Международная система единиц физических величин

В 50 – 60-е годы XX в. все чаще проявлялось стремление многих стран к созданию единой универсальной системы единиц, которая могла бы стать международной. В числе общих требований к основным и производным единицам выдвигалось требование когерентности такой системы единиц.

Дело в том, что одновременное применение разных систем единиц в отдельных областях привело по сути дела к засорению многих расчетных формул числовыми коэффициентами, не равными единице, что сильно усложнило расчеты. Например, в технике стало обычным применение для измерения массы единицы системы МКС – килограмма, а для измерения силы – единицы системы МКГСС – килограммов силы. Это представлялось удобным с той точки зрения, что числовые значения массы (в кг) и веса (в кгс), т.е. силы притяжения к Земле, сказались равными (с точностью достаточной для большинства практических случаев). Однако следствием приравнивания значений разнородных по существу величин было появление во многих формулах числового коэффициента 9,81 и к смещению понятий массы и веса, которое породило много недоразумений и ошибок.

Такое многообразие единиц и связанные с этим неудобства породили идею создания универсальной системы физических величин всех отраслей науки и техники, которая могла бы заменить все несуществующие системы и отдельные внесистемные единицы.

Такой системой стала Международная система единиц.

В 1954 г. Х Генеральная конференция по мерам и весам установила шесть основных единиц для международных сношений: метр, килограмм, секунда, ампер, градус Кельвина; свеча.

В 1960 г. XI Генеральная конференция по мерам и весам утвердила Международную систему единиц, обозначаемую сокращенно SI (начальные буквы французского наименования System International d'Unites), в русской транскрипции – СИ.

В результате некоторых видоизменений, принятых Генеральными конференциями по мерам и весам в 1967, 1971,1979 годах, в настоящее время система включает семь основных единицы (см. таблицу 1).

Таблица 1 – Основные единицы СИ

Наименование	Единица измерений	Обозначение	Размерность
международное	русское
Длина	Метр	m	м	L
Масса	Килограмм	kg	кг	М
Время	Секунда	S	с	Т
Сила электрического тока	Ампер	А	А	I
Термодинамическая температура	Кельвин	К	К	Θ
Количество вещества	Моль	mol	моль	N
Сила тока	Кандела	kd	кд	J

Универсальность СИ обеспечивается тем, что 7 основных единиц, положенных в ее основу, являются единицами физических величин, отражающих основные свойства материального мира и дают возможность образовывать производные единицы для любых физических величин во всех отраслях науки и техники. Этой же цели служат и дополнительные единицы, необходимые для образования производных единиц, зависящих от плоского и телесного углов.

Преимущества СИ перед другими системами единиц следующие:

1) СИ является универсальной, охватывая все области науки, техники, производства.

2) Принцип построения системы. Она построена для некоторой системы величин, позволяющих представить явления в форме математических уравнений; некоторые из физических величин приняты основными и через них выражены все остальные – производные физические величины.

Для основных величин установлены единицы, размер которых согласован на международном уровне, а для остальных величин образуются производные единицы.

3) Построенная таким образом система единиц и входящие в нее единицы называются когерентными (связанными, согласованными). Коэффициенты пропорциональности в физических уравнениях, определяющих единицы производных величин, равны безразмерной единице. Когерентной система единиц физических величин может быть, когда все производные единицы когерентны.

Когерентность единиц СИ при их применении позволяет до минимума упростить расчетные формулы за счет освобождения их от переводных коэффициентов.

4) В СИ устранена множественность единиц (унификация единиц для всех видов измерений) для выражения величин одного и того же ряда. Например, вместо большого числа единиц давления, применявшихся на практике, единицей давления в СИ принята только одна единица – паскаль.

В области тепловых измерений произведен переход от раздельного измерения работы к количества теплоты в джоулях и калориях к единому измерению в джоулях.

5) Установление для каждой физической величины своей единицы позволило разграничить понятие массы (кг) и веса (Н).

Понятие массы следует использовать во всех случаях, когда имеется в виду свойство тела или вещества, характеризующие его инертность и способность создавать гравитационные поля, а также понятие веса следует использовать в случаях, когда имеется в виду сила, возникающая вследствие с гравитационным полем.

6) Определение основных единиц СИ возможно с высокой степенью точности, что в конечном счете не только позволяет повысить точность измерений, но и обеспечить их единство. Это достигается путем '"материализации" единиц в виде эталонов и передачи от них размеров рабочим средствам измерении с помощью комплекса эталонов.

Международная система единиц благодаря своим преимуществам получила широкое распространение в мире. Так, все страны Европейского Союза перешли на единицы СИ. Страны, где ранее традиционно применялась английская система мер (Великобритания, Австралия, Канада, США и др.) также внедряют единицы СИ.

Дата добавления: 2014-12-27