Из истории развития системы единиц величин
Человек давно осознал необходимость измерять разные величины, причем измерять как можно точнее. Основой точных измерений являются удобные, четко определенные единицы величин и точно воспроизводимые эталоны (образцы) этих единиц. В свою очередь, точность эталонов отражает уровень развития науки, техники и промышленности страны, говорит о ее научно-техническом потенциале.
В истории развития единиц величин можно выделить несколько периодов.
Самым древним является период, когда единицы длины отождествлялись с названием частей человеческого тела. Так, в качестве единиц длины применяли ладонь (ширина четырех пальцев без большого), локоть (длина локтя), фут (длина ступни), дюйм (длина сустава большого пальца) и др. В качестве единиц площади в этот период выступали: колодец (площадь, которую можно полить из одного колодца), соха или плуг (средняя площадь, обработанная за день сохой или плугом) и др.
В XIV—XVI вв. появляются в связи с развитием торговли так называемые объективные единицы измерения величин. В Англии, например, дюйм (длина трех приставленных друг к другу ячменных зерен), фут (ширина 64 ячменных зерен, положенных бок о бок).
В качестве единиц массы были введены гран (масса зерна) и карат (масса семени одного из видов бобов).
Следующий период в развитии единиц величин – введение единиц, взаимосвязанных друг с другом. В России, например, такими были единицы длины миля, верста, сажень и аршин; 3 аршина составляли сажень, 500 саженей – версту, 7 верст – милю.
|
|
|
Однако связи между единицами величин были произвольными, свои меры длины, площади, массы использовали не только отдельные государства, но и отдельные области внутри одного и того же государства. Особый разнобой наблюдался во Франции, где каждый феодал имел право в пределах своих владений устанавливать свои меры. Такое разнообразие единиц величин тормозило развитие производства, мешало научному прогрессу и развитию торговых связей.
Новая система единиц, которая впоследствии явилась основой для международной системы, была создана во Франции в конце XVIII века, в эпоху Великой французской революции. В качестве основной единицы длины в этой системе принимался метр – одна сорокамиллионная часть длины земного меридиана, проходящего через Париж.
Кроме метра, были установлены еще такие единицы:
· ар – площадь квадрата, длина стороны которого равна 10 м;
· литр – объем и вместимость жидкостей и сыпучих тел, равный объему куба с длиной ребра 0,1 м;
· грамм – масса чистой воды, занимающая объем куба с длиной ребра 0,01 м.
Были введены также десятичные кратные и дольные единицы, образуемые с помощью приставок: мириа (104), кило (103), гекто (102), дека (101), деци (10 -1), санти (10 -2), милли (10 -3).
|
|
|
Единица массы килограмм был определен как масса 1 дм3 воды при температуре 4 °С.
Так как все единицы величин оказались тесно связанными с единицей длины метром, то новая система величин получила название метрической системы мер.
В соответствии с принятыми определениями были изготовлены платиновые эталоны метра и килограмма:
· метр представляла линейка с нанесенными на ее концах штрихами;
· килограмм – цилиндрическая гиря.
Эти эталоны передали на хранение Национальному архиву Франции, в связи с чем они получили названия «архивный метр» и «архивный килограмм».
Создание метрической системы мер было большим научным достижением – впервые в истории появились меры, образующие стройную систему, основанные на образце, взятом из природы, и тесно связанные с десятичной системой счисления.
Но уже скоро в эту систему пришлось вносить изменения.
Оказалось, что длина меридиана была определена недостаточно точно. Более того, стало ясно, что по мере развития науки и техники значение этой величины будет уточняться. Поэтому от единицы длины, взятой из природы, пришлось отказаться. Метром стали считать расстояние между штрихами, нанесенными на концах архивного метра, а килограммом — массу эталона архивного килограмма.
|
|
|
В России метрическая система мер начала применяться наравне с русскими национальными мерами начиная с 1899 года, когда был принят специальный закон, проект которого был разработан выдающимся русским ученым Д. И. Менделеевым. Специальными постановлениями Советского государства был узаконен переход на метрическую систему мер сначала РСФСР (1918 г.), а затем и полностью СССР (1925).
Международная система единиц
Международная система единиц (СИ) – это единая универсальная практическая система единиц для всех отраслей науки, техники, народного хозяйства и преподавания. Так как потребность в такой системе единиц, являющейся единой для всего мира, была велика, то за короткое время она получила широкое международное признание и распространение во всем мире.
В этой системе семь основных единиц (метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела) и две дополнительные единицы (радиан и стерадиан).
Как известно, единица длины метр и единица массы килограмм входили и в метрическую систему мер. Какие изменения претерпели они, войдя в новую систему? Введено новое определение метра – он рассматривается как расстояние, которое проходит в вакууме плоская электромагнитная волна за
|
|
|
долей секунды. Переход на это определение метра вызван ростом требований к точности измерений, а также стремлением иметь такую единицу величины, которая существует в природе и остается неизменной при любых условиях.
Определение единицы массы килограмма не изменилось, по-прежнему килограмм – это масса цилиндра из платиноиридиевого сплава, изготовленного в 1889 году. Хранится этот эталон в Международном бюро мер и весов в г. Севре (Франция).
Третьей основной единицей Международной системы является единица времени секунда. Она намного старше метра.
До 1960 года секунду определяли как
часть солнечных суток, т. е. секунда определялась по вращению Земли вокруг своей оси. Это было сделано с таким расчетом, чтобы сохранить привычные отношения между различными единицами времени. При таком определении в сутках содержится 86 400 с, что составляет 1440 мин, или 24 ч.
В 1960 году Генеральная конференция мер и весов приняла решение о переходе к единице времени, основанной на движении Земли по орбите вокруг Солнца. Секунду определили как часть года. Новое определение учитывало непостоянство средних солнечных суток и значительно повысило точность ее воспроизведения. Однако и это определение не удовлетворило ученых. В 1967 году секунду определили следующим образом: «Секунда равна 9192631770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия- 133». В настоящее время имеется более точное определение секунды.
Вообще развитие науки и техники постоянно вносит свои коррективы в определения единиц величин.
Измерять на практике все длины в метрах, массы в килограммах, время в секундах неудобно. Поэтому из основных единиц образуют другие единицы – кратные и дольные. Кратные единицы в 10, 102, 103, 106, 109, 1012, 1015 , 1018 раз больше основной, а дольные составляют 10 -1, 10-2, 10 -3, 10-6, 10-9, 10-12, 10-15, 10-18 основной единицы. Названия новых (кратных и дольных) единиц образуются из названий «метр», «грамм», «секунда» и других с помощью приставок, указанных в таблице:
| Наименования приставки | Обозначение приставки | Множитель | Наименования приставки | Обозначение приставки | Множитель | |||
| мега кило гекто дека деци | М к г да д | 106 103 102 10 10-1 | санти милли микро нано | с м мк н | 10-2 10-3 10-6 10-9 | |||
Например, километр – это кратная единица, 1 км = 103×1 м = 1000 м;
миллиметр – это дольная единица, 1 мм = 10-3 ×1м = 0,001 м. Вообще, для длины кратной единицей являются километр (км), а дольными – сантиметр (см), миллиметр (мм), микрометр (мкм), нанометр (нм). Для массы кратной единицей является мегаграмм (Мг), а дольными – грамм (г), миллиграмм (мг), микрограмм (мкг). Для времени кратной единицей является килосекунда (кс), а дольными – миллисекунда (мс), микросекунда (мкс), наносекунда (н).
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 3999; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!