Дата добавления: 2015-08-31 ; просмотров: 2761 ; Нарушение авторских прав
Когерентные производные единицы (далее — производные единицы) Международной системы единиц, как правило, образуют с помощью простейших уравнений связи между величинами (определяющих уравнений), в которых числовые коэффициенты равны 1. Для образования производных единиц обозначения величин в уравнениях связи заменяют обозначениями единиц СИ.
Пример — Единицу скорости образуют с помощью уравнения, определяющего скорость прямолинейно и равномерно движущейся материальной точки
где v — скорость;
s — длина пройденного пути;
t — время движения материальной точки.
Подстановка вместо s и t обозначений их единиц СИ дает
Следовательно, единицей скорости СИ является метр в секунду. Он равен скорости прямолинейно и равномерно движущейся материальной точки, при которой эта точка за время 1 s перемещается на расстояние 1 m.
Если уравнение связи содержит числовой коэффициент, отличный от 1, то для образования когерентной производной единицы СИ в правую часть подставляют обозначения величин со значениями в единицах СИ, дающими после умножения на коэффициент общее числовое значение, равное 1.
Пример — Если для образования единицы энергии используют уравнение
Е = 
mv 2 ,
где Е — кинетическая энергия;
т — масса материальной точки;
v — скорость движения материальной точки, —
то для образования когерентной единицы энергии СИ используют, например, уравнение
Следовательно, единицей энергии СИ является джоуль (равный ньютон-метру). В приведенных примерах он равен кинетической энергии тела массой 2 kg, движущегося со скоростью 1 m/s, или же тела массой 1 kg, движущегося со скоростью 
m/s.
Видео:Единицы измерения энергии. Расскажем всё о единицах измерения⚡ Видеоурок 📽 о единицах измерения 🔋Скачать
В ДИСЦИПЛИНЕ «СТАНДАРТИЗАЦИЯ, МЕТРОЛОГИЯ И ПОДТВЕРЖДЕНИЕ СООТВЕТСТВИЯ»
Агрегатирование– метод создания новых машин, приборов и другого оборудования путём компоновки конечного изделия из ограниченного набора стандартных и унифицированных узлов и агрегатов, обладающих геометрической
Безопасностьпродукции, процессов производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации – состояние, при котором отсутствует недопустимый риск, связанный с причинением вреда жизни или здоровью граждан, имуществу физических или юридических лиц, государственному или муниципальному имуществу, окружающей среде, жизни или здоровью животных и растений.
Безотказностьпоказывает свойство изделия непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки, в целом.
Долговечность— свойство изделия сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной, системе технического обслуживания и ремонтов. Единичными показателями долговечности являются средний ресурс, средний срок службы. Понятие «ресурс» применяется при характеристике долговечности по наработке изделия, а «срок службы» — при характеристике долговечности по календарному времени.
Дольная единица— единица физической величины, в целое число раз меньшая системной или внесистемной единицы.
Единичные показателихарактеризуют одно из свойств продукции. Могут относиться как к единице продукции, так и к совокупности единиц однородной
ЕСПД— Единая система программной документации – комплекс стандартов, устанавливающих взаимоувязанные правила разработки, оформления и обращения программ и программной документации. и функциональной взаимозаменяемостью.
Идентификация– присвоение объекту уникального наименования, номера, знака, условного обозначения, признака или набора признаков и т.п., позволяющих однозначно выделить его из множества других объектов.
Иерархический метод– это метод, при котором заданное множество последовательно делится на классификационные группировки.
Измерение– нахождение значения величины опытным путём с помощью специальных технических средств.
Измерительная система— совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, размещенных в разных точках контролируемого пространства с целью измерений одной или нескольких физических величин, свойственных этому пространству
Измерительные преобразователи(ИП) — средства измерения, служащие для преобразования измеряемой величины в другую величину или сигнал измерительной информации, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований.
Измерительный прибор— средства измерения, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне.
Измернтельния установкасовокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей и других устройств, предназначенных для измерений одной или нескольких физических величин и расположенных в одном месте.
Интегральные показателиотражают отношение суммарного полезного эффекта от эксплуатации продукции к суммарным затратам на её создание и эксплуатацию.
Калибровка средства измерения— совокупность операций, выполняемых с целью определения и подтверждения действительных значений метрологических характеристик и (или) пригодности к применению средства измерений, не подлежащего государственному метрологическому контролю и надзору.
Качество измерений– это совокупность свойств состояния измерений,
Качество продукции— совокупность свойств продукции, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определённые потребности в соответствии с её назначением.
Класс точности средств измерений — обобщённая характеристика, выражаемая пределами ( основной и дополнительной) погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность.
Кратная единица— единица физической величины, в целое число раз большая системной или внесистемной единицы.
Международная стандартизация– это совокупность международных организаций по стандартизации и продуктов их деятельности – стандартов, рекомендаций, технических отчётов и другой научно – технической продукции.
Меры величины– средства измерения , предназначенные для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров.
Метод измерений— прием или совокупность приемов сравнения измеряемой величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений.
Метрологические свойства средств измерения— это свойства, влияющие на результат измерений и его погрешность. Показатели метрологических свойств являются их количественной характеристикой и называются метрологическими характеристиками.
Метрология— это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Метрологию подразделяют на теоретическую, прикладную и законодательную.
Нормативный документ по стандартизации– это документ, устанавливающий правила, принципы, нормы, характеристики, касающиеся объектов стандартизации, различных видов деятельности или их результатов, и доступный широкому кругу пользователей.
Объект– то, что может быть индивидуально описано и рассмотрено. Объектом качества может быть деятельность или процесс, продукция, организация, система или отдельное лицо, а также любая комбинация из них.
Оптимизация объектов стандартизации заключается в нахождении оптимальных главных параметров ( параметров назначения) а также значений всех других показателей качества и экономичности.
Оценка качества— это совокупность операций, выполняемых с целью оценки соответствия конкретной продукции установленным требованиям. Требования устанавливаются в технических регламентах, стандартах, технических условиях, контрактах, технических заданиях на проектирование продукции.
Оценка соответствия– прямое или косвенное определение соблюдения требований, предъявляемых к объекту.
Патентно-правовые показателихарактеризуют степень патентной зашиты патентной чистоты технических решений, использованных в изделии, определяющей её конкурентоспособность на внутреннем и внешнем рынке. повышение конкурентоспособности продукции, работ или услуг.
Погрешность средства измерений— это разность между показаниями средств измерения и истинным (действительным) значением измеряемой величины.
Подтверждение соответствия— документальное удостоверение соответствия продукции или иных объектов, процессов производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, выполнения работ или оказания услуг требованиям технических регламентов, положениям стандартов или условиям договоров.
Показатели безопасностихарактеризуют особенности продукции, обусловливающие при ее использовании безопасность человека (обслуживающего персонала) и других объектов. Они должны отражать требования к мерам и средствам зашиты человека и других объектов в условиях аварийной ситуации, не санкционированной и не предусмотренной правилами эксплуатации в зоне возможной опасности.
Показатели качества– запланированныезначения параметров качества. Параметры качества могут иметь количественныехарактеристики (например, значение массы или геометрические размеры) и качественные(оцениваемые органолептически, например, цвет продукта или его оттенки, или характеризуемые понятием «годен – негоден», способ настройки или регулировки технических устройств: ручной, дистанционный).
Показатели надежностихарактеризуют свойства безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости.
Показатели назначенияхарактеризуют свойства продукции, определяющие основные функции, для выполнения которых она предназначена, и обусловливают область ее применения.
Показатели стандартизации и унификациихарактеризуют насыщенность изделия стандартными, унифицированными и оригинальными составными частями, каковыми являются входящие в него детали, узлы, агрегаты, комплекты и комплексы. К данной группе относятся коэффициент применяемости, коэффициент повторяемости, коэффициент унификации изделия или группы изделий.
Показатели технологичностиимеют отношение к таким свойствам конструкции изделия, которые определяют его приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и восстановлении заданных значений показателей качества.
Показатели экономичностиопределяют совершенство изделия по уровню затрат материальных, топливно-энергетических и трудовых ресурсов на его производство и эксплуатацию (потребление). Это в первую очередь себестоимость, цена покупки и цена потребления, рентабельность и т.д.
Показатель качества продукции— количественная характеристика одного или нескольких свойств продукции, входящих в ее качество, рассматриваемая применительно к определённым условиям ее создания и эксплуатации или потребления. Показатель качества количественно характеризует пригодность положениям стандартов или условиям договоров.
Продукция– результат деятельности, представленный в материально-вещественной форме и предназначенный для дальнейшего использования в хозяйственных и иных целях.
Ремонтопригодность— это свойство изделия, заключающееся в приспособленности его к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и устранению их последствий путем проведения ремонтов и технического обслуживания. САПР — установление и отбор объектов, целесообразных для дальнейшего производства и применения в общественном производстве. Селекция основывается на принципах управлением многообразием, эффективности и перспективности. Отличительной особенностью селекции является положительный отбор объектов.
Сертификат соответствия– документ, удостоверяющий соответствие объекта требованиям технических регламентов, положениям стандартов или условиям договоров.
Сертификация– форма осуществляемого органом по сертификации подтверждения соответствия объектов требованиям технических регламентов,
Симплификация– заключается в простом сокращении числа применяемых при разработке изделия или при его производстве марок и сортаментов материалов, полуфабрикатов, комплектующих изделий и т.п. до количества, технически и экономически целесообразного, достаточного для выпуска изделий с требуемыми показателями качества.
Система качества— совокупность организационной структуры, методик, процессов и ресурсов, необходимых для осуществления общего руководства качеством. Английскому термину «quality system» (система качества) соответствует приведенный с немецкой пунктуальностью термин «qualitaetssicherungssustem» (система обеспечения качества
Система сертификации– совокупность правил выполнения работ по сертификации, её участников и правил функционирования системы сертификации
Систематизация –научно обоснованная классификация и отбор объектов стандартизации. Объекты подразделяются по классам, подклассам, группам, видам, разновидностям.
Службы по стандартизации— это организации, подразделения, проводящие работы по стандартизации на определённых уровнях управления: государственном, отраслевом, организаций.
Сохраняемость— свойство продукции сохранять исправное и работоспособное, пригодное к потреблению состояния во время хранения и транспортирования и в последующем. Единичными показателями сохраняемости могут быть средний срок сохраняемости и назначенный срок хранени
Ссылочный метод– это описание предмета снабжения с помощью указания его наименования, ссылок на обозначение и (или) документ, утверждённый и учтённый в установленном порядке, а также на предприятие –изготовитель предмета.
Стандарт– документ, в котором в целях добровольного многократного использования устанавливаются характеристики продукции, правила осуществления и характеристики процессов производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, выполнения работ или оказания услуг. Стандарт также может содержать требования к терминологии, символике, упаковке, маркировке или этикеткам и правилам их нанесения.
Стандарт на методы контроля(испытания, измерений, анализа) — предназначен для обеспечения проверки требований к качеству продукции.
Стандарт на продукцию (услуги)– стандарт, устанавливающий требования, которым должна удовлетворять продукция (услуга) или группа однородной продукции (услуг), с тем, чтобы обеспечить её соответствие своему назначению.
Стандарт на работы (процессы)устанавливает требования к конкретным видам работ, которые осуществляются на разных этапах жизненного цикла продукции: разработки, производства, эксплуатации (потребления), хранения, транспортировки, ремонта, утилизации в целях их технического единства и оптимальности решений.
Стандарт на термины и определения– стандарт, устанавливающий термины, к которым даны определения, содержащие необходимые и достаточные признаки п
Стандартизация— деятельность по установлению правил и характеристик в СТД АСУ– система технической документации для создания автоматизированных систем управления.
Субъекты стандартизации– органы и службы, осуществляющие деятельность по установлению норм, правил, характеристик.
Схема сертификации— это состав и последовательность действий третьей стороны при оценке соответствия продукции, услуг, систем качества и персонала.
Технический регламент(ТР) – документ, который принят международным договором РФ, ратифицированным в порядке, установленном законодательством.
Техническое регулирование– правовое регулирование отношений в области установления, применения и исполнения обязательных требований к продукции, процессам производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, а также в области установления и применения на добровольной основе требований к продукции, процессам производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, выполнению работ или оказанию услуг и правовое регулирование отношений в области оценки соответствия. технологического назначения).
Типизация– заключается в разрабрациональноеотке и установлении типовых решений (конструктивных, технологических, организационных и т. п.) на основе наиболее товара удовлетворять те или иные потребности.
Унификация– рациональное уменьшение числа типов, видов и размеров объектов одинакового функционального назначения. Объекты унификации –отдельные изделия, их составные части, детали, комплектующие изделия, марки материалов и т.п. Услуга— результат непосредственного взаимодействия исполнителя и потребителя, а также собственной деятельности исполнителя по удовлетворению потребности потребителя.
Физическая величина(ФВ) — это одно из свойств физического объекта, общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них. характеристиками, в необходимом виде и в установленный срок. целях их добровольного многократного использования, направленная на достижение упорядоченности в сферах производства и обращения продукции.
Экологические показателиопределяют уровень вредных воздействий на окружающую среду в процессе эксплуатации или потребления изделия. К ним относятся: содержание вредных примесей, выбрасываемых в окружающую среду; эксплуатационные свойства, однозначно отличающие его от других однотипных
Эргономические показатели, характеризующие систему ≪человек -изделие — среда использования≫ и учитывающие комплекс гигиенических, антропометрических, физиологических и психологических свойств человека.
Эстетические показателихарактеризуют информационно-художественную выразительность изделия (оригинальность, стилевое соответствие ,соответствие моде), рациональность формы (соответствие формы назначению, конструктивному решению, особенностям технологии изготовления и применяемым материалам), целостность композиции (пластичность, упорядоченность графических изобразительных элементов).
ЗАДАЧИ
1. Автомобиль движется по городу со скоростью 60 км/ч. После выключения двигателя и торможения автомобиль останавливается через 2с. Определить силу торможения, если масса автомобиля 1,2 т.
2. Допускаемая угловая скорость в зубчатых передачах в прежних единицах равна 1650 об/мин. Выразить угловую скорость в единицах системы СИ.
3. Сила давления на ролик при накатывании резьбы составляет 305 кгс. Выразить силу в единицах системы СИ.
4. Выразить кинетическую энергию маховика, составляющую 12,5 кгс·м в единицах системы СИ.
5. Работа, выполненная мотором мощностью 5 кВт за 7 ч, составляет 35 кВт·ч. Выразить работу единицах системы Си.
6. Мощность двигателя автомобиля составляет 75 л.с. Выразите мощность в единицах системы СИ.
7. Дюймовые доски длиной 3 м и шириной 20 см отпускаются со склада по цене 500 руб. за кубометр. Сколько стоят 10 досок?
8. Скорость автомобиля на прямолинейном участке трассы составила 175 км/ч. Перевести в единицы измерения системы СИ.
9. На мировом рынке нефть продается по цене 80 американских долларов за баррель. Оценить ежеквартальный объем выручки от экспорта 150 тыс. т нефти.
10. Во многих странах Европы температура измеряется по шкале Фаренгейта. Если в Париже 68°F, а в Москве 20°С, то где теплее?
11. Определить в единицах СИ среднюю скорость (V) объекта, если за время t = 500 мс им пройдено расстояние S = 10 см.
12. Угловая скорость электродвигателя составляет 1400 оборотов в минуту. Перевести в единицы измерения системы СИ.
13. Назовите приведенные значения физических величин, используя кратные и дольные приставки: 5,3 ⋅10 13 Ом , 10,4 ⋅ 10 13 Гц , 2,56 ⋅ 10 7 Па .
14. По размерности и обозначениям единиц определите, какие это физические величины и единицы: 1) L 2 MT -2 , м 2 ⋅ кг ⋅ с ; 2) LT -1 , м ⋅ с -1 ; 3) LT -2 , м ⋅ с -2 .
15 . Напишите формулы размерности, выразите через основные и дополнительные единицы СИ и приведите наименования единиц следующих электрических величин: 1) частоты; 2) энергии, работы, количества теплоты; 3)количества электричества.
16. Для образования единицы энергии используется уравнение E = 1 mv 2 , где Е – кинетическая энергия, т – масса материальной точки, v – скорость движения точки. Требуется образовать когерентную единицу СИ.
17. Найдено выражение для определения скорости в момент времениt: vt = v0 + at 2 / 2 , где v0 – скорость в начальный момент времени; а –ускорение. Определить, верна ли формула
18. Определите действительное значение тока I Д в электрической цепи, если стрелка миллиамперметра отклонилась на α 0 = 37 делений, его цена деления С I = 2 мА/дел., а поправка для этой точки Δ = −0,3 мА.
19. Измеряется мощность трехфазного тока двумя ваттметрами. Какова наибольшая погрешность измерения, если стрелка первого ваттметра показывает 120 делений и погрешность этого прибора не более 0,5%, а стрелка второго ваттметра показывает 40 делений и погрешность прибора 1%.
20. Определить относительную и приведенную погрешности вольтметра, если его диапазон измерений от –12 В до +12 В, значение поверяемой отметки шкалы равно 8 В. Действительное значение измеряемой
21. Определите суммарное сопротивление двух последовательно соединенных образцовых катушек сопротивления при R1 = (10 ± 0,05); R2 = (1 ± 0,02) Ом.
22. Определите абсолютную погрешность измерения постоянного тока амперметром, если он в цепи с образцовым сопротивлением 5 Ом показал ток 5 А, а при замене прибора образцовым амперметром для получения тех же показаний пришлось уменьшить напряжение на 1 В.
23. Определить погрешность при измерении тока амперметром класса точности 1,5, если номинальный ток амперметра 30А, а показание амперметра 15А.
24. Показания вольтметра с диапазоном измерений от 0 В до 200 В равны 140 В. Образцовый вольтметр, включенный параллельно, показывает 143 В. Определите относительную и приведенную погрешности рабочего вольтметра.
25. Найденное значение тока I1 = 26А, а его действительное значение I = 25А. Определить абсолютную и относительную погрешность измерения.
26. При поверке концевой меры длины размера 20 мм получено значение 20,0005 мм. Определить абсолютную и относительную погрешности.
27. Найти относительную погрешность вольтметра класса точности 1,0 с диапазоном измерений от 0 до 120 В, в точке шкалы 40 В.
28. Показание вольтметра с диапазоном измерений от 0 до 200 В равно 161,5 В. Показание образцового вольтметра, подключенного параллельно равно 160 В. Определите относительную и приведенную погрешности рабочего вольтметра.
29. Измерение напряжения в цепи производят образцовым и поверяемым вольтметрами. Первый показал напряжение 46 В, второй 47 В. Определите погрешность поверяемого прибора и поправку к его показаниям.
30. Какова относительная погрешность измерения напряжения переменного тока электромагнитным вольтметром при положении переключателя рода работы на постоянном токе, если прибор показывает 128 В при напряжении 127 В.
31. Вольтметр имеет абсолютную погрешность Δ = ±0,1 В, из-за влияния температуры имеется дополнительная погрешность D = 0,06 B. Определите суммарную погрешность.
32. Результат измерения тока I x = 49,9 А, а его действительное значение I = 50,0 А. Определить относительную погрешность измерения и поправку, которую следует ввести в результат измерения.
33. Напишите округленные до целых следующие результаты измерений: 1234,50 мм; 8765,50 кг; 43210,500 с.
34. Пользуясь правилами округлений, запишите результат измерений 13,7645 м, 324,5 м, 2753,1 м, сохранив три значащих цифры.
35. Результат измерения сопротивления 17,1 Ом, погрешность результата ±0,005 Ом. Запишите результат измерения сопротивления, пользуясь правилами округлений.
36. В обиходе нередко можно встретить металлические линейки до 300 мм с ценой деления 1 мм. С какой погрешностью можно осуществлять измерения такой линейкой?
37. Напишите округленные до целых следующие результаты измерений: 1234,50 мм; 8765,50 кг; 43210,500 с.
38. Пользуясь правилами округлений, запишите результат измерений 13,7645 м, 324,5 м, 2753,1 м, сохранив три значащих цифры.
39. Какова относительная погрешность измерения напряжения переменного тока электромагнитным вольтметром при положении переключателя рода работы на постоянном токе, если прибор показывает 128 В при напряжении 127 В.
40 . Вольтметр имеет абсолютную погрешность Δ = ±0,1 В, из-за влияния температуры имеется дополнительная погрешность D = 0,06 B. Определите суммарную погрешность.
Варианты контрольной работы
Видео:Перевод единиц измерения | Физика | TutorOnlineСкачать
Мокров Ю. Метрология, стандартизация, сертификация
ОГЛАВЛЕНИЕ
Глава 2. Системы единиц физических величин
2.1. Основные понятия
Многообразие единиц физических величин на определенной ступени развития общества стало тормозить экономические, торговые и научные связи. Даже отдельные государства и их административные области для одних и тех же величин вводили свои единицы. В разных областях науки и техники появлялись свои, специфические единицы, удобные только именно для этой отрасли.
В связи с этим возникла тенденция к унификации единиц физических величин, необходимость в системах единиц, которые охватывали бы единицы величин как можно больших разделов науки и техники. Ниже приводятся основные понятия, связанные с единицами физических величин и их системами.
Система единиц физических величин — совокупность основных и производных единиц физических величин, образованная в соответствии с принципами для заданной системы физических величин. Например, международная система единиц (СИ).
Основная единица системы — единица основной физической величины в данной системе единиц. Основные единицы могут выбираться произвольно, поэтому для одной и той же системы величин может быть образовано несколько систем единиц.
Производная единица системы — единица производной физической величины системы единиц, образованная в соответствии уравнением, связывающим ее с основными единицами или с основными и уже определенными производными.
Системная и внесистемная единицы – единицы, входящие и не входящие в принятые системы единиц. Например, единицы, не входящие в СИ, разделяют на следующие группы:
- допускаемые к применению наравне с единицами СИ без ограничения срока;
- допускаемые к применению единицы относительных и логарифмических величин;
- единицы, временно допускаемые к применению до принятия по ним соответствующих международных решений;
- внесистемные единицы, применение которых в новых разработках не допускается.
Когерентная производная единица – единица физической величины, связанная с другими единицами системы единиц уравнением, в котором числовой коэффициент принят равным 1.
Когерентная система единиц физических величин – система единиц, состоящая из основных единиц и когерентных производных единиц.
Когерентные производные единицы образуются с помощью простейших уравнений между величинами, где числовые коэффициенты равны 1. Преимущества когерентной системы единиц — простота выполнения расчетов и использования системы.
Например, единица скорости [v] в СИ находится из уравнения:
где v — скорость; s — длина пройденного пути; t — время движения.
Если подставить вместо длины пути и времени обозначения их единиц СИ то единица скорости будет 
= 
= 1 m/s.
Для образования единицы энергии может, например, использоваться уравнение с коэффициентом, отличным от единицы, например:
В этом случае для образования когерентной единицы в правую часть подставляются величины со значениями, дающие после умножения на коэффициент числовое значение, равное единице. Когерентная единица энергии в СИ образуется из выражения:
[E] = ½ (2 [m]× [v]2) = ½ (2 kg)×(1 m/s)2 = 1 kg × m/s2 × m = 1 N× m = 1J.
Единицей энергии СИ является джоуль, равный ньютон-метру. В данном примере он равен кинитической энергии тела массой 2 kg, движущегося со скоростью 1m/s.
Кратная и дольная единица величины — это единица, в целое число раз большая или меньшая системной единицы. Например, кратная — 1 километр, дольная — 1 см.
2.2 Метрическая система мер
1795 г во Франции был принят Закон о новых мерах и весах, который установил основную единицу длины – метр, равный десятимиллионной части четверти дуги меридиана, проходящего через Париж. Отсюда идет и название системы — метрическая. Были установлены и производные единицы: литр как мера вместимости жидких и сыпучих тел, грамм как единица веса (вес чистой воды при температуре 4 градуса Цельсия в объеме куба с ребром 0,01 м), ар как единица площади (площадь квадрата со стороной 10 м), стер как единица объема (куб с ребром 0,1 м) и секунда как единица времени (1/86400 часть средних солнечных суток). Позднее, в 1799 г. основной единицей массы стал килограмм и был изготовлен его платиновый прототип.
В 1875 г. была подписана Метрическая конвенция с целью обеспечения международного единства мер. В ее основу положены единицы длины и массы, а для образования кратных и дольных единиц использовалась десятичная система. Таким образом, была установлена метрическая система мер.
В настоящее время метрическая система мер принята в большинстве стран мира. Но существуют и другие системы. Например, английская система мер, в которой за основные единицы приняты фут, фунт и секунда.
При построении систем единиц физических величин выделяют два этапа: 1 этап – выбор основных единиц; 2 этап – образование производных единиц.
Последовательность расположения производных единиц должна удовлетворять при этом следующим условиям:
- первой должна быть величина, которая выражается только через основные величины;
- каждая последующая должна быть величиной, которая выражается только через основные и такие производные, которые ей предшествуют. Например, такая последовательность единиц: площадь, объем, плотность.
Основным принципом при построении системы единиц является удобство использования единиц в науке, промышленности, торговли. При этом руководствуются рядом правил: простотой образования производных единиц, высокой точностью воспроизведения основных и производных единиц и близостью их размеров к размерам физических величин, чаще всего встречающихся в практической деятельности. Кроме того, число основных единиц всегда стараются сделать минимальным.
Система Гаусса. В качестве основных единиц в ней выбраны миллиметр, миллиграмм, секунда и построена система магнитных величин. Система получила название абсолютной. В 1851 г. Вебер распространил ее на область электрических величин. В настоящее время представляет лишь исторический интерес, т.к. единицы имеют слишком малый размер. Однако открытый Гауссом принцип лежит в основе построения современных систем единиц — это деление на основные и производные единицы.
Система СГС была принята в 1881 г. с основными единицами сантиметр, грамм, секунда. Эта система удобна для физических исследований. На основе ее возникло семь систем электрических и магнитных величин. В настоящее время система СГС используется в теоретических разделах физики и астрономии.
Естественная система единиц основана на физических константах. Первая такая система была предложена в 1906 г. Планком. В качестве основных единиц были выбраны: скорость света в вакууме, гравитационная постоянная, постоянные Больцмана и Планка. Преимущество этих систем – при построении физических теорий они придают физическим законам более простой вид и некоторые формулы освобождаются от числовых коэффициентов. Однако единицы физических величин имеют в них размер, неудобный для практики. Например, единица длины равна в этой системе 4,03 × 10-35 м. Кроме того, еще не достигнута такая точность измерения выбранных универсальных констант, чтобы можно было установить все производные единицы.
- Относительные и логарифмические величины и единицы
Относительные и логарифмические величины широко распространены в науке и технике, т.к. они характеризуют состав и свойства материалов, отношение энергетических величин, например, относительную плотность, относительную диэлектри-ческую проницаемость, усиление и ослабление мощности.
Относительная величина – это безразмерное отношение физической величины к одноименной физической величине, принимаемой за исходную. Например, атомные и молекулярные массы химических элементов по отношению к 1/12 массы атома углерода-12. Относительные величины могут выражаться в безразмерных единицах, в процентах, промиле (отношение равно 10-3), в миллионных долях.
Логарифмическая величина представляет собой логарифм безразмерного отношения двух одноименных физических величин. Они применяются, например, для выражения уровня звукового давления, усиления, ослабления и т.п.
Единицей логарифмической величины является бел (Б): 1 Б = lg (P2 / P1) при Р2 = 10Р1, где Р2 и Р1 – одноименные величины мощности, энергии и т.п. Для отношения двух одноименных величин, связанных с силой (напряжения, давления и т.п.) бел определяется по формуле:
1Б = 2 lg (F2/F1) при F2 = 100,5 F1.
Дольной единицей от бела является децибел, равный 0,1 Б.
2.6 Международная система единиц (СИ)
Развитие науки и техники все настойчивее требовало унификации единиц измерений. Требовалась единая система единиц, удобная для практического применения и охватывающая различные области измерений. Кроме того, она должна была быть когерентной. Так как метрическая система мер широко использовалась в Европе с начала 19 века, то она была взята за основу при переходе к единой международной системе единиц.
В 1960 г. ХI Генеральная конференция по мерам и весам утвердила Международную систему единиц физических величин (русское обозначение СИ, международное SI) на основе шести основных единиц. Было принято решение:
- присвоить системе, основанной на шести основных единицах,
наименование «Международная система единиц»;
- установить международное сокращение для наименования системы — SI;
- ввести таблицу приставок для образования кратных и дольных
- образовать 27 производных единиц, указав, что иогут быть
добавлены и другие производные единицы.
В 1971 к СИ была добавлена седьмая основная единица — количества вещества (моль).
При построении СИ исходили из следующих основных принципов:
- система базируется на основных единицах, которые являются независимыми друг от друга;
- производные единицы образуются по простейшим уравнениям связи и для величины каждого вида устанавливается только одна единица СИ;
- система является когерентной;
- допускаются наряду с единицами СИ широко используемые на практике внесистемные единицы;
- в систему входят десятичные кратные и дольные единицы.
- универсальность, т.к. она охватывает все области измерений;
- унификация единиц для всех видов измерений – применение одной единицы для данной физической величины, например, для давления, работы, энергии;
- единицы СИ по своему размеру удобны для практического применения;
- переход на нее повышает уровень точности измерений, т.к. основные единицы этой системы могут быть воспроизведены более точно, чем единицы других систем;
- это единая международная система и ее единицы распространены.
В СССР Международная система (СИ) была введена в действие ГОСТ 8.417-81. По мере дальнейшего развития СИ из нее был исключен класс дополнительных единиц, введено новое определение метра и введен ряд других изменений. В настоящее время в РФ действует межгосударственный стандарт ГОСТ 8.417-2002, который устанавливает единицы физических величин, применяемых в стране. В стандарте указано, что подлежат обязательному применению единицы СИ, а также десятичные кратные и дольные этих единиц.
Кроме того, допускается применять некоторые единицы, не входящие в СИ, и их дольные и кратные единицы. В стандарте указаны также внесистемные единицы и единицы относительных величин.
Основные единицы СИ представлены в таблице.
| Величина |
