I dag virker det indlysende, at et kilogram sukker i Rusland og Afrika vil være et kilogram sukker. Du vil blive overrasket over at høre, at 1 pud for bare 200 år siden vejede anderledes selv i naboprovinserne. Vi er blevet bragt til en fællesnævner af det internationale SI-system, som de fleste lande i verden opererer i dag. Men sådan var det ikke altid. Om historien om indførelsen af målestandarder og det forenede SI-system - senere i artiklen.
Hvorfor har vi brug for standarder?
Udviklingen af civilisationen har kendt mange standarder og standarder for foranst altninger, der har ændret sig gennem århundreder. For eksempel er et mål for vægt i det gamle Egypten en kikkar, i det gamle Rom er det et talent, i Rusland er det en pood. Og alle disse foranst altninger, der afløste hinanden, krævede, at menneskeheden blev enige om fælles enheder af fysiske parametre, der ville være sammenlignelige med en enkelt kontraktuel enhed (standard) for alle.
Med udviklingen af videnskabelige og teknologiske fremskridt voksede behovet for et sådant ensartet system af standarder kun. Med udgangspunkt i den handelsmæssige og økonomiske aktivitetssfære er dette standardsystem bleveten nødvendighed på alle andre områder - byggeri (tegninger), industrielt (f.eks. enhed af legeringer) og endda kulturelt (tidsintervaller).
Hvordan måleren blev bestemt
Næsten indtil slutningen af det 17. århundrede var længdemålene forskellige i forskellige lande. Men nu er tiden kommet, hvor videnskabens udvikling krævede et enkelt længdemål - den katolske meter.
Den første standard blev foreslået af den britiske videnskabsmand og filosof John Wilkins - at tage længden af et pendul, hvis halvdel af perioden er lig med et sekund, som en længdeenhed. Men det blev hurtigt klart, at denne værdi varierer meget afhængigt af målestedet.
I 1790 vedtog nationalforsamlingen i Frankrig, efter forslag fra den daværende minister Talleyrand, en standard af meteren, i 1791 accepterede det franske videnskabsakademi allerede som en længdestandard en ti-milliontedel af afstanden mellem ækvator og Nordpolen, målt langs Parismeridianen. Enig, ret svært.
Rolige forsøg fortsatte
Prototypen på det moderne SI-system var det metriske system i Frankrig, som blev foreslået af National Convention i 1795 til at blive udviklet af datidens førende videnskabsmænd. Arbejdede med udvikling af længde- og massestandarder Ch. Coulomb, J. Lagrange, P.-S. Laplace og andre. Der var flere forslag, men meridianen blev stadig målt. Og den første meterstandard blev lavet af messing i 1975.
Og alligevel bør den 22. juni 1799 betragtes som fødselsdagen for det forenede system af foranst altninger og prototypen på det moderne SI-enhedssystem. Det var dengang, at man i Frankrig fremstillede platinde første standarder for meter og kilogram.
År går, det Gaussiske absolutte system af enheder (1832) og præfikser for flere enheder af Maxwell og Thomson vises.
Og i 1875 underskrev 17 stater Meter-konventionen. Det godkendte Det Internationale Målebureau og Den Internationale Målekomité, og den generelle konference om vægte og mål begyndte sine aktiviteter. Ved sin første konference i 1889 blev det første forenede metriske system vedtaget, baseret på meter, kilogram, anden.
Historien om benchmarks fortsætter
Udviklingen af elektricitet og optik foretager sine egne justeringer af standardbegrebet. Videnskaben står ikke stille og kræver nye måleenheder.
I 1954, ved den tiende generalkonference om vægt og mål, blev seks enheder vedtaget - meter, kilogram, sekund, ampere, candela, grad Kelvin. I 1960 fik dette system navnet Systeme International d'Unites, og i 1960 blev standarden for International System of Units, forkortet SI, vedtaget. Det russisksprogede "SI" står for International System. Dette er SI-målesystemet, som hele verden bruger i dag. Undtagelserne var USA, Nigeria, Myanmar.
Definition af SI-systemet
Det skal straks bemærkes, at dette ikke er det eneste standardsystem. Nogle grene af anvendt fysik bruger andre enhedssystemer.
I dag er det internationale system for fysiske mængder SI det mest brugte metriske system i verden. Dens officielle detaljerede beskrivelse er angivet i"SI-brochure" (1970). Officiel definition "Det internationale system af enheder SI er et system af enheder baseret på det internationale system af enheder, sammen med navne og symboler, samt et sæt præfikser … med regler for anvendelse …".
Grundlæggende system
Principperne for SI-enheder er som følger:
- Syv grundlæggende enheder af fysiske størrelser er defineret. I SI-systemet kan de ikke udledes af andre størrelser. Disse er kilogram (vægt), meter (længde), sekund (tid), ampere (strøm), kelvin (temperatur), mol (stofmængde), candela (lysintensitet).
- Afledte mængder fra værdierne af det grundlæggende SI-system bestemmes, som opnås ved matematiske operationer med basismængderne.
- Præfikser til mængder og regler for deres brug er defineret. Præfikser betyder, at enheden skal divideres / ganges med et heltal, som er en potens af 10.
Mening i livet og videnskaben
Som allerede nævnt bruger de fleste lande i verden SI-enheder. Selvom de i det almindelige liv bruger enheder, der er traditionelle for landet, bestemmes de ved at konvertere til SI-systemet ved hjælp af faste koefficienter.
Alle grundlæggende enheder i SI-systemet er defineret ved hjælp af fysiske konstanter eller fænomener, der er ufravigelige og kan gengives hvor som helst i verden med høj nøjagtighed. Den eneste undtagelse er kilogrammet, hvis standard indtil videre er den eneste fysiske prototype.
MKS system af enheder (meter, kilogram,andet) giver dig mulighed for at løse problemer inden for mekanik, termodynamik og andre områder inden for teoretisk fysik og praktisk videnskab.
Men i nogle industrier (for eksempel i elektrodynamik) taber SI-systemet til andre metriske systemer. Derfor er der adskillige metriske systemer i verden, hvis værdier til en vis grad er bundet til hovedstandarderne - kilogram, meter og sekund.
SI-enheder
Grundlæggende enheder (husk - der er syv af dem) og deres betegnelser er vist i tabellen, men de er velkendte af os alle. Navnene på enheder i dette system er skrevet med et lille bogstav, og efter betegnelsen af enheder sættes der ikke et punktum.
Afledte enheder (der er 22 af dem) udtrykkes gennem matematiske beregninger og følger af fysiske love. For eksempel er hastighed den afstand, et legeme tilbagelægger pr. tidsenhed - m/s. Nogle afledte enheder har deres egne navne (radian, hertz, newton, joule), og de kan skrives på forskellige måder.
Der er enheder, som ikke er inkluderet i SI-systemet, men som må bruges sammen. De er godkendt af den almindelige konvention om mål og vægt. For eksempel minut, time, dag, liter, knude, hektar.
Det er også tilladt at bruge enheder af logaritmiske værdier, såvel som relative. F.eks. procent, oktav, årti.
Brugen af værdier, der er meget udbredte, er også tilladt. For eksempel uge, år, århundrede.
Der er designet konvektorer til konvertering af værdier fra forskellige systemer. Der er mange af dem, men de er alle afhængige afensartede metriske værdier.
Fordele ved det internationale SI-system
Universaliteten af dette system er indlysende. Alle fysiske fænomener, alle grene af ledelse og teknologi er dækket af et enkelt system af mængder. Kun SI-systemet giver enheder, der er vigtige og nemme at bruge.
Systemet er iboende i fleksibilitet, som tillader brugen af enheder uden for systemet, og muligheden for udvikling - om nødvendigt kan antallet af SI-værdier øges. Enheder er underlagt justering i overensstemmelse med internationale aftaler og udviklingsniveauet for måleteknologier.
Samning af enheder har gjort dette system meget brugt (i mere end 130 lande) og anerkendt af mange indflydelsesrige internationale organisationer (FN, UNESCO, International Union of Pure and Applied Physics).
SI-systemet øger produktiviteten hos designere og videnskabsmænd, forenkler og letter uddannelsesprocessen og praksis med internationale kontakter på alle områder.
Sidste fysiske prototype
Alle enheder i SI-systemet er defineret af fysiske konstanter. Undtagelsen er kilogrammet. Kun denne standard har indtil videre sin egen fysiske prototype, og denne skiller sig ud i en slank række af måleenheder.
Kilogramstandarden er en cylinder lavet af en legering af 9 dele platin og 1 del iridium. Dens masse svarer til en liter vand ved dens højeste tæthed (4 grader Celsius, standardtryk over havets overflade). I 1889 blev der lavet 80 af dem, hvoraf 17overført til lande, der underskrev den metriske konvention.
I dag er originalen af denne standard under tre forseglede kapsler placeret i byen Sevres i udkanten af Paris i pengeskabet hos International Bureau of Weights and Measures. Hvert år bliver det højtideligt fjernet og forsonet.
Den russiske version af kilogram-standarden er i All-Russian Research Institute of Metrology. Mendeleev (St. Petersborg). Disse er prototyper 12 og 26.
Din iPhone går i stykker på grund af tab af massestandarden i SI-systemet
Hele menneskehedens metriske system er truet i dag. Og dette sker, fordi bare den eneste fysisk eksisterende standard er hurtigt at "tabe sig".
Det er eksperimentelt bevist, at kilogramstandarden for hvert århundrede bliver lettere med 3 x 10−8 kilogram. Dette skyldes løsrivelse af atomer under årlige undersøgelser. Det er klart, at en overtrædelse af konstanten af denne værdi nødvendigvis vil medføre en ændring i alle andre værdier.
The Electronic Kilogram-projektet (National Institute of Standards and Technology, USA) er opfordret til at redde situationen, som giver mulighed for at skabe en enhed med en sådan kraft, der kan løfte 1 kilogram masse i et elektromagnetisk felt. Arbejdet med oprettelsen er stadig i gang.
Den anden retning er en terning med 2250 x 281489633 kulstof-12 atomer. Dens højde vil være 8,11 centimeter, og den vil ikke falde over tid. Dette projekt er også under udvikling.
Interessante fakta om standarder og ikke kun
Tid er en konstant værdi. II alle tidszoner på vores planet bestemmes tiden i forhold til UTC universel tid. Interessant nok har denne forkortelse ingen afkodning.
Sejlere fortsætter med at bruge enheden "knude". De færreste ved det, men denne enhed har en lang historie. For at måle farten på skibe blev der tidligere brugt en log med knuder bundet i samme afstand. Moderne speedometre er blevet meget mere perfekte, men navnet er bevaret.
Og målingen af motorkøretøjers hestekræfter er også baseret på en reel kendsgerning. Opfinderen af dampmaskinen, James White, demonstrerede fordelene ved sin opdagelse på denne måde. Under 1 hestekræfter beregnede han massen af den belastning, som hesten ville løfte pr. minut.
