Vo svete existovalo a stále existuje mnoho rôznych systémov merania. Slúžia na to, aby si ľudia mohli vymieňať rôzne informácie, napríklad pri transakciách, predpisovaní liekov alebo pri vytváraní smerníc na používanie technológií. Aby sa predišlo nejasnostiam, bol vyvinutý medzinárodný systém merania fyzikálnych veličín.
Čo je to systém na meranie fyzikálnych veličín?
S pojmom ako sústava jednotiek fyzikálnych veličín alebo jednoducho sústava SI sa často stretávame nielen na hodinách fyziky a chémie v škole, ale aj v bežnom živote. V modernom svete ľudia viac ako kedykoľvek predtým potrebujú určité informácie – napríklad čas, hmotnosť, objem – vyjadriť čo najobjektívnejším a najštruktúrovanejším spôsobom. Na tento účel bol vytvorený jednotný systém merania - súbor oficiálne akceptovaných jednotiek merania odporúčaných na použitie v každodennom živote aveda.
Aké meracie systémy existovali pred príchodom systému SI
Potreba opatrení v človeku samozrejme vždy existovala, tieto opatrenia však spravidla neboli oficiálne, boli určené prostredníctvom improvizovaných materiálov. To znamená, že nemali štandard a mohli sa líšiť prípad od prípadu.
Názorným príkladom je systém dĺžkových mier prijatý v Rusku. Rozpätie, lakeť, arshin, sazhen - všetky tieto jednotky boli pôvodne viazané na časti tela - dlaň, predlaktie, vzdialenosť medzi vystretými rukami. Samozrejme, konečné merania boli v dôsledku toho nepresné. Následne sa štát snažil tento systém merania štandardizovať, no stále zostal nedokonalý.
Ostatné krajiny mali svoje vlastné systémy na meranie fyzikálnych veličín. Napríklad v Európe bol bežný anglický systém mier - stopy, palce, míle atď.
Prečo potrebujeme systém SI?
V XVIII-XIX storočiach sa aktivizoval proces globalizácie. Čoraz viac krajín začalo nadväzovať medzinárodné kontakty. Vedecká a technologická revolúcia navyše dosiahla svoj vrchol. Vedci na celom svete nemohli efektívne zdieľať výsledky svojho vedeckého výskumu kvôli tomu, že používali rôzne systémy na meranie fyzikálnych veličín. Z veľkej časti kvôli takýmto porušeniam väzieb v rámci svetovej vedeckej komunity boli mnohé fyzikálne a chemické zákony „objavené“niekoľkokrát rôznymi vedcami, čo značne brzdilo rozvoj vedy a techniky.
Vyvstala teda potreba jednotného systému merania fyzikálnych jednotiek, ktorý by vedcom z celého sveta umožnil nielen porovnávať výsledky svojej práce, ale aj optimalizovať proces svetového obchodu.
História medzinárodného systému merania
Na štruktúrovanie fyzikálnych veličín a meranie fyzikálnych veličín je potrebný systém jednotiek, rovnaký pre celé svetové spoločenstvo. Vytvoriť taký systém, ktorý by spĺňal všetky požiadavky a bol čo najobjektívnejší, je však naozaj náročná úloha. Základom budúceho systému SI bol metrický systém, ktorý sa rozšíril v 18. storočí po Francúzskej revolúcii.
Za východiskový bod, z ktorého sa začal vývoj a zdokonaľovanie Medzinárodného systému merania fyzikálnych veličín možno považovať 22. jún 1799. Práve v tento deň boli schválené prvé normy - meter a kilogram. Boli vyrobené z platiny.
Napriek tomu bol Medzinárodný systém jednotiek oficiálne prijatý až v roku 1960 na 1. generálnej konferencii pre váhy a miery. Zahŕňalo 6 základných jednotiek merania fyzikálnych veličín: sekunda (čas), meter (dĺžka), kilogram (hmotnosť), kelvin (termodynamická teplota), ampér (prúd), kandela (intenzita svetla).
V roku 1964 k nim bola pridaná siedma hodnota - mol, ktorý meria množstvo látky v chémii.
Okrem toho existujú ajodvodené jednotky, ktoré môžu byť vyjadrené základnými jednotkami pomocou jednoduchých algebraických operácií.
Základné jednotky SI
Keďže základné jednotky sústavy fyzikálnych veličín museli byť čo najobjektívnejšie a nezávisieť od vonkajších podmienok ako tlak, teplota, vzdialenosť od rovníka a iné, formulácia ich definícií a noriem musela byť zaobchádzať zásadne.
Pozrime sa podrobnejšie na každú zo základných jednotiek systému merania fyzikálnych veličín.
Po druhé. Jednotka času. Ide o relatívne ľahko vyjadriteľné množstvo, keďže priamo súvisí s obdobím obehu Zeme okolo Slnka. Sekunda je 1/31536000 za rok. Existujú však aj zložitejšie spôsoby merania štandardnej sekundy, spojené s periódami žiarenia atómu cézia. Táto metóda minimalizuje chyby, ktoré si vyžaduje súčasná úroveň rozvoja vedy a techniky
Meter. Jednotka merania dĺžky a vzdialenosti. V rôznych časoch sa robili pokusy vyjadriť meter ako súčasť rovníka alebo pomocou matematického kyvadla, ale všetky tieto metódy neboli dostatočne presné, takže konečná hodnota sa mohla pohybovať v rámci milimetrov. Takáto chyba je kritická, takže vedci už dlho hľadajú presnejšie spôsoby, ako určiť štandard merača. V súčasnosti je jeden meter dĺžka cesty, ktorú prejde svetlo za (1/299 792 458) sekúnd
Kilogram. Jednotka hmotnosti. K dnešnému dňu je kilogram jediným množstvom definovaným prostredníctvom skutočného štandardu, ktorýuchovávané v sídle Medzinárodného úradu pre váhy a miery. V priebehu času norma mierne mení svoju hmotnosť v dôsledku koróznych procesov, ako aj hromadenia prachu a iných malých častíc na svojom povrchu. Preto sa plánuje v blízkej budúcnosti vyjadriť jeho hodnotu prostredníctvom základných fyzikálnych vlastností
- Kelvin. Jednotka merania termodynamickej teploty. Kelvin sa rovná 1/273, 16 termodynamickej teploty trojného bodu vody. Ide o teplotu, pri ktorej je voda naraz v troch skupenstvách – kvapalnom, pevnom a plynnom. Stupne Celzia sa prevedú na Kelvin podľa vzorca: t K \u003d t C ° + 273
- Amp. Jednotka sily prúdu. Nemenný prúd, pri ktorého prechode cez dva rovnobežné priame vodiče s minimálnou prierezovou plochou a nekonečnou dĺžkou, umiestnené vo vzdialenosti 1 meter od seba (sila rovná 2 10-7vzniká na každom úseku týchto vodičov H), rovná sa 1 ampéru.
- Candela. Mernou jednotkou svietivosti je svietivosť zdroja v určitom smere. Špecifická hodnota, ktorá sa v praxi používa len zriedka. Hodnota jednotky je odvodená od frekvencie žiarenia a energetickej náročnosti svetla.
- Moľ. Jednotka množstva látky. Momentálne je krtek jednotkou, ktorá sa líši pre rôzne chemické prvky. Číselne sa rovná hmotnosti najmenšej častice tejto látky. V budúcnosti sa plánuje vyjadrenie presne jedného krtka pomocou Avogadrovho čísla. K tomu je však potrebné ujasniť si význam samotného čísla. Avogadro.
Prefixy SI a čo znamenajú
Pre pohodlie používania základných jednotiek fyzikálnych veličín v sústave SI bol v praxi prijatý zoznam univerzálnych predpôn, pomocou ktorých sa tvoria zlomkové a viacnásobné jednotky.
Odvodené jednotky
Je zrejmé, že existuje oveľa viac ako sedem fyzikálnych veličín, čo znamená, že sú potrebné aj jednotky, v ktorých by sa tieto veličiny mali merať. Pre každú novú hodnotu je odvodená nová jednotka, ktorú je možné vyjadriť pomocou základných algebraických operácií, ako je delenie alebo násobenie.
Je zaujímavé, že odvodené jednotky sú spravidla pomenované po veľkých vedcoch alebo historických osobnostiach. Napríklad jednotka pre prácu je Joule alebo jednotka pre indukčnosť je Henry. Existuje mnoho odvodených jednotiek – celkovo viac ako dvadsať.
Mimosystémové jednotky
Napriek rozšírenému a rozšírenému používaniu jednotiek sústavy SI fyzikálnych veličín sa v mnohých priemyselných odvetviach stále používajú nesystémové jednotky merania. Napríklad v lodnej doprave - námorná míľa, v šperkoch - karát. V bežnom živote poznáme také nesystémové jednotky ako dni, percentá, dioptrie, litre a mnohé iné.
Treba mať na pamäti, že napriek ich znalostiam sa pri riešení fyzikálnych alebo chemických problémov musia nesystémové jednotky previesť na jednotky meraniafyzikálne veličiny v sústave SI.
