Система вимірювання сі - історія, призначення, роль у фізиці

Як визначали метр

У 17 столітті, з розвитком в Європі науки, почали все частіше лунати заклики до того, щоб ввести універсальну міру або католицький метр. Це була б десяткова міра, заснована на природному явищі, і не залежить від постанов який перебуває при владі людини. Такий захід замінила б собою безліч різноманітних систем заходів, існуючих на той час.

Британський філософ Джон Уілкінс пропонував прийняти за одиницю довжини довжину маятника, напівперіод якого дорівнював би одній секунді. Однак в залежності від місця вимірювань значення виходило неоднаковим. Французький астроном Жан Ріше встановив цей факт під час подорожі в Південну Америку (одна тисяча шістсот сімдесят одна - 1673).

У 1790 році міністр Талейран запропонував виміряти еталонну довжину розташувавши маятник на строго встановленої широті між Бордо і Греноблем - 45 ° північної широти. В результаті 8 травня 1790 року на Французькому Національних зборах постановили, що метр - це довжина маятника з напівперіодом коливань на широті 45 °, рівним 1 с. Відповідно до сьогоднішньої СІ, той метр був би рівний 0,994 м. Це визначення, проте, не влаштувало наукову громадськість.

У період з 1792 по 1797 рік, за рішенням революційного Конвенту, французькі вчені Деламбр (1749-1822 рр.) І Мешен (1744-1804 рр.) За 6 років виміряли таки дугу паризького меридіана довжиною в 9 ° 40 'від Дюнкерка до Барселони , проклавши ланцюг з 115 трикутників через всю Францію і частина Іспанії.

Згодом, однак, з'ясувалося, що через неправильне обліку полюсного стиснення Землі еталон виявився коротшим на 0,2 мм. Таким чином, довжина меридіана в 40000 км лише приблизна. Перший прототип еталона метра з латуні, проте, був в 1795 році виготовлений. Слід зазначити, що одиниця маси (кілограм, визначення якого було засновано на масі одного кубічного дециметра води), теж була прив'язана до визначення метра.

Історія становлення системи СІ

У 1832 році Гаус створює так звану абсолютну систему одиниць, прийнявши за основні три одиниці: одиницю часу - секунду, одиницю довжини - міліметр, і одиницю маси - грам, адже з використанням саме цих одиниць вченому вдалося виміряти абсолютне значення магнітного поля Землі (ця система отримала назву СГС Гаусса).

У 1860-х під впливом Максвелла і Томсона була сформульована вимога, згідно з яким базові і похідні одиниці необхідно согласовть між собою. В результаті система СГС була введена в 1874 році, при цьому були виділені і приставки для позначення часткових і кратних одиниць від мікро до мега.

У 1875 році представниками 17 держав, серед яких Україна, США, Франція, Німеччина, Італія, - була підписана Метрична конвенція, згідно з якою були засновані Міжнародне бюро мір, Міжнародний комітет мір і починав діяти регулярний скликання Генеральної конференції з мір та ваг (ГКМВ) . Тоді ж було покладено початок робіт по розробці міжнародних еталона кілограма і еталона метра.

У 1889 році на першій конференції ГКМВ була прийнята система МКС, заснована на метрі, кілограмі і секунді, подібна до СГС, проте одиниці МКС бачилися більш прийнятними в силу зручності з практичного використання. Пізніше будуть введені одиниці для оптики і електрики.

У 1948 році, за приписом французького уряду і Міжнародного союзу теоретичної і прикладної фізики, дев'ята Генеральна конференція з мір та ваг виступила з дорученням Міжнародного комітету з мір та ваг запропонувати, з метою уніфікації системи одиниць вимірювання, свої ідеї по створенню єдиної системи одиниць вимірювання, яка змогла б бути прийнятою всіма державами учасниками Метричної конвенції.

В результаті, в 1954 році на десятій ГКМВ були запропоновані та прийняті наступні шість одиниць: метр, кілограм, секунда, ампер, градус Кельвіна і кандела. У 1956 році система отримала назву «Syst # 232; me International d'Unitйs» - міжнародна система одиниць. У 1960 році був прийнятий стандарт, який вперше назвали «Міжнародна система одиниць», і призначили скорочення «SI». Основними одиницями залишилися ті ж шість одиниць: метр, кілограм, секунда, ампер, градус Кельвіна і кандела. (Російськомовне скорочення «СІ» можна розшифрувати як «Система інтернаціональна»).

У 1963 році в СРСР, по ГОСТу 9867-61 «Міжнародна система одиниць», СІ була прийнята в якості кращою для галузей народного господарства, в науці і техніці, а також для викладання в навчальних закладах.

У 1971 році на 14 ГКМВ додали ще одну основну одиницю «моль» - одиницю кількості речовини. Моль є кількість речовини системи, що містить стільки ж структурних елементів, скільки міститься атомів у вуглеці-12 масою 0,012 кг. При застосуванні благаючи структурні елементи повинні бути специфіковані і можуть бути атомами, молекулами, іонами, електронами і іншими частинками або специфікованими групами частинок.

У 1979 році на 16 ГКМВ взяли нове визначення для кандели. Кандела - сила світла в заданому напрямку джерела, що випускає монохроматичне випромінювання частотою 540 · 1012 Гц, енергетична сила світла якого в цьому напрямку становить 1/683 Вт / ср (ват на стерадіан).

У 1983 році на 17 ГКМВ було дано нове визначення метра. Метр - це довжина шляху, що проходить світло у вакуумі за (1/299 792 458) секунди.

Призначення системи СІ і її роль у фізиці

На сьогоднішній день міжнародна система фізичних величин СІ прийнята по всьому світу, і використовується більше ніж інші системи як в науці і техніці, так і в повсякденному житті людей, - вона є сучасним варіантом метричної системи.

Більшість країн використовують в техніці саме одиниці системи СІ, навіть якщо в повсякденному житті користуються традиційними для цих територій одиницями. У США, наприклад, звичні одиниці визначаються через одиниці системи СІ за допомогою фіксованих коефіцієнтів.

Точне офіційне визначення системи СІ формулюється так: «Міжнародна система одиниць (СІ) - система одиниць, заснована на Міжнародній системі величин, разом з найменуваннями і позначеннями, а також набором приставок і їх найменуваннями і позначеннями разом з правилами їх застосування, прийнята Генеральною конференцією з мір та ваг (CGPM) ».

Система СІ визначають сім основних одиниць фізичних величин і їх похідні, а також приставки до них. Регламентовані стандартні скорочення позначень одиниць і правила запису похідних. Основних одиниць, як і раніше, сім: кілограм, метр, секунда, ампер, кельвін, моль, кандела. Основні одиниці відрізняються незалежними размерностями, і не можуть бути отримані з інших одиниць.

Що стосується похідних одиниць, то вони можуть бути отримані на базі основних, шляхом проведення математичних дій, таких як розподіл або множення. Частина похідних одиниць, такі як «радіан», «люмен», «кулон», - мають власні назви.

Перед назвою одиниці можна використовувати приставку, як наприклад міліметр - тисячна частка метра, а кілометр - тисяча метрів. Приставка означає, що одиницю необхідно розділити або помножити на ціле число, яке є конкретною ступенем числа десять.