система мер в нашей стране? Передовые русские ученые, много сделавшие для того, чтобы метрическая система мер стала международной, не смогли преодолеть сопротивления царского правительства введению метрической системы мер в нашей стране. Удалось добиться только того, что в 1899 г. был принят закон, подготовленный Д. И. Менделеевым, по которому наравне с российскими мерами “дозволялось применять в России международный метр и килограмм”, а также кратные им единицы – грамм, сантиметр и др.

    Вопрос об использовании метрической системы мер в России был окончательно решен после Великой Октябрьской социалистической революции. 14 сентября 1918 г. Советом Народных Комиссаров РСФСР было издано постановление, в котором говорилось: “Положить в основу всех измерений международную метрическую систему мер и весов с десятичными подразделениями и производными”.

    По подсчету академика Б. С. Якоби (сторонника превращения метрической системы в международную), от замены прежней системы мер на метрическую преподавание арифметики в школе выиграло третью часть времени, отводившегося на этот предмет. Соответственно значительно упростились расчеты в промышленности и торговле.

    Вывод: такую длинную историю прошли длина и масса , пока не стали измеряться в метрах и килограммах соответственно.

    Что имеем сейчас:


    Единицы СИ

    Читайте также: