Системи одиниць, їх становлення. Системи одиниць – попередники СІ

Творцем першої системи одиниць був німецький математик К. Гаусс (1777-1855). У своїй роботі “Напруга земної магнітної сили, приведена до абсолютної міри” Гаусс показав, що коли вибрати незалежно одні від одних одиниці деяких величин, то на їх основі з допомогою фізичних законів можна встановити одиниці всіх величин, які входять у відповідний розділ фізики. Вибравши в якості основних одиниць міліметр, міліграм, секунду Гаус побудував систему одиниць, яку назвали абсолютна система одиниць.

Вебер поширив систему Гаусса на область електричних величин. В системі Гаусса електричні та магнітні величини виражалися через LMT.

Система СГС

В шістдесятих роках за пропозицією У. Томсона (Кельвін) комітет з електричних еталонів Британської асоціації розвитку наук, у склад якої входили Максвел, Джоуль, Сіменс розробив систему одиниць СГС з основними одиницями см, г, с.

Система одиниць СГС виявилася зручною для фізичних досліджень і отримала визнання на І Міжнародному конгресі електриків (1881 р.). На цьому конгресі були встановлені похідні одиниці електричних і магнітних величин системи СГС.

На основі системи СГС виникло сім систем одиниць електричних та магнітних величин: СГСЕ, СГСМ, СГС(симетрична), , ,СГСФ,СГСБ.

СГСЕ, СГСМ і СГС(симетрична) будуються лише на трьох основних одиницях (см, г, с).

Одиниця сили 1 дина = 1 г·см/с²; одиниця енергії 1 ерг = 1 г·см²/с².

В основу побудови електростатичної системи одиниць був покладений закон Кулона для електричних зарядів. Вважалося ε₀ =1. Всі електричні одиниці СГСЕ визначали через одиницю кількості електрики. Одиницям системи СГСЕ не були присвоєні спеціальні найменування, розмір їх виявився незручним для практичного використання, їх використовують головним чином у теоретичній фізиці.

В основу побудови електромагнітної системи одиниць був покладений закон кулона для магнітних зарядів (поняття магнітного заряду використовували за аналогією з електричними зарядами). У цій системі μ₀=1. Всі одиниці системи СГСМ визначалися за одиницею сили струму. Конгрес запропонував назви одиниць:

Міжнародна система одиниць СІ

Інтенсивний розвиток промисловості і науки, а також розширення торгівельних зв’язків між різними країнами у XIX столітті були основними причинами, які стимулювали створення і прогрес метрології як науки і постановку в якості основної її проблеми створення єдиної міжнародної системи одиниць, яка б охоплювала всі області вимірювань.

Вчені різних країн більше ста років працювали над створенням такої універсальної системи одиниць вимірювань, яка була б побудована з урахуванням найбільш строгих метрологічних вимог і яка була б придатна для міжнародних відносин.

Це питання розглядалося на IX (1948р.), Х (1954р.) і XI (жовтень 1960р.) Генеральних конференціях з міри і ваги. На Одинадцятій генеральній конференції з міри і ваги було прийнято рішення про встановлення для міжнародних відносин практичної системи одиниць вимірювань з шістьма основними одиницями, а саме: одиниця довжини - метр, одиниця маси - кілограм, одиниця часу - секунда, одиниця температури - кельвін, одиниця сили струму - ампер, одиниця сили світла - кандела. Пізніше було введено ще одну основну одиницю - одиниця кількості речовини - моль.

Цій універсальній системі одиниць присвоєно назву “ Міжнародна система одиниць вимірювань ”, міжнародне позначення - SI, українське - СІ.

У СІ було введено дві додаткові одиниці: одиниця плоского кута - радіан, і одиниця тілесного кута – стерадіан.

Основні одиниці СІ

Означення основних одиниць СІ

Метр дорівнює 1 650 763,73 довжин хвиль у вакуумі випромінювання, що відповідає переходу між рівнями 2p₁₀ і 5d₅ атома криптону – 86 (ХІ Генеральна конференція з мір та ваг, 1960 р.).

На ХVII ГКМВ (1983 р.) сформульовано і прийнято нове визначення метра, яке ґрунтується на швидкості світла з урахуванням сучасних досягнень лазерної техніки та квантової електроніки. Введення його в практику дало змогу суттєво підвищити точність лінійних вимірювань.

За цим визначенням метр дорівнює відстані, яку проходить у вакуумі плоска електромагнітна хвиля за 1/ 299 792 458 частку секунди.

Кілограм дорівнює масі міжнародного прототипу кілограма (І ГКМВ, 1889 р. і ІІІ ГКМВ, 1901 р.).

Секунда дорівнює 9 192 631 770 періодам випромінювання, яке відповідає переходу між двома надтонкими рівнями основного стану атома цезію – 133 (ХІІ ГКМВ, 1967 р.).

Ампер дорівнює силі незмінного струму, який під час проходження по двох паралельних прямолінійних провідниках нескінченної довжини та нескінченно малого кругового поперечного перерізу, розміщених у вакуумі на відстані 1м один від одного, зумовив би на кожній ділянці провідника завдовжки 1м силу взаємодії, що дорівнює 2·10^-7 Н (ІХ ГКМВ, 1948 р.).

Кельвін дорівнює 1/ 273,16 частини термодинамічної температури потрійної точки води (ХІІІ ГКМВ, 1967 р.).

Моль дорівнює кількості речовини системи, яка містить стільки ж структурних елементів, скільки міститься атомів у вуглеці – 12 масою 0,012 кг.

При застосуванні моля структурні елементи мають бути специфіковані й можуть бути атомами, молекулами, іонами, електронами та іншими частинками або специфікованими групами частинок (ХІV ГКМВ, 1971 р.).

Кандела дорівнює силі світла у заданому напрямку джерела, що висилає монохроматичне випромінювання частотою 540·10¹² Гц, енергетична сила світла якого у цьому напрямку становить 1/683 Вт/ср (ХVI ГКМВ, 1979 р.).

Додаткові одиниці СІ

Радіан дорівнює куту між двома радіусами кола, довжина дуги між якими дорівнює радіусу.

Стерадіан дорівнює тілесному куту з вершиною в центрі сфери, який вирізує на поверхні сфери площу, що дорівнює площі квадрата зі стороною, яка дорівнює радіусу сфери.

На ХХ Генеральній конференції з мір і ваг (1995 р. резолюція 8) радіан і стерадіан визначено як безрозмірні похідні одиниці, назви і позначення яких можуть (там де це зручно), але не обов‘язково мають використовуватися у вираженні інших похідних одиниць СІ; таким чином клас додаткових одиниць вилучено зі складу СІ.

Похідні одиниці СІ, які мають спеціальні найменування

Позасистемні одиниці, які допускаються до застосування нарівні з одиницями СІ

Величина	Одиниця
Найменування	Найменування	Позначення	Співвідношення з одиницею СІ
міжн.	укр.
Маса	тонна	t	Т	103 кг
атомна одиниця маси	u	а.о.м.	≈1,66057· 10-27 кг
Час	хвилина	min	хв	60 с
година	h	год	3600 с
доба	d	доба	86400 с
Плоский кут	градус	…0	…0	π/180 рад= 1,745329 ·10-2 рад
хвилина	…΄	…΄	π/10800 рад
секунда	…˝	…˝	π/648000 рад
град	g(gon)	град	π/200 рад
Об’єм, місткість	літр	l	л	10-3 м3
Довжина	астрономічна одиниця	u.a.	а.о.	≈ 1,45598·1011 м
світловий рік	ly	св. рік	≈ 9,4605·1015 м
парсек	pc	пк	≈ 3,0857·1016 м
Площа	гектар	ha	га	104 м2
Температура Цельсія, різниця температур	градус Цельсія	0С	0С	t = T – T0, де Т0 = 273,15 К
Оптична сила	діоптрія	-	дптр	1 м-1
Енергія	електрон - вольт	eV	еВ	≈ 1,60219·10-19 Дж
Повна потужність	вольт-ампер	V·A	В·А	-
Реактивна потужність	вар	var	вар	-
Відносна величина (безрозмірне відношення фізичної величини до однойменної фізичної величини, взятої за вихідну: ККД, масова доля)	процент	%	%	10-2
проміле	‰	‰	10-3
мільйонна частка	ppm	млн-1	10-6
Логарифмічна величина (логарифм безрозмірного відношення фізичної величини до однойменної фізичної величини, взятої за вихідну: рівень звукового тиску, підсилення, послаблення)	бел	B	Б	1 Б=lg(P2/P1) при Р2 =10·Р1 (для енергетичних од.) 1 Б = 2·lg(F2/F1) при F2= F1 (для “силових” величин: тиск, напруга, сила струму)
децибел	dB	дБ	0,1 Б
Частотний інтервал	октава	-	окт	1 окт = log2(f2/f1) при f2=2·f1
декада	-	дек	1 дек = lg(f2/f1) при f2=10·f1
Кількість інформації	біт	bit	біт	1 біт – кількість інформації, яка отримується при здійсненні однієї з двох рівно імовірних подій

Одиниці, що тимчасово допускаються до використання

Додаткові множники, префікси та їх позначення для кратних і частинних одиниць SI, уведені ДСТУ 3651. 0-97

Примітка. Одиниці часу (хвилину, годину, добу), плоского кута (градус, хвилину, секунду), астрономічну одиницю, світловий рік, діоптрію та атомну одиницю маси не допускається застосовувати з приставками.

Одиниці системи СГС, що мають власне найменування, та інші одиниці, які використовуються у фізиці

* с- швидкість світла у вакуумі в см/с

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: