Dnes sa zdá zrejmé, že kilogram cukru v Rusku a Afrike bude kilogramom cukru. Budete prekvapení, keď sa dozviete, že len pred 200 rokmi vážil 1 puding inak aj v susedných provinciách. K spoločnému menovateľovi nás priviedol medzinárodný systém SI, ktorý dnes prevádzkuje väčšina krajín sveta. Ale nebolo to tak vždy. O histórii zavedenia etalónov a jednotného systému SI - ďalej v článku.
Prečo potrebujeme normy?
Vývoj civilizácie poznal mnoho štandardov a štandardov opatrení, ktoré sa v priebehu storočí menili. Napríklad miera hmotnosti v starovekom Egypte je kikkar, v starom Ríme je to talent, v Rusku je to pood. A všetky tieto opatrenia, ktoré sa navzájom nahrádzajú, vyžadovali, aby sa ľudstvo dohodlo na spoločných jednotkách fyzikálnych parametrov, ktoré by boli porovnateľné s jedinou zmluvnou jednotkou (štandardom) pre všetkých.
S rozvojom vedecko-technického pokroku potreba takéhoto jednotného systému noriem len narastala. Počnúc obchodnou a ekonomickou sférou činnosti sa tento systém noriem stalnevyhnutnosť vo všetkých ostatných oblastiach - stavebníctve (kresby), priemyselnej (napríklad jednota zliatin) a dokonca aj kultúrnej (časové intervaly).
Ako bol merací prístroj určený
Takmer do konca 17. storočia boli dĺžkové miery v rôznych krajinách rôzne. Teraz však nastal čas, keď si rozvoj vedy vyžadoval jedinú mieru dĺžky – katolícky meter.
Prvý štandard navrhol britský vedec a filozof John Wilkins – brať dĺžku kyvadla, ktorého polovica periódy sa rovná jednej sekunde, ako jednotku dĺžky. Rýchlo sa však ukázalo, že táto hodnota sa značne líši v závislosti od miesta merania.
V roku 1790 prijalo Národné zhromaždenie vo Francúzsku na návrh vtedajšieho ministra Talleyranda jeden etalón metra, v roku 1791 už Francúzska akadémia vied akceptovala ako etalón dĺžky jednu desaťmilióntinu. vzdialenosť medzi rovníkom a severným pólom, meraná pozdĺž parížskeho poludníka. Súhlasím, dosť ťažké.
Pokusy o pokoj pokračujú
Prototypom moderného systému SI bol metrický systém vo Francúzsku, ktorý navrhol Národný konvent v roku 1795, aby ho vyvinuli poprední vedci tej doby. Pracovali na vývoji dĺžkových a hmotnostných štandardov Ch. Coulomb, J. Lagrange, P.-S. Laplace a ďalší. Návrhov bolo viacero, no aj tak sa meral poludník. A prvý meter bol vyrobený z mosadze v roku 1975.
A predsa treba 22. jún 1799 považovať za narodeniny jednotného systému mier a prototypu modernej sústavy jednotiek SI. Vtedy sa vo Francúzsku vyrábala platinaprvé normy metra a kilogramu.
Roky plynú, objavuje sa Gaussov absolútny systém jednotiek (1832) a predpony viacerých jednotiek Maxwella a Thomsona.
A v roku 1875 podpísalo Metrickú konvenciu 17 štátov. Schválila Medzinárodný úrad pre miery a Medzinárodný výbor pre miery a svoju činnosť začala Generálna konferencia pre váhy a miery. Na svojej prvej konferencii v roku 1889 bol prijatý prvý jednotný metrický systém založený na metri, kilograme, sekunde.
História benchmarkov pokračuje
Vývoj elektriny a optiky robí vlastné úpravy konceptu noriem. Veda nestojí na mieste a vyžaduje nové jednotky merania.
V roku 1954 bolo na desiatej generálnej konferencii pre váhy a miery prijatých šesť jednotiek – meter, kilogram, sekunda, ampér, kandela, stupeň Kelvin. V roku 1960 dostal tento systém názov Systeme International d'Unites a v roku 1960 bol prijatý štandard Medzinárodného systému jednotiek, skrátene SI. Ruské „SI“znamená medzinárodný systém. Toto je systém merania SI, ktorý dnes používa celý svet. Výnimkou boli USA, Nigéria, Mjanmarsko.
Definovanie sústavy SI
Hneď treba poznamenať, že toto nie je jediný systém noriem. Niektoré odvetvia aplikovanej fyziky používajú iné systémy jednotiek.
V súčasnosti je Medzinárodný systém fyzikálnych veličín SI najpoužívanejším metrickým systémom na svete. Jeho oficiálny podrobný popis je uvedený v"Brožúra SI" (1970). Oficiálna definícia "Medzinárodná sústava jednotiek SI je systém jednotiek založený na Medzinárodnej sústave jednotiek spolu s názvami a symbolmi, ako aj súborom predpôn … s pravidlami aplikácie …".
Základný systém
Princípy jednotiek SI sú nasledovné:
- Je definovaných sedem základných jednotiek fyzikálnych veličín. V sústave SI ich nemožno odvodiť z iných veličín. Sú to kilogram (váha), meter (dĺžka), sekunda (čas), ampér (prúd), kelvin (teplota), mol (množstvo látky), kandela (intenzita svetla).
- Sú určené odvodené veličiny z hodnôt základnej sústavy SI, ktoré sa získajú matematickými operáciami so základnými veličinami.
- Prefixy množstiev a pravidlá ich používania sú definované. Predpony znamenajú, že jednotka musí byť rozdelená / vynásobená celým číslom, čo je mocnina 10.
Význam v živote a vede
Ako už bolo spomenuté, väčšina krajín sveta používa jednotky SI. Aj keď v bežnom živote používajú jednotky tradičné pre krajinu, sú určené prevodom do sústavy SI pomocou pevných koeficientov.
Všetky základné jednotky sústavy SI sú definované pomocou fyzikálnych konštánt alebo javov, ktoré sú nemenné a dajú sa reprodukovať kdekoľvek na svete s vysokou presnosťou. Jedinou výnimkou je kilogram, ktorého etalón je zatiaľ jediným fyzickým prototypom.
systém jednotiek MKS (meter, kilogram,druhá) vám umožňuje riešiť problémy mechaniky, termodynamiky a iných oblastí teoretickej fyziky a praktickej vedy.
Ale v niektorých odvetviach (napríklad v elektrodynamike) systém SI stráca na iné metrické systémy. Preto vo svete existuje niekoľko metrických systémov, ktorých hodnoty sú do určitej miery viazané na hlavné meradlá - kilogram, meter a sekundu.
jednotky SI
Základné jednotky (pripomeňme - je ich sedem) a ich označenia sú uvedené v tabuľke, ale sú nám všetkým dobre známe. Názvy jednotiek v tomto systéme sa píšu malým písmenom a za označením jednotiek sa nedáva bodka.
Odvodené jednotky (je ich 22) sú vyjadrené matematickými výpočtami a vyplývajú z fyzikálnych zákonov. Napríklad rýchlosť je vzdialenosť, ktorú teleso prejde za jednotku času – m/s. Niektoré odvodené jednotky majú svoje vlastné názvy (radián, hertz, newton, joule) a možno ich písať rôznymi spôsobmi.
Sú jednotky, ktoré nie sú zahrnuté v sústave SI, ale je dovolené ich používať spolu. Sú schválené Všeobecným dohovorom o hmotnostiach a mierach. Napríklad minúta, hodina, deň, liter, uzol, hektár.
Je povolené používať aj jednotky logaritmických hodnôt, ako aj relatívne. Napríklad percento, oktáva, desaťročie.
Používanie hodnôt, ktoré sú široko používané, je tiež povolené. Napríklad týždeň, rok, storočie.
Sú navrhnuté konvektory na prevod hodnôt z rôznych systémov. Je ich veľa, no všetky sa spoliehajújednotné metrické hodnoty.
Výhody medzinárodného systému SI
Univerzálnosť tohto systému je zrejmá. Všetky fyzikálne javy, všetky odvetvia riadenia a technológie sú pokryté jednotným systémom veličín. Iba systém SI poskytuje jednotky, ktoré sú dôležité a ľahko sa používajú.
Systém je charakteristický flexibilitou, ktorá umožňuje použitie mimosystémových jednotiek a možnosťou vývoja - v prípade potreby je možné zvýšiť počet hodnôt SI. Jednotky podliehajú úpravám v súlade s medzinárodnými dohodami a úrovňou rozvoja meracích technológií.
Zjednotenie jednotiek urobilo tento systém široko používaným (vo viac ako 130 krajinách) a uznaným mnohými vplyvnými medzinárodnými organizáciami (OSN, UNESCO, Medzinárodná únia čistej a aplikovanej fyziky).
Systém SI zvyšuje produktivitu dizajnérov a vedcov, zjednodušuje a uľahčuje vzdelávací proces a prax medzinárodných kontaktov vo všetkých oblastiach.
Posledný fyzický prototyp
Všetky jednotky v sústave SI sú definované fyzikálnymi konštantami. Výnimkou je kilogram. Iba tento štandard má zatiaľ svoj vlastný fyzický prototyp a ten vyniká v štíhlej línii meracích jednotiek.
Kilogramový štandard je valec vyrobený zo zliatiny 9 dielov platiny a 1 dielu irídia. Jeho hmotnosť zodpovedá jednému litru vody pri najvyššej hustote (4 stupne Celzia, štandardný tlak nad morom). V roku 1889 ich bolo vyrobených 80, z toho 17prevedené do krajín, ktoré podpísali Metrickú konvenciu.
Dnes sa originál tohto štandardu pod tromi zapečatenými kapsulami nachádza v meste Sevres na okraji Paríža v trezore Medzinárodného úradu pre miery a váhy. Každý rok sa slávnostne odstraňuje a zmieruje.
Ruská verzia kilogramového štandardu je vo Všeruskom výskumnom ústave metrológie. Mendelejev (Petrohrad). Toto sú prototypy 12 a 26.
Váš iPhone sa pokazí v dôsledku straty štandardu hmotnosti v systéme SI
Celý metrický systém ľudstva je dnes ohrozený. A to sa deje preto, že jediným fyzicky existujúcim štandardom je rýchle „chudnutie“.
Experimentálne bolo dokázané, že každé storočie sa kilogramový štandard stáva ľahším o 3 x 10−8 kilogramov. Je to spôsobené oddeľovaním atómov počas každoročných prieskumov. Je zrejmé, že porušenie konštanty tejto hodnoty bude nevyhnutne znamenať zmenu všetkých ostatných hodnôt.
Na záchranu situácie je povolaný projekt Electronic Kilogram (National Institute of Standards and Technology, USA), ktorý počíta s vytvorením zariadenia s takou silou, ktoré dokáže zdvihnúť 1 kilogram hmoty v elektromagnetickom poli. Práce na tvorbe stále prebiehajú.
Druhý smer je kocka s 2250 x 281489633 atómami uhlíka-12. Jeho výška bude 8,11 centimetra a časom sa nezmenší. Tento projekt je tiež vo vývoji.
Zaujímavé fakty o štandardoch a nielen
Čas je konštantná hodnota. InVo všetkých časových pásmach našej planéty sa čas určuje vzhľadom na svetový čas UTC. Je zaujímavé, že táto skratka nemá žiadne dekódovanie.
Námorníci naďalej používajú jednotku „uzol“. Málokto vie, ale táto jednotka má dlhú históriu. Na meranie rýchlosti lodí sa predtým používal guľatina s uzlami zviazanými v rovnakej vzdialenosti. Moderné rýchlomery sa stali oveľa dokonalejšími, ale názov zostal zachovaný.
A meranie výkonu motorového vozidla je tiež založené na skutočnom fakte. Vynálezca parného stroja James White týmto spôsobom demonštroval výhody svojho objavu. Pod 1 konskú silu vypočítal hmotnosť záťaže, ktorú by kôň zdvihol za minútu.
