Міжнародна система одиниць фізичних величин

ФІЗИЧНІ ВЕЛИЧИНИ ЯК ОБ'ЄКТИ ВИМІРІВ

ЛЕКЦІЯ №5

Міжнародна система одиниць фізичних величин.

Об'єктами вимірів є фізичні величини, які прийнято розділяти на основні і похідні.

Основні величини не залежать одна від іншої, але вони можуть бути основою для встановлення зв'язків з іншими фізичними величинами, які називають похідними від них. Згадаємо формулу Ейнштейна, у яку входить основна одиниця - маса, а енергія - це похідна одиниця, залежність між якою і іншими одиницями визначає формула. Основним величинам відповідають основні одиниці вимірів, а похідним - похідні одиниці вимірів.

Сукупність основних і похідних одиниць називається системою одиниць фізичних величин.

Першою системою одиниць уважається метрична система, де, за основну одиницю довжини був прийнятий метр, за одиницю ваги - грам (пізніше - кілограм) - вага 1 дм³ хімічно чистої води при температурі близько +4°С. В 1799 г. були виготовлені перші прототипи (еталони) метра і кілограма. Крім цих двох одиниць метрична система у своєму первісному варіанті включала ще і одиниці площі (ар - площа квадрата зі стороною 10 м), об'єму (стер, рівняється об'єму куба з ребром 10 м), місткості (літр, рівняється об'єму куба з ребром 0,1 м).

Таким чином, у метричній системі ще не було чіткого підрозділу одиниць величин на основні і похідних.

XI Генеральна конференція мір і ваг в 1960 р. утвердила Міжнародну систему одиниць, яка позначається SI (від початкових літер французької назви Systeme International d'Unites), українською мовою - SI. У наступні роки Генеральна конференція прийняла ряд доповнень і змін, у результаті чого в системі стало сім основних одиниць, додаткові й похідні одиниці фізичних величин.

Сьогодні система SI складається із семи основних одиниць, понад 110 похідні одиниць і 20 десяткових приставок для утвору кратних і частин одиниць. 18 похідних одиниць SI мають спеціальні назви за прізвищами вчених - дві основні (ампер і кельвін) і 16 похідних: бекерель (Бк, Bq), ват (Вт, W), вебер (Вб, Wb), вольт (B,V), Генрі(Гн, Н), герц (Гц, Hz) грій (Гр, Gy), джоуль (Дж, J), зіверт (Зв, Sv), кулон (Кл, З), ньютон (Н, N), ом (Ом, От), паскаль (Па, Ра), сименс (Cm, S), тесла (Тл, Т), фарада (Ф, F).

Розроблені наступні визначення основних одиниць:

- одиниця довжини - метр - довжина шляху, який проходить світло у вакуумі за 1/299 792 458 частку секунди;

- одиниця маси - кілограм - маса, рівна масі міжнародного прототипу кілограма;

- одиниця часу - секунда - тривалість 9 192 631 770 періодів випромінювання, яке відповідає переходу між двома надтонкими рівнями основного стану атома цезію-133 при відсутності збурювання з боку зовнішніх полів;

- одиниця сили електричного струму - ампер - сила струму, який не змінюється при проходженні по двом рівнозначними провідникам нескінченної довжини і мізерно малого кругового перетинання, розташованих на відстані 1 м один від іншого у вакуумі і створює між цими провідниками силу 2*10^-7 Н на кожний метр довжини;

- одиниця термодинамічної температури - Кельвін -1/273,16 частина термодинамічної температури потрійної крапки води. Допускається також застосування шкали Цельсия;

- одиниця кількості речовини - моль - кількість речовини системи, яка містить стільки ж структурних елементів, скільки атомів утримується в нукліді вуглецю-12 масою 0,012 кг;

- одиниця сили світла — Кандела - сила світла в заданому напрямку джерела, яке випускає монохроматичне випромінювання частотою 540*10¹²Гц, енергетична сила якого в цьому напрямку становить 1/683 Вт/порівн.

В SI для позначення десяткових кратних (помножених на 10 у позитивному ступені) і дольних (помножених на 10 у негативному ступені) прийняті наступні префікси: екса (Е) - 1018, пета (П) -1015, тєра (Т) – 1012, гіга (Г) - 109, мега (М) - 106, кіло (ДО) - 103, гекто (г) - 102. дека (так) - 101, деци (д)-10-1 санти (с) - 10-2, моли (м) - 10-3, микро (мк) - 10-6, нано (н) - 10-9, піко (п) - 10-12, фемто (ф) - 10-15, атто (а) - 10-18. Так, відповідно до SI тисячна частина міліметра (мікрометр) 0,001 мм = 1 мкм.

Приведені визначення досить складні і вимагають достатнього рівня знань, у першу чергу у фізиці. Але вони дають уявлення про природнє походження прийнятих одиниць. Тлумачення їх ускладнювалося в міру розвитку науки і завдяки новим високим досягненням теоретичної і практичної фізики, механіки, математики та інших фундаментальних знань. Це дало можливість, з одного боку, представити основні одиниці як достовірні і точні, а з іншого боку - як з'ясовані і як зрозумілі для всіх країн миру, який є головною умовою для того, щоб система одиниць стала міжнародною.

Міжнародна система SI вважається найбільш досконалою і універсальною в порівнянні з попередніми до неї.

Після прийняття Міжнародної системи одиниць ГКМВ практично всі найбільші міжнародні організації включили її у свої рекомендації з метрології й призвали всіх членів цих організацій прийняти її.

В Україні одиниці фізичних величин Міжнародної системи одиниць установленні в ДСТУ 3651.0-97, ДСТУ 3651.1-97, ДСТУ 3651.2-97

На сьогоднішній день система SI дійсно стала міжнародною, але поруч із тим, застосовуються і позасистемні одиниці, наприклад, тонна, доба, літр, гектар і таке інше (див. табл. 1.Д.5).

Таблиця 1. Найважливіші одиниці міжнародної системи (SI)

Величина	Одиниця
Назва	Обозначе-ння	Наймену-вання	Позначення	Вираження через допо-внительні одиниці SI
Українське	Междуна-рідне
Основні одиниці
Довжина	L	метр	м	m
Маса	М	кілограм	кг	кg
Час	t	секунда	с	s
Сила електричного струму	I	ампер	А	А
Темермодинами-ческая температу-ра Кельвіна	T	кельвін	К	К
Сила світла	J	кандела	кд	cd
Кількість речовини	N	моль	моль	mol
Додаткові одиниці
Плоский кут	-	радіан	рад	rad
Тілесний кут	-	стерадіан	cр	sr
Деякі похідні одиниці
Об'єм, місткість	L^3	кубічний метр	м^3	m^3
Швидкість	LT-1	метр у секунду	м/з	m/s
Прискорення	LT-2	метр на секунду у квадраті	м/с^2	m/s^2
Частота періодичного процесу	Т^-1	герц	Гц	Hz

Таблиця 2. Позасистемні одиниці, які допускаються до застосування нарівні з одиницями SI

Найменування величини	Одиниця
Найменування	Позначення	Співвідношення з одиницею SI
Междуна-рідне	Украинсь-ке
Маса	тонна атомна одиниця маси	t U	т а.е.м.	10^3 kg 1,66057 10^-27 kg
Час	хвилина	min	хв.	60s
година	h	рік	3600 s
доба	d	доби	86400 s
Об'єм місткість	літр		л	10^-3m^3
Довжина	астрономічна одиниця світловий рік парсек	ua   ly рс	а.е.   св. рік пк	1,49598*10^11m 9,4605*10^15m 3,0857*10^16m
Площа	гектар	ha	гектар	10^4m^2
Енергія	електрон/вольтів	N/mm^2	Н/мм^2	Имра
Механічне навантаження	ньютон на квадратний міліметр	N/mm2	Н/мм2	Имра
Повна потужність	вольт-ампер	V*A	В*а
Реактивна потужність	вар	var	вар

Дата добавления: 2014-01-07