Ma nyilvánvalónak tűnik, hogy Oroszországban és Afrikában egy kilogramm cukor egy kilogramm cukor lesz. Meg fog lepődni, amikor megtudja, hogy mindössze 200 évvel ezelőtt 1 pud súlya még a szomszédos tartományokban is más volt. A nemzetközi SI-rendszer hozott bennünket közös nevezőre, amelyet a világ legtöbb országa ma is működtet. De nem mindig volt így. A mérési etalonok és az egységes SI rendszer bevezetésének történetéről - a cikk későbbi részében.
Miért van szükségünk szabványokra?
A civilizáció fejlődése számos szabványt és intézkedési szabványt ismert, amelyek az évszázadok során változtak. Például az ókori Egyiptomban a súlymérték a kikkar, az ókori Rómában tehetség, Oroszországban egy póló. És mindezek az egymást helyettesítő intézkedések megkövetelték, hogy az emberiség megállapodjon a fizikai paraméterek közös egységeiről, amelyek mindenki számára összehasonlíthatók egyetlen szerződéses egységhez (szabványhoz).
A tudományos és technológiai fejlődés fejlődésével csak nőtt az igény egy ilyen egységes szabványrendszerre. A kereskedelmi és gazdasági tevékenységi körből kiindulva ez a szabványrendszer lettszükségszerű minden más területen - építőiparban (rajzok), ipari (például ötvözetek egysége) és még kulturális (időintervallum) is.
A mérő meghatározása
Majdnem a 17. század végéig a hosszmértékek eltérőek voltak az egyes országokban. De most eljött az idő, amikor a tudomány fejlődéséhez egyetlen hosszúságmérőre volt szükség – a katolikus mérőóra.
Az első szabványt John Wilkins brit tudós és filozófus javasolta – egy inga hosszát, amelynek periódusának fele egyenlő egy másodperccel, a hosszúság mértékegységeként. De gyorsan világossá vált, hogy ez az érték a mérés helyétől függően nagymértékben változik.
1790-ben a franciaországi Nemzetgyűlés az akkori miniszter, Talleyrand javaslatára elfogadta a mérő egy etalonját, 1791-ben a Francia Tudományos Akadémia már egy tízmilliomodnyi hosszmérőt fogadott el. az Egyenlítő és az Északi-sark távolsága, a párizsi meridián mentén mérve. Egyetértek, elég nehéz.
A nyugodt próbálkozások folytatódnak
A modern SI-rendszer prototípusa a franciaországi metrikus rendszer volt, amelyet az 1795-ös Nemzeti Konvent javasolt az akkori vezető tudósok kidolgozására. A hossz- és tömegszabványok kidolgozásán dolgozott Ch. Coulomb, J. Lagrange, P.-S. Laplace és mások. Több javaslat is volt, de a meridiánt még megmérték. És az első mérőműszer 1975-ben készült sárgarézből.
És mégis 1799. június 22-ét kell az egységes mértékrendszer születésnapjának és a modern SI mértékegységrendszer prototípusának tekinteni. Franciaországban ekkor gyártották a platináta mérő és a kilogramm első etalonja.
Múlnak az évek, megjelenik a Gauss-féle abszolút mértékegységrendszer (1832), valamint Maxwell és Thomson többszörös egységeinek előtagjai.
És 1875-ben 17 állam írta alá a mérőegyezményt. Jóváhagyta a Nemzetközi Mérésügyi Irodát és a Nemzetközi Mérésügyi Bizottságot, és megkezdte tevékenységét az Általános Súly- és Mértékkonferencia. Az első, 1889-es konferencián elfogadták az első egységes metrikus rendszert, amely a méter, kilogramm, második alapú.
A benchmarkok története folytatódik
Az elektromosság és az optika fejlesztése saját maga módosítja a szabványok fogalmát. A tudomány nem áll meg, és új mértékegységekre van szükség.
1954-ben, a Tizedik Általános Súly- és Mértékkonferencián hat mértékegységet fogadtak el - méter, kilogramm, másodperc, amper, kandela, Kelvin-fok. 1960-ban ez a rendszer a Systeme International d'Unites nevet kapta, 1960-ban pedig elfogadták a Nemzetközi Mértékegységrendszer szabványát, rövidítve SI. Az orosz nyelvű "SI" a nemzetközi rendszer rövidítése. Ez az SI mérési rendszer, amelyet ma az egész világ használ. Ez alól az USA, Nigéria és Mianmar kivételt képeztek.
Az SI-rendszer meghatározása
Rögtön meg kell jegyezni, hogy nem ez az egyetlen szabványrendszer. Az alkalmazott fizika egyes ágai más mértékegységrendszereket használnak.
Ma a fizikai mennyiségek nemzetközi rendszere, az SI a leggyakrabban használt metrikus rendszer a világon. Hivatalos részletes leírását a"SI Brosúra" (1970). Hivatalos meghatározás "Az SI Nemzetközi Mértékegységrendszer a Nemzetközi Mértékegységrendszeren alapuló mértékegységek rendszere, nevekkel és szimbólumokkal, valamint előtagok halmazával … az alkalmazási szabályokkal …".
Alaprendszer
Az SI mértékegységeinek alapelvei a következők:
- A fizikai mennyiségek hét alapegysége van meghatározva. Az SI rendszerben nem származtathatók más mennyiségekből. Ezek a következők: kilogramm (súly), méter (hossz), másodperc (idő), amper (áram), kelvin (hőmérséklet), mol (anyagmennyiség), kandela (fényintenzitás).
- Az SI alaprendszer értékeiből származtatott mennyiségeket határozunk meg, amelyeket az alapmennyiségekkel végzett matematikai műveletekkel kapunk.
- A mennyiségek előtagjai és a használatukra vonatkozó szabályok meg vannak határozva. Az előtagok azt jelentik, hogy az egységet egy egész számmal kell osztani/szorozni, ami 10 hatványa.
Jelentés az életben és a tudományban
Amint már említettük, a világ legtöbb országa SI-egységet használ. Még akkor is, ha a hétköznapi életben az ország hagyományos mértékegységeit használják, ezeket úgy határozzák meg, hogy rögzített együtthatók segítségével SI-rendszerre konvertálják.
Az SI rendszer összes alapegységét olyan fizikai állandók vagy jelenségek határozzák meg, amelyek változatlanok, és a világ bármely pontján nagy pontossággal reprodukálhatók. Az egyetlen kivétel a kilogramm, amelynek szabványa egyelőre az egyetlen fizikai prototípus.
MKS mértékegységrendszer (méter, kilogramm,második) lehetővé teszi a mechanika, termodinamika és az elméleti fizika és a gyakorlati tudomány egyéb területeinek problémáinak megoldását.
De egyes iparágakban (például az elektrodinamikában) az SI-rendszer veszít más metrikus rendszerekkel szemben. Éppen ezért a világon számos metrikus rendszer létezik, amelyek értékei bizonyos mértékig a fő szabványokhoz kötődnek - kilogramm, méter és másodperc.
SI-egységek
Alapegységek (emlékezzünk vissza - hét van belőlük) és megnevezésük a táblázatban látható, de mindannyiunk számára jól ismertek. Ebben a rendszerben az egységek nevei kisbetűvel vannak írva, és az egységek kijelölése után pont nem kerül beírásra.
A származtatott mértékegységeket (22 db van) matematikai számításokkal fejezik ki, és a fizikai törvényekből következnek. Például a sebesség az a távolság, amelyet egy test időegység alatt megtesz - m / s. Néhány származtatott egységnek saját neve van (radián, hertz, newton, joule), és különböző módon írhatók.
Vannak olyan mértékegységek, amelyek nem szerepelnek az SI rendszerben, de együtt használhatók. Ezeket az Általános Súly- és Mértékegyezmény hagyta jóvá. Például perc, óra, nap, liter, csomó, hektár.
Logaritmikus értékegységek és relatív értékek is használhatók. Például százalék, oktáv, évtized.
A széles körben használt értékek használata is megengedett. Például hét, év, század.
Különböző rendszerek értékeinek konvertálására tervezett konvektorok vannak. Nagyon sok van belőlük, de mindegyik támaszkodik rájukegységes metrikus értékek.
A nemzetközi SI-rendszer előnyei
E rendszer egyetemessége nyilvánvaló. Minden fizikai jelenséget, a menedzsment és a technológia minden ágát egyetlen mennyiségi rendszer fedi le. Csak az SI rendszer ad fontos és könnyen használható mértékegységeket.
A rendszer velejárója a rugalmasság, amely lehetővé teszi a rendszeren kívüli egységek használatát, valamint a fejlesztés lehetőségét - szükség esetén az SI-értékek száma növelhető. Az egységeket a nemzetközi megállapodásoknak és a mérési technológiák fejlettségi szintjének megfelelően módosítani kell.
Az egységek egyesítése széles körben használta ezt a rendszert (több mint 130 országban), és számos befolyásos nemzetközi szervezet (ENSZ, UNESCO, Tiszta és Alkalmazott Fizika Nemzetközi Uniója) elismerte.
Az SI-rendszer növeli a tervezők és tudósok termelékenységét, egyszerűsíti és megkönnyíti az oktatási folyamatot és a nemzetközi kapcsolatok gyakorlását minden területen.
Utolsó fizikai prototípus
Az SI-rendszer minden mértékegységét fizikai állandók határozzák meg. Kivétel a kilogramm. Eddig csak ennek a szabványnak van saját fizikai prototípusa, és ez kiemelkedik a mértékegységek vékony sorából.
A kilogramm szabvány egy 9 rész platina és 1 rész irídium ötvözetéből készült henger. Tömege egy liter víznek felel meg a legnagyobb sűrűségben (4 Celsius fok, normál tengerszint feletti nyomás). 1889-ben 80 db készült belőle, ebből 17 dbátkerült a metrikus egyezményt aláíró országokba.
Ma ennek a szabványnak az eredeti példánya három lezárt kapszulában található Sevres városában, Párizs külvárosában, a Nemzetközi Súly- és Mértékiroda széfjében. Minden évben ünnepélyesen eltávolítják és megbékítik.
A kilogramm szabvány orosz változata az Összoroszországi Metrológiai Kutatóintézetben található. Mengyelejev (Szentpétervár). Ezek a 12. és 26. prototípusok
Az iPhone elromlik az SI-rendszer tömegszabványának elvesztése miatt
Az emberiség teljes metrikus rendszere ma veszélyben van. És ez azért történik, mert az egyetlen fizikailag létező szabvány a gyors „fogyás”.
Kísérletileg bebizonyosodott, hogy minden évszázadban 3x10−8 kilogrammal könnyebbé válik a kilogramm szabvány. Ennek oka az atomok leválása az éves felmérések során. Nyilvánvaló, hogy ezen érték állandójának megsértése szükségszerűen az összes többi érték változását vonja maga után.
A helyzet mentésére hivatott az Electronic Kilogram projekt (National Institute of Standards and Technology, USA), amely egy olyan teljesítményű eszköz létrehozását írja elő, amely 1 kilogramm tömeget képes felemelni egy elektromágneses térben. Az alkotás még folyamatban van.
A másik irány egy 2250 x 281489633 szén-12 atomos kocka. Magassága 8,11 centiméter lesz, és nem fog csökkenni az idő múlásával. Ez a projekt is fejlesztés alatt áll.
Érdekes tények a szabványokról és nem csak
Az idő állandó érték. Ban benBolygónk minden időzónájában az időt az UTC egyetemes időhöz viszonyítva határozzák meg. Érdekes módon ennek a rövidítésnek nincs dekódolása.
A tengerészek továbbra is a „csomót” használják. Kevesen tudják, de ennek az egységnek hosszú története van. A hajók sebességének mérésére korábban olyan rönköt használtak, amelynek csomói azonos távolságra voltak megkötve. A modern sebességmérők sokkal tökéletesebbek lettek, de a név megmaradt.
És a gépjármű lóerő mérése is valós tényen alapul. A gőzgép feltalálója, James White ily módon demonstrálta felfedezésének előnyeit. 1 lóerő alatt kiszámította a ló által percenként felemelt teher tömegét.
