Σήμερα φαίνεται προφανές ότι ένα κιλό ζάχαρης στη Ρωσία και την Αφρική θα είναι ένα κιλό ζάχαρη. Θα εκπλαγείτε όταν μάθετε ότι μόλις πριν από 200 χρόνια, 1 pood ζύγιζε διαφορετικά ακόμη και σε γειτονικές επαρχίες. Έχουμε φέρει σε έναν κοινό παρονομαστή το διεθνές σύστημα SI, το οποίο λειτουργούν σήμερα οι περισσότερες χώρες του κόσμου. Όμως δεν ήταν πάντα έτσι. Σχετικά με την ιστορία της εισαγωγής προτύπων μέτρησης και του ενοποιημένου συστήματος SI - αργότερα στο άρθρο.
Γιατί χρειαζόμαστε πρότυπα;
Η ανάπτυξη του πολιτισμού γνώρισε πολλά πρότυπα και πρότυπα μέτρων που έχουν αλλάξει στο πέρασμα των αιώνων. Για παράδειγμα, ένα μέτρο βάρους στην αρχαία Αίγυπτο είναι ένα kikkar, στην αρχαία Ρώμη είναι ένα ταλέντο, στη Ρωσία είναι ένα pood. Και όλα αυτά τα μέτρα, αντικαθιστώντας το ένα το άλλο, απαιτούσαν από την ανθρωπότητα να συμφωνήσει σε κοινές μονάδες φυσικών παραμέτρων που θα ήταν συγκρίσιμες με μια ενιαία συμβατική μονάδα (πρότυπο) για όλους.
Με την ανάπτυξη της επιστημονικής και τεχνολογικής προόδου, η ανάγκη για ένα τέτοιο ενοποιημένο σύστημα προτύπων αυξήθηκε. Ξεκινώντας από την εμπορική και οικονομική σφαίρα δραστηριότητας, αυτό το σύστημα προτύπων έχει γίνειμια αναγκαιότητα σε όλους τους άλλους τομείς - κατασκευές (σχέδια), βιομηχανικές (για παράδειγμα, η ενότητα των κραμάτων) και ακόμη και πολιτιστικοί (χρονικά διαστήματα).
Πώς καθορίστηκε ο μετρητής
Σχεδόν μέχρι τα τέλη του 17ου αιώνα, τα μέτρα μήκους ήταν διαφορετικά σε διαφορετικές χώρες. Αλλά τώρα ήρθε η ώρα που η ανάπτυξη της επιστήμης απαιτούσε ένα μόνο μέτρο μήκους - το Καθολικό μέτρο.
Το πρώτο πρότυπο προτάθηκε από τον Βρετανό επιστήμονα και φιλόσοφο John Wilkins - να ληφθεί ως μονάδα μήκους το μήκος ενός εκκρεμούς, η μισή περίοδος του οποίου είναι ίση με ένα δευτερόλεπτο. Αλλά γρήγορα έγινε σαφές ότι αυτή η τιμή ποικίλλει σημαντικά ανάλογα με τον τόπο μέτρησης.
Το 1790, η Εθνοσυνέλευση στη Γαλλία, μετά από πρόταση του τότε υπουργού Talleyrand, υιοθέτησε ένα πρότυπο του μετρητή, το 1791, η Γαλλική Ακαδημία Επιστημών ήδη αποδέχτηκε ως πρότυπο μήκους το ένα δέκατο εκατομμυριοστό του η απόσταση μεταξύ του ισημερινού και του Βόρειου Πόλου, μετρημένη κατά μήκος του μεσημβρινού του Παρισιού. Συμφωνώ, αρκετά δύσκολο.
Οι προσπάθειες ηρεμίας συνεχίζονται
Το πρωτότυπο του σύγχρονου συστήματος SI ήταν το μετρικό σύστημα στη Γαλλία, το οποίο προτάθηκε από την Εθνική Συνέλευση το 1795 για να αναπτυχθεί από τους κορυφαίους επιστήμονες εκείνης της εποχής. Εργάστηκε στην ανάπτυξη προτύπων μήκους και μάζας Ch. Coulomb, J. Lagrange, P.-S. Laplace και άλλοι. Υπήρχαν αρκετές προτάσεις, αλλά ο μεσημβρινός ήταν ακόμα μετρημένος. Και το πρώτο πρότυπο μετρητή κατασκευάστηκε από ορείχαλκο το 1975.
Και όμως, η 22η Ιουνίου 1799 θα πρέπει να θεωρείται η γενέθλια ημέρα του ενοποιημένου συστήματος μέτρων και το πρωτότυπο του σύγχρονου συστήματος μονάδων SI. Τότε ήταν που στη Γαλλία κατασκευάζονταν πλατίνατα πρώτα πρότυπα του μέτρου και του κιλού.
Περνούν τα χρόνια, εμφανίζεται το Gaussian απόλυτο σύστημα μονάδων (1832) και τα προθέματα για πολλαπλές μονάδες Maxwell και Thomson.
Και το 1875, 17 κράτη υπέγραψαν τη Σύμβαση για τον μετρητή. Ενέκρινε το Διεθνές Γραφείο Μέτρων και τη Διεθνή Επιτροπή Μέτρων και ξεκίνησε τις δραστηριότητές της η Γενική Διάσκεψη για τα Βάρη και τα Μέτρα. Στο πρώτο του συνέδριο το 1889, υιοθετήθηκε το πρώτο ενοποιημένο μετρικό σύστημα, με βάση το μέτρο, το κιλό, το δεύτερο.
Η ιστορία των σημείων αναφοράς συνεχίζεται
Η ανάπτυξη της ηλεκτρικής ενέργειας και της οπτικής κάνει τις δικές της προσαρμογές στην έννοια των προτύπων. Η επιστήμη δεν μένει ακίνητη και απαιτεί νέες μονάδες μέτρησης.
Το 1954, στη Δέκατη Γενική Διάσκεψη για τα Βάρη και τα Μέτρα, υιοθετήθηκαν έξι μονάδες - μέτρο, κιλό, δευτερόλεπτο, αμπέρ, καντέλα, βαθμός Κέλβιν. Το 1960, αυτό το σύστημα ονομάστηκε Systeme International d'Unites και το 1960 υιοθετήθηκε το πρότυπο του Διεθνούς Συστήματος Μονάδων, με συντομογραφία SI. Το ρωσόφωνο "SI" σημαίνει Διεθνές Σύστημα. Αυτό είναι το σύστημα μέτρησης SI που χρησιμοποιεί σήμερα όλος ο κόσμος. Εξαιρέσεις ήταν οι ΗΠΑ, η Νιγηρία, η Μιανμάρ.
Ορισμός του συστήματος SI
Θα πρέπει να σημειωθεί αμέσως ότι αυτό δεν είναι το μόνο σύστημα προτύπων. Ορισμένοι κλάδοι της εφαρμοσμένης φυσικής χρησιμοποιούν άλλα συστήματα μονάδων.
Σήμερα το Διεθνές Σύστημα Φυσικών Ποσοτήτων SI είναι το πιο χρησιμοποιούμενο μετρικό σύστημα στον κόσμο. Η επίσημη λεπτομερής περιγραφή του παρατίθεται στο«Μπροσούρα SI» (1970). Επίσημος ορισμός "Το διεθνές σύστημα μονάδων SI είναι ένα σύστημα μονάδων που βασίζεται στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων, μαζί με ονόματα και σύμβολα, καθώς και ένα σύνολο προθεμάτων … με κανόνες εφαρμογής …".
Βασικό σύστημα
Οι αρχές των μονάδων SI είναι οι εξής:
- Ορίζονται επτά βασικές μονάδες φυσικών μεγεθών. Στο σύστημα SI, δεν μπορούν να προκύψουν από άλλες ποσότητες. Αυτά είναι κιλό (βάρος), μέτρο (μήκος), δευτερόλεπτο (χρόνος), αμπέρ (ρεύμα), kelvin (θερμοκρασία), mole (ποσότητα ουσίας), candela (ένταση φωτός).
- Προσδιορίζονται ποσότητες που προέρχονται από τις τιμές του βασικού συστήματος SI, οι οποίες λαμβάνονται με μαθηματικές πράξεις με τις βασικές ποσότητες.
- Ορίζονται τα προθέματα των ποσοτήτων και οι κανόνες για τη χρήση τους. Τα προθέματα σημαίνουν ότι η μονάδα πρέπει να διαιρεθεί / πολλαπλασιαστεί με έναν ακέραιο, ο οποίος είναι δύναμη 10.
Νόημα στη ζωή και την επιστήμη
Όπως ήδη αναφέρθηκε, οι περισσότερες χώρες στον κόσμο χρησιμοποιούν μονάδες SI. Ακόμα κι αν στη συνηθισμένη ζωή χρησιμοποιούν μονάδες παραδοσιακές για τη χώρα, προσδιορίζονται με τη μετατροπή στο σύστημα SI χρησιμοποιώντας σταθερούς συντελεστές.
Όλες οι βασικές μονάδες του συστήματος SI ορίζονται μέσω φυσικών σταθερών ή φαινομένων που είναι αμετάβλητα και μπορούν να αναπαραχθούν οπουδήποτε στον κόσμο με υψηλή ακρίβεια. Η μόνη εξαίρεση είναι το κιλό, το πρότυπο του οποίου παραμένει μέχρι στιγμής το μοναδικό φυσικό πρωτότυπο.
Σύστημα μονάδων MKS (μέτρο, κιλό,δεύτερον) σας επιτρέπει να επιλύετε προβλήματα μηχανικής, θερμοδυναμικής και άλλων τομέων της θεωρητικής φυσικής και της πρακτικής επιστήμης.
Αλλά σε ορισμένους κλάδους (για παράδειγμα, στην ηλεκτροδυναμική), το σύστημα SI χάνει από άλλα μετρικά συστήματα. Γι' αυτό υπάρχουν πολλά μετρικά συστήματα στον κόσμο, οι τιμές των οποίων συνδέονται σε κάποιο βαθμό με τα κύρια πρότυπα - κιλό, μέτρο και δευτερόλεπτο.
μονάδες SI
Βασικές μονάδες (ανάκληση - υπάρχουν επτά) και οι ονομασίες τους παρουσιάζονται στον πίνακα, αλλά είναι γνωστές σε όλους μας. Τα ονόματα των μονάδων σε αυτό το σύστημα γράφονται με πεζό γράμμα και μετά τον προσδιορισμό των μονάδων δεν μπαίνει τελεία.
Οι προκύπτουσες μονάδες (υπάρχουν 22 από αυτές) εκφράζονται μέσω μαθηματικών υπολογισμών και προκύπτουν από φυσικούς νόμους. Για παράδειγμα, ταχύτητα είναι η απόσταση που διανύει ένα σώμα ανά μονάδα χρόνου - m / s. Ορισμένες παράγωγες μονάδες έχουν τα δικά τους ονόματα (ακτίνιο, hertz, newton, joule) και μπορούν να γραφτούν με διαφορετικούς τρόπους.
Υπάρχουν μονάδες που δεν περιλαμβάνονται στο σύστημα SI, αλλά επιτρέπεται να χρησιμοποιούνται μαζί. Έχουν εγκριθεί από τη Γενική Σύμβαση για τα Βάρη και τα Μέτρα. Για παράδειγμα, λεπτό, ώρα, ημέρα, λίτρο, κόμπος, εκτάριο.
Επιτρέπεται επίσης η χρήση μονάδων λογαριθμικών τιμών, καθώς και σχετικών. Για παράδειγμα, ποσοστό, οκτάβα, δεκαετία.
Επιτρέπεται επίσης η χρήση τιμών που χρησιμοποιούνται ευρέως. Για παράδειγμα, εβδομάδα, έτος, αιώνας.
Υπάρχουν σχεδιασμένοι convectors για μετατροπή τιμών από διαφορετικά συστήματα. Υπάρχουν πολλά από αυτά, αλλά όλα βασίζονται σε αυτάομοιόμορφες μετρικές τιμές.
Πλεονεκτήματα του διεθνούς συστήματος SI
Η καθολικότητα αυτού του συστήματος είναι προφανής. Όλα τα φυσικά φαινόμενα, όλοι οι κλάδοι της διαχείρισης και της τεχνολογίας καλύπτονται από ένα ενιαίο σύστημα ποσοτήτων. Μόνο το σύστημα SI παρέχει μονάδες που είναι σημαντικές και εύχρηστες.
Το σύστημα είναι εγγενές στην ευελιξία, η οποία επιτρέπει τη χρήση μονάδων εκτός συστήματος και τη δυνατότητα ανάπτυξης - εάν είναι απαραίτητο, ο αριθμός των τιμών SI μπορεί να αυξηθεί. Οι μονάδες υπόκεινται σε προσαρμογή σύμφωνα με τις διεθνείς συμφωνίες και το επίπεδο ανάπτυξης των τεχνολογιών μέτρησης.
Η ενοποίηση μονάδων έχει κάνει αυτό το σύστημα να χρησιμοποιείται ευρέως (σε περισσότερες από 130 χώρες) και να αναγνωρίζεται από πολλούς σημαντικούς διεθνείς οργανισμούς (ΟΗΕ, UNESCO, International Union of Pure and Applied Physics).
Το σύστημα SI αυξάνει την παραγωγικότητα των σχεδιαστών και των επιστημόνων, απλοποιεί και διευκολύνει την εκπαιδευτική διαδικασία και την πρακτική των διεθνών επαφών σε όλους τους τομείς.
Τελευταίο φυσικό πρωτότυπο
Όλες οι μονάδες στο σύστημα SI ορίζονται από φυσικές σταθερές. Εξαίρεση αποτελεί το κιλό. Μόνο αυτό το πρότυπο έχει μέχρι στιγμής το δικό του φυσικό πρωτότυπο και αυτό ξεχωρίζει σε μια λεπτή γραμμή μονάδων μέτρησης.
Το πρότυπο χιλιογράμμου είναι ένας κύλινδρος κατασκευασμένος από κράμα 9 μερών πλατίνας και 1 μέρους ιριδίου. Η μάζα του αντιστοιχεί σε ένα λίτρο νερού στην υψηλότερη πυκνότητά του (4 βαθμοί Κελσίου, τυπική πίεση πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας). Το 1889 κατασκευάστηκαν 80 από αυτά, εκ των οποίων τα 17μεταφέρθηκε σε χώρες που υπέγραψαν τη Σύμβαση Μετρικής.
Σήμερα, το πρωτότυπο αυτού του προτύπου κάτω από τρεις σφραγισμένες κάψουλες βρίσκεται στην πόλη Σεβρών, στα περίχωρα του Παρισιού, στο χρηματοκιβώτιο του Διεθνούς Γραφείου Βαρών και Μετρών. Κάθε χρόνο αφαιρείται και συμβιβάζεται επίσημα.
Η ρωσική έκδοση του προτύπου χιλιογράμμου βρίσκεται στο Πανρωσικό Ερευνητικό Ινστιτούτο Μετρολογίας. Μεντελέεφ (Αγία Πετρούπολη). Αυτά είναι τα πρωτότυπα 12 και 26.
Το iPhone σας θα σπάσει λόγω της απώλειας του προτύπου μάζας στο σύστημα SI
Ολόκληρο το μετρικό σύστημα της ανθρωπότητας απειλείται σήμερα. Και αυτό συμβαίνει επειδή το μόνο σωματικά υπάρχον πρότυπο είναι η ταχεία απώλεια βάρους.
Έχει αποδειχθεί πειραματικά ότι κάθε αιώνα το πρότυπο του κιλού γίνεται ελαφρύτερο κατά 3 x 10−8 κιλά. Αυτό οφείλεται στην αποκόλληση ατόμων κατά τη διάρκεια ετήσιων ερευνών. Προφανώς, μια παραβίαση της σταθεράς αυτής της τιμής θα συνεπάγεται αναγκαστικά αλλαγή σε όλες τις άλλες τιμές.
Το έργο Electronic Kilogram (Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας, ΗΠΑ) καλείται να σώσει την κατάσταση, που προβλέπει τη δημιουργία μιας συσκευής τέτοιας ισχύος που μπορεί να σηκώσει 1 κιλό μάζας σε ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Οι εργασίες για τη δημιουργία είναι ακόμη σε εξέλιξη.
Η άλλη κατεύθυνση είναι ένας κύβος 2250 x 281489633 ατόμων άνθρακα-12. Το ύψος του θα είναι 8,11 εκατοστά και δεν θα μειώνεται με την πάροδο του χρόνου. Αυτό το έργο είναι επίσης υπό ανάπτυξη.
Ενδιαφέροντα στοιχεία για τα πρότυπα και όχι μόνο
Ο χρόνος είναι μια σταθερή τιμή. ΣεΣε όλες τις ζώνες ώρας του πλανήτη μας, η ώρα καθορίζεται σε σχέση με την παγκόσμια ώρα UTC. Είναι ενδιαφέρον ότι αυτή η συντομογραφία δεν έχει αποκωδικοποίηση.
Οι ναυτικοί συνεχίζουν να χρησιμοποιούν τον "κόμπο" της μονάδας. Λίγοι γνωρίζουν, αλλά αυτή η μονάδα έχει μακρά ιστορία. Για τη μέτρηση της ταχύτητας των πλοίων, χρησιμοποιήθηκε προηγουμένως ένα κούτσουρο με κόμπους δεμένους στην ίδια απόσταση. Τα σύγχρονα ταχύμετρα έχουν γίνει πολύ πιο τέλεια, αλλά το όνομα έχει διατηρηθεί.
Και η μέτρηση της ιπποδύναμης των μηχανοκίνητων οχημάτων βασίζεται επίσης σε ένα πραγματικό γεγονός. Ο εφευρέτης της ατμομηχανής, Τζέιμς Γουάιτ, έδειξε τα οφέλη της ανακάλυψής του με αυτόν τον τρόπο. Κάτω από 1 ίππο, υπολόγισε τη μάζα του φορτίου που θα σήκωνε το άλογο ανά λεπτό.
