Nemzetközi mértékegységrendszer (SI). Fizikai mennyiségek A fizikai mennyiségek nemzetközi mértékegységrendszere szerint az erő

Általános koncepció.

A méréseket vizsgáló tudományág a metrológia.

Metrológia– a mérések, azok egységét biztosító módszerek és eszközök tudománya, valamint a kívánt pontosság elérésének módjai.

A metrológiában ők döntenek a következő fő feladatokat : a fizikai mennyiségek mértékegységeinek és rendszereinek általános méréselméletének kidolgozása, módszerek és mérőeszközök fejlesztése, mérési pontosság meghatározásának módszerei, a mérőeszközök egységének és egységességének biztosításának alapjai, szabványok és példamutató mérőeszközök, módszerek egységméretek átvitele a szabványos és példaértékű mérőműszerekről a munkaeszközök mérésére.

Fizikai mennyiségek. A fizikai mennyiségek nemzetközi mértékegységeinek rendszere Si.

Fizikai mennyiség egy fizikai objektum (jelenség vagy folyamat) egyik tulajdonságának jellemzője, amely minőségi szempontból sok fizikai objektumra jellemző, de mennyiségileg minden objektumra egyedi.

Fizikai mennyiségi értékértékének értékelése egy bizonyos számú, számára elfogadott egység vagy egy számára elfogadott skálaszám formájában. Például a 120 mm egy lineáris érték; 75 kg a testtömeg érték, a HB190 a Brinell keménységi szám.

Fizikai mennyiség mérése olyan műszaki eszközökkel végrehajtott műveletek összessége, amelyek egy mértékegységet tárolnak vagy reprodukálnak egy fizikai mennyiség skáláját, és amely abból áll, hogy a mért mennyiséget (kifejezetten vagy implicit módon) összehasonlítják a mértékegységével vagy skálájával annak érdekében, hogy megkapják e mennyiség értékét a a legkényelmesebb forma.

A méréselméletben általánosan elfogadott ötféle mérleg : nevek, sorrend, intervallumok, relációk és abszolútum.

Választhat háromféle fizikai mennyiség , melynek mérése különböző szabályok szerint történik.

Az első típusú fizikai mennyiségek olyan mennyiségeket foglalnak magukban a mérethalmazon, amelyeknek csak sorrendi és egyenértékűségi viszonyai vannak meghatározva. Ezek olyan összefüggések, mint a „puhább”, „keményebb”, „melegebb”, „hidegebb” stb. Az ilyen értékek közé tartozik például a keménység, amelyet a test azon képességeként határoznak meg, hogy ellenálljon egy másik test behatolásának. bele; A hőmérséklet, mint a test felmelegedésének mértéke stb. Az ilyen összefüggések létezését elméletileg vagy kísérletileg, speciális összehasonlítási eszközökkel, valamint egy fizikai mennyiség bármilyen objektumra gyakorolt ​​hatásának megfigyelései alapján állapítják meg.

A második típusú fizikai mennyiségeknél a sorrend és az ekvivalencia viszonya mind a méretek között, mind a méretek között méretpárokban történik. Horog. Az időintervallumok közötti különbségeket egyenlőnek tekintjük, ha a megfelelő jelek közötti távolságok egyenlőek.

A harmadik típus az additív fizikai mennyiségekből áll. Az additív fizikai mennyiségek olyan mennyiségek, amelyeknek a mérethalmazán nemcsak a sorrend és az ekvivalencia összefüggései, hanem az összeadás és kivonás műveletei is definiáltak. Ilyen mennyiségek a hossz, a tömeg, az áramerősség stb. Ezek részenként mérhetők, és az egyes mértékek összegzésén alapuló többértékű mértékkel is reprodukálhatók. Például két test tömegének összege annak a testnek a tömege, amely egyenlő karú skálákon egyensúlyba hozza az első kettőt.

Fizikai mennyiségek rendszere egymással összefüggő fizikai mennyiségek halmaza, amelyet elfogadott elvek szerint alakítanak ki, amikor egyes mennyiségeket függetlennek, míg másokat független mennyiségek függvényeinek tekintünk. A fizikai mennyiségek rendszere alapvető fizikai mennyiségeket tartalmaz, amelyeket hagyományosan e rendszer többi mennyiségétől függetlenként fogadunk el, és származtatott fizikai mennyiségeket, amelyeket ennek a rendszernek az alapmennyiségei határoznak meg.

Additív fizikai mennyiségek olyan mennyiségek, amelyeknek a mérethalmazán nemcsak a sorrend és az ekvivalencia összefüggései, hanem az összeadás és kivonás műveletei is definiáltak. Ilyen mennyiségek a hossz, a tömeg, az áramerősség stb. Ezek részenként mérhetők, és az egyes mértékek összegzésén alapuló többértékű mértékkel is reprodukálhatók. Például két test tömegének összege annak a testnek a tömege, amely egyenlő karú skálákon egyensúlyba hozza az első kettőt.

Alapvető fizikai mennyiség Az egységrendszerben szereplő fizikai mennyiség, amelyet hagyományosan függetlennek tekintenek a rendszer többi mennyiségétől.

Az egységrendszer származtatott egysége – mértékegységrendszer fizikai mennyiségének deriváltjának egysége, amelyet az alapegységekhez viszonyított egyenlet szerint képeznek.

A származtatott egységet koherensnek nevezzük, ha ebben az egyenletben a numerikus együtthatót eggyel egyenlőnek vesszük. Ennek megfelelően az alapegységekből és koherens deriváltokból álló mértékegységrendszert fizikai mennyiségek koherens egységrendszerének nevezzük.

Abszolút mérlegek rendelkeznek az arányskálák összes jellemzőjével, de emellett rendelkeznek a mértékegység természetes, egyértelmű definíciójával. Az ilyen skálák relatív mennyiségeknek felelnek meg (azonos fizikai mennyiségek arányskáláival leírt arányai). Az abszolút skálák között megkülönböztetünk abszolút skálákat, amelyek értéke 0 és 1 között van. Ilyen érték például a hatékonysági tényező.

Név skálák csak egy ekvivalenciareláció jellemzi. Lényegében minőségi, és nem tartalmaz nullákat vagy mértékegységeket. Ilyen skála például a szín név szerinti értékelése (színatlaszok). Mivel minden színnek számos változata van, ilyen összehasonlítást csak megfelelő vizuális képességekkel rendelkező, tapasztalt szakember végezhet.

Mérlegrendelés az ekvivalencia és a sorrend viszonya jellemzi. Egy ilyen skála gyakorlati használatához számos szabvány megállapítása szükséges. Az objektumok osztályozása a vizsgált tulajdonság intenzitásának és referenciaértékének összehasonlításával történik. A sorrendi skálák közé tartozik például a földrengés skála, a szélerőskála, a keménységi skála stb.

Különbség skála abban különbözik a sorrendi skálától, hogy az ekvivalencia és a sorrend összefüggései mellett hozzáadódik a tulajdonság különböző mennyiségi megnyilvánulásai közötti intervallumok (különbségek) ekvivalenciája. Feltételes nulla értékei vannak, az intervallumok nagysága megegyezés szerint kerül kialakításra. Egy ilyen skála tipikus példája az időintervallum skála. Az időintervallumok összegezhetők (kivonhatók).

Attitűdskálák olyan tulajdonságok leírása, amelyekre az ekvivalencia, a sorrend és az összegzés, következésképpen a kivonás és szorzás összefüggései érvényesek. Ezek a skálák természetes nulla értékkel rendelkeznek, a mértékegységek megegyezés alapján kerülnek megállapításra. Egy arányskála esetében egy szabvány elegendő az összes vizsgált objektum elosztásához a mért tulajdonság intenzitása szerint. Az arányskálára példa a tömegskála. Két objektum tömege egyenlő mindegyikük tömegének összegével.

A fizikai mennyiség mértékegysége– fix méretű fizikai mennyiség, amelyhez hagyományosan eggyel egyenlő értéket rendelnek, és homogén fizikai mennyiségek mennyiségi kifejezésére használják. Az önállóan megállapított mennyiségek száma megegyezik a rendszerben szereplő mennyiségek száma és a mennyiségek közötti összefüggés független egyenletek számának különbségével. Például ha egy test sebességét a képlet határozza meg υ =L/t akkor csak két mennyiség állapítható meg egymástól függetlenül, a harmadik pedig ezeken keresztül fejezhető ki.

Fizikai mennyiség mérete– Hatvány-monomiális kifejezés, amely az alapvető fizikai mennyiségek különböző hatványú szimbólumainak szorzataiból áll, és egy adott mennyiségnek az adott mennyiségrendszerben alapnak elfogadott fizikai mennyiségekkel való kapcsolatát tükrözi, és arányossági együtthatóval egyenlő. az egységhez.

A monomiális alapmennyiségek szimbólumainak hatványai lehetnek egész, tört, pozitív és negatív.

A mennyiségek dimenzióját a dim jel jelöli. Rendszerben LMT mennyiségek dimenziója x akarat:

Ahol L, M, T - az alapnak vett mennyiségek szimbólumai (hossz, tömeg, idő); l, m, t– egész vagy tört, pozitív vagy negatív valós számok, amelyek a dimenzió mutatói.

A fizikai mennyiség dimenziója általánosabb jellemző, mint a mennyiséget definiáló egyenlet, mivel ugyanaz a dimenzió rejlehető olyan mennyiségekben, amelyeknek különböző minőségi vonatkozásai vannak.

Például az erő munkája A egyenlet határozza meg A = FL; mozgó test mozgási energiája - az E k = mυ 2 /2 egyenlettel, és az első és a második mérete megegyezik.

A dimenziókkal különféle műveletek hajthatók végre: szorzás, osztás, hatványozás és gyökérkivonás.

SI alapegységek

Fizikai mennyiség dimenziójának mutatója – kitevő, amelyre egy származtatott fizikai mennyiség dimenziójában szereplő alapvető fizikai mennyiség dimenzióját emeljük. A dimenziókat széles körben használják származtatott egységek képzésére és az egyenletek homogenitásának ellenőrzésére. Ha egy dimenzió kitevőinek súlya nulla, akkor egy ilyen fizikai mennyiséget dimenzió nélkülinek nevezünk. Minden relatív mennyiség (az azonos nevű mennyiségek aránya) dimenzió nélküli. Figyelembe véve azt az igényt, hogy a Nemzetközi Mértékegységrendszernek a tudomány és a technológia minden területét le kell fednie, a fő mértékegységeket választotta ki. A mechanikában ezek a hossz, a tömeg és az idő mértékegységei, az elektromosságban egységnyi elektromos áramot adnak hozzá, a hőben - a termodinamikai hőmérséklet mértékegységét, az optikában - a fényintenzitás mértékegységét, a molekuláris fizikában, a termodinamikában és a kémiában - egy egység. az anyag mennyiségétől. Ez a hét mértékegység rendre: méter, kilogramm, másodperc, amper. Az SI alapegységei a kelvin, a kandela és a mol.

A Nemzetközi Mértékegységrendszerben betartott fontos elv az koherenciát(következetesség). Így a rendszer fő egységeinek megválasztása teljes összhangot biztosított a gépészeti és elektromos egységek között. Például, watt– a mechanikai teljesítmény mértékegysége (joule per másodperc) egyenlő az 1 amperes elektromos áram által 1 voltos feszültség mellett generált teljesítménnyel. Például a sebesség mértékegységét egy egyenlet segítségével alakítjuk ki, amely meghatározza egy egyenesen és egyenletesen mozgó pont sebességét

υ =L/t, Ahol

υ - sebesség, L– a megtett út hossza, t – idő. Helyette helyettesítés υ , LÉs tés az SI mértékegységeik ( υ }={L)/{t) = 1 m/s. Ezért a sebesség SI mértékegysége méter per másodperc. Ez egyenlő egy egyenes vonalú és egyenletesen mozgó pont sebességével, amelynél ez az időpont t = 1s távolságot mozdul el L= 1 m. Például egy energiaegység kialakítására használják

az egyenlet T = tυ e,Ahol T- kinetikus energia; T- testtömeg; t egy pont mozgási sebessége, akkor az energia koherens SI mértékegysége a következőképpen alakul ki:

Származtatott SI mértékegységek,

Kapcsolódó információ.

Alatt fizikai mennyiség megérteni az anyagi világ fizikai tárgyainak vagy jelenségeinek jellemzőit, amelyek minőségi értelemben sok tárgyra vagy jelenségre jellemzőek, de mennyiségi értelemben mindegyikre egyediek. Például a tömeg egy fizikai mennyiség. Minőségi értelemben a fizikai tárgyak általános jellemzője, mennyiségi értelemben azonban megvan a maga egyéni jelentése a különböző tárgyak számára.

Alatt jelentése fizikai mennyiségérti annak értékelését, amelyet egy absztrakt számnak az adott fizikai mennyiségre elfogadott mértékegység szorzatával fejez ki. Például a légköri légnyomás kifejezésében R= 95,2 kPa, 95,2 egy absztrakt szám, amely a légnyomás számértékét jelenti, kPa a nyomás mértékegysége ebben az esetben.

Alatt a fizikai mennyiség egysége olyan fizikai mennyiség megértése, amelynek mérete rögzített, és meghatározott fizikai mennyiségek mennyiségi értékelésének alapjául szolgál. Például méter, centiméter stb. használatos hosszegységként.

A fizikai mennyiség egyik legfontosabb jellemzője a mérete. Fizikai mennyiség mérete egy adott mennyiség kapcsolatát tükrözi a vizsgált mennyiségek rendszerében alapnak elfogadott mennyiségekkel.

Az SI Nemzetközi Mértékegységrendszer által meghatározott mennyiségi rendszer, amelyet Oroszországban alkalmaznak, hét fő rendszermennyiséget tartalmaz, amelyeket az 1.1. táblázat mutat be.

Két további SI-mértékegység – radián és szteradián – található, amelyek jellemzőit az 1.2. táblázat mutatja be.

Az alap- és kiegészítő SI-mértékegységekből 18 származtatott SI-egység alakul ki, amelyekhez speciális, kötelező neveket rendelünk. Tizenhat egység a tudósok nevéhez fűződik, a maradék kettő lux és lumen (lásd 1.3. táblázat).

Az egységek speciális nevei használhatók más származtatott egységek kialakításában. A származtatott mértékegységek, amelyeknek nincs külön kötelező neve: terület, térfogat, sebesség, gyorsulás, sűrűség, impulzus, erőnyomaték stb.

Az SI-mértékegységekkel együtt megengedett ezek decimális többszöröseinek és részösszegeinek használata. Az 1.4. táblázat az ilyen egységek előtagjainak és szorzóinak megnevezését és megnevezését mutatja be. Az ilyen előtagokat SI-előtagoknak nevezzük.

Egy vagy másik decimális többszörös vagy résztöbbszörös mértékegység kiválasztását elsősorban a gyakorlati használat kényelme határozza meg. Elvileg a többszörös és többszörös egységeket úgy választják meg, hogy a mennyiségek számértékei 0,1 és 1000 közötti tartományban legyenek. Például 4 000 000 Pa helyett jobb 4 MPa-t használni.

1.1. táblázat. SI alapegységek

Nagyságrend			Mértékegység
Név	Dimenzió	Ajánlott megnevezés	Név	Kijelölés		Meghatározás
				nemzetközi	orosz
Hossz	L	l	méter	m	m	Egy méter egyenlő azzal a távolsággal, amelyet egy sík elektromágneses hullám vákuumban megtesz a másodperc 1/299 792 458 töredékében	km, cm, mm, µm, nm
Súly	M	m	kilogramm	kg	kg	Egy kilogramm egyenlő a kilogramm nemzetközi prototípusának tömegével	Mg, g, mg, mcg
Idő	T	t	második	s	Val vel	Egy másodperc 9192631770 sugárzási periódusnak felel meg a cézium-133 atom alapállapotának két hiperfinom szintje közötti átmenet során.	ks, ms, mks, ns
Elektromos áram erőssége	én	én	amper	A	A	Egy amper egyenlő egy változó áram erejével, amely két párhuzamos, végtelen hosszúságú és elhanyagolhatóan kis kör keresztmetszetű, egymástól 1 m távolságra vákuumban elhelyezkedő vezetéken áthaladva egy 2 10 -7 kölcsönhatási erő az 1 m hosszú N vezető minden szakaszán	kA, mA, μA, nA, pA
Termodinamikai hőmérséklet		T	kelvin*	NAK NEK	NAK NEK	Kelvin egyenlő a víz hármaspontja termodinamikai hőmérsékletének 1/273,16-ával	MK, kK, mK, mkK
Az anyag mennyisége	N	n; n	anyajegy	mol	anyajegy	Egy mól egyenlő az anyag mennyiségével egy olyan rendszerben, amely ugyanannyi szerkezeti elemet tartalmaz, mint ahány 0,012 kg tömegű szénatom van a 12-ben.	kmol, mmol, µmol
A fény ereje	J	J	kandela	CD	CD	A Candela egyenlő egy 540·10 12 Hz frekvenciájú monokromatikus sugárzást kibocsátó forrás fényintenzitásával egy adott irányban, amelynek sugárzási intenzitása ebben az irányban 1/683 W/sr

* A Kelvin hőmérsékleten kívül (megnevezés T) Celsius hőmérsékletet is használhatunk (megnevezés t), kifejezés határozza meg t = T– 273,15 K. A Kelvin hőmérsékletet kelvinben, a Celsius hőmérsékletet pedig Celsius-fokban (°C) fejezzük ki. Kelvin hőmérséklet intervallum vagy különbség csak kelvinben van kifejezve. A Celsius-hőmérséklet-intervallum vagy különbség Kelvinben és Celsius-fokban is kifejezhető.

1.2. táblázat

További SI egységek

Nagyságrend			Mértékegység					Az ajánlott többszörösek és részszorosok megnevezése
Név	Dimenzió	Ajánlott megnevezés	Konstitúciós egyenlet	Név	Kijelölés		Meghatározás
					nemzetközi	orosz
Lapos szög	1	a, b, g, q, n, j	a = s /r	radián	rad	boldog	A radián egyenlő a kör két sugara közötti szöggel, amelyek között a körív hossza megegyezik a sugárral	mrad, mrad
Tömör szög	1	w,W	W= S /r 2	szteradián	sr	Házasodik	A szteradián egyenlő egy olyan térszöggel, amelynek csúcsa a gömb középpontjában van, és a gömb felületén egy olyan területet vág ki, amely egy olyan négyzet területével egyenlő, amelynek oldala megegyezik a gömb sugarával

1.3. táblázat

Származtatott SI egységek speciális elnevezésekkel

Nagyságrend		Mértékegység
Név	Dimenzió	Név	Kijelölés
			nemzetközi	orosz
Frekvencia	T -1	hertz	Hz	Hz
Erő, súly	LMT-2	newton	N	N
Nyomás, mechanikai igénybevétel, rugalmassági modulus	L -1 MT -2	pascal	Pa	Pa
Energia, munka, hőmennyiség	L 2 MT -2	joule	J	J
Erő, energiaáramlás	L 2 MT -3	watt	W	W
Elektromos töltés (áram mennyisége)	TI	medál	VAL VEL	Cl
Elektromos feszültség, elektromos potenciál, elektromos potenciálkülönbség, elektromotoros erő	L 2 MT -3 I -1	volt	V	BAN BEN
Elektromos kapacitás	L -2 M -1 T 4 I 2	farad	F	F
Elektromos ellenállás	L 2 MT -3 I -2	ohm		Ohm
Elektromos vezetőképesség	L -2 M -1 T 3 I 2	Siemens	S	Cm
Mágneses indukciós fluxus, mágneses fluxus	L 2 MT -2 I -1	weber	Wb	Wb
Mágneses fluxussűrűség, mágneses indukció	MT -2 I -1	tesla	T	Tl
Induktivitás, kölcsönös induktivitás	L 2 MT -2 I -2	Henrik	N	Gn
Fény áramlás	J	lumen	lm	lm
Megvilágítás	L-2 J	luxus	lx	rendben
Nuklid aktivitása radioaktív forrásban	T-1	becquerel	Bq	Bk
Elnyelt sugárdózis, kerma	L 2 T -2	szürke	Gy	Gr
Egyenértékű sugárdózis	L 2 T -2	sievert	Sv	Sv

1.4. táblázat

A decimális többszörösek és részszorosok képzéséhez szükséges SI előtagok nevei és megnevezései, valamint ezek tényezői

Set-top box neve	Előtag megjelölése		Tényező
	nemzetközi	orosz
pl	E	E	10 18
peta	P	P	10 15
tera	T	T	10 12
giga	G	G	10 9
mega	M	M	10 6
kiló	k	Nak nek	10 3
hektóliter*	h	G	10 2
hangtábla*	da	Igen	10 1
deci*	d	d	10 -1
centi*	c	Val vel	10 -2
Milli	m	m	10 -3
mikro		mk	10 -6
nano	n	n	10 -9
pico	p	P	10 -12
femto	f	f	10 -15
atto	a	A	10 -18

* A „hecto”, „deca”, „deci” és „santi” előtagok csak a széles körben használt mértékegységeknél használhatók, például: deciméter, centiméter, deciliter, hektoliter.

MATEMATIKAI MŰVELETEK KÖZELÍTETT SZÁMOKKAL

A mérések eredményeként, valamint számos matematikai művelet során a kívánt mennyiségek hozzávetőleges értékeit kapjuk. Ezért számos szabályt figyelembe kell venni a közelítő értékekkel történő számításokhoz. Ezek a szabályok lehetővé teszik a számítási munka mennyiségének csökkentését és a további hibák kiküszöbölését. A hozzávetőleges értékek olyan mennyiségeket tartalmaznak, mint például , logaritmusok stb., különféle fizikai állandók és mérési eredmények.

Mint tudják, bármely számot számokkal írunk: 1, 2, ..., 9, 0; ebben az esetben a jelentõs számjegyek 1, 2, ..., 9. A nulla lehet jelentõs számjegy, ha a szám közepén vagy végén van, vagy jelentéktelen számjegyet, ha a tizedes törtben van. a bal oldalon, és csak a fennmaradó számjegyek rangját jelzi.

• 1 Általános információk
• 2 Történelem
• 3 SI egység
  • 3.1 Alapegységek
  • 3.2 Származtatott egységek
• 4 nem SI mértékegység
• Konzolok

Általános információ

Az SI-rendszert a XI. Általános Súly- és Mértékkonferencia fogadta el, és néhány későbbi konferencia számos változtatást eszközölt az SI-n.

Az SI rendszer hetet határoz meg fő-És származékai mértékegységek, valamint egy halmaz. Létrehozták a mértékegységek szabványos rövidítéseit és a származtatott mértékegységek rögzítésének szabályait.

Oroszországban a GOST 8.417-2002 van érvényben, amely előírja az SI kötelező használatát. Felsorolja a mértékegységeket, megadja orosz és nemzetközi elnevezésüket, valamint meghatározza használatuk szabályait. E szabályok szerint a nemzetközi dokumentumokban és a műszermérlegeken csak nemzetközi megjelölések használhatók. A belső dokumentumokban és kiadványokban használhat nemzetközi vagy orosz megjelöléseket (de nem mindkettőt egyszerre).

Alapegységek: kilogramm, méter, másodperc, amper, kelvin, vakond és kandela. Az SI keretein belül ezek az egységek független dimenziójúnak minősülnek, vagyis egyik alapegység sem szerezhető be a többiből.

Származtatott egységek az alapvetõkbõl nyerjük ki olyan algebrai mûveletek segítségével, mint a szorzás és az osztás. Az SI-rendszer egyes származtatott egységei saját nevet kapnak.

Konzolok a mértékegységek neve előtt használható; azt jelenti, hogy egy mértékegységet meg kell szorozni vagy el kell osztani egy bizonyos egész számmal, 10 hatványával. Például a „kilo” előtag 1000-zel való szorzást jelent (kilométer = 1000 méter). Az SI előtagokat decimális előtagoknak is nevezik.

Sztori

Az SI rendszer a metrikus mértékrendszeren alapul, amelyet francia tudósok hoztak létre, és amelyet először a francia forradalom után alkalmaztak széles körben. A metrikus rendszer bevezetése előtt a mértékegységeket véletlenszerűen, egymástól függetlenül választották ki. Ezért nehéz volt az egyik mértékegységről a másikra konvertálni. Ezenkívül különböző helyeken más-más mértékegységet használtak, néha azonos elnevezéssel. A metrikus rendszernek a mértékek és súlyok kényelmes és egységes rendszerévé kellett volna válnia.

1799-ben két szabványt hagytak jóvá - a hosszegységre (méter) és a súlyegységre (kilogramm).

1874-ben vezették be a GHS rendszert, amely három mértékegységen – centiméteren, grammon és másodpercen – alapult. Bevezették a tizedes előtagokat is a mikrotól a megáig.

1889-ben az I. Általános Súly- és Mértékkonferencia a GHS-hez hasonló mértékrendszert fogadott el, de a méter, a kilogramm és a másodperc alapján, mivel ezeket a mértékegységeket kényelmesebbnek tartották a gyakorlati használatra.

Ezt követően kerültek bevezetésre a fizikai mennyiségek mérésére szolgáló alapegységek a villamos energia és az optika területén.

1960-ban a XI. Általános Súly- és Mértékkonferencia elfogadott egy szabványt, amelyet először Nemzetközi Mértékegységrendszernek (SI) neveztek el.

1971-ben a IV. Általános Súly- és Mértékkonferencia módosította az SI-t, különösen az anyag mennyiségének (mol) mérésére szolgáló egységgel.

Az SI-t ma már a világ legtöbb országa elfogadja a mértékegységek jogi rendszereként, és szinte mindig használják a tudomány területén (még olyan országokban is, amelyek nem vezették be az SI-t).

SI mértékegységek

Az SI-mértékegységek és származékaik megjelölése után a szokásos rövidítésekkel ellentétben nincs pont.

Alapegységek

Nagyságrend	Mértékegység		Kijelölés
	Orosz név	nemzetközi név	orosz	nemzetközi
Hossz	méter	méter (méter)	m	m
Súly	kilogramm	kilogramm	kg	kg
Idő	második	második	Val vel	s
Elektromos áram erőssége	amper	amper	A	A
Termodinamikai hőmérséklet	kelvin	kelvin	NAK NEK	K
A fény ereje	kandela	kandela	CD	CD
Az anyag mennyisége	anyajegy	anyajegy	anyajegy	mol

Származtatott egységek

A származtatott egységeket a szorzás és az osztás matematikai műveleteivel fejezhetjük ki alapegységekkel. Egyes származtatott egységek a kényelem kedvéért saját nevet kapnak; az ilyen egységek matematikai kifejezésekben is használhatók más származtatott egységek kialakítására.

A származtatott mértékegység matematikai kifejezése abból a fizikai törvényből következik, amellyel ezt a mértékegységet meghatározzák, vagy annak a fizikai mennyiségnek a meghatározásából, amelyre bevezették. Például a sebesség az a távolság, amelyet egy test egységnyi idő alatt megtesz. Ennek megfelelően a sebesség mértékegysége m/s (méter per másodperc).

Ugyanaz a mértékegység gyakran különböző módon írható fel, különböző alap- és származtatott mértékegységek használatával (lásd például a táblázat utolsó oszlopát ). A gyakorlatban azonban olyan bevett (vagy egyszerűen általánosan elfogadott) kifejezéseket használnak, amelyek a legjobban tükrözik a mért mennyiség fizikai jelentését. Például egy erőnyomaték értékének felírásához használjon N×m-t, és ne használjon m×N-t vagy J-t.

Származtatott egységek saját nevükkel

Nagyságrend	Mértékegység		Kijelölés		Kifejezés
	Orosz név	nemzetközi név	orosz	nemzetközi
Lapos szög	radián	radián	boldog	rad	m×m -1 = 1
Tömör szög	szteradián	szteradián	Házasodik	sr	m 2 × m -2 = 1
Hőmérséklet Celsius fokban	Celsius fok	°C	Celsius fok	°C	K
Frekvencia	hertz	hertz	Hz	Hz	s -1
Kényszerítés	newton	newton	N	N	kg × m/s 2
Energia	joule	joule	J	J	N×m = kg×m 2 /s 2
Erő	watt	watt	W	W	J/s = kg × m 2 / s 3
Nyomás	pascal	pascal	Pa	Pa	N/m 2 = kg, m -1, s 2
Fény áramlás	lumen	lumen	lm	lm	kd×sr
Megvilágítás	luxus	lux	rendben	lx	lm/m 2 = cd×sr×m -2
Elektromos töltés	medál	coulomb	Cl	C	А×с
Lehetséges különbség	volt	volt	BAN BEN	V	J/C = kg × m 2 × s -3 × A -1
Ellenállás	ohm	ohm	Ohm	Ω	V/A = kg×m 2 ×s -3 ×A -2
Kapacitás	farad	farad	F	F	C/V = kg -1 × m -2 × s 4 × A 2
Mágneses fluxus	weber	weber	Wb	Wb	kg × m 2 × s -2 × A -1
Mágneses indukció	tesla	tesla	Tl	T	Wb/m 2 = kg × s -2 × A -1
Induktivitás	Henrik	Henrik	Gn	H	kg×m 2 ×s -2 ×A -2
Elektromos vezetőképesség	Siemens	siemens	Cm	S	Ohm -1 = kg -1 × m -2 × s 3 A 2
Radioaktivitás	becquerel	becquerel	Bk	Bq	s -1
Ionizáló sugárzás elnyelt dózisa	szürke	szürke	Gr	Gy	J/kg = m 2 / s 2
Az ionizáló sugárzás hatékony dózisa	sievert	sievert	Sv	Sv	J/kg = m 2 / s 2
Katalizátor aktivitás	gurult	katal	macska	kat	mol×s -1

Az SI-rendszerben nem szereplő egységek

Egyes mértékegységek, amelyek nem szerepelnek az SI-rendszerben, az Általános Súly- és Mértékkonferencia határozata értelmében „az SI-vel együtt használhatók”.

Mértékegység	Nemzetközi név	Kijelölés		Érték SI-egységben
		orosz	nemzetközi
perc	perc	min	min	60 s
óra	óra	h	h	60 perc = 3600 s
nap	nap	napok	d	24 óra = 86 400 s
fokozat	fokozat	°	°	(P/180) örülök
ívperc	perc	′	′	(1/60)° = (P/10 800)
ívmásodperc	második	″	″	(1/60)′ = (P/648 000)
liter	liter (liter)	l	l, L	1 dm 3
tonna	tonna	T	t	1000 kg
neper	neper	Np	Np
fehér	bel	B	B
elektron-volt	elektronvolt	eV	eV	10-19 J
atomtömeg egység	egységes atomtömeg-egység	A. eszik.	u	=1,49597870691 -27 kg
csillagászati ​​egység	csillagászati ​​egység	A. e.	ua	10 11 m
tengeri mérföld	tengeri mérföld	mérföld		1852 m (pontosan)
csomópont	csomó	kötvények		1 tengeri mérföld óránként = (1852/3600) m/s
ar	vannak	A	a	10 2 m 2
hektár	hektár	Ha	Ha	10 4 m 2
rúd	rúd	rúd	rúd	10 5 Pa
angström	ångström	Å	Å	10-10 m
istálló	istálló	b	b	10 -28 m 2

Kiküszöbölni a fizikai mennyiségek mértékegységeinek önkényes megválasztását, biztosítani a különböző objektumok, folyamatok, állapotok paramétereinek, jellemzőinek és tulajdonságainak minőségének egységes kifejezését és megfelelő megértését, pl. a mérések egységességének feltételeinek biztosítása érdekében a fizikai mennyiségek mértékegységeit általánosan elfogadottnak és általánosan elfogadottnak kell tekinteni. Ezeknek a követelményeknek teljes mértékben megfelel a Fizikai Mértékegységek Nemzetközi Rendszere (SI), amely a metrikus mértékrendszer modern bemutatási és fejlesztési formája.

Az SI rendszer előnyei a következők:

• ? egyetemesség, amely magában foglalja a tudomány, a technológia és a termelés valamennyi területére kiterjedő lefedettséget; minden származtatott egységet egyetlen szabály szerint képeznek. Ez lehetővé teszi új származékos egységek létrehozását a tudomány és a technológia fejlődésével;
• ? koherencia, amely lehetővé teszi a számítási képletek minimálisra egyszerűsítését a konverziós tényezők kiiktatásával (ha a számszerű tényező 1). Például a testek mozgási sebessége kifejezhető a relációval V = = L/t, Ahol L- úthossz méterben; t- mozgási idő másodpercben. A képletbe behelyettesítve a feltüntetett mennyiségek méreteit kapjuk V== 1 m/s;
• ? minden mérési terület egységeinek egységesítése, amely az egységek egységesítését jelenti a fajtáik számának racionális csökkentése alapján.

Az egyéb mennyiségektől való feltételes függésük alapján az egységeket alap (az alapegységrendszerben elhelyezkedő önálló fizikai mennyiségek) és származékos (az alapmennyiségektől feltételesen függő) részekre osztják.

Az SI-rendszerben hét elsődleges és két kiegészítő egység található. A komplementer egységeket a sík- és térszögekhez kapcsolódó bizonyos feltételek függvényében származtatott egységek kialakítására használják.

A nemzetközi rendszer fő és kiegészítő egységeit a táblázat tartalmazza. 1.1.

1.1. táblázat

Nemzetközi rendszer (SI) mértékegységei

Név fizikai mennyiségeket	Kijelölés fizikai mennyiségeket
		Az egység neve	Kijelölés
			nemzetközi
Alapegységek
		kilogramm
Elektromos áram erőssége
Termodinamikai hőmérséklet

Befejező

Az Általános Súly- és Mértékkonferencia határozatai a következő meghatározásokat állapították meg alapegységek:

U méter - a fény által vákuumban megtett út hossza 1/299792458 másodpercben;

• ? kilogramm - tömegegység, amely megegyezik a kilogramm nemzetközi prototípusának tömegével;
• ? egy másodperc 9 192 631 770 sugárzási periódusnak felel meg, amely a cézium-133 atom alapállapotának két hiperfinom szintje közötti átmenetnek felel meg;
• ? Az amper egyenlő az állandó áram erősségével, amely vákuumban, egymástól 1 m távolságra elhelyezkedő két normál párhuzamos, végtelen hosszúságú és jelentéktelenül kis kör keresztmetszetű vezetéken áthaladva kölcsönhatást vált ki. a vezetékek közötti erő 2 10 7 N minden hosszméterenként;
• ? kelvin - a termodinamikai hőmérséklet egysége, amely egyenlő a víz hármaspontja termodinamikai hőmérsékletének 1/273,16-ával;
• ? candela egyenlő egy 540 10 12 Hz frekvenciájú monokromatikus sugárzást kibocsátó forrás fényerősségével egy adott irányban, amelynek fényenergia-intenzitása ebben az irányban 1/683 W/sr;
• ? anyajegy - az anyag mennyisége egy olyan rendszerben, amely annyi szerkezeti elemet tartalmaz, ahány atom van a 0,012 kg tömegű szén-12-ben.

További egységek- Ezek a sík- és térszög mértékegységei (radiánok és szteradiánok). A forgatáshoz kapcsolódó mennyiségek dimenzióinak értelmezési nehézségei miatt nem szerepelnek a főbbek között.

Nem sorolhatók származékok közé, mivel nem függnek az alapmennyiségektől. Ezek az egységek függetlenek a hosszegység méretétől.

Radian- a síkszög mértékegysége, amely egyenlő a kör két sugara közötti szöggel, amelyek között az ív hossza megegyezik a sugárral. Fokban kifejezve 1 rad = 57° 17"45".

Szteradián - egy olyan egység, amely egyenlő a térszöggel, amelynek csúcsa a gömb közepén van, és a gömb felületén egy olyan területet vág ki, amely megegyezik a gömb sugarával megegyező oldalú négyzet területével.

Származtatott egységek Az SI-egységeket alap- és kiegészítő egységekből képezik a fizikai mennyiségek közötti egyenletek alapján. A származtatott SI mértékegységeket speciális névvel a táblázat tartalmazza. 1.2.

1.2. táblázat

Származtatott SI egységek speciális elnevezésekkel

A mennyiség neve
	Név	Kijelölés
		nemzetközi
Erő, súly
Mechanikai feszültségnyomás, rugalmassági modulus
Energia, munka, hőmennyiség
Erő, energiaáramlás			W
Elektromos feszültség, elektromos potenciál, elektromotoros erő, elektromos potenciálkülönbség
Elektromos kapacitás
Elektromos ellenállás
Elektromos vezetőképesség
Mágneses indukciós fluxus, mágneses fluxus
Mágneses fluxussűrűség, mágneses indukció
Induktivitás, kölcsönös induktivitás
Fény áramlás

Befejező

A fizikai mennyiségek túl nagy vagy kicsi értékeinek megszerzésének elkerülése érdekében az SI bevezeti az SI egységek decimális többszöröseinek és részszorosainak használatát, amelyeket szorzókkal alakítanak ki, és a szorzóknak megfelelő előtagokat tartalmaznak (1.3. táblázat).

1.3. táblázat

Mértékegységszorzók és előtagok

Tényező	Konzol	Előtag megjelölése
		nemzetközi

Az így képzett fizikai mennyiségek többszörös és résztöbb egységeinek nevét a fő vagy származtatott SI-egység nevével együtt írjuk, például kilométer - km, megawatt - MW, mikrométer - mikrométer, millivolt - mV stb. vagy több előtag nem használható.

Elvileg tetszőleges számú különböző egységrendszert el lehet képzelni, de csak néhányat használnak széles körben. A metrikus rendszert világszerte használják tudományos és műszaki mérésekhez, valamint a legtöbb országban az iparban és a mindennapi életben.

Alapegységek.

A mértékegységrendszerben minden mért fizikai mennyiséghez megfelelő mértékegységnek kell lennie. Így külön mértékegységre van szükség a hosszra, területre, térfogatra, sebességre stb., és minden ilyen mértékegység meghatározható egyik vagy másik szabvány kiválasztásával. De az egységek rendszere sokkal kényelmesebbnek bizonyul, ha csak néhány egységet választanak ki alapegységként, a többit pedig az alapegységeken keresztül határozzák meg. Tehát, ha a hossz mértékegysége a méter, melynek mértékegysége az Állami Mérésügyi Szolgálatban van tárolva, akkor a területegység négyzetméternek tekinthető, a térfogat mértékegysége a köbméter, a sebesség mértékegysége a méter másodpercenként stb.

Egy ilyen mértékegységrendszer kényelme (különösen a tudósok és mérnökök számára, akik sokkal gyakrabban foglalkoznak mérésekkel, mint mások), hogy a rendszer alap- és származtatott mértékegységei közötti matematikai összefüggések egyszerűbbnek bizonyulnak. Ebben az esetben a sebesség mértékegysége az egységnyi távolság (hossz) egysége, a gyorsulás egysége a sebesség változásának egysége az időegységben, az erőegység a gyorsulás egységnyi tömegegysége. stb. Matematikai jelöléssel ez így néz ki: v = l/t, a = v/t, F = ma = ml/t 2. A bemutatott képletek megmutatják a vizsgált mennyiségek „dimenzióját”, mértékegységek közötti kapcsolatokat létesítve. (Hasonló képletek lehetővé teszik az olyan mennyiségek mértékegységeinek meghatározását, mint a nyomás vagy az elektromos áram.) Az ilyen összefüggések általános jellegűek, és attól függetlenül érvényesek, hogy a hosszt milyen mértékegységekben (méter, láb vagy arshin) mérik, és milyen mértékegységeket választanak. egyéb mennyiségek.

A technikában a mechanikai mennyiségek alapmértékegységét általában nem tömegegységnek, hanem erőegységnek veszik. Ha tehát a fizikai kutatásban leggyakrabban használt rendszerben egy fémhengert veszünk tömegmércének, akkor egy műszaki rendszerben a rá ható gravitációs erőt kiegyenlítő erőmérőnek tekintjük. De mivel a gravitációs erő a Föld felszínének különböző pontjain nem azonos, helymeghatározásra van szükség a szabvány pontos végrehajtásához. Történelmileg a hely a tengerszint 45°-os szélességi fokon volt. Jelenleg egy ilyen szabványt úgy határoznak meg, mint az az erő, amely a megadott henger bizonyos gyorsulásához szükséges. Igaz, a technikában a méréseket általában nem végzik el olyan nagy pontossággal, hogy a gravitáció változásaira is ügyelni kelljen (ha nem a mérőműszerek kalibrálásáról beszélünk).

Sok a zűrzavar a tömeg, az erő és a súly fogalma körül. A helyzet az, hogy mind a három mennyiségnek vannak olyan egységei, amelyeknek ugyanaz a neve. A tömeg egy test tehetetlenségi jellemzője, amely megmutatja, hogy milyen nehéz eltávolítani a nyugalmi állapotból vagy az egyenletes és lineáris mozgásból külső erő hatására. Az erőegység olyan erő, amely egységnyi tömegre hatva időegységenként egy sebességgel változtatja sebességét.

Minden test vonzza egymást. Így minden, a Föld közelében lévő test vonzódik hozzá. Más szóval, a Föld hozza létre a testre ható gravitációs erőt. Ezt az erőt súlyának nevezzük. A súlyerő, amint azt fentebb kifejtettük, a Föld felszínének különböző pontjain és a tengerszint feletti különböző magasságokban nem azonos a gravitációs vonzás és a Föld forgásának megnyilvánulásának különbözősége miatt. Egy adott mennyiségű anyag össztömege azonban változatlan; ez mind a csillagközi térben, mind a Föld bármely pontján ugyanaz.

Pontos kísérletek kimutatták, hogy a különböző testekre ható gravitációs erő (vagyis azok súlya) arányos a tömegükkel. Következésképpen a tömegek mérlegen hasonlíthatók össze, és azok a tömegek, amelyek egy helyen azonosnak bizonyulnak, máshol is ugyanazok lesznek (ha az összehasonlítást vákuumban végezzük, hogy kizárjuk a kiszorított levegő hatását). Ha egy adott testet rugós mérlegen mérünk, egyensúlyozva a gravitációs erőt egy kiterjesztett rugó erejével, akkor a súlymérés eredménye a mérés helyétől függ. Ezért a rugós mérlegeket minden új helyen úgy kell beállítani, hogy helyesen jelezzék a tömeget. Maga a mérési eljárás egyszerűsége volt az oka annak, hogy a szabványos tömegre ható gravitációs erőt önálló mértékegységként fogadták el a technikában. HEAT.

Mértékegységek metrikus rendszere.

A metrikus rendszer a nemzetközi decimális mértékegységrendszer általános elnevezése, melynek alapegységei a méter és a kilogramm. Bár a részletekben vannak eltérések, a rendszer elemei ugyanazok az egész világon.

Sztori.

A metrikus rendszer a Francia Nemzetgyűlés által 1791-ben és 1795-ben elfogadott szabályozásból nőtt ki, amely a mérőt az Északi-sarktól az Egyenlítőig terjedő földi meridián egy tízmillió részeként határozta meg.

Az 1837. július 4-én kiadott rendelettel a metrikus rendszert kötelezővé nyilvánították Franciaországban minden kereskedelmi ügyletben. Fokozatosan felváltotta a helyi és nemzeti rendszereket más európai országokban, és jogilag elfogadhatónak fogadták el az Egyesült Királyságban és az Egyesült Államokban. Az 1875. május 20-án tizenhét ország által aláírt megállapodás nemzetközi szervezetet hozott létre a metrikus rendszer megőrzésére és fejlesztésére.

Nyilvánvaló, hogy a mérőszámot a földi meridián negyedének tízmilliomodik részeként határozták meg a metrikus rendszer alkotói a rendszer változatlanságának és pontos reprodukálhatóságának elérésére. A grammot tömegegységnek vették, és úgy határozták meg, mint a maximális sűrűségű víz egymilliomodrészének tömegét. Mivel nem lenne túl kényelmes a föld meridiánjának negyedének geodéziai mérését elvégezni minden egyes méteres ruha eladásakor, vagy egy kosár burgonyát a piacon megfelelő mennyiségű vízzel kiegyensúlyozni, ezért olyan fémszabványokat hoztak létre, amelyek reprodukálják ezeket az ideális meghatározásokat rendkívüli pontossággal.

Hamar világossá vált, hogy a fémhossz-szabványokat össze lehet hasonlítani egymással, ami sokkal kevesebb hibát okoz, mint ha bármely ilyen szabványt a Föld délkörének negyedével hasonlítunk össze. Ezenkívül világossá vált, hogy a fémtömeg-standardok egymással való összehasonlításának pontossága sokkal nagyobb, mint bármely ilyen szabvány és a megfelelő térfogatú víz tömegének összehasonlítása.

Ezzel kapcsolatban a Nemzetközi Mérőbizottság 1872-ben úgy döntött, hogy elfogadja a Párizsban tárolt „archív” mérőórát „úgy, ahogy van”, mint hossz-szabványt. Ehhez hasonlóan a bizottság tagjai az archív platina-iridium kilogrammot fogadták el tömegmérceként, „tekintettel arra, hogy a metrikus rendszer alkotói által felállított egyszerű összefüggést a tömegegység és a térfogategység között a meglévő kilogramm reprezentálja. olyan pontossággal, amely elegendő az ipari és kereskedelmi szokásos alkalmazásokhoz, és az egzakt tudományoknak nem egy ilyen egyszerű numerikus összefüggésre van szükségük, hanem ennek az összefüggésnek rendkívül tökéletes meghatározására. 1875-ben a világ számos országa aláírt egy mérőszerződést, és ez a megállapodás eljárást hozott létre a metrológiai szabványok koordinálására a világ tudományos közössége számára a Nemzetközi Súly- és Mértékügyi Irodán és az Általános Súly- és Mértékkonferencián keresztül.

Az új nemzetközi szervezet azonnal megkezdte a hosszra és tömegre vonatkozó nemzetközi szabványok kidolgozását, és ezek másolatainak továbbítását az összes részt vevő országba.

Hosszúság és tömeg szabványok, nemzetközi prototípusok.

A hosszúság és tömeg szabványok nemzetközi prototípusait - a métert és a kilogrammot - a Nemzetközi Súly- és Mértékügyi Irodánál helyezték letétbe, amely Párizs egyik külvárosában, Sèvres-ben található. A mérő etalonja egy 10% irídiumot tartalmazó platinaötvözetből készült vonalzó volt, melynek keresztmetszete speciális X-alakzatot kapott a hajlítási merevség növelésére minimális fémtérfogat mellett. Egy ilyen vonalzó hornyában hosszirányú sík felület volt, és a mérőt úgy határoztuk meg, mint a vonalzón annak végein végzett két löket középpontja közötti távolságot, 0 °C-os szabványos hőmérsékleten. A henger tömege Ugyanabból a platinából készült a kilogramm nemzetközi prototípusa. irídium ötvözet, amely megegyezik a standard mérővel, magassága és átmérője körülbelül 3,9 cm. Ennek a szabványos tömegnek a tömege 1 kg tengerszinten szélesség 45°, néha kilogramm erőnek nevezik. Így akár egy abszolút mértékegység-rendszer tömegmérceként, akár egy olyan műszaki mértékegységrendszer erőmérőjeként, amelyben az egyik alapegység az erő mértékegysége.

A nemzetközi prototípusokat egyidejűleg gyártott, azonos szabványok nagy tételéből választották ki. Ennek a kötegnek a többi szabványa nemzeti prototípusként (állami elsődleges szabványok) átkerült az összes részt vevő országba, amelyeket rendszeresen visszaküldenek a Nemzetközi Irodának a nemzetközi szabványokkal való összehasonlítás céljából. Az azóta különböző időpontokban végzett összehasonlítások azt mutatják, hogy nem mutatnak eltérést (a nemzetközi szabványoktól) a mérési pontosság határain túl.

Nemzetközi SI rendszer.

A metrikus rendszert a 19. század tudósai nagyon kedvezően fogadták. részben azért, mert nemzetközi mértékegységrendszernek javasolták, részben azért, mert elméletileg önállóan reprodukálhatónak tételezték fel a mértékegységeit, másrészt egyszerűsége miatt. A tudósok új mértékegységeket kezdtek kifejleszteni a különféle fizikai mennyiségekhez, amelyekkel foglalkoztak, a fizika elemi törvényei alapján, és összekapcsolták ezeket a mértékegységeket a hosszúság és tömeg metrikus egységeivel. Utóbbiak egyre inkább meghódították a különböző európai országokat, amelyekben korábban sok, különböző mennyiségekhez nem kapcsolódó egységet használtak.

Bár a metrikus mértékegységrendszert alkalmazó országok mindegyikében közel azonosak voltak a metrikus mértékegységek szabványai, a származtatott mértékegységekben különböző eltérések adódtak a különböző országok és tudományágak között. Az elektromosság és a mágnesesség területén két különálló származtatott egységrendszer alakult ki: az elektrosztatikus, amely azon az erőn alapul, amellyel két elektromos töltés hat egymásra, és az elektromágneses, amely két hipotetikus mágneses pólus közötti kölcsönhatás erején alapul.

A helyzet még bonyolultabbá vált az úgynevezett rendszer megjelenésével. század közepén bevezetett praktikus elektromos egységek. a British Association for the Advancement of Science által, hogy megfeleljen a gyorsan fejlődő huzaltávíró technológia követelményeinek. Az ilyen gyakorlati egységek nem esnek egybe mindkét fent említett rendszer egységeivel, hanem csak tízes teljes hatványokkal különböznek az elektromágneses rendszer egységeitől.

Így az olyan általános elektromos mennyiségek esetében, mint a feszültség, az áramerősség és az ellenállás, több lehetőség is volt az elfogadott mértékegységekre, és minden tudósnak, mérnöknek és tanárnak magának kellett eldöntenie, hogy ezek közül a lehetőségek közül melyiket használja a legjobban. A 19. század második felében és a 20. század első felében az elektrotechnika fejlődéséhez kapcsolódóan. A gyakorlati egységeket egyre gyakrabban használták, és végül uralták a mezőnyt.

A 20. század eleji zűrzavar kiküszöbölésére. javaslatot terjesztettek elő a gyakorlati elektromos egységek és a megfelelő mechanikai egységek kombinálására a metrikus hossz- és tömegmértékegységek alapján, és valamilyen koherens rendszert építsenek ki. 1960-ban a XI. Általános Súly- és Mértékkonferencia elfogadta az egységes nemzetközi mértékegységrendszert (SI), meghatározta ennek a rendszernek az alapegységeit, és előírta bizonyos származtatott mértékegységek használatát, „a jövőben hozzáadható egységek sérelme nélkül. .” Így a történelem során először nemzetközi megállapodással egy nemzetközi koherens mértékegységrendszert fogadtak el. Ma már a világ legtöbb országa elfogadja a mértékegységek jogi rendszereként.

A Nemzetközi Mértékegységrendszer (SI) egy olyan harmonizált rendszer, amely egyetlen mértékegységet biztosít bármely fizikai mennyiséghez, például hosszhoz, időhöz vagy erőhöz. Egyes mértékegységek speciális neveket kapnak, például a nyomás pascal mértékegysége, míg mások neve azon egységek nevéből származik, amelyekből származnak, például a sebesség mértékegysége - méter per másodperc. Az alapegységeket, valamint két további geometriai egységet a táblázat tartalmazza. 1. A táblázatban találhatók azok a származtatott egységek, amelyekre speciális elnevezést alkalmaztak. 2. Az összes származtatott mechanikai mértékegység közül a legfontosabb a newton erő, az energia mértékegysége a joule és a teljesítmény mértékegysége a watt. A Newtont úgy definiálják, mint azt az erőt, amely egy méter per másodperces gyorsulást kölcsönöz egy kilogramm tömegnek. A joule egyenlő azzal a munkával, amelyet akkor végeznek, ha az egy Newtonnal egyenlő erő alkalmazási pontja egy méter távolságra elmozdul az erő irányában. A watt az a teljesítmény, amellyel egy joule munkát végeznek egy másodperc alatt. Az alábbiakban az elektromos és egyéb származtatott egységekről lesz szó. A fő- és mellékegységek hivatalos meghatározásai a következők.

A méter a fény által vákuumban megtett út hossza 1/299 792 458 másodperc alatt. Ezt a meghatározást 1983 októberében fogadták el.

Egy kilogramm egyenlő a kilogramm nemzetközi prototípusának tömegével.

A második a sugárzás oszcillációinak 9 192 631 770 periódusának időtartama, amely megfelel a cézium-133 atom alapállapotának hiperfinom szerkezetének két szintje közötti átmeneteknek.

Kelvin egyenlő a víz hármaspontja termodinamikai hőmérsékletének 1/273,16-ával.

Egy mól egyenlő annak az anyagnak a mennyiségével, amely ugyanannyi szerkezeti elemet tartalmaz, mint a 0,012 kg tömegű szén-12 izotóp atomjai.

A radián egy kör két sugara közötti síkszög, amelyek között a körív hossza megegyezik a sugárral.

A szteradián egyenlő a térszöggel, amelynek csúcsa a gömb közepén van, és a felületén egy olyan területet vág ki, amely megegyezik egy négyzet területével, amelynek oldala megegyezik a gömb sugarával.

A tizedes többszörösek és részszorosok képzéséhez számos előtag és tényező van előírva, amelyeket a táblázatban jelez. 3.

3. táblázat. A nemzetközi mértékegységrendszer előtagjai és szorzói
pl			deci
peta			centi
tera			Milli
giga			mikro	mk
mega			nano
kiló			pico
hektóliter			femto
hangtábla	Igen		atto

Így egy kilométer (km) 1000 m, egy milliméter pedig 0,001 m. (Ezek az előtagok minden mértékegységre vonatkoznak, például kilowatt, milliamper stb.)

Eredetileg úgy tervezték, hogy az egyik alapegység a gramm legyen, és ez a tömegmértékegységek elnevezésében is tükröződött, de manapság az alapegység a kilogramm. A megagram név helyett a „tonna” szót használják. A fizika tudományágakban, mint például a látható vagy infravörös fény hullámhosszának mérése, gyakran használják a méter milliomod részét (mikrométert). A spektroszkópiában a hullámhosszokat gyakran angströmben (Å) fejezik ki; Egy angström egyenlő a nanométer egytizedével, azaz. 10 - 10 m. Rövidebb hullámhosszú sugárzásnál, például röntgennél, tudományos publikációkban megengedett pikométer és x-egység (1 x-egység = 10-13 m) használata. Az 1000 köbcentiméternek (egy köbdeciméternek) megfelelő térfogatot liternek (L) nevezzük.

Tömeg, hossz és idő.

A kilogramm kivételével minden alapvető SI-mértékegységet jelenleg olyan fizikai állandók vagy jelenségek alapján határoznak meg, amelyek megváltoztathatatlanok és nagy pontossággal reprodukálhatók. Ami a kilogrammot illeti, még nem sikerült megvalósítani azt a reprodukálhatóság mértékével, amelyet a különféle tömegszabványok és a kilogramm nemzetközi prototípusának összehasonlítására szolgáló eljárások során elérnek. Az ilyen összehasonlítást egy rugós mérlegen lemérve lehet elvégezni, amelynek hibája nem haladja meg az 1H 10 –8 értéket. A kilogrammonkénti többszörös és többszörös mértékegységek szabványait mérlegeken történő kombinált méréssel állapítják meg.

Mivel a mérőt a fénysebesség alapján határozzák meg, bármely jól felszerelt laboratóriumban önállóan reprodukálható. Így az interferencia módszerrel a műhelyekben és laboratóriumokban használt vonal- és véghosszmértékek a fény hullámhosszával való közvetlen összehasonlítással ellenőrizhetők. Az ilyen módszereknél a hiba optimális körülmények között nem haladja meg az egymilliárdot (1H 10 –9). A lézertechnika fejlődésével az ilyen mérések nagyon leegyszerűsödtek, hatókörük jelentősen bővült.

Ugyanígy a második, modern definíciója szerint, önállóan is megvalósítható egy kompetens laboratóriumban atomnyalábos létesítményben. A nyaláb atomjait az atomfrekvenciára hangolt nagyfrekvenciás oszcillátor gerjeszti, és egy elektronikus áramkör méri az időt az oszcillátorkörben lévő rezgési periódusok számlálásával. Az ilyen mérések 1H 10 -12 nagyságrendű pontossággal végezhetők el – sokkal nagyobb, mint a második korábbi meghatározásaival, a Föld forgása és a Nap körüli forgása alapján. Az idő és ennek kölcsönössége, a frekvencia egyedülálló abban, hogy szabványaik rádión is továbbíthatók. Ennek köszönhetően bárki, aki rendelkezik megfelelő rádióvevő berendezéssel, pontos idő- és referenciafrekvenciás jeleket tud fogadni, szinte semmivel sem tér el pontosságban az éteren keresztül továbbítotttól.

Mechanika.

Hőmérséklet és melegség.

A mechanikus egységek nem teszik lehetővé az összes tudományos és műszaki probléma megoldását egyéb kapcsolatok bevonása nélkül. Bár a tömeg erőhatásokkal szembeni mozgatásakor végzett munka és egy bizonyos tömeg mozgási energiája természetében egyenértékű egy anyag hőenergiájával, célszerűbb a hőmérsékletet és a hőt külön mennyiségnek tekinteni, amely nem a mechanikusoktól függ.

Termodinamikai hőmérséklet skála.

A termodinamikai hőmérséklet Kelvin (K) mértékegységét, az úgynevezett kelvint, a víz hármaspontja határozza meg, azaz. az a hőmérséklet, amelyen a víz egyensúlyban van a jéggel és a gőzzel. Ezt a hőmérsékletet 273,16 K-nak veszik, ami meghatározza a termodinamikai hőmérsékleti skálát. Ez a Kelvin által javasolt skála a termodinamika második főtételén alapul. Ha van két állandó hőmérsékletű hőtároló és egy reverzibilis hőgép, amely a Carnot-ciklusnak megfelelően hőt ad át az egyikből a másikba, akkor a két tároló termodinamikai hőmérsékletének arányát a következő képlet adja meg: T 2 /T 1 = –K 2 K 1 hol K 2 és K 1 – az egyes tartályokba átadott hőmennyiség (a mínusz jel azt jelzi, hogy a hőt az egyik tartályból veszik fel). Így, ha a melegebb tároló hőmérséklete 273,16 K, és az abból felvett hő kétszerese a másik tárolónak átadott hőnek, akkor a második tartály hőmérséklete 136,58 K. Ha a második tartály hőmérséklete 0 K, akkor egyáltalán nem fog hőátadni, mivel a körfolyamat adiabatikus tágulási szakaszában az összes gázenergia mechanikai energiává alakult. Ezt a hőmérsékletet abszolút nullának nevezzük. A tudományos kutatásban általánosan használt termodinamikai hőmérséklet egybeesik az ideális gáz állapotegyenletében szereplő hőmérséklettel PV = RT, Ahol P- nyomás, V– hangerő és R– gázállandó. Az egyenlet azt mutatja, hogy ideális gáz esetén a térfogat és a nyomás szorzata arányos a hőmérséklettel. Ez a törvény egyik valódi gáz esetében sem teljesül pontosan. De ha korrekciókat végeznek a vírusos erőkre, akkor a gázok tágulása lehetővé teszi a termodinamikai hőmérsékleti skála reprodukálását.

Nemzetközi hőmérsékleti skála.

A fent vázolt definíció szerint a hőmérséklet nagyon nagy pontossággal mérhető (akár kb. 0,003 K-ig a hármaspont közelében) gázhőméréssel. Egy hőszigetelt kamrában platina ellenálláshőmérőt és gáztartályt helyeznek el. A kamra felfűtésekor a hőmérő elektromos ellenállása nő, és a tartályban a gáznyomás nő (az állapotegyenletnek megfelelően), hűtve pedig az ellenkező kép alakul ki. Az ellenállás és a nyomás egyidejű mérésével a hőmérőt gáznyomással kalibrálhatja, amely arányos a hőmérséklettel. Ezután a hőmérőt termosztátba helyezzük, amelyben a folyékony víz egyensúlyban tartható szilárd és gőzfázisával. Az elektromos ellenállásának ezen a hőmérsékleten történő mérésével termodinamikai skálát kapunk, mivel a hármaspont hőmérsékletéhez 273,16 K értéket rendelünk.

Két nemzetközi hőmérsékleti skála létezik: Kelvin (K) és Celsius (C). A Celsius-skála hőmérsékletét a Kelvin-skála hőmérsékletéből úgy kapjuk meg, hogy ez utóbbiból levonjuk a 273,15 K-t.

A gázhőmérséklet segítségével történő pontos hőmérsékletmérés sok munkát és időt igényel. Ezért 1968-ban bevezették a Nemzetközi Gyakorlati Hőmérséklet Skálát (IPTS). Ezzel a skálával különböző típusú hőmérőket lehet kalibrálni a laboratóriumban. Ezt a skálát egy platina ellenálláshőmérő, egy hőelem és egy sugárzási pirométer segítségével állították fel, amelyeket az állandó referenciapont-párok (hőmérséklet-referenciaértékek) közötti hőmérsékleti intervallumokban használtak. Az MPTS-nek a lehető legnagyobb pontossággal kellett volna megfelelnie a termodinamikai skálának, de mint később kiderült, az eltérései igen jelentősek voltak.

Fahrenheit hőmérsékleti skála.

A Fahrenheit hőmérsékleti skálát, amelyet széles körben használnak a brit műszaki mértékegységrendszerrel kombinálva, valamint számos országban nem tudományos méréseknél, általában két állandó referenciapont - a jég olvadáspontja (32 ° F) határozza meg. és a víz forráspontja (212 °F) normál (atmoszférikus) nyomáson. Ezért ahhoz, hogy a Celsius-hőmérsékletet megkapja a Fahrenheit-hőmérsékletből, le kell vonnia 32-t az utóbbiból, és meg kell szoroznia az eredményt 5/9-cel.

A hő mértékegységei.

Mivel a hő az energia egyik formája, joule-ban mérhető, és ezt a metrikus mértékegységet nemzetközi megállapodással fogadták el. De mivel a hőmennyiséget egykor bizonyos mennyiségű víz hőmérsékletének változása határozta meg, a kalóriának nevezett egység széles körben elterjedt, és megegyezik azzal a hőmennyiséggel, amely egy gramm víz hőmérsékletének 1 ° C-kal történő növeléséhez szükséges. Tekintettel arra, hogy a víz hőkapacitása a hőmérséklettől függ, pontosítani kellett a kalóriaértéket. Legalább két különböző kalória jelent meg - „termokémiai” (4,1840 J) és „gőz” (4,1868 J). A dietetikában használt „kalória” valójában egy kilokalória (1000 kalória). A kalória nem SI-mértékegység, és a tudomány és a technológia legtöbb területén használaton kívül van.

Elektromosság és mágnesesség.

Minden általánosan elfogadott elektromos és mágneses mértékegység a metrikus rendszeren alapul. Az elektromos és mágneses mértékegységek modern definíciói szerint ezek mind származtatott egységek, amelyeket bizonyos fizikai képletekkel származtatnak a hosszúság, tömeg és idő metrikus mértékegységeiből. Mivel a legtöbb elektromos és mágneses mennyiséget nem olyan könnyű megmérni az említett szabványok segítségével, azt találtuk, hogy kényelmesebb megfelelő kísérletekkel derivált etalonokat felállítani a jelzett mennyiségek egy részére, másokat pedig ilyen szabványok segítségével mérni.

SI mértékegységek.

Az alábbiakban az SI elektromos és mágneses egységek listája található.

Az amper, az elektromos áram mértékegysége, egyike a hat SI alapegységnek. Az amper az állandó áram erőssége, amely két párhuzamos, egymástól 1 m távolságra vákuumban elhelyezkedő, elhanyagolhatóan kis kör keresztmetszetű, végtelen hosszúságú egyenes vezetéken áthaladva az egyes szakaszokon keletkezne. az 1 m hosszú vezető kölcsönhatási erője 2H 10 - 7 N.

Volt, a potenciálkülönbség és az elektromotoros erő mértékegysége. A volt az elektromos feszültség egy elektromos áramkör egy szakaszában 1 A egyenárammal és 1 W teljesítményfelvétellel.

Coulomb, a villamos energia mennyiségi egysége (elektromos töltés). A Coulomb az a villamos energia mennyisége, amely 1 s alatt 1 A állandó áram mellett áthalad egy vezető keresztmetszetén.

Farad, az elektromos kapacitás mértékegysége. A Farad egy kondenzátor kapacitása, amelynek lapjain 1 C-on töltve 1 V elektromos feszültség jelenik meg.

Henry, az induktivitás mértékegysége. Henry egyenlő annak az áramkörnek az induktivitásával, amelyben 1 V öninduktív emf keletkezik, amikor az áramkörben az áram egyenletesen 1 A-val változik 1 s alatt.

A mágneses fluxus Weber egysége. A Weber egy mágneses fluxus, ha nullára csökken, a hozzá kapcsolt áramkörben 1 C-nak megfelelő elektromos töltés áramlik, melynek ellenállása 1 Ohm.

Tesla, a mágneses indukció mértékegysége. A Tesla egy egyenletes mágneses tér mágneses indukciója, amelyben az indukciós vonalakra merőleges, 1 m2-es sík területen áthaladó mágneses fluxus 1 Wb.

Gyakorlati szabványok.

Fény és megvilágítás.

A fényerősség és a megvilágítás mértékegységei nem határozhatók meg pusztán mechanikai egységek alapján. A fényhullám energiaáramát W/m2-ben, a fényhullám intenzitását V/m-ben fejezhetjük ki, mint a rádióhullámok esetében. De a megvilágítás érzékelése pszichofizikai jelenség, amelyben nemcsak a fényforrás intenzitása a jelentős, hanem az emberi szem érzékenysége is ennek az intenzitásnak a spektrális eloszlására.

Nemzetközi megállapodás szerint a fényerősség mértékegysége a kandela (korábbi nevén gyertya), amely megegyezik egy 540H 10 12 Hz frekvenciájú monokromatikus sugárzást kibocsátó forrás adott irányú fényerősségével ( l= 555 nm), amelynek ezirányú fénysugárzásának energiaereje 1/683 W/sr. Ez nagyjából megfelel egy spermaceti gyertya fényerősségének, amely egykor szabványként szolgált.

Ha a forrás fényerőssége minden irányban egy kandela, akkor a teljes fényáram 4 p lumenek. Így, ha ez a forrás egy 1 m sugarú gömb közepén helyezkedik el, akkor a gömb belső felületének megvilágítása egyenlő egy lumennel négyzetméterenként, azaz. egy lakosztály.

Röntgen- és gamma-sugárzás, radioaktivitás.

A röntgensugárzás (R) a röntgen-, gamma- és fotonsugárzás expozíciós dózisának elavult mértékegysége, amely megegyezik azzal a sugárzásmennyiséggel, amely a szekunder elektronsugárzást figyelembe véve 0,001 293 g levegőben ionokat képez, amelyek töltést hordoznak. egyenlő minden előjel CGS-töltésének egy egységével. Az elnyelt sugárdózis SI mértékegysége a szürke, ami 1 J/kg. Az elnyelt sugárzási dózis szabványa egy olyan ionizációs kamrákkal ellátott elrendezés, amelyek mérik a sugárzás által keltett ionizációt.