Международная система единиц SI

Наличие нескольких систем единиц ФВ вызывала неудобства, связанные с переходом от одной системы единиц к другой. Требовалась единая система, практически удобная, охватывающая различные области измерения. Такая международная система единиц ФВ (в английской литературе - SI, в русской – СИ) была утверждена Генеральной конвенцией по мерам и весам в 1960 г. В СССР стандарт, в соответствии с которым был осуществлен переход на Международную систему единиц СИ введен в 1982 г. В настоящее время действует ГОСТ 8.417-2002 «ГСИ. Единицы физических величин».

Международная система имеет ряд достоинств, важнейшими из которых являются:

- универсальность, т.е. охват всех отраслей науки и техники;

- унификация единиц для всех видов измерений (например, единицы энергии и работы имеют одно наименование – джоуль, вместо ранее используемых в других системах калория и эрг; единица давления - паскаль вместо ранее используемых атм, мм. рт. ст., бар, пьеза)

- практическое удобство применения основных и производных единиц (площадь – квадратный метр, объем – кубический метр, сопротивление – ом и т.д.)

- когерентность, т.е. соотношение между кратными единицами в системе пропорционально десяти в целой степени (положительной или отрицательной)

- образование производных единиц из основных без переходных коэффициентов, т.е. числовые переходные коэффициенты в определяющих уравнениях равны единице.

Международная система СИ представлена основными единицами, при выборе которых исходили из требований охвата всех областей науки и техники, их практического использования и возможностью воспроизведения с высокой точностью:

Метр (обозначение м) – длина пути, проходимый светом в вакууме за интервал времени 1/299792458 секунды (1983 г.);

Килограмм (кг) – масса, равная массе международного прототипа килограмма (1901 г.);

Секунда (с) – время, равное 9192631770 периодам излучения, соответствующее переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133 (1967 г.);

Ампер (А)– сила тока, который при прохождении по двух параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади поперечного сечения, расположенных в вакууме на расстоянии 1 м, вызывал бы на участке 1 м силу взаимодействия 2 10^-7 Н (1961 г.)

Кельвин (К)– единица термодинамической температуры, равная 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды (допускается применение градуса шкалы Цельсия: t = Т – Т₀, Т₀ = 273,16 К) (1967 г.)

Моль (моль) – количество вещества системы, содержащей столько структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде–12 массой 0,012 кг;

Кандела (кд)– сила света, в заданном направлении источника, испускающее монохромное излучение частотой 540 ·10¹² Гц, энергетическая сила которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср;

Производные единицы системы СИ образуются из основных с помощью уравнений связи между ФВ. Такими уравнениями являются уравнения, описывающие основные физические законы или соотношения между ФВ. Например, для линейной скорости уравнением связи является v = l/t, единица скорости при этом выражается в метрах в секунду и обозначается м/с, размерность dim(v) = LT^-1

Также в системе СИ применяются 22 производные единицы, имеющие специальные названия, например, (радиан, стерадиан, герц, ньтон, паскаль, джоуль, ватт, вольт, ом, генри, фарада, вебер, сименс, люмен, люкс). Производные единицы, образованные от собственных имен, обозначаются большой начальной буквой.

Внесистемные единицы, не входящие в систему СИ, делятся на три группы.

К первой группе относятся единицы, которые допускаются к применению наравне с системными единицами без ограничения. ГОСТ их устанавливает: времени (минута, час, сутки); массы (тонна); температуры (градус Цельсия); площади (гектар), объема (литр); плоский угол (градус, минута, секунда); длины (парсек, световой год). Без ограничения срока допускается применять единицы относительных, например, относительная величина процент (1×10^-2 – сотая доля); промилле (1×10^-3); миллионная доля (1×10^-6); Отказ от них неразумен из-за их широкого использования в технике и производстве.

Ко второй группе относятся единицы, временно допустимые к применению до принятия по ним международных соглашений. Это морская миля, карат, узел, обороты в минуту, бар.

Третью группу внесистемных единиц предписывается изымать из обращения. В настоящее время не применяются единицы: массы – центнер, силы – дина, килограмм-сила. В то же время используются следующие «запрещенные» единицы: мм.рт.ст (133 Па), лошадиная сила (735 Вт), калория (4,2 Дж), длины – ангстрем (10^-10м). Эти единица стали настолько привычными для людей, что полный отказ от них происходит с большими трудностями.

Вопросы.

1. Основные термины в области метрологии. Задачи и роль метрологии. Основные разделы метрологии.

2. Понятия физическая величина, система физических величин, структура системы физических величин. Единица физической величины. Размерность физической величины. Пример написания размерности.

3. Основное уравнение измерения. Понятия Размер ФВ и Числовое значение ФВ. Дольные, кратные единицы физических величин.

4. Понятие и структура Системы единиц физических величин, принципы построения Системы единиц физических величин СГС, МКГСС, МКСА.

5. Система единиц физических величин СИ. Основные и производные единицы системы СИ. Современный подход к использованию внесистемных единиц.

Дата добавления: 2015-09-05