Danes se zdi očitno, da bo kilogram sladkorja v Rusiji in Afriki kilogram sladkorja. Presenečeni boste, ko boste izvedeli, da je pred samo 200 leti 1 pud tehtal različno tudi v sosednjih pokrajinah. K skupnemu imenovalcu nas je pripeljal mednarodni sistem SI, ki ga danes uporablja večina držav sveta. Vendar ni bilo vedno tako. O zgodovini uvedbe merilnih etalonov in enotnega sistema SI - kasneje v članku.
Zakaj potrebujemo standarde?
Razvoj civilizacije je poznal številne standarde in standarde ukrepov, ki so se skozi stoletja spreminjali. Na primer, merilo teže v starem Egiptu je kikkar, v starem Rimu je to talent, v Rusiji je to pud. In vsi ti ukrepi, ki so zamenjali drug drugega, so od človeštva zahtevali, da se dogovori o skupnih enotah fizičnih parametrov, ki bi bile primerljive z eno samo pogodbeno enoto (standardom) za vse.
Z razvojem znanstvenega in tehnološkega napredka se je potreba po tako enotnem sistemu standardov le povečala. Izhajajoč iz trgovsko-gospodarske sfere dejavnosti je ta sistem standardov postalnuja na vseh drugih področjih - gradbeništvu (risbe), industrijskem (na primer enotnost zlitin) in celo kulturni (časovni intervali).
Kako je bil merilnik določen
Skoraj do konca 17. stoletja so bile mere dolžine v različnih državah različne. Toda zdaj je prišel čas, ko je razvoj znanosti zahteval eno samo mero dolžine - katoliški meter.
Prvi standard je predlagal britanski znanstvenik in filozof John Wilkins - za dolžinsko enoto vzeti dolžino nihala, katerega polovica obdobja je enaka eni sekundi. Toda hitro je postalo jasno, da se ta vrednost močno razlikuje glede na kraj merjenja.
Leta 1790 je državni zbor v Franciji na predlog takratnega ministra Talleyranda sprejel en standard metra, leta 1791 je Francoska akademija znanosti že sprejela kot merilo dolžine eno desetmilijontino razdalja med ekvatorjem in severnim polom, merjena vzdolž pariškega poldnevnika. Strinjam se, precej težko.
Poskusi umirjanja se nadaljujejo
Prototip sodobnega sistema SI je bil metrični sistem v Franciji, ki ga je leta 1795 predlagala Nacionalna konvencija, da bi ga razvili vodilni znanstveniki tistega časa. Delal pri razvoju standardov dolžine in mase Ch. Coulomb, J. Lagrange, P.-S. Laplace in drugi. Bilo je več predlogov, a je bil poldnevnik vseeno izmerjen. In prvi merilni standard je bil izdelan iz medenine leta 1975.
Pa vendar je treba 22. junij 1799 šteti za rojstni dan enotnega sistema mer in prototip sodobnega sistema enot SI. Takrat so v Franciji izdelovali platinoprvi etaloni metra in kilograma.
Leta minevajo, pojavi se Gaussov absolutni sistem enot (1832) in predpone za več enot Maxwella in Thomsona.
In leta 1875 je 17 držav podpisalo Konvencijo o metru. Potrdil je Mednarodni urad za mere in Mednarodni komite za mere, z delovanjem pa je začela Generalna konferenca za uteži in mere. Na svoji prvi konferenci leta 1889 je bil sprejet prvi enoten metrični sistem, ki temelji na meter, kilogram, sekundo.
Zgodovina primerjalnih vrednosti se nadaljuje
Razvoj elektrike in optike se prilagaja konceptu standardov. Znanost ne miruje in zahteva nove merske enote.
Leta 1954 je bilo na deseti generalni konferenci za uteži in mere sprejetih šest enot - meter, kilogram, sekunda, amper, kandela, stopinja Kelvina. Leta 1960 je bil ta sistem poimenovan Systeme International d'Unites, leta 1960 pa je bil sprejet standard mednarodnega sistema enot, skrajšano kot SI. "SI" v ruskem jeziku pomeni mednarodni sistem. To je sistem merjenja SI, ki ga danes uporablja ves svet. Izjema so bile ZDA, Nigerija, Mjanmar.
Definiranje sistema SI
Takoj je treba omeniti, da to ni edini sistem standardov. Nekatere veje uporabne fizike uporabljajo druge sisteme enot.
Danes je Mednarodni sistem fizikalnih veličin SI najpogosteje uporabljen metrični sistem na svetu. Njegov uradni podroben opis je naveden v"SI Brošura" (1970). Uradna definicija "Mednarodni sistem enot SI je sistem enot, ki temelji na mednarodnem sistemu enot, skupaj z imeni in simboli, pa tudi nizom predpon … s pravili uporabe …".
Osnovni sistem
Načela enot SI so naslednja:
- Določenih je sedem osnovnih enot fizikalnih veličin. V sistemu SI jih ni mogoče izpeljati iz drugih veličin. To so kilogram (teža), meter (dolžina), sekunda (čas), amper (tok), kelvin (temperatura), mol (količina snovi), kandela (intenzivnost svetlobe).
- Določimo izpeljane količine iz vrednosti osnovnega sistema SI, ki jih dobimo z matematičnimi operacijami z osnovnimi količinami.
- Določene so predpone za količine in pravila za njihovo uporabo. Predpone pomenijo, da je treba enoto deliti / pomnožiti s celim številom, kar je moč 10.
Smisel v življenju in znanosti
Kot že omenjeno, večina držav na svetu uporablja enote SI. Tudi če v običajnem življenju uporabljajo enote, ki so tradicionalne za državo, se določijo s pretvorbo v sistem SI z uporabo fiksnih koeficientov.
Vse osnovne enote sistema SI so definirane s pomočjo fizikalnih konstant ali pojavov, ki so nespremenljivi in jih je mogoče z visoko natančnostjo reproducirati kjerkoli na svetu. Edina izjema je kilogram, katerega standard zaenkrat ostaja edini fizični prototip.
MKS sistem enot (meter, kilogram,drugič) vam omogoča reševanje problemov mehanike, termodinamike in drugih področij teoretične fizike in praktične znanosti.
Toda v nekaterih panogah (na primer v elektrodinamiki) sistem SI izgublja pred drugimi metričnimi sistemi. Zato na svetu obstaja več metričnih sistemov, katerih vrednosti so do neke mere vezane na glavne standarde - kilogram, meter in sekunda.
enote SI
Osnovne enote (odpoklic – sedem jih je) in njihove oznake so predstavljene v tabeli, a so nam vsem dobro znane. Imena enot v tem sistemu so zapisana z malo črko, za označbo enot pa se pika ne postavlja.
Izpeljane enote (teh je 22) so izražene z matematičnimi izračuni in izhajajo iz fizikalnih zakonov. Na primer, hitrost je razdalja, ki jo telo prepotuje na enoto časa - m / s. Nekatere izpeljane enote imajo svoja imena (radian, hertz, newton, joule) in jih je mogoče zapisati na različne načine.
Obstajajo enote, ki niso vključene v sistem SI, vendar jih je dovoljeno uporabljati skupaj. Odobrene so s Splošno konvencijo o uteži in merah. Na primer minuta, ura, dan, liter, vozel, hektar.
Dovoljena je tudi uporaba enot logaritmičnih vrednosti, pa tudi relativnih. Na primer odstotek, oktava, desetletje.
Dovoljena je tudi uporaba vrednosti, ki se pogosto uporabljajo. Na primer teden, leto, stoletje.
Obstajajo konvektorji za pretvorbo vrednosti iz različnih sistemov. Veliko jih je, a vsi se nanje zanašajoenotne metrične vrednosti.
Prednosti mednarodnega sistema SI
Univerzalnost tega sistema je očitna. Vsi fizikalni pojavi, vse veje upravljanja in tehnologije so zajeti v enotnem sistemu količin. Samo sistem SI daje enote, ki so pomembne in enostavne za uporabo.
Sistemu je lastna fleksibilnost, ki omogoča uporabo zunajsistemskih enot in možnost razvoja - po potrebi se lahko poveča število vrednosti SI. Enote se prilagajajo v skladu z mednarodnimi pogodbami in stopnjo razvoja merilnih tehnologij.
Poenotenje enot je omogočilo, da se ta sistem široko uporablja (v več kot 130 državah) in ga priznavajo številne vplivne mednarodne organizacije (ZN, UNESCO, Mednarodna zveza čiste in uporabne fizike).
Sistem SI povečuje produktivnost oblikovalcev in znanstvenikov, poenostavlja in olajša izobraževalni proces in prakso mednarodnih stikov na vseh področjih.
Zadnji fizični prototip
Vse enote v sistemu SI so opredeljene s fizičnimi konstantami. Izjema je kilogram. Samo ta standard ima doslej svoj fizični prototip in ta izstopa v tanki vrsti merskih enot.
Klogramski standard je valj iz zlitine 9 delov platine in 1 dela iridija. Njegova masa ustreza enemu litru vode pri največji gostoti (4 stopinje Celzija, standardni tlak nad morsko gladino). Leta 1889 jih je bilo izdelanih 80, od tega 17preneseno v države, ki so podpisale Metrično konvencijo.
Danes se original tega standarda pod tremi zaprtimi kapsulami nahaja v mestu Sevres na obrobju Pariza v sefu Mednarodnega urada za uteži in mere. Vsako leto se slovesno odstrani in uskladi.
Ruska različica etalona za kilogram je v Vseruskem raziskovalnem inštitutu za meroslovje. Mendelejev (Sankt Peterburg). To sta prototipa 12 in 26.
Vaš iPhone se bo zlomil zaradi izgube standarda mase v sistemu SI
Celoten metrični sistem človeštva je danes ogrožen. In to se zgodi zato, ker je edini fizično obstoječi standard hitro "izgubljanje teže".
Poskusno je bilo dokazano, da vsako stoletje kilogramski standard postane lažji za 3 x 10−8 kilogramov. To je posledica ločitve atomov med letnimi raziskavami. Očitno bo kršitev konstante te vrednosti nujno povzročila spremembo vseh drugih vrednosti.
Projekt Electronic Kilogram (Nacionalni inštitut za standarde in tehnologijo, ZDA) je pozvan k reševanju položaja, ki predvideva izdelavo naprave takšne moči, ki lahko dvigne 1 kilogram mase v elektromagnetnem polju. Delo na ustvarjanju še poteka.
Druga smer je kocka 2250 x 281489633 atomov ogljika-12. Njegova višina bo 8,11 centimetra in se sčasoma ne bo zmanjšala. Ta projekt je tudi v razvoju.
Zanimiva dejstva o standardih in ne samo
Čas je konstantna vrednost. VV vseh časovnih pasovih našega planeta je čas določen glede na univerzalni čas UTC. Zanimivo je, da ta okrajšava nima dekodiranja.
Jadralci še naprej uporabljajo enoto "vozel". Malo ljudi ve, vendar ima ta enota dolgo zgodovino. Za merjenje hitrosti ladij je bil predhodno uporabljen hlod z vozli, povezanimi na enaki razdalji. Sodobni merilniki hitrosti so postali veliko bolj popolni, vendar se je ime ohranilo.
In tudi merjenje konjskih moči motornih vozil temelji na resničnem dejstvu. Izumitelj parnega stroja James White je na ta način pokazal prednosti svojega odkritja. Pod 1 konjsko močjo je izračunal maso bremena, ki bi ga konj dvignil na minuto.
