L'unité de base de la vitesse est le si. Système de mesure C - histoire, objectif, rôle en physique

• 1 Informations générales
• 2 Histoire
• 3 unités SI
  • 3.1 Unités de base
  • 3.2 Unités dérivées
• 4 unités non SI
• Consoles

informations générales

Le système SI a été adopté par la XIe Conférence générale des poids et mesures, et certaines conférences ultérieures ont apporté un certain nombre de modifications au SI.

Le système SI définit sept principal Et dérivés unités de mesure, ainsi qu'un ensemble de . Des abréviations standard pour les unités de mesure et des règles d'enregistrement des unités dérivées ont été établies.

En Russie, GOST 8.417-2002 est en vigueur, qui prescrit l'utilisation obligatoire du SI. Il répertorie les unités de mesure, donne leurs noms russes et internationaux et établit les règles de leur utilisation. Selon ces règles, seules les désignations internationales peuvent être utilisées dans les documents internationaux et sur les échelles d'instruments. Dans les documents et publications internes, vous pouvez utiliser des désignations internationales ou russes (mais pas les deux en même temps).

Unités de base: kilogramme, mètre, seconde, ampère, kelvin, taupe et candela. Dans le cadre du SI, ces unités sont considérées comme ayant des dimensions indépendantes, c'est-à-dire qu'aucune des unités de base ne peut être obtenue à partir des autres.

Unités dérivées sont obtenus à partir des bases en utilisant opérations algébriques comme la multiplication et la division. Certaines des unités dérivées du système SI reçoivent leur propre nom.

Consoles peut être utilisé avant les noms des unités de mesure ; ils signifient qu'une unité de mesure doit être multipliée ou divisée par un certain nombre entier, une puissance de 10. Par exemple, le préfixe « kilo » signifie multiplier par 1 000 (kilomètre = 1 000 mètres). Les préfixes SI sont également appelés préfixes décimaux.

Histoire

Le système SI est basé sur le système de mesures métriques, créé par des scientifiques français et largement introduit après le Grand Révolution française. Avant l'introduction système métrique, les unités de mesure ont été choisies de manière aléatoire et indépendamment les unes des autres. La conversion d’une unité de mesure à une autre était donc difficile. De plus, différentes unités de mesure étaient utilisées à différents endroits, portant parfois les mêmes noms. Le système métrique était censé devenir un système pratique et uniforme de mesures et de poids.

En 1799, deux normes ont été approuvées : pour l'unité de longueur (mètre) et pour l'unité de poids (kilogramme).

En 1874, il a été introduit Système SGH, basé sur trois unités de mesure : centimètre, gramme et seconde. Des préfixes décimaux allant de micro à méga ont également été introduits.

En 1889, la 1ère Conférence générale des poids et mesures a adopté un système de mesures similaire au SGH, mais basé sur le mètre, le kilogramme et la seconde, ces unités étant considérées comme plus pratiques pour utilisation pratique.

Par la suite, des unités de mesure de base ont été introduites grandeurs physiques dans le domaine de l'électricité et de l'optique.

En 1960, la XIe Conférence générale des poids et mesures a adopté une norme qui a d'abord été appelée Système international d'unités (SI).

En 1971, la IVe Conférence générale des poids et mesures modifie le SI, en ajoutant notamment une unité de mesure de la quantité d'une substance (mole).

Le SI est désormais accepté comme système juridique d'unités de mesure par la plupart des pays du monde et est presque toujours utilisé dans le domaine scientifique (même dans les pays qui n'ont pas adopté le SI).

Les unités SI

Il n'y a pas de point après les désignations des unités SI et de leurs dérivés, contrairement aux abréviations usuelles.

Unités de base

Unités dérivées

Les unités dérivées peuvent être exprimées en termes d'unités de base en utilisant opérations mathématiques Multiplication et division. Certaines des unités dérivées, pour plus de commodité, reçoivent leurs propres noms ; ces unités peuvent également être utilisées dans expressions mathématiques pour former d’autres unités dérivées.

L'expression mathématique de l'unité de mesure dérivée découle de loi physique, à l'aide duquel est définie cette unité de mesure ou la définition de la grandeur physique pour laquelle elle est introduite. Par exemple, la vitesse est la distance parcourue par un corps par unité de temps. En conséquence, l’unité de mesure de la vitesse est le m/s (mètre par seconde).

Souvent, la même unité de mesure peut être écrite de différentes manières, en utilisant un ensemble différent d'unités de base et dérivées (voir, par exemple, la dernière colonne du tableau ). Cependant, dans la pratique, des expressions établies (ou simplement généralement acceptées) sont utilisées, qui la meilleure façon refléter signification physique quantité mesurée. Par exemple, N×m doit être utilisé pour écrire la valeur d’un moment de force et ne doit pas être m×N ou J.

Unités non incluses dans le système SI

Certaines unités de mesure non incluses dans le système SI sont, par décision de la Conférence générale des poids et mesures, « autorisées à être utilisées conjointement avec le SI ».

informations générales

Consoles peut être utilisé avant les noms d'unités ; ils signifient qu'une unité doit être multipliée ou divisée par un certain nombre entier, une puissance de 10. Par exemple, le préfixe « kilo » signifie multiplié par 1000 (kilomètre = 1000 mètres). Les préfixes SI sont également appelés préfixes décimaux.

Désignations internationales et russes

Par la suite, des unités de base ont été introduites pour les grandeurs physiques dans le domaine de l'électricité et de l'optique.

Les unités SI

Les noms des unités SI sont écrits avec lettre minuscule, il n'y a pas de point après les désignations des unités SI, contrairement aux abréviations conventionnelles.

Unités de base

Unités dérivées

Les unités dérivées peuvent être exprimées en termes d'unités de base à l'aide d'opérations mathématiques : multiplication et division. Certaines des unités dérivées reçoivent leur propre nom pour plus de commodité ; ces unités peuvent également être utilisées dans des expressions mathématiques pour former d'autres unités dérivées.

L'expression mathématique d'une unité de mesure dérivée découle de la loi physique par laquelle cette unité de mesure est définie ou de la définition de la grandeur physique pour laquelle elle est introduite. Par exemple, la vitesse est la distance parcourue par un corps par unité de temps ; par conséquent, l'unité de mesure de la vitesse est le m/s (mètre par seconde).

Souvent, la même unité peut être écrite de différentes manières, en utilisant un ensemble différent d'unités de base et dérivées (voir, par exemple, la dernière colonne du tableau ). Cependant, dans la pratique, on utilise des expressions établies (ou simplement généralement acceptées) qui reflètent le mieux la signification physique de la quantité. Par exemple, pour écrire la valeur d’un moment de force, vous devez utiliser Nm et vous ne devez pas utiliser mN ou J.

Les échelles Kelvin et Celsius sont liées comme suit : °C = K − 273,15

Unités non SI

Certaines unités non incluses dans le SI sont, par décision de la Conférence générale des poids et mesures, « autorisées à être utilisées conjointement avec le SI ».

Les autres unités ne sont pas autorisées.

Cependant, dans divers domaines parfois, d'autres unités sont utilisées.

• Unités système

Le système métrique est Nom commun international système décimal unités dont les unités de base sont le mètre et le kilogramme. Même s’il existe quelques différences dans les détails, les éléments du système sont les mêmes partout dans le monde.

Normes de longueur et de masse, prototypes internationaux. Les prototypes internationaux des étalons de longueur et de masse - le mètre et le kilogramme - ont été transférés pour stockage au Bureau international des poids et mesures, situé à Sèvres, en banlieue parisienne. L'étalon du mètre était une règle en alliage de platine contenant 10 % d'iridium, dont la section transversale avait une forme spéciale en X pour augmenter la rigidité à la flexion avec un volume minimum de métal. Dans la rainure d'une telle règle, il y avait une rainure longitudinale surface plane, et le mètre était défini comme la distance entre les centres de deux lignes tracées à travers la règle à ses extrémités, à une température standard de 0°C. Le prototype international du kilogramme était considéré comme la masse d'un cylindre constitué du même alliage platine-iridium que le mètre étalon, hauteur et diamètre d'environ 3,9 cm. Le poids de cette masse de référence, égal à 1 kg au niveau de la mer. latitude géographique 45°, parfois appelé kilogramme-force. Ainsi, il peut être utilisé soit comme étalon de masse pour un système absolu d'unités, soit comme étalon de force pour un système technique d'unités dans lequel l'une des unités de base est l'unité de force.

Système international SI. Le Système international d'unités (SI) est un système harmonisé qui fournit une et une seule unité de mesure pour toute grandeur physique, telle que la longueur, le temps ou la force. Certaines unités reçoivent des noms spéciaux, par exemple l'unité de pression pascal, tandis que les noms d'autres sont dérivés des noms des unités dont elles sont dérivées, par exemple l'unité de vitesse - mètre par seconde. Les unités de base, ainsi que deux unités géométriques supplémentaires, sont présentées dans le tableau. 1. Les unités dérivées pour lesquelles des noms spéciaux sont adoptés sont indiquées dans le tableau. 2. De tous les dérivés unités mécaniques la plupart important L'unité de force est le newton, l'unité d'énergie est le joule et l'unité de puissance est le watt. Newton est défini comme la force qui confère une accélération d'un mètre par seconde au carré à une masse d'un kilogramme. Joule égal au travail ce qui se produit lorsque le point d'application d'une force égale à un Newton se déplace d'une distance d'un mètre dans la direction de la force. Un watt est la puissance à laquelle un joule de travail est effectué en une seconde. Les unités électriques et autres unités dérivées seront discutées ci-dessous. Les définitions officielles des unités majeures et mineures sont les suivantes.

Mètre est la longueur du trajet parcouru par la lumière dans le vide en 1/299 792 458 de seconde.

Kilogramme égal à la masse prototype international du kilogramme.

Deuxième- durée de 9 192 631 770 périodes d'oscillations de rayonnement correspondant à des transitions entre deux niveaux de la structure hyperfine de l'état fondamental de l'atome de césium 133.

Kelvinégal à 1/273,16 de la température thermodynamique point triple eau.

Taupeégal à la quantité d'une substance contenant le même nombre d'éléments structurels que d'atomes dans l'isotope du carbone 12 pesant 0,012 kg.

Radian- un angle plan entre deux rayons d'un cercle dont la longueur de l'arc entre lequel est égale au rayon.

Stéradianégal à l'angle solide avec le sommet au centre de la sphère, découpant une zone à sa surface, égale à la superficie carré avec côté égal au rayon sphères.

Pour former des multiples décimaux et unités sous-multiples un certain nombre de préfixes et de multiplicateurs sont prescrits, indiqués dans le tableau. 3.

Ainsi, un kilomètre (km) équivaut à 1 000 m et un millimètre équivaut à 0,001 m (ces préfixes s'appliquent à toutes les unités, telles que les kilowatts, les milliampères, etc.)

Masse, durée et temps . Toutes les unités de base SI, à l'exception du kilogramme, sont actuellement définies en termes de constantes physiques ou des phénomènes considérés comme immuables et hautement reproductibles. Quant au kilogramme, il n'a pas encore été trouvé de moyen de le mettre en œuvre avec le degré de reproductibilité atteint dans les procédures de comparaison de divers étalons de masse avec le prototype international du kilogramme. Une telle comparaison peut être effectuée en pesant sur une balance à ressort dont l'erreur ne dépasse pas 1 10 -8. Les normes d'unités multiples et sous-multiples pour un kilogramme sont établies par pesée combinée sur des balances.

Puisque le mètre est défini en termes de vitesse de la lumière, il peut être reproduit indépendamment dans n’importe quel laboratoire bien équipé. Ainsi, grâce à la méthode d'interférence, les mesures de longueur de ligne et d'extrémité, utilisées dans les ateliers et les laboratoires, peuvent être vérifiées par comparaison directe avec la longueur d'onde de la lumière. L'erreur avec de telles méthodes est conditions optimales ne dépasse pas le milliardième (1 10 -9). Avec le développement de la technologie laser, ces mesures sont devenues très simplifiées et leur portée s'est considérablement élargie.

De même, le second, selon sa définition moderne, peut être réalisé de manière indépendante dans un laboratoire compétent dans une installation à faisceau atomique. Les atomes du faisceau sont excités par un générateur haute fréquence réglé sur la fréquence atomique, et circuit électrique mesure le temps en comptant les périodes d'oscillation dans le circuit générateur. De telles mesures peuvent être effectuées avec une précision de l'ordre de 1 10 -12 - bien supérieure à ce qui était possible avec les définitions précédentes de la seconde, basées sur la rotation de la Terre et sa révolution autour du Soleil. Le temps et ça réciproque- fréquence - sont uniques dans le sens où leurs normes peuvent être transmises par radio. Grâce à cela, toute personne disposant de l'équipement de réception radio approprié peut recevoir des signaux avec une heure et une fréquence de référence exactes, dont la précision n'est presque pas différente de celles transmises par voie hertzienne.

Mécanique. Sur la base des unités de longueur, de masse et de temps, nous pouvons déduire toutes les unités utilisées en mécanique, comme indiqué ci-dessus. Si les unités de base sont le mètre, le kilogramme et la seconde, alors le système est appelé système d'unités ISS ; si - centimètre, gramme et seconde, alors - par le système d'unités GHS. L'unité de force dans le système CGS s'appelle dyne et l'unité de travail s'appelle erg. Certaines unités reçoivent des noms spéciaux lorsqu'elles sont utilisées dans des branches scientifiques particulières. Par exemple, lors de la mesure de la tension champ gravitationnel L'unité d'accélération dans le système CGS est appelée gal. Il existe un certain nombre d'unités portant des noms spéciaux qui ne sont incluses dans aucun des systèmes d'unités spécifiés. Le bar, unité de pression autrefois utilisée en météorologie, est égal à 1 000 000 dynes/cm2. La puissance, une unité de puissance obsolète encore utilisée dans le système technique d'unités britannique ainsi qu'en Russie, est d'environ 746 watts.

Température et chaleur. Les unités mécaniques ne permettent pas de résoudre tous les problèmes scientifiques et techniques sans impliquer d'autres relations. Bien que le travail effectué lors du déplacement d'une masse contre l'action d'une force, et énergie cinétique d'une certaine masse sont de nature équivalente à l'énergie thermique d'une substance, il est plus pratique de considérer la température et la chaleur comme des quantités distinctes qui ne dépendent pas des valeurs mécaniques.

Échelle de température thermodynamique. L'unité de température thermodynamique Kelvin (K), appelée kelvin, est déterminée par le point triple de l'eau, c'est-à-dire la température à laquelle l'eau est en équilibre avec la glace et la vapeur. Cette température est estimée à 273,16 K, ce qui détermine l'échelle de température thermodynamique. Cette échelle, proposée par Kelvin, est basée sur la deuxième loi de la thermodynamique. S'il y a deux réservoirs de chaleur avec Température constante et un moteur thermique réversible qui transfère la chaleur de l'un à l'autre selon le cycle de Carnot, alors le rapport des températures thermodynamiques des deux réservoirs est donné par l'égalité T 2 /T 1 = -Q 2 Q 1, où Q 2 et Q 1 sont les quantités de chaleur transférées à chacun depuis les réservoirs (signe<минус>indique que la chaleur est évacuée de l'un des réservoirs). Ainsi, si la température du réservoir le plus chaud est de 273,16 K et que la chaleur qui en est extraite est deux fois plus élevée que la chaleur transférée à l'autre réservoir, alors la température du deuxième réservoir est de 136,58 K. Si la température du deuxième réservoir est de 0 K, alors aucune chaleur ne sera transférée, puisque toute l'énergie du gaz a été convertie en énergie mécanique dans le domaine de l'expansion adiabatique dans le cycle. Cette température est appelée zéro absolu. Température thermodynamique couramment utilisée dans recherche scientifique, coïncide avec la température incluse dans l'équation d'état gaz parfait PV = RT, où P est la pression, V est le volume et R est la constante du gaz. L’équation montre que pour un gaz parfait, le produit du volume et de la pression est proportionnel à la température. Cette loi n’est exactement satisfaite pour aucun des gaz réels. Mais si l’on corrige les forces virales, alors la dilatation des gaz permet de reproduire l’échelle thermodynamique des températures.

Échelle de température internationale. Conformément à la définition exposée ci-dessus, la température peut être mesurée avec une très grande précision (jusqu'à environ 0,003 K près du point triple) par thermométrie à gaz. Un thermomètre à résistance en platine et un réservoir de gaz sont placés dans une chambre isolée thermiquement. Lorsque la chambre est chauffée, la résistance électrique du thermomètre augmente et la pression du gaz dans le réservoir augmente (conformément à l'équation d'état), et lorsqu'elle est refroidie, l'image opposée est observée. En mesurant simultanément la résistance et la pression, vous pouvez calibrer le thermomètre par la pression du gaz, proportionnelle à la température. Le thermomètre est ensuite placé dans un thermostat dans lequel eau liquide peut être maintenu en équilibre avec ses phases solide et vapeur. En mesurant sa résistance électrique à cette température, on obtient une échelle thermodynamique, puisque la température du point triple se voit attribuer une valeur égale à 273,16 K.

Il existe deux échelles de température internationales : Kelvin (K) et Celsius (C). La température sur l'échelle Celsius est obtenue à partir de la température sur l'échelle Kelvin en soustrayant 273,15 K de cette dernière.

Des mesures précises de température à l'aide de la thermométrie à gaz nécessitent beaucoup de travail et de temps. C’est pourquoi l’échelle internationale pratique de température (IPTS) a été introduite en 1968. Grâce à cette échelle, les thermomètres différents types peut être calibré en laboratoire. Cette échelle a été établie à l'aide d'un thermomètre à résistance de platine, d'un thermocouple et d'un pyromètre à rayonnement, utilisés dans les intervalles de température entre certaines paires de points de référence constants (repères de température). Le MPTS était censé correspondre à l'échelle thermodynamique avec la plus grande précision possible, mais, comme il s'est avéré plus tard, ses écarts étaient très importants.

Échelle de température Fahrenheit. Échelle de température Fahrenheit, largement utilisé en combinaison avec le britannique système technique les unités, ainsi que dans les mesures non scientifiques dans de nombreux pays, sont généralement déterminées par deux points de référence constants - la température de fonte de la glace (32 ° F) et le point d'ébullition de l'eau (212 ° F) à pression (atmosphérique) normale . Par conséquent, pour obtenir la température Celsius à partir de la température Fahrenheit, vous devez soustraire 32 de cette dernière et multiplier le résultat par 5/9.

Unités de chaleur. La chaleur étant une forme d’énergie, elle peut être mesurée en joules, et cette unité métrique a été adoptée par un accord international. Mais comme la quantité de chaleur était autrefois déterminée par le changement de température d'une certaine quantité d'eau, une unité appelée calorie s'est répandue et est égale à la quantité de chaleur nécessaire pour augmenter la température d'un gramme d'eau de 1°C. En raison du fait que la capacité calorifique de l'eau dépend de la température, j'ai dû clarifier la valeur calorique. Au moins deux calories différentes sont apparues -<термохимическая>(4,1840 J) et<паровая>(4,1868 J).<Калория>, qui est utilisé en diététique, est en réalité une kilocalorie (1000 calories). La calorie n’est pas une unité SI et est tombée en désuétude dans la plupart des domaines scientifiques et technologiques.

Électricité et magnétisme. Toutes les unités de mesure électriques et magnétiques communément acceptées sont basées sur le système métrique. Conformément à définitions modernesélectriques et unités magnétiques tous sont des unités dérivées, dérivées selon certaines formules physiques depuis unités métriques longueur, masse et temps. Puisque la plupart des grandeurs électriques et magnétiques ne sont pas si faciles à mesurer en utilisant les étalons mentionnés, il s'est avéré qu'il est plus pratique d'établir, par des expériences appropriées, des étalons dérivés pour certaines des grandeurs indiquées, et d'en mesurer d'autres en utilisant de tels étalons.

Les unités SI. Vous trouverez ci-dessous une liste des unités électriques et magnétiques SI.

L'ampère, unité de courant électrique, est l'une des six unités de base du SI. L'ampère est la force d'un courant constant qui, lorsqu'il traverse deux parallèles conducteurs droits longueur infinie avec insignifiant petite zone une section circulaire, située dans le vide à une distance de 1 m les unes des autres, provoquerait une force d'interaction égale à 2 10 - 7 N sur chaque section d'un conducteur de 1 m de long.

Volt, unité de différence de potentiel et de force électromotrice. Volt - tension électrique dans la zone circuit électrique avec un courant constant de 1 A et une consommation électrique de 1 W.

Coulomb, unité de quantité d'électricité (charge électrique). Coulomb - la quantité d'électricité qui le traverse coupe transversale chef d'orchestre à CC avec une force de 1 A pendant un temps de 1 s.

Farad, une unité de capacité électrique. Farad est la capacité d'un condensateur sur les armatures duquel, chargé à 1 C, apparaît une tension électrique de 1 V.

Henry, unité d'inductance. Henry est égal à l'inductance du circuit dans lequel il se produit FEM auto-induiteà 1 V avec un changement uniforme du courant dans ce circuit de 1 A en 1 s.

Unité Weber de flux magnétique. Weber- Flux magnétique, lorsqu'elle diminue jusqu'à zéro, une charge électrique égale à 1 C circule dans le circuit qui lui est connecté, qui a une résistance de 1 Ohm.

Tesla, une unité d'induction magnétique. Tesla - induction magnétique d'un homogène champ magnétique, dans lequel le flux magnétique traversant une surface plane de 1 m2 perpendiculaire aux lignes d'induction est de 1 Wb.

Normes pratiques. En pratique, la valeur de l'ampère est reproduite en mesurant réellement la force d'interaction entre les spires du fil transportant le courant. Parce que le électricité Il y a un processus qui se produit au fil du temps, la norme actuelle ne peut pas être stockée. De la même manière, la valeur du volt ne peut être fixée en conformité directe avec sa définition, car il est difficile de reproduire le watt (unité de puissance) avec la précision nécessaire par des moyens mécaniques. Par conséquent, le volt est reproduit en pratique à l’aide d’un groupe d’éléments normaux. Aux États-Unis, le 1er juillet 1972, la législation a adopté une définition du volt basée sur l'effet Josephson sur le courant alternatif (fréquence courant alternatif entre deux plaques supraconductrices est proportionnelle à la tension externe).

Lumière et illumination. Les unités d’intensité lumineuse et d’éclairement ne peuvent pas être déterminées uniquement sur la base d’unités mécaniques. On peut exprimer le flux d'énergie d'une onde lumineuse en W/m2, et l'intensité de l'onde lumineuse en V/m, comme dans le cas des ondes radio. Mais la perception de l'éclairage est un phénomène psychophysique dans lequel non seulement l'intensité de la source lumineuse est importante, mais aussi la sensibilité de l'œil humain à distribution spectrale cette intensité.

Par accord international, l'unité d'intensité lumineuse est la candela (anciennement appelée bougie), égale à la force lumière dans dans cette direction source émettrice rayonnement monochromatique fréquence 540 10 12 Hz (l = 555 nm), dont la force énergétique du rayonnement lumineux dans cette direction est de 1/683 W/sr. Cela correspond à peu près à l’intensité lumineuse d’une bougie spermaceti, qui servait autrefois d’étalon.

Si l'intensité lumineuse de la source est d'une candela dans toutes les directions, alors le flux lumineux total est de 4p lumens. Ainsi, si cette source est située au centre d'une sphère de rayon 1 m, alors l'éclairement surface intérieure sphère est égale à un lumen par mètre carré, c'est à dire. une suite.

Rayons X et gamma, radioactivité. Les rayons X (R) sont une unité obsolète de dose d'exposition aux rayons X, gamma et photoniques, égale à la quantité de rayonnement qui, en tenant compte du rayonnement électronique secondaire, forme des ions dans 0,001 à 293 g d'air qui portent une charge égal à une unité du tarif CGS de chaque enseigne. L'unité SI de dose de rayonnement absorbée est le gray, égal à 1 J/kg. La norme pour la dose de rayonnement absorbée est une configuration avec des chambres d'ionisation qui mesurent l'ionisation produite par le rayonnement.

Curie (Ci) est une unité obsolète d'activité d'un nucléide dans une source radioactive. Curie est synonyme d'activité substance radioactive(médicament), dans lequel 3 700 10 10 événements de désintégration se produisent en 1 s. Dans le système SI, l'unité d'activité isotopique est le becquerel, égal à l'activité du nucléide dans une source radioactive dans laquelle un événement de désintégration se produit en 1 s. Les normes de radioactivité sont obtenues en mesurant les demi-vies de petites quantités de matières radioactives. Ensuite, les chambres d'ionisation, les compteurs Geiger, les compteurs à scintillation et autres instruments d'enregistrement des rayonnements pénétrants sont calibrés et vérifiés à l'aide de ces étalons.

Le système SI a été adopté par la XIe Conférence générale des poids et mesures, et certaines conférences ultérieures ont apporté un certain nombre de modifications au SI.

Le système SI définit sept unités de mesure de base et dérivées, ainsi qu'un ensemble de préfixes. Des abréviations standard pour les unités de mesure et des règles d'enregistrement des unités dérivées ont été établies.

En Russie, GOST 8.417-2002 est en vigueur, qui prescrit l'utilisation obligatoire du SI. Il répertorie les unités de mesure, donne leurs noms russes et internationaux et établit les règles de leur utilisation. Selon ces règles, seules les désignations internationales peuvent être utilisées dans les documents internationaux et sur les échelles d'instruments. Dans les documents et publications internes, vous pouvez utiliser des désignations internationales ou russes (mais pas les deux en même temps).

Unités de base : kilogramme, mètre, seconde, ampère, kelvin, taupe et candela. Dans le cadre du SI, ces unités sont considérées comme ayant des dimensions indépendantes, c'est-à-dire qu'aucune des unités de base ne peut être obtenue à partir des autres.

Unités dérivées sont obtenus à partir des bases en utilisant des opérations algébriques telles que la multiplication et la division. Certaines des unités dérivées du système SI reçoivent leur propre nom.

Consoles peut être utilisé avant les noms des unités de mesure ; ils signifient qu'une unité de mesure doit être multipliée ou divisée par un certain nombre entier, une puissance de 10. Par exemple, le préfixe « kilo » signifie multiplier par 1 000 (kilomètre = 1 000 mètres). Les préfixes SI sont également appelés préfixes décimaux.

Unités dérivées

Les unités dérivées peuvent être exprimées en termes d'unités de base en utilisant les opérations mathématiques de multiplication et de division. Certaines des unités dérivées, pour plus de commodité, reçoivent leurs propres noms ; ces unités peuvent également être utilisées dans des expressions mathématiques pour former d'autres unités dérivées. L'expression mathématique d'une unité de mesure dérivée découle de la loi physique selon laquelle cette unité de mesure. est défini ou la définition d'une grandeur physique, pour laquelle il est introduit. Par exemple, la vitesse est la distance parcourue par un corps par unité de temps. En conséquence, l'unité de mesure de la vitesse est le m/s (mètre par seconde). Souvent, la même unité de mesure peut être écrite de différentes manières, en utilisant un ensemble différent d'unités de base et dérivées (voir, par exemple, la dernière colonne de). le tableau Unités dérivées avec leurs propres noms). Cependant, dans la pratique, on utilise des expressions établies (ou simplement généralement acceptées) qui reflètent le mieux la signification physique de la quantité mesurée. Par exemple, N×m doit être utilisé pour écrire la valeur d’un moment de force et ne doit pas être m×N ou J.

Histoire

Le système SI est basé sur le système de mesures métriques, créé par des scientifiques français et largement adopté après la Révolution française. Avant l’introduction du système métrique, les unités de mesure étaient choisies de manière aléatoire et indépendamment les unes des autres. La conversion d’une unité de mesure à une autre était donc difficile. De plus, différentes unités de mesure étaient utilisées à différents endroits, portant parfois les mêmes noms. Le système métrique était censé devenir un système pratique et uniforme de mesures et de poids.

En 1799, deux normes ont été approuvées : pour l'unité de longueur (mètre) et pour l'unité de poids (kilogramme).

En 1874, le système GHS a été introduit, basé sur trois unités de mesure : le centimètre, le gramme et la seconde. Des préfixes décimaux allant de micro à méga ont également été introduits.

En 1889, la 1ère Conférence générale des poids et mesures a adopté un système de mesures similaire au SGH, mais basé sur le mètre, le kilogramme et la seconde, car ces unités étaient considérées comme plus pratiques pour une utilisation pratique.

Par la suite, des unités de base ont été introduites pour mesurer des grandeurs physiques dans le domaine de l’électricité et de l’optique.

En 1960, la XIe Conférence générale des poids et mesures a adopté une norme qui a d'abord été appelée Système international d'unités (SI).

En 1971, la IVe Conférence générale des poids et mesures modifie le SI, en ajoutant notamment une unité de mesure de la quantité d'une substance (mole).

Le SI est désormais accepté comme système juridique

Au XVIIe siècle, avec le développement de la science en Europe, des appels se font de plus en plus entendre en faveur de l'introduction d'une mesure universelle ou compteur catholique. Il s'agirait d'une mesure décimale basée sur phenomene naturel, et indépendant des décisions de la personne au pouvoir. Une telle mesure remplacerait l'ensemble divers systèmes mesures qui existaient alors.

Le philosophe britannique John Wilkins a proposé de prendre comme unité de longueur la longueur d'un pendule, dont la demi-période serait égale à une seconde. Cependant, selon le lieu des mesures, la valeur était différente. L'astronome français Jean Richet a établi ce fait lors de son voyage à Amérique du Sud (1671 - 1673).

En 1790, le ministre Talleyrand propose de mesurer la longueur étalon en plaçant un pendule à une latitude strictement établie entre Bordeaux et Grenoble - 45° latitude nord. Ainsi, le 8 mai 1790, en français Assemblée nationale a décidé qu'un mètre est la longueur d'un pendule avec une demi-période d'oscillation à une latitude de 45° égale à 1 s. Selon le SI actuel, ce mètre serait égal à 0,994 m. Cette définition ne convenait cependant pas à la communauté scientifique.

30 mars 1791 Académie française Les sciences ont accepté la proposition de fixer le mètre étalon dans le cadre du méridien de Paris. Nouvelle unité aurait dû être un dix millionième de la distance de l'équateur à pôle Nord, soit un dix millionième de quart de la circonférence de la Terre, mesurée le long du méridien de Paris. Ceci est devenu connu sous le nom de « mètre véritable et définitif ».

Le 7 avril 1795, la Convention nationale adopte une loi introduisant le système métrique en France et charge les commissaires, parmi lesquels S. O. Coulon, J. L. Lagrange, P.-S. Laplace et d'autres scientifiques ont déterminé expérimentalement des unités de longueur et de masse.

Dans la période de 1792 à 1797, par décision de la Convention révolutionnaire, les scientifiques français Delambre (1749-1822) et Mechain (1744-1804) mesurèrent l'arc du méridien de Paris d'une longueur de 9°40" de Dunkerque à Barcelone. en 6 ans, pose d'une chaîne de 115 triangles à travers toute la France et une partie de l'Espagne.

Cependant, il s’est avéré par la suite qu’en raison d’une mauvaise prise en compte de la compression polaire de la Terre, l’étalon s’est avéré plus court de 0,2 mm. Ainsi, la longueur du méridien de 40 000 km n’est qu’approximative. Le premier prototype d’étalon de compteur en laiton a cependant été réalisé en 1795. Il convient de noter que l'unité de masse (le kilogramme, dont la définition était basée sur la masse d'un décimètre cube d'eau), était également liée à la définition du mètre.

Histoire de la formation du système SI

Le 22 juin 1799, deux étalons de platine furent fabriqués en France : un mètre étalon et un kilogramme étalon. Cette date peut à juste titre être considérée comme le début du développement du système SI actuel.

En 1832, Gauss créa le système d'unités dit absolu, prenant comme trois unités principales : l'unité de temps - la seconde, l'unité de longueur - le millimètre et l'unité de masse - le gramme, car en utilisant ces mêmes unités que le scientifique a pu mesurer valeur absolue Champ magnétique terrestre (ce système est appelé GHS gaussien).

Dans les années 1860, sous l’influence de Maxwell et Thomson, l’exigence fut formulée selon laquelle les unités de base et dérivées devaient être cohérentes les unes avec les autres. En conséquence, le système GHS a été introduit en 1874, tandis que des préfixes ont également été attribués pour désigner des sous-multiples et des multiples d'unités du micro au méga.

En 1875, les représentants de 17 États, dont la Russie, les États-Unis, la France, l'Allemagne et l'Italie, ont signé la Convention métrique, selon laquelle le Bureau international des mesures, le Comité international des mesures ont été créés et la convocation régulière de la Conférence générale sur Les poids et mesures (GCPM) ont commencé à fonctionner. Dans le même temps, les travaux ont commencé sur l'élaboration d'une norme internationale pour le kilogramme et d'une norme pour le mètre.

En 1889, lors de la première conférence de la CGPM, le système MKS fut adopté, basé sur le mètre, le kilogramme et la seconde, similaire au GHS, mais les unités MKS étaient considérées comme plus acceptables en raison de leur commodité d'utilisation pratique. Les unités d'optique et d'électricité seront introduites ultérieurement.

En 1948, sur ordre du gouvernement français et Union internationale physique théorique et appliquée, la neuvième Conférence générale des poids et mesures a chargé le Comité international des poids et mesures de proposer, afin d'unifier le système d'unités de mesure, ses idées pour créer un système unifié d'unités de mesure qui pourrait être accepté par tous les États membres de la Convention métrique.

Ainsi, en 1954, lors de la dixième CGPM, les six unités suivantes furent proposées et adoptées : mètre, kilogramme, seconde, ampère, Kelvin et candela. En 1956, le système reçut le nom de « Système International d'Unités » - le système international d'unités. En 1960, une norme fut adoptée, appelée pour la première fois « Système international d'unités », et l'abréviation « SI » fut attribuée. Les unités de base restent les mêmes six unités : mètre, kilogramme, seconde, ampère, Kelvin et candela. (L'abréviation russe « SI » peut être déchiffrée comme « Système international »).

En 1963, en URSS, selon GOST 9867-61 « Système international d'unités », le SI a été adopté comme système préféré pour les régions. économie nationale, en science et technologie, ainsi que pour l'enseignement dans les établissements d'enseignement.

En 1968, à la Treizième CGPM, l'unité « degré Kelvin » est remplacée par « kelvin », et la désignation « K » est également adoptée. Par ailleurs, une nouvelle définition de la seconde a été adoptée : une seconde est un intervalle de temps égal à 9 192 631 770 périodes de rayonnement correspondant à la transition entre deux niveaux hyperfins de l'état quantique fondamental de l'atome de césium 133. En 1997, une précision sera adoptée selon laquelle cet intervalle de temps se réfère à l'atome de césium 133 au repos à 0 K.

En 1971, lors de la 14e CGPM, une autre unité de base « taupe » a été ajoutée : une unité de quantité d'une substance. Une mole est la quantité de substance dans un système contenant le même nombre d’éléments structurels qu’il y a d’atomes dans le carbone 12 pesant 0,012 kg. Lors de l'utilisation de taupe éléments structurels doivent être spécifiés et peuvent être des atomes, des molécules, des ions, des électrons et d'autres particules ou des groupes spécifiés de particules.

En 1979, la 16e CGPM adopte une nouvelle définition de la candela. Candela est l'intensité lumineuse dans une direction donnée d'une source émettant un rayonnement monochromatique de fréquence 540·1012 Hz, dont l'intensité énergétique lumineuse dans cette direction est de 1/683 W/sr (watts par stéradian).

En 1983, une nouvelle définition du mètre est donnée lors de la 17e CGPM. Un mètre est la distance parcourue par la lumière dans le vide en (1/299 792 458) secondes.

En 2009, le gouvernement de la Fédération de Russie a approuvé le « Règlement sur les unités de quantités autorisées à être utilisées dans Fédération Russe», et en 2015, il a été modifié pour éliminer la « date d’expiration » de certaines unités non-système.

Objectif du système SI et son rôle en physique

Aujourd'hui, le système international de grandeurs physiques SI est accepté dans le monde entier et est utilisé plus que d'autres systèmes tant en science et technologie qu'en vie courante les gens - elle est version moderne système métrique.

La plupart des pays utilisent les unités SI en technologie, même si Vie courante utiliser des unités traditionnelles pour ces territoires. Aux États-Unis, par exemple, les unités habituelles sont définies en termes d'unités SI à l'aide de coefficients fixes.

Complet Description détaillée Systèmes SI dans formulaire officiel exposées dans la Brochure SI publiée depuis 1970 et dans son supplément ; ces documents sont publiés sur le site officiel du Bureau international des poids et mesures. Depuis 1985, ces documents sont publiés en anglais et Français, et sont toujours traduits dans un certain nombre de langues du monde, bien que langue officielle document - français.

La définition officielle précise du système SI est formulée comme suit : « Le Système International d'Unités (SI) est un système d'unités basé sur Système international quantités, accompagnées de leurs noms et symboles, ainsi qu'un ensemble de préfixes et de leurs noms et symboles, accompagnés des règles pour leur application, adoptés par la Conférence générale des poids et mesures (CGPM).

Le système SI définit sept unités de base de grandeurs physiques et leurs dérivées, ainsi que leurs préfixes. Les abréviations standard pour les désignations de parts et les règles de rédaction de produits dérivés sont réglementées. Il existe, comme auparavant, sept unités de base : kilogramme, mètre, seconde, ampère, kelvin, mole, candela. Les unités de base ont des dimensions indépendantes et ne peuvent pas être dérivées d'autres unités.

Quant aux unités dérivées, elles peuvent être obtenues sur la base des unités de base en effectuant des opérations mathématiques telles que la division ou la multiplication. Certaines unités dérivées, telles que « radian », « lumen », « coulomb », ont leur propre nom.

Avant le nom de l'unité, vous pouvez utiliser un préfixe, tel qu'un millimètre - un millième de mètre et un kilomètre - mille mètres. Le préfixe signifie que un doit être divisé ou multiplié par un nombre entier qui est une puissance spécifique de dix.