Международная система единиц СИ

Реферат

Международная система единиц, система единиц физических величин, принятая 11-й Генеральной конференцией по мерам и весам (1960).

Сокращённое обозначение системы SI (в русской транскрипции СИ).

М. с. е. разработана с целью замены сложной совокупности систем единиц и отдельных внесистемных единиц, сложившейся на основе метрической системы мер, и упрощения пользования единицами. Достоинствами М. с. е. являются её универсальность и когерентность, то есть согласованность производных единиц, которые образуются по уравнениям, не содержащим коэффициент пропорциональности. Благодаря этому при расчётах, если выражать значения всех величин в единицах М. с. е., в формулы не требуется вводить коэффициенты, зависящие от выбора единиц.

2. История

Система СИ основана на метрической системе мер, которая была создана французскими учеными и впервые была широко внедрена после Великой Французской революции. До введения метрической системы, единицы выбирались случайно и независимо друг от друга. Поэтому пересчет из одной единицы в другую был сложным. К тому же в разных местах применялись разные единицы, иногда с одинаковыми названиями. Метрическая система должна была стать удобной и единой системой мер и весов.

В 1799 г. были утверждены два эталона для единицы длины (метр) и для единицы веса (килограмм).

В 1874 г. была введена система СГС, основанная на трех единицах сантиметр, грамм и секунда. Были также введены десятичные приставки от микро до мега.

1881

1882

В 1889 г. 1-ая Генеральная конференция по мерам и весам приняла систему мер, сходную с СГС, но основанную на метре, килограмме и секунде, т. к. эти единицы были признаны более удобными для практического использования. В последующем были введены базовые единицы для физических величин в области электричества и оптики.

В 1960 XI Генеральная конференция по мерам и весам приняла стандарт, который впервые получил название «Международная система единиц (СИ)».

В 1971 IV Генеральная конференция по мерам и весам внесла изменения в СИ, добавив, в частности, единицу количества вещества (моль).

В настоящее время СИ принята в качестве законной системы единиц большинством стран мира и почти всегда используется в области науки (даже в тех странах, которые не приняли СИ).

1901

1913

12 стр., 5859 слов

Единицы физической величины

... системы единиц. Комиссия разработала проект Международной системы единиц, который был утвержден XI Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 г. Принятая система была названа Международной системой единиц, сокращенно СИ. Учитывая необходимость охвата Международной системой единиц ... Цель реферата – рассмотреть эталоны единиц физических величин. Важной задачей метрологии является создание ...

1954

1958

1960

И не случайно, что разработкой единиц измерений и их систем занимались самые выдающиеся и проницательные ученые мира. Первым из них следует назвать великого немецкого математика, физика, астронома и топографа К. Гаусса. В 1832 году он опубликовал работу «Напряжение земной магнитной силы, приведенное к абсолютной мере», в которой показал, что, выбрав независимые друг от друга единицы измерений нескольких основных физических величин, можно с помощью физических законов установить единицы измерений всех физических величин, входящих в тот или иной раздел физики. Совокупность единиц, образованных таким путем, получила название «системы единиц», и первой из них стала предложенная Гауссом система СГС, в которой в качестве основных фигурировали единицы длины, массы и времени. Потребности античного мира легко удовлетворялись считанными единицами — угла, длины, веса, времени, площади, объема, скорости. А в наши дни Международная система единиц измерений, помимо семи основных, содержит две дополнительные и около 200 производных, используемых в механике, термодинамике, электромагнетизме, акустике, оптике. Хотя с 1963 года Международная система является предметом законодательных актов во многих странах, среди ученых продолжаются споры о наиболее обоснованном выборе числа и вида основных единиц.

В самом деле, почему в свое время Гаусс принял в качестве основных именно три единицы, а, скажем, не пять или одну? Почему их число впоследствии пришлось увеличить до семи? Есть гарантии, что в будущем не придется расширять этот список дальше? Имеется ли строгое обоснование у всех существующих систем, или в основе их лежат не поддающиеся строгому определению соображения удобства пользования? Мысль о том, что для построения всей системы единиц измерений достаточно всего двух величин — длины и времени, — не нова; в 1873 году об этом говорил Дж. Максвелл, а с 1941 года ее пропагандировал и отстаивал английский ученый Б. Браун. В 1965 году опубликовал свою первую работу в этой области известный советский авиаконструктор Р. ди Бартини совместно с кандидатом химических наук П. Кузнецовым.

3. Единицы величин

В Российской Федерации в установленном порядке допускаются к применению единицы величин Международной системы единиц, принятой Генеральной конференцией по мерам и весам, рекомендованные Международной организацией законодательной метрологии.

Наименования, обозначения и правила написания единиц величин, а также правила их применения на территории Российской Федерации устанавливает Правительство Российской Федерации, за исключением случаев, предусмотренных актами законодательства Российской Федерации.

Правительством Российской Федерации могут быть допущены к применению наравне с единицами величин Международной системы единиц внесистемные единицы величин.

Характеристики и параметры продукции, поставляемой на экспорт, в том числе средств измерений, могут быть выражены в единицах величин, установленных заказчиком.

3.1 Государственные эталоны единиц величин

Государственные эталоны единиц величин используются в качестве исходных для воспроизведения и хранения единиц величин с целью передачи их размеров всем средствам измерений данных величин на территории Российской Федерации.

3 стр., 1324 слов

Эталоны единиц измерений

... передачи единицы измерения какой-либо величины. Измерительный прибор большей точности, предназначенный для проверки других измерительных приборов., Мерило, образец для подражания, сравнения., Эталон метра. Метр был ... с помощью универсальной мировой константы. Эталон килограмма. килограмма Эталон секунды. единицы измерения времени На деле длительность солнечных суток — величина не постоянная. И хотя ...

Государственные эталоны единиц величин являются исключительной федеральной собственностью, подлежат утверждению Госстандартом России и находятся в его ведении.

3.2 Основные единицы

Основные единицы измерения Международной системы единиц СИ. Всего их семь:

  • Единица длины — метр — длина пути, которую проходит свет в вакууме за 1/299792458 долю секунды;

Единица массы — килограмм — масса, равная массе международного прототипа килограмма

Единица времени — секунда — продолжительность 9192631770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя уровнями сверхтонкой структуры основного состояния атома цезия-133 при отсутствии возмущения со стороны внешних полей;

  • Единица силы электрического тока — ампер — сила, не изменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным проводникам бесконечной длинны и ничтожно малого кругового свечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, создал бы между этими проводниками силу, равную 0.2 мкН на каждый метр длинны;
  • Единица термодинамической температуры — Кельвин — 1/273.16 часть термодинамической температуры тройной точки воды. Допускается также шкалы Цельсия;
  • Единица количества вещества — моль — количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько атомов содержится в нуклиде углирода-12 массой 0.012 кг;

Единица силы света — кандела — сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540*ТГц, энергетическая сила которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср^2

3.3 Производные единицы

Производные единицы могут быть выражены через основные с помощью математических операций умножения и деления. Некоторым из производных единиц, для удобства, присвоены собственные названия, такие единицы тоже можно использовать в математических выражениях для образования других производных единиц.

Математическое выражение для производной единицы измерения вытекает из физического закона, с помощью которого эта единица измерения определяется или определения физической величины, для которой она вводится. Например, скорость это расстояние, которое тело проходит в единицу времени; соответственно, единица измерения скорости м/с (метр в секунду).

метрический эталон длина

Часто одна и та же единица может быть записана по-разному, с помощью разного набора основных и производных единиц. Однако, на практике, используются установленные выражения, которые наилучшим образом отражают физический смысл величины.

Примеры несистемных единиц:

Плоский угол (радиан), телесный угол (стерадиан), температура по шкале Цельсия (градус Цельсия), частота (герц), сила (ньютон), Энергия (джоуль), мощность (ватт), ддавление (Паскаль), световой поток (люмен), освещённость (люкс), электрический заряд (кулон), разница потенциалов (вольт), сопротивление (ом), ёмкость (фарад), магнитный поток (Вебер), магнитная индукция (тесла), индуктивность (генри), электрическая проводимость (Сименс), Радиоактивность (Беккерель), поглощённая доза ионизирующего излучения (грей), эффективная доза ионизирующего излучения (зиверт), активность катализатора (катал).

20 стр., 9641 слов

«Метрология, стандартизация и сертификация» : «Эталоны единиц ...

... и ома и ряд других сличаются раз в три года. Теоретическая часть Эталоны единицы длины Как известно, в 1791 г. Нацио­нальное собрание Франции приняло длину ... «криптоновый» метр не был непосредственно связан со временем, новый метр опирается на эталон единицы времени — се­кунду и известное значение скорости света. Ранее использовать значение скорости ...

3.4 Единицы, не входящие в СИ

Некоторые единицы, не входящие в СИ, по решению Генеральной конференции по мерам и весам «допускаются для использования совместно с СИ».

Например:

  • Минута (60 с), час (3600 с), сутки (86 400 с), градус (1/180 рад), угловая минута (1/10 800 рад), угловая секунда (1/648 000), литр (1 дм3), тонна (1000 кг), Непер (бел), электрон-вольт (1,6*10-19 Дж), атомная единица массы (1,6605402*10-27 кг), астрономическая единица (1,495978706911011 м), морская миля (1852 м), узел (1852/3600 м/с), ар (102 м2), гектар(104 м2), бар (105 Па), ангстрем (8722.10 м), барн (8722;28 м2).

Кроме того, ГОСТ 8.417-2002 разрешает применение следующих единиц: град, световой год, парсек, диоптрия, киловатт-час, вольт-ампер, вар, ампер-час, карат, текс, гал, оборот в секунду, оборот в минуту. Разрешается применять единицы относительных и логарифмических величин, такие как процент, промилле, миллионная доля, фон, октава, декада. Допускается также применять единицы времени, получившие широкое распространение, например неделя, месяц, год, век, тысячелетие.

Другие единицы применять не разрешается. Тем не менее, в различных областях иногда используются и другие единицы. Единицы системы СГС: эрг, гаусс, эрстед и др. Внесистемные единицы, широко распространенные до принятия СИ: кюри, калория, Ферми, микрон и др.

Некоторые страны не приняли систему СИ, или приняли её лишь частично и продолжают использовать английскую систему мер или сходные единицы.

3.5 Кратные и дольные единицы

Десятичные кратные и дольные единицы образуют с помощью стандартных множителей и приставок СИ, присоединяемых к названию или обозначению единицы.

В связи с тем, что наименование единицы массы килограмм содержит приставку «кило», для образования кратных и дольных единиц массы используют дольную единицу массы грамм (0,001 кг).

Наименование и обозначения следующих единиц не допускается применять с приставками: минута, час, сутки (единицы времени), градус, минута, секунда (единицы плоского угла), астрономическая единица, диоптрия и атомная единица массы.

4. Международные и русские обозначения

В России действует ГОСТ 8.417-2002, предписывающий обязательное использование единиц СИ. В нем перечислены единицы физических величин, разрешённые к применению, приведены их международные и русские обозначения и установлены правила их использования.

По этим правилам, при договорно-правовых отношениях в области сотрудничества с зарубежными странами, а также в поставляемых за границу вместе с экспортной продукцией технических и других документах разрешается применять только международные обозначения единиц. Применение международных обозначений обязательно также на шкалах и табличках измерительных приборов. В остальных случаях, например, во внутренних документах и обычных публикациях можно использовать либо международные, либо русские обозначения. Не допускается одновременно применять международные и русские обозначения, за исключением публикаций по единицам величин.

33 стр., 16405 слов

Система нормативных документов в строительстве

... «Система нормативных документов в строительстве. Основные положения». СНиП 11-01-95 «Инструкция о порядке разработки, согласования, утверждения и составе проектной документации на строительство предприятий, ... услуг. Отказ в регистрации производства инженерных изысканий органами исполнительной власти субъектов Российской Федерации или органами местного самоуправления допускается в случае отсутствия ...

5. Правила написания обозначений единиц

Обозначения единиц печатают прямым шрифтом, точку как знак сокращения после обозначения не ставят. Прописными (большими) буквами пишутся единица имеющие в основе фамилию автора.

Обозначения помещают за числовыми значениями величин через пробел, перенос на другую строку не допускается. Исключения составляют обозначения в виде знака над строкой, перед ними пробел не ставится. Примеры: 10 м/с, 15. Если числовое значение представляет собой дробь с косой чертой, его заключают в скобки, например: (1/60) с-1.

При указании значений величин с предельными отклонениями их заключают в скобки или проставляют обозначение единицы за числовым значением величины и за ее предельным отклонением: (100,0 0,1) кг, 50 г 1 г.

Обозначения единиц, входящие в произведение, отделяют точками на средней линии (Н м, Па с), не допускается использовать для этой цели символ «х».

В машинописных текстах допускается точку не поднимать или разделять обозначения пробелами, если это не может вызвать недоразумения.

В качестве знака деления в обозначениях можно использовать горизонтальную черту или косую черту (только одну).

При применении косой черты, если в знаменателе стоит произведение единиц, его заключают в скобки. Пример: Вт/(м К).

Допускается применять обозначения единиц в виде произведения обозначений единиц, возведенных в степени (положительные и отрицательные): Вт м-2 К-1, А м2. При использовании отрицательных степеней не разрешается использовать горизонтальную или косую черту (знак деления).

Допускается применять сочетания специальных знаков с буквенными обозначениями, например /с.

Не допускается комбинировать обозначения и полные наименования единиц.

6. Единицы по отраслям

В механике строго научная система единиц (СГС), в которой за основные величины приняты длина, масса и время, была разработана на основе законов Ньютона. В худшем положении оказалась электродинамика, основные принципы которой (уравнения Максвелла) были установлены и получили признание только в конце XIX века. До этого времени уже получили широкое распространение случайно выбранные практические единицы: вольт, ампер, ом и их производные, никак не связанные с системой единиц в механике. Естественно было ввести единую систему единиц для механических и электромагнитных величин. Здесь физика и электротехника пошли разными путями. Физика не вводила новых основных величин, а рассматривала электрические и магнитные величины как производные механических. Построенные по такому принципу системы единиц называются абсолютными. К таким системам относится и гауссова система СГС, которая в настоящем курсе принята за основную. Электротехника, сохранив механические величины, не захотела жертвовать и практическими электрическими единицами: вольтом, ампером, омом и пр. Последнее условие довольно жесткое. Удовлетворить ему оказалось возможным только ценой существенного ухудшения системы единиц. Это относится и к так называемой Международной системе единиц (сокращенно СИ), разработанной за последнее время и рекомендованной в качестве основной. Ниже изложены основы построения системы СИ, а затем отмечены ее принципиальные недостатки. В СИ изменен масштаб основных механических величин: вместо сантиметра введен метр, вместо грамма — килограмм. Особой выгоды в этом нет, так как все равно невозможно удовлетворить требованию, чтобы величина единицы была всегда одинаково удобна. Одна и та же единица в одних случаях будет слишком велика, в других слишком мала. Этот вопрос удовлетворительно решается введением приставок <микро>, <милли>, <мега> и т. д., а также степеней 10. Но, разумеется, изменение масштабов основных величин принципиально ничего не меняет и в этом смысле никаких возражений не вызывает. Принципиальными являются два момента. Во-первых, к трем основным механическим величинам — длине, времени и массе — в СИ добавлена в качестве независимой четвертая, чисто электрическая, величина, имеющая самостоятельную размерность. Такой величиной выбрана сила электрического тока, а ее единицей — ампер. Количество электричества есть величина производная с единицей ампер-секунда, называемой кулоном, а в дифференциальной так: Во-вторых, уравнения Максвелла в СИ записываются в так называемой рационализированной форме, т. е. в форме, не содержащей никаких числовых множителей.

4 стр., 1804 слов

История развития единиц величин

... плугом) и др. В XIV--XVI вв. появляются в связи с развитием торговли так называемые объективные единицы измерения величин. В Англии, например, дюйм (длина трех приставленных друг к другу ... метр» и «архивный килограмм». Создание метрической системы мер было большим научным достижением -- впервые в истории появились меры, образующие стройную систему, основанные на образце, взятом из природы, ...

7. Преимущества международной системы единиц СИ

Данная система охватывает все области измерений и поэтому является универсальной, в отличие от других систем измерений, например СГСЭ (охватывает только раздел электростатики) или МКГСС (охватывает только область механики).

Позволяет отказаться от большого количества внесистемных единиц измерения.

Система СИ является когерентной — в которой производные единицы всех величин могут быть получены с помощью определяющих уравнений с числовыми коэффициентами равными единице. Например, система СГС, конкурировавшая с СИ в теоретической физике, не обладает этим преимуществом.

Как основные, так и производные единицы измерения системы СИ удобны для практического применения.

Значительное число единиц системы СИ (метр, секунда, килограмм, ватт, ампер, ом, вольт, люкс и др.) использовалось задолго до введения системы СИ и поэтому не вызвало затруднений и больших финансовых затрат.

Существенно повысился уровень точности измерений, так как основные единицы (эталоны) могут быть воспроизведены точнее, чем единицы других систем.

После принятия Международной системы единиц ГКМВ практически все крупнейшие международные организации включили её в свои рекомендации по метрологии и призвали все страны-члены этих организаций принять её. В нашей стране система СИ официально была принята путём введения в 1963 г. соответствующего государственного стандарта.

Список литературы

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/edinitsa-izmereniya/

Шишкин И.Ф. «Метрология, стандартизация и управления качеством.» М.: Издательство стандартов, 1990г.

Исаев Л.К., Малинский В.Д. «Метрология и стандартизация в сертификации.» М.: ИПК Издательство стандартов, 1996г.

Г.Д. Крылова «Основы стандартизации сертификации метрологии» М.: Издательство Юнити, 2001г.

Г.А. Смирнов «Числа, которые покорили мир.» М. 1999г.

Единицы величин: Словарь-справочник. Москва, Издательство стандартов, 1990г.

3 стр., 1151 слов

Монтаж системы автоматизации печного агрегата РЗ-ХПА

... Монтаж систем автоматизации охватывает три этапа работы: . Заготовительные работы, выполняемые вне зоны монтажа и включающие изготовление нестандартных щитов, шкафов, отборных устройств и монтажных изделий, заготовку монтажных конструкций и транспортировку необходимых для монтажа изделий и материалов. . Подготовительные работы, ...

Бурдун Г. Д., Справочник по Международной системе единиц, М., 197