Pagrindinis greičio vienetas yra si. C matavimo sistema – istorija, paskirtis, vaidmuo fizikoje

• 1 Bendra informacija
• 2 Istorija
• 3 SI vienetai
  • 3.1 Pagrindiniai vienetai
  • 3.2 Išvestiniai vienetai
• 4 ne SI vienetai
• pultai

Bendra informacija

SI sistemą priėmė XI Generalinė svorių ir matų konferencija, o kai kuriose vėlesnėse konferencijose buvo padaryta nemažai SI pakeitimų.

SI sistema apibrėžia septynis pagrindinis Ir dariniai matavimo vienetai, taip pat rinkinys . Sukurtos standartinės matavimo vienetų santrumpos ir išvestinių vienetų registravimo taisyklės.

Rusijoje galioja GOST 8.417-2002, kuris numato privalomą SI naudojimą. Jame išvardijami matavimo vienetai, pateikiami jų rusiški ir tarptautiniai pavadinimai ir nustatomos jų naudojimo taisyklės. Pagal šias taisykles tarptautiniuose dokumentuose ir prietaisų svarstyklėse leidžiama naudoti tik tarptautinius pavadinimus. Vidiniuose dokumentuose ir leidiniuose galite naudoti tarptautinius arba rusiškus pavadinimus (bet ne abu tuo pačiu metu).

Pagrindiniai vienetai: kilogramas, metras, sekundė, amperas, kelvinas, kurmis ir kandela. SI sistemoje šie vienetai laikomi nepriklausomais matmenimis, tai yra, nė vieno iš pagrindinių vienetų negalima gauti iš kitų.

Išvestiniai vienetai gaunami iš pagrindinių naudojant algebrinės operacijos pvz., daugyba ir dalyba. Kai kuriems išvestiniams SI sistemos vienetams suteikiami savi pavadinimai.

pultai gali būti vartojamas prieš matavimo vienetų pavadinimus; jie reiškia, kad matavimo vienetas turi būti padaugintas arba padalytas iš tam tikro sveikojo skaičiaus, laipsnio 10. Pavyzdžiui, priešdėlis „kilo“ reiškia padauginimą iš 1000 (kilometras = 1000 metrų). SI priešdėliai taip pat vadinami dešimtainiais priešdėliais.

Istorija

SI sistema yra pagrįsta metrine matavimų sistema, kurią sukūrė prancūzų mokslininkai ir pirmą kartą buvo plačiai pristatyta po Didžiojo Prancūzijos revoliucija. Prieš įžangą metrinė sistema, matavimo vienetai buvo pasirinkti atsitiktinai ir nepriklausomai vienas nuo kito. Todėl konvertuoti iš vieno matavimo vieneto į kitą buvo sunku. Be to, skirtingose ​​vietose buvo naudojami skirtingi matavimo vienetai, kartais su tais pačiais pavadinimais. Metrinė sistema turėjo tapti patogia ir vienoda matų ir svorių sistema.

1799 metais buvo patvirtinti du standartai – ilgio (metras) ir svorio vieneto (kilogramas).

Jis buvo pristatytas 1874 m GHS sistema, remiantis trimis matavimo vienetais – centimetru, gramu ir sekunde. Taip pat buvo įvesti dešimtainiai priešdėliai nuo mikro iki mega.

1889 m. 1-oji Generalinė svorių ir matų konferencija patvirtino matų sistemą, panašią į GHS, bet pagrįstą metrais, kilogramais ir sekundėmis, nes šie matavimo vienetai buvo laikomi patogesniais. praktinis naudojimas.

Vėliau buvo įvesti pagrindiniai matavimo vienetai fiziniai dydžiai elektros ir optikos srityje.

1960 m. XI Generalinėje svorių ir matų konferencijoje buvo priimtas standartas, kuris pirmą kartą buvo pavadintas Tarptautine vienetų sistema (SI).

1971 m. IV Generalinė svorių ir matų konferencija iš dalies pakeitė SI, visų pirma įtraukdama vienetą medžiagos kiekiui (moliui) matuoti.

Dabar daugelyje pasaulio šalių SI pripažįstama teisine matavimo vienetų sistema ir beveik visada naudojama mokslo srityje (net ir šalyse, kurios SI nepritaikė).

SI vienetai

Skirtingai nuo įprastų sutrumpinimų, po SI vienetų ir jų išvestinių žymėjimų nėra taško.

Pagrindiniai vienetai

Išvestiniai vienetai

Išvestiniai vienetai gali būti išreikšti baziniais vienetais naudojant matematines operacijas daugyba ir dalyba. Kai kuriems išvestiniams vienetams patogumo dėlei suteikiami savi pavadinimai matematines išraiškas formuoti kitus išvestinius vienetus.

Išvestinio matavimo vieneto matematinė išraiška išplaukia iš fizinis įstatymas, kurio pagalba apibrėžiamas šis matavimo vienetas arba apibrėžiamas fizinis dydis, kuriam jis įvedamas. Pavyzdžiui, greitis yra atstumas, kurį kūnas nuvažiuoja per laiko vienetą. Atitinkamai, greičio matavimo vienetas yra m/s (metras per sekundę).

Dažnai tą patį matavimo vienetą galima parašyti skirtingais būdais, naudojant skirtingą bazinių ir išvestinių vienetų rinkinį (žr., pavyzdžiui, paskutinį lentelės stulpelį ). Tačiau praktikoje vartojami nusistovėję (arba tiesiog visuotinai pripažinti) posakiai, kurie geriausiu įmanomu būdu atspindėti fizinę reikšmę išmatuotas kiekis. Pavyzdžiui, norėdami parašyti jėgos momento reikšmę, turėtumėte naudoti N × m, o ne m × N arba J.

Vienetai, neįtraukti į SI sistemą

Generalinės svorių ir matų konferencijos sprendimu kai kuriuos matavimo vienetus, neįtrauktus į SI sistemą, „leidžiama naudoti kartu su SI“.

Bendra informacija

pultai galima naudoti prieš vienetų pavadinimus; jie reiškia, kad vienetą reikia padauginti arba padalyti iš tam tikro sveikojo skaičiaus, laipsnio 10. Pavyzdžiui, priešdėlis „kilo“ reiškia padaugintą iš 1000 (kilometras = 1000 metrų). SI priešdėliai taip pat vadinami dešimtainiais priešdėliais.

Tarptautiniai ir rusiški pavadinimai

Vėliau elektros ir optikos srityse buvo įvesti pagrindiniai fizinių dydžių vienetai.

SI vienetai

SI vienetų pavadinimai rašomi su mažoji raidė, po SI vienetų žymėjimų nėra taško, skirtingai nuo įprastų sutrumpinimų.

Pagrindiniai vienetai

Išvestiniai vienetai

Išvestinius vienetus galima išreikšti baziniais vienetais naudojant matematines operacijas: daugyba ir dalyba. Kai kuriems išvestiniams vienetams patogumo dėlei suteikiami savi pavadinimai.

Išvestinio matavimo vieneto matematinė išraiška išplaukia iš fizinio dėsnio, kuriuo šis matavimo vienetas apibrėžiamas, arba fizinio dydžio, kuriam jis įvedamas, apibrėžimo. Pavyzdžiui, greitis yra atstumas, kurį kūnas nuvažiuoja per laiko vienetą; atitinkamai greičio matavimo vienetas yra m/s (metras per sekundę).

Dažnai tą patį vienetą galima parašyti skirtingais būdais, naudojant skirtingą pagrindinių ir išvestinių vienetų rinkinį (žr., pavyzdžiui, paskutinį lentelės stulpelį ). Tačiau praktikoje vartojami nusistovėję (arba tiesiog visuotinai pripažinti) posakiai, geriausiai atspindintys fizinę kiekio reikšmę. Pavyzdžiui, norėdami parašyti jėgos momento reikšmę, turėtumėte naudoti Nm, o ne mN arba J.

Kelvino ir Celsijaus skalės yra susijusios taip: °C = K – 273,15

Ne SI vienetai

Generalinės svorių ir matų konferencijos sprendimu kai kuriuos į SI neįtrauktus vienetus „leidžiama naudoti kartu su SI“.

Kiti vienetai neleidžiami.

Tačiau į įvairiose srityse kartais naudojami kiti vienetai.

• Sistemos vienetai

Metrinė sistema yra bendras vardas tarptautinis dešimtainė sistema vienetų, kurių pagrindiniai vienetai yra metras ir kilogramas. Nors detalėse yra tam tikrų skirtumų, sistemos elementai visame pasaulyje yra vienodi.

Ilgio ir masės standartai, tarptautiniai prototipai. Tarptautiniai ilgio ir masės etalonų prototipai – metras ir kilogramas – buvo perduoti saugoti Tarptautiniam svorių ir matų biurui, įsikūrusiam Paryžiaus priemiestyje Sèvres. Skaitiklio standartas buvo liniuotė, pagaminta iš platinos lydinio su 10% iridžio, kurios skerspjūviui buvo suteikta speciali X forma, siekiant padidinti lenkimo standumą esant minimaliam metalo tūriui. Tokios liniuotės griovelyje buvo išilginis plokščias paviršius, o matuoklis buvo apibrėžtas kaip atstumas tarp dviejų linijų, nubrėžtų skersai liniuotės jos galuose, centrų, esant standartinei 0 ° C temperatūrai. Cilindro, pagaminto iš to paties platinos ir iridžio lydinio, kaip ir standartinis matuoklis, masė buvo nustatyta. imtasi kaip tarptautinis kilogramo prototipas, kurio aukštis ir skersmuo yra apie 3,9 cm. Šios etaloninės masės svoris lygus 1 kg jūros lygyje geografinė platuma 45°, kartais vadinama kilogramo jėga. Taigi jis gali būti naudojamas arba kaip masės etalonas absoliučiai vienetų sistemai, arba kaip jėgos etalonas techninei vienetų sistemai, kurioje vienas iš pagrindinių vienetų yra jėgos vienetas.

Tarptautinė SI sistema. Tarptautinė vienetų sistema (SI) yra suderinta sistema, kuri suteikia vieną ir tik vieną matavimo vienetą bet kokiam fiziniam dydžiui, pavyzdžiui, ilgiui, laikui ar jėgai. Kai kuriems vienetams suteikiami specialūs pavadinimai, pavyzdžiui, slėgio paskalio vienetas, o kitų pavadinimai yra kilę iš vienetų, iš kurių jie yra kilę, pavadinimų, pavyzdžiui, greičio vienetas – metras per sekundę. Pagrindiniai vienetai kartu su dviem papildomais geometriniais vienetais pateikti lentelėje. 1. Išvestiniai vienetai, kuriems priimti specialūs pavadinimai, pateikti lentelėje. 2. Iš visų darinių mechaniniai mazgai dauguma svarbu Jėgos vienetas yra niutonas, energijos vienetas yra džaulis, o galios vienetas yra vatas. Niutonas apibrėžiamas kaip jėga, suteikianti vieno metro per sekundę pagreitį vieno kilogramo masei. Džaulis lygus darbui kuri atsiranda, kai jėgos, lygios vienam niutonui, taikymo taškas pasislenka vieno metro atstumu jėgos kryptimi. Vatas yra galia, kuria per vieną sekundę atliekamas vienas džaulis. Elektriniai ir kiti išvestiniai įrenginiai bus aptarti toliau. Oficialios pagrindinių ir mažųjų vienetų apibrėžimai yra tokie.

Metras yra šviesos vakuume nueito kelio ilgis per 1/299 792 458 sekundės.

Kilogramas lygus masei tarptautinis kilogramo prototipas.

Antra- 9 192 631 770 spinduliuotės svyravimų periodų trukmė, atitinkanti perėjimus tarp dviejų cezio-133 atomo pagrindinės būsenos hipersmulkios struktūros lygių.

Kelvinas lygus 1/273,16 termodinaminės temperatūros trigubas taškas vandens.

Kurmis lygus medžiagos kiekiui, turinčiam 0,012 kg sveriančio anglies-12 izotopo struktūrinių elementų tiek pat kiek atomų.

Radianas- plokštumos kampas tarp dviejų apskritimo spindulių, kurių lanko ilgis yra lygus spinduliui.

Steradianas lygus erdviniam kampui, kurio viršūnė yra rutulio centre, išpjaunant sritį iš jos paviršiaus, lygus plotui kvadratas su šonu lygus spinduliui sferos.

Norėdami sudaryti dešimtainius kartotinius ir keli vienetai yra nustatytas priešdėlių ir daugiklių skaičius, nurodytas lentelėje. 3.

Taigi kilometras (km) yra 1000 m, o milimetras yra 0,001 m (Šie priešdėliai taikomi visiems vienetams, tokiems kaip kilovatai, miliamperai ir kt.)

Masė, trukmė ir laikas . Visi SI baziniai vienetai, išskyrus kilogramą, šiuo metu apibrėžiami kaip fizinės konstantos arba reiškiniai, kurie laikomi nekintamais ir labai atkuriami. Kalbant apie kilogramą, dar nerastas būdas jį įgyvendinti su atkuriamumo laipsniu, kuris pasiekiamas atliekant įvairius masės standartus lyginant su tarptautiniu kilogramo prototipu. Tokį palyginimą galima atlikti sveriant ant spyruoklinių svarstyklių, kurių paklaida neviršija 1 10 -8. Kelių ir kelių vienetų standartai kilogramui nustatomi sveriant ant svarstyklių.

Kadangi matuoklis apibrėžiamas pagal šviesos greitį, jį galima atkurti nepriklausomai bet kurioje gerai įrengtoje laboratorijoje. Taigi, naudojant trukdžių metodą, linijos ir galo ilgio matus, kurie naudojami dirbtuvėse ir laboratorijose, galima patikrinti tiesiogiai lyginant su šviesos bangos ilgiu. Klaida naudojant tokius metodus yra optimalias sąlygas neviršija vienos milijardosios dalies (1 10 -9). Tobulėjant lazerinėms technologijoms tokie matavimai labai supaprastėjo, jų diapazonas gerokai išsiplėtė.

Panašiai, antrasis, pagal šiuolaikinį apibrėžimą, gali būti savarankiškai realizuotas kompetentingoje laboratorijoje atominio pluošto įrenginyje. Spindulio atomai sužadinami aukšto dažnio generatoriumi, suderintu pagal atominį dažnį, ir elektroninė grandinė matuoja laiką, skaičiuodamas generatoriaus grandinės virpesių periodus. Tokius matavimus galima atlikti 1 10–12 tikslumu – daug didesniu, nei buvo įmanoma naudojant ankstesnius antrojo apibrėžimus, remiantis Žemės sukimu ir jos apsisukimu aplink Saulę. Laikas ir jis abipusis- dažnis - yra unikalūs ta prasme, kad jų standartai gali būti perduodami radijo ryšiu. Dėl to kiekvienas, turintis atitinkamą radijo imtuvą, gali priimti tikslaus laiko ir atskaitos dažnio signalus, kurių tikslumas beveik nesiskiria nuo perduodamų oru.

Mechanika. Remdamiesi ilgio, masės ir laiko vienetais, galime išvesti visus mechanikoje naudojamus vienetus, kaip parodyta aukščiau. Jei pagrindiniai vienetai yra metras, kilogramas ir sekundė, tai sistema vadinama ISS vienetų sistema; jei - centimetras, gramas ir sekundė, tada - pagal GHS vienetų sistemą. Jėgos vienetas CGS sistemoje vadinamas dyne, o darbo vienetas – erg. Kai kurie padaliniai gauna specialius pavadinimus, kai jie naudojami specialiose mokslo šakose. Pavyzdžiui, matuojant įtampą gravitacinis laukas Pagreičio vienetas CGS sistemoje vadinamas gal. Yra nemažai vienetų su specialiais pavadinimais, kurie nėra įtraukti į jokią nurodytą vienetų sistemą. Baras, anksčiau meteorologijoje naudotas slėgio vienetas, yra lygus 1 000 000 dynų/cm2. Arklio galios, pasenęs galios vienetas, vis dar naudojamas Didžiosios Britanijos techninėje agregatų sistemoje, taip pat Rusijoje, yra maždaug 746 vatai.

Temperatūra ir šiluma. Mechaniniai mazgai neleidžia išspręsti visų mokslinių ir techninių problemų, neįtraukiant jokių kitų ryšių. Nors darbas, atliktas judant masę prieš jėgos veikimą, ir kinetinė energija tam tikros masės, savo prigimtimi yra lygiavertės medžiagos šiluminei energijai, patogiau temperatūrą ir šilumą laikyti atskirais dydžiais, kurie nepriklauso nuo mechaninių.

Termodinaminė temperatūros skalė. Termodinaminės temperatūros vienetas Kelvinas (K), vadinamas kelvinais, nustatomas pagal vandens trigubą tašką, t.y. temperatūra, kurioje vanduo yra pusiausvyroje su ledu ir garais. Ši temperatūra laikoma 273,16 K, o tai lemia termodinaminę temperatūros skalę. Ši Kelvino pasiūlyta skalė pagrįsta antruoju termodinamikos dėsniu. Jei yra du šilumos rezervuarai su pastovi temperatūra ir grįžtamasis šilumos variklis, kuris perduoda šilumą iš vieno iš jų į kitą pagal Carnot ciklą, tada dviejų rezervuarų termodinaminių temperatūrų santykis gaunamas lygybe T 2 /T 1 = -Q 2 Q 1, čia Q 2 ir Q 1 yra šilumos kiekiai, perduodami kiekvienam iš rezervuarų (ženklas<минус>rodo, kad šiluma šalinama iš vieno iš rezervuarų). Taigi, jei šiltesnio rezervuaro temperatūra yra 273,16 K, o iš jo paimama šiluma yra dvigubai didesnė nei šilumos, perduodamos į kitą rezervuarą, tai antrojo rezervuaro temperatūra yra 136,58 K. Jei antrojo rezervuaro temperatūra yra 0 K, tada šiluma visiškai nebus perduota, nes visa dujų energija buvo paversta į mechaninė energija ciklo adiabatinio išsiplėtimo srityje. Ši temperatūra vadinama absoliutus nulis. Dažniausiai naudojama termodinaminė temperatūra moksliniai tyrimai, sutampa su temperatūra, įtraukta į būsenos lygtį idealios dujos PV = RT, kur P yra slėgis, V yra tūris ir R yra dujų konstanta. Lygtis rodo, kad idealių dujų atveju tūrio ir slėgio sandauga yra proporcinga temperatūrai. Šis dėsnis nėra tiksliai įvykdytas jokioms tikroms dujoms. Bet jei virusinės jėgos yra pataisytos, tada dujų plėtimasis leidžia atkurti termodinaminę temperatūros skalę.

Tarptautinė temperatūros skalė. Pagal pirmiau pateiktą apibrėžimą, temperatūra gali būti matuojama labai tiksliai (iki maždaug 0,003 K netoli trigubo taško) naudojant dujų termometriją. Į termiškai izoliuotą kamerą įdedamas platininis atsparumo termometras ir dujų rezervuaras. Kaitinama kamera, didėja termometro elektrinė varža ir padidėja dujų slėgis rezervuare (pagal būsenos lygtį), o atvėsus matomas priešingas vaizdas. Vienu metu matuodami varžą ir slėgį, termometrą galite kalibruoti pagal dujų slėgį, kuris yra proporcingas temperatūrai. Tada termometras dedamas į termostatą, kuriame skystas vanduo gali būti palaikoma pusiausvyra su jo kietąja ir garų fazėmis. Matuojant jo elektrinę varžą šioje temperatūroje, gaunama termodinaminė skalė, nes trigubo taško temperatūrai priskiriama reikšmė lygi 273,16 K.

Yra dvi tarptautinės temperatūros skalės – Kelvino (K) ir Celsijaus (C). Temperatūra Celsijaus skalėje gaunama iš temperatūros Kelvino skalėje, iš pastarosios atėmus 273,15 K.

Tikslūs temperatūros matavimai naudojant dujų termometriją reikalauja daug darbo ir laiko. Todėl Tarptautinė praktinė temperatūros skalė (IPTS) buvo įvesta 1968 m. Naudojant šią skalę, termometrai skirtingų tipų galima kalibruoti laboratorijoje. Ši skalė buvo nustatyta naudojant platinos atsparumo termometrą, termoporą ir spinduliavimo pirometrą, naudojamą temperatūros intervaluose tarp tam tikrų pastovių atskaitos taškų porų (temperatūros etalonų). MPTS turėjo kuo tiksliau atitikti termodinaminę skalę, tačiau, kaip vėliau paaiškėjo, jos nuokrypiai buvo labai dideli.

Farenheito temperatūros skalė. Temperatūros skalė Farenheito, kuris plačiai naudojamas kartu su britų techninę sistemą vienetų, taip pat atliekant nemokslinius matavimus daugelyje šalių, paprastai nustatomi pagal du pastovius atskaitos taškus – tirpstančio ledo temperatūrą (32 °F) ir vandens virimo temperatūrą (212 °F) esant normaliam (atmosferos) slėgiui. . Todėl norint gauti Celsijaus temperatūrą iš Farenheito temperatūros, iš pastarosios reikia atimti 32 ir rezultatą padauginti iš 5/9.

Šilumos vienetai. Kadangi šiluma yra energijos forma, ją galima išmatuoti džauliais, o šis metrinis vienetas buvo priimtas tarptautiniu susitarimu. Tačiau kadangi šilumos kiekį kažkada lėmė tam tikro vandens kiekio temperatūros pokytis, plačiai paplito vienetas, vadinamas kalorija ir yra lygus šilumos kiekiui, kurio reikia norint padidinti vieno gramo vandens temperatūrą 1 °. C. Kadangi vandens šiluminė talpa priklauso nuo temperatūros, turėjau patikslinti kalorijų vertę. Atsirado bent dvi skirtingos kalorijos -<термохимическая>(4,1840 J) ir<паровая>(4.1868 J).<Калория>, kuris naudojamas dietologijoje, iš tikrųjų yra kilokalorija (1000 kalorijų). Kalorijos nėra SI vienetas, todėl daugelyje mokslo ir technologijų sričių ji nebenaudojama.

Elektra ir magnetizmas. Visi visuotinai priimti elektriniai ir magnetiniai matavimo vienetai yra pagrįsti metrine sistema. Pagal šiuolaikiniai apibrėžimai elektros ir magnetiniai vienetai visi jie yra išvestiniai vienetai, išvesti pagal tam tikrus fizines formules iš metrinių vienetų ilgis, masė ir laikas. Kadangi daugumą elektrinių ir magnetinių dydžių nėra taip lengva išmatuoti naudojant minėtus etalonus, buvo nustatyta, kad patogiau, atliekant atitinkamus eksperimentus, nustatyti kai kurių nurodytų dydžių išvestinius etalonus, o kitus matuoti naudojant tokius etalonus.

SI vienetai. Žemiau pateikiamas SI elektrinių ir magnetinių vienetų sąrašas.

Amperas, elektros srovės vienetas, yra vienas iš šešių bazinių SI vienetų. Amperas yra nuolatinės srovės stiprumas, kuris, eidamas per dvi lygiagrečias tiesūs laidininkai begalinis ilgis su nereikšmingais mažas plotas apskrito skerspjūvio, esančio vakuume 1 m atstumu vienas nuo kito, kiekvienoje 1 m ilgio laidininko dalyje sukeltų sąveikos jėgą, lygią 2 10 - 7 N.

Voltas, potencialų skirtumo ir elektrovaros jėgos vienetas. Voltas – elektros įtampa rajone elektros grandinė su nuolatine 1 A srove ir 1 W suvartojančia galia.

Kulonas, elektros energijos kiekio vienetas (elektros krūvis). Kulonas – pratekančios elektros kiekis skerspjūvis dirigentas pas DC 1 A jėga 1 s.

Faradas, elektros talpos vienetas. Faradas yra kondensatoriaus talpa, kurios plokštelėse, įkraunant 1 C, atsiranda 1 V elektros įtampa.

Henris, induktyvumo vienetas. Henris yra lygus grandinės, kurioje ji atsiranda, induktyvumui Savęs sukeltas emf esant 1 V įtampai, tolygiai keičiant srovę šioje grandinėje 1 A per 1 s.

Vėberio magnetinio srauto vienetas. Weberis - magnetinis srautas, jam sumažėjus iki nulio, prie jo prijungtoje grandinėje, kurios varža 1 Ohm, teka elektros krūvis, lygus 1 C.

Tesla, magnetinės indukcijos vienetas. Tesla – homogeninio magnetinė indukcija magnetinis laukas, kuriame magnetinis srautas per plokščią 1 m2 plotą, statmeną indukcijos linijoms, yra 1 Wb.

Praktiniai standartai. Praktiškai ampero vertė atkuriama išmatuojant sąveikos jėgą tarp laido, kuriuo teka srovė, posūkių. Kadangi elektros srovė Yra procesas, kuris vyksta laikui bėgant, dabartinis standartas negali būti saugomas. Lygiai taip pat volto vertės negalima nustatyti tiesiogiai pagal jos apibrėžimą, nes mechaninėmis priemonėmis sunku atkurti vatą (galios vienetą) reikiamu tikslumu. Todėl voltas praktiškai atkuriamas naudojant normalių elementų grupę. 1972 m. liepos 1 d. JAV teisės aktuose buvo priimtas voltų apibrėžimas, pagrįstas Josephsono efektu kintamajai srovei (dažniui). AC tarp dviejų superlaidžių plokščių yra proporcinga išorinei įtampai).

Šviesa ir apšvietimas.Šviesos stiprio ir apšvietimo vienetų negalima nustatyti remiantis vien mechaniniais vienetais. Energijos srautą šviesos banga galime išreikšti W/m2, o šviesos bangos intensyvumą V/m, kaip ir radijo bangų atveju. Tačiau apšvietimo suvokimas yra psichofizinis reiškinys, kuriame svarbus ne tik šviesos šaltinio intensyvumas, bet ir žmogaus akies jautrumas. spektrinis pasiskirstymasšis intensyvumas.

Pagal tarptautinį susitarimą šviesos stiprio vienetas yra kandela (anksčiau vadinta žvake), lygus jėgaišviesti šia kryptimi spinduliuojantis šaltinis monochromatinė spinduliuotė dažnis 540 10 12 Hz (l = 555 nm), kurio šviesos spinduliavimo energijos jėga šia kryptimi yra 1/683 W/sr. Tai maždaug atitinka spermaceto žvakės, kuri kažkada buvo standartinė, šviesos intensyvumą.

Jei šaltinio šviesos stipris yra viena kandela visomis kryptimis, tai bendras šviesos srautas yra 4p liumenai. Taigi, jei šis šaltinis yra 1 m spindulio sferos centre, tada apšvietimas vidinis paviršius sfera yra lygi vienam liumenui per kvadratinis metras, t.y. vienas apartamentas.

Rentgeno ir gama spinduliuotė, radioaktyvumas. Rentgeno spinduliai (R) yra pasenęs rentgeno, gama ir fotonų spinduliuotės dozės vienetas, lygus spinduliuotės kiekiui, kuris, atsižvelgiant į antrinę elektronų spinduliuotę, sudaro jonus 0,001 293 g oro, turinčius krūvį. lygus vienam kiekvieno ženklo CGS krūvio vienetui. Sugertos spinduliuotės dozės SI vienetas yra pilkas, lygus 1 J/kg. Sugertos spinduliuotės dozės standartas yra sąranka su jonizacijos kameromis, kurios matuoja spinduliuotės sukeliamą jonizaciją.

Curie (Ci) yra pasenęs radioaktyviajame šaltinyje esančio nuklido aktyvumo vienetas. Curie prilygsta veiklai radioaktyvioji medžiaga(vaistas), kuriame per 1 s įvyksta 3700 10 10 irimo įvykių. SI sistemoje izotopų aktyvumo vienetas yra bekerelis, lygus nuklido aktyvumui radioaktyviame šaltinyje, kuriame vienas skilimo įvykis įvyksta per 1 s. Radioaktyvumo standartai gaunami matuojant nedidelių radioaktyviųjų medžiagų kiekių pusėjimo trukmę. Tada jonizacijos kameros, Geigerio skaitikliai, scintiliacijos skaitikliai ir kiti prietaisai skvarbiai spinduliuotei registruoti kalibruojami ir tikrinami naudojant tokius standartus.

SI sistemą priėmė XI Generalinė svorių ir matų konferencija, o kai kuriose vėlesnėse konferencijose buvo padaryta nemažai SI pakeitimų.

SI sistema apibrėžia septynis pagrindinius ir išvestinius matavimo vienetus, taip pat priešdėlių rinkinį. Sukurtos standartinės matavimo vienetų santrumpos ir išvestinių vienetų registravimo taisyklės.

Rusijoje galioja GOST 8.417-2002, kuris numato privalomą SI naudojimą. Jame išvardijami matavimo vienetai, pateikiami jų rusiški ir tarptautiniai pavadinimai ir nustatomos jų naudojimo taisyklės. Pagal šias taisykles tarptautiniuose dokumentuose ir prietaisų svarstyklėse leidžiama naudoti tik tarptautinius pavadinimus. Vidiniuose dokumentuose ir leidiniuose galite naudoti tarptautinius arba rusiškus pavadinimus (bet ne abu tuo pačiu metu).

Pagrindiniai vienetai: kilogramas, metras, sekundė, amperas, kelvinas, kurmis ir kandela. SI sistemoje šie vienetai laikomi nepriklausomais matmenimis, tai yra, nė vieno iš pagrindinių vienetų negalima gauti iš kitų.

Išvestiniai vienetai yra gaunami iš pagrindinių naudojant algebrines operacijas, tokias kaip daugyba ir dalyba. Kai kuriems išvestiniams SI sistemos vienetams suteikiami savi pavadinimai.

pultai gali būti vartojamas prieš matavimo vienetų pavadinimus; jie reiškia, kad matavimo vienetas turi būti padaugintas arba padalytas iš tam tikro sveikojo skaičiaus, laipsnio 10. Pavyzdžiui, priešdėlis „kilo“ reiškia padauginimą iš 1000 (kilometras = 1000 metrų). SI priešdėliai taip pat vadinami dešimtainiais priešdėliais.

Išvestiniai vienetai

Išvestiniai vienetai gali būti išreikšti baziniais vienetais, naudojant matematines daugybos ir dalybos operacijas. Kai kuriems išvestiniams vienetams patogumo dėlei suteikiami savi pavadinimai. Tokie vienetai gali būti naudojami ir kitiems išvestiniams vienetams sudaryti yra apibrėžtas arba fizinio dydžio, kuriam jis įvedamas, apibrėžimas. Pavyzdžiui, greitis yra atstumas, kurį kūnas nuvažiuoja per laiko vienetą. Atitinkamai, greičio matavimo vienetas yra m/s (metras per sekundę) lentelę Išvestiniai vienetai su savo pavadinimais). Tačiau praktikoje naudojamos nusistovėjusios (arba tiesiog visuotinai priimtos) išraiškos, kurios geriausiai atspindi fizinę matuojamo kiekio reikšmę. Pavyzdžiui, norėdami parašyti jėgos momento reikšmę, turėtumėte naudoti N × m, o ne m × N arba J.

Istorija

SI sistema yra pagrįsta metrine matavimų sistema, kurią sukūrė prancūzų mokslininkai ir pirmą kartą buvo plačiai pritaikyta po Prancūzijos revoliucijos. Prieš įvedant metrinę sistemą, matavimo vienetai buvo pasirinkti atsitiktinai ir nepriklausomai vienas nuo kito. Todėl konvertuoti iš vieno matavimo vieneto į kitą buvo sunku. Be to, skirtingose ​​vietose buvo naudojami skirtingi matavimo vienetai, kartais su tais pačiais pavadinimais. Metrinė sistema turėjo tapti patogia ir vienoda matų ir svorių sistema.

1799 metais buvo patvirtinti du standartai – ilgio (metras) ir svorio vieneto (kilogramas).

1874 metais buvo pristatyta GHS sistema, pagrįsta trimis matavimo vienetais – centimetru, gramu ir sekunde. Taip pat buvo įvesti dešimtainiai priešdėliai nuo mikro iki mega.

1889 m. 1-oji Generalinė svorių ir matų konferencija patvirtino matavimų sistemą, panašią į GHS, bet pagrįstą metrais, kilogramais ir sekundėmis, nes šie vienetai buvo laikomi patogesniais praktiniam naudojimui.

Vėliau buvo įvesti pagrindiniai vienetai fizikiniams dydžiams matuoti elektros ir optikos srityje.

1960 m. XI Generalinėje svorių ir matų konferencijoje buvo priimtas standartas, kuris pirmą kartą buvo pavadintas Tarptautine vienetų sistema (SI).

1971 m. IV Generalinė svorių ir matų konferencija iš dalies pakeitė SI, visų pirma įtraukdama vienetą medžiagos kiekiui (moliui) matuoti.

SI dabar priimta kaip teisinė sistema

XVII amžiuje, Europoje vystantis mokslui, vis dažniau pasigirdo raginimų įvesti universalų matą arba katalikišką matuoklį. Tai būtų dešimtainis matas, pagrįstas gamtos reiškinys, ir nepriklausomas nuo valdžią turinčio asmens sprendimų. Tokia priemonė pakeistų rinkinį įvairios sistemos priemonės, kurios tada egzistavo.

Britų filosofas Johnas Wilkinsas pasiūlė švytuoklės ilgį imti kaip ilgio vienetą, kurio pusperiodis būtų lygus vienai sekundei. Tačiau, priklausomai nuo matavimų vietos, vertė buvo skirtinga. Prancūzų astronomas Jeanas Richet nustatė šį faktą savo kelionės metu Pietų Amerika (1671 - 1673).

1790 m. ministras Talleyrand'as pasiūlė išmatuoti standartinį ilgį pastačius švytuoklę griežtai nustatytoje platumoje tarp Bordo ir Grenoblio – 45°. šiaurės platumos. Dėl to 1790 metų gegužės 8 d Nacionalinė Asamblėja nusprendė, kad metras yra švytuoklės ilgis, kurio pusperiodis svyruoja 45° platumoje, lygus 1 s. Pagal šiandienos SI, tas metras būtų lygus 0,994 m. Tačiau šis apibrėžimas netiko mokslo bendruomenei.

1791 metų kovo 30 d Prancūzų akademija Mokslai priėmė pasiūlymą nustatyti standartinį matuoklį kaip Paryžiaus dienovidinio dalį. Naujas vienetas turėjo būti viena dešimtoji milijoninė atstumo nuo pusiaujo iki Šiaurės ašigalis, tai yra viena dešimtoji milijoninė ketvirtadalio Žemės apskritimo dalis, matuojama išilgai Paryžiaus dienovidinio. Tai tapo žinoma kaip „tikras ir galutinis matuoklis“.

1795 m. balandžio 7 d. Nacionalinis konventas priėmė įstatymą, įvedantį metrinę sistemą Prancūzijoje, ir nurodė komisarams, tarp kurių buvo S. O. Coulon, J. L. Lagrange, P.-S. Laplasas ir kiti mokslininkai eksperimentiškai nustatė ilgio ir masės vienetus.

1792–1797 m. revoliucinės konvencijos sprendimu prancūzų mokslininkai Delambras (1749–1822) ir Mechainas (1744–1804) išmatavo 9 ° 40 ilgio Paryžiaus dienovidinio lanką nuo Diunkerko iki Barselonos. per 6 metus nutiesė 115 trikampių grandinę visoje Prancūzijoje ir dalyje Ispanijos.

Tačiau vėliau paaiškėjo, kad neteisingai įvertinus Žemės poliarinį suspaudimą, standartas pasirodė 0,2 mm trumpesnis. Taigi 40 000 km dienovidinio ilgis yra tik apytikslis. Tačiau pirmasis žalvarinio skaitiklio standarto prototipas buvo pagamintas 1795 m. Reikėtų pažymėti, kad masės vienetas (kilogramas, kurio apibrėžimas buvo pagrįstas vieno kubinio decimetro vandens mase) taip pat buvo susietas su skaitiklio apibrėžimu.

SI sistemos formavimosi istorija

1799 metų birželio 22 dieną Prancūzijoje buvo pagaminti du platininiai etalonai – standartinis metras ir standartinis kilogramas. Ši data pagrįstai gali būti laikoma dabartinės SI sistemos kūrimo pradžia.

1832 m. Gaussas sukūrė vadinamąją absoliučią vienetų sistemą, kaip pagrindinius tris vienetus: laiko vienetą - sekundę, ilgio vienetą - milimetrą ir masės vienetą - gramą, nes naudojant šiuos vienetų mokslininkas sugebėjo išmatuoti absoliuti vertėŽemės magnetinis laukas (ši sistema vadinama Gauso GHS).

1860-aisiais, veikiant Maxwellui ir Thomsonui, buvo suformuluotas reikalavimas, kad pagrindiniai ir išvestiniai vienetai turi derėti vienas su kitu. Dėl to 1874 m. buvo pristatyta GHS sistema, o priešdėliai taip pat buvo skirti vienetų daliniams ir kartotiniams žymėti nuo mikro iki mega.

1875 m. 17 valstybių, tarp jų Rusijos, JAV, Prancūzijos, Vokietijos, Italijos, atstovai pasirašė Metrinę konvenciją, pagal kurią buvo įsteigtas Tarptautinis priemonių biuras, Tarptautinis priemonių komitetas ir reguliariai šaukiama Generalinė konferencija. Svoriai ir matai (GCPM) pradėjo veikti. Tuo pačiu metu buvo pradėtas kurti tarptautinis kilogramo standartas ir skaitiklio standartas.

1889 m. pirmojoje CGPM konferencijoje buvo priimta MKS sistema, pagrįsta metrais, kilogramais ir antra, panaši į GHS, tačiau MKS įrenginiai buvo priimtinesni dėl praktinio naudojimo patogumo. Vėliau bus pristatyti įrenginiai optikai ir elektrai.

1948 m. Prancūzijos vyriausybės įsakymu ir Tarptautinė sąjunga teorinės ir taikomosios fizikos, Devintoji Generalinė svorių ir matų konferencija pavedė Tarptautiniam svorių ir matų komitetui, siekiant suvienodinti matavimo vienetų sistemą, pasiūlyti savo idėjas sukurti vieningą matavimo vienetų sistemą, kuri galėtų būti priimta. visų Metrinės konvencijos valstybių narių.

Dėl to 1954 m. dešimtajame CGPM buvo pasiūlyti ir priimti šie šeši vienetai: metras, kilogramas, sekundė, amperas, kelvinas ir kandela. 1956 m. sistema gavo pavadinimą „Système International d’Unités“ - tarptautinė vienetų sistema. 1960 m. buvo priimtas standartas, kuris pirmą kartą buvo pavadintas „Tarptautinė vienetų sistema“, ir buvo suteikta santrumpa „SI“. Pagrindiniai vienetai išlieka tie patys šeši vienetai: metras, kilogramas, sekundė, amperas, kelvinas ir kandela. (Rusiška santrumpa „SI“ gali būti iššifruota kaip „Tarptautinė sistema“).

1963 m. SSRS pagal GOST 9867-61 „Tarptautinė vienetų sistema“ SI buvo priimta kaip pirmenybė regionams. nacionalinė ekonomika, mokslo ir technologijų srityse, taip pat mokymui švietimo įstaigose.

1968 m. tryliktajame CGPM vienetas „kelvino laipsnis“ buvo pakeistas „kelvinu“, taip pat buvo priimtas pavadinimas „K“. Be to, buvo priimtas naujas sekundės apibrėžimas: sekundė yra laiko intervalas, lygus 9 192 631 770 spinduliavimo periodų, atitinkančių perėjimą tarp dviejų hipersmulkių cezio-133 atomo kvantinės būsenos lygių. 1997 m. bus priimtas paaiškinimas, pagal kurį šis laiko intervalas reiškia cezio-133 atomą ramybės būsenoje 0 K temperatūroje.

1971 m., 14 CGPM, buvo pridėtas dar vienas pagrindinis vienetas „molis“ - medžiagos kiekio vienetas. Molis – tai medžiagos kiekis sistemoje, kurioje yra tiek pat struktūrinių elementų, kiek anglies-12 atomų, sveriančių 0,012 kg. Naudojant apgamą konstrukciniai elementai turi būti nurodyti ir gali būti atomai, molekulės, jonai, elektronai ir kitos dalelės arba nurodytos dalelių grupės.

1979 m. 16-asis CGPM priėmė naują kandelos apibrėžimą. Kandela – šaltinio, skleidžiančio monochromatinę spinduliuotę, kurios dažnis 540·1012 Hz, šviesos stipris tam tikra kryptimi, kurio šviesos energijos stipris šia kryptimi yra 1/683 W/sr (vatai steradianui).

1983 m. 17-ajame CGPM buvo pateiktas naujas skaitiklio apibrėžimas. Metras – tai atstumas, kurį šviesa nukeliauja vakuume per (1/299 792 458) sekundes.

2009 m. Rusijos Federacijos Vyriausybė patvirtino „Dėl kiekių vienetų, kuriuos leidžiama naudoti 2009 m. Rusijos Federacija“, o 2015 metais jis buvo pakeistas, kad būtų panaikintas kai kurių nesisteminių vienetų „galiojimo laikas“.

SI sistemos paskirtis ir vaidmuo fizikoje

Šiandien tarptautinė fizikinių dydžių sistema SI yra priimta visame pasaulyje ir naudojama daugiau nei kitos sistemos tiek moksle, tiek technikoje, kasdienybėžmonių – ji yra moderni versija metrinė sistema.

Dauguma šalių naudoja SI vienetus technologijoje, net jei kasdienybė naudokite tradicinius vienetus šioms teritorijoms. Pavyzdžiui, JAV įprasti vienetai apibrėžiami SI vienetais, naudojant fiksuotus koeficientus.

Išsamus išsamus aprašymas SI sistemose oficiali forma išdėstyta SI brošiūroje, išleistoje nuo 1970 m., ir jos priede; šie dokumentai skelbiami oficialioje Tarptautinio svorių ir matų biuro svetainėje. Nuo 1985 metų šie dokumentai išduodami anglų ir prancūzų, ir visada yra verčiami į daugelį pasaulio kalbų, nors oficialia kalba dokumentas – prancūzų kalba.

Tikslus oficialus SI sistemos apibrėžimas suformuluotas taip: „Tarptautinė vienetų sistema (SI) yra vienetų sistema, pagrįsta Tarptautinė sistema kiekiai, kartu su pavadinimais ir simboliais, taip pat priešdėlių ir jų pavadinimų bei simbolių rinkinys, kartu su jų taikymo taisyklėmis, priimtomis Generalinės svorių ir matų konferencijos (CGPM).

SI sistema apibrėžia septynis pagrindinius fizikinių dydžių vienetus ir jų išvestinius bei jų priešdėlius. Standartinės vienetų pavadinimų santrumpos ir vedinių rašymo taisyklės yra reglamentuojamos. Yra, kaip ir anksčiau, septyni pagrindiniai vienetai: kilogramas, metras, sekundė, amperas, kelvinas, molis, kandela. Pagrindiniai vienetai turi nepriklausomus matmenis ir negali būti išvesti iš kitų vienetų.

Kalbant apie išvestinius vienetus, juos galima gauti remiantis pagrindiniais, atliekant matematines operacijas, tokias kaip dalyba ar daugyba. Kai kurie išvestiniai vienetai, tokie kaip „radianas“, „liumenas“, „kulonas“, turi savo pavadinimus.

Prieš vieneto pavadinimą galite naudoti priešdėlį, pvz., milimetras - tūkstantoji metro dalis, o kilometras - tūkstantis metrų. Priešdėlis reiškia, kad vienas turi būti padalintas arba padaugintas iš sveikojo skaičiaus, kuris yra tam tikra dešimties galia.