Эталонная масса для СИ представляет собой гирю в виде прямолинейного цилиндра высотой 39 мм и диаметром 39 мм, изготовленного из сплава платины и иридия массой 1 кг.
Международная система единиц СИ с примерами
Международная система единиц (СИ) — это современная форма метрической системы, рекомендованная Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 году в качестве практической системы единиц для измерения физических величин. Это комплекс стандартов (в Украине — ДСТУ 3651.0-97, ДСТУ 3651.1-97, ДСТУ 3651.2-97), которые отражают единицы и их определения в соответствии с международными соглашениями и с учетом состояния современного развития измерительной техники. В основе СИ лежат семь (независимых) фундаментальных единиц: Метр, килограмм, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль, кандела.
Единица длины метр (м) соответствует длине расстояния, которое свет проходит в вакууме за 1/299,792,458 секунды.
Единица массы килограмм (кг) точно соответствует массе международного прототипа килограмма (платино-иридиевый цилиндр), хранящегося в Международном бюро мер и весов (Севр, Франция).
Единица времени секунда (с) равна времени, за которое происходит ровно 9 192 631 770 периодов излучения, что соответствует переходу между двумя сверхтонкими уровнями невозбужденного атома цезия-133 при температуре 0 градусов Кельвина.
Единица измерения ампер (A) — это сила постоянного электрического тока, протекающего по двум прямым, параллельным, непрерывным проводникам незначительного сечения на расстоянии одного метра в вакууме, создающего силу взаимодействия между этими проводниками, равную
Единица температуры Кельвина (К) равна 1/273,16 термодинамической температуры тройной точки воды (тройная точка воды — это температура, при которой вода существует одновременно в трех совокупных состояниях: твердом (лед), жидком (вода) и газообразном (водяной пар)).
Единица измерения количества вещества моль — это количество вещества, содержащее столько элементарных микрочастиц (атомов, молекул, электронов и т.д.), сколько атомов содержится в 0,012 кг углерода-12.
Единица силы света Кандела (кд) — это сила света в определенном направлении от источника, создаваемого монохроматическим излучением с частотой 540*1012 Герц и интенсивностью в этом направлении 1/683 Ватт на стерадиан.
Правила правописания единиц
Названия единиц пишутся обычным, прямым шрифтом, в отличие от названий физических величин, которые пишутся курсивом. Например: m (метр) и m (масса).
Названия подразделений всегда пишутся в нижнем регистре, за исключением подразделений, названных учеными. Если подразделение названо в честь ученого, первая буква названия всегда пишется с заглавной буквы, но если название подразделения написано полностью, оно пишется со строчной буквы. Например: 15 кг, 60 с, 2 Н, но 2 ньютона, 200 кПа, но 200 килопаскалей.
Если используются префиксы, то они записываются перед
Физика — точная наука, поэтому физики пытаются количественно оценить свойства физических тел, явлений и процессов, которые они изучают. Это можно сделать с помощью физических величин, которые их характеризуют. Например, время — это физическая величина, определяющая продолжительность определенного события; скорость — это скорость, с которой тело перемещается в пространстве с течением времени; сила характеризует взаимодействие тел и т.д.
Физические величины
Для количественной оценки физической величины необходимо выбрать единицу, с которой ее можно сравнить. Выбор единицы измерения физической величины зависит от условий. Например, вы можете выбрать метр или шаг в качестве единицы длины, а затем измерить расстояние между домом и школой в метрах или шагах соответственно. Очевидно, что результат измерения расстояния до школы одним метром более надежен, чем результат измерения его шагами, потому что длина шага у разных людей разная, и поэтому каждый из нас получает разные значения для одного и того же расстояния.
Чтобы измерить физическую величину, необходимо определить единицу, с которой она сравнивается.
Значение физической величины = числовое значение + единица измерения физической величины.
В физике принято, что значение физической величины всегда включает ее единицу измерения. То есть он состоит из числового значения и единицы физической величины: 7 м/с, 3 г, 0,8 с, 26 км/ч и т.д. Нельзя назвать числовое значение величины, не указав ее единицы измерения, потому что тогда практически невозможно определить, больше или меньше она других. Например, длина 30 см и 0,3 м имеют разные числовые значения, но одинаковые; мы знаем, что 5 кг больше 300 г, хотя число 300 больше 5.
Чтобы измерить физическую величину, необходимо определить единицу, с которой она сравнивается.
На практике для простоты часто используются кратные и дольные числа. Их названия образованы префиксами, связанными с основными названиями единиц: Километр (км), декалитр (дал), мегаджоуль (МДж), сантиметр (см), миллилитр (мл), микрограмм (мкг), нанометр (нм). Следует отметить, что два префикса не могут использоваться одновременно (например, «миллиграмм» или «микросантиметр»).
Префиксы СИ обычно используются для образования кратных и дольных чисел.
Физика как экспериментальная наука основана на следующих принципах
Производные единицы получаются из базовых единиц с помощью алгебраических операций, таких как умножение и деление. Некоторые из производных единиц СИ имеют свои собственные названия, например, радикс.
Префиксы могут использоваться перед названиями единиц, чтобы указать, что единица должна быть умножена или разделена на определенное целое число, равное 10. Например, приставка «килограмм» означает умножение на 1000 (один километр = 1000 метров). Префиксы СИ также называются десятичными префиксами.
Измерение и погрешности измерения
В России ГОСТ 8.417-2002 делает использование единиц СИ обязательным. В нем перечислены единицы физических величин, которые могут быть использованы, указаны их международные и российские обозначения и изложены правила их применения.
Содержание
Согласно этим правилам, в правоотношениях в области сотрудничества с иностранными государствами, а также в технических и иных документах на экспорт могут использоваться только международные единицы. Использование международных символов также предписано на шкалах и знаках измерительных приборов. В других случаях, например, во внутренних документах и регулярных публикациях, могут использоваться либо международные, либо российские символы. Одновременное использование международных и российских символов не допускается, за исключением публикаций о единицах измерения.
СИ является дальнейшим развитием метрической системы измерения, которая была разработана французскими учеными и широко использовалась только после Французской революции. До введения метрической системы единицы измерения выбирались самостоятельно. Следовательно, перевод из одной единицы измерения в другую был сложным. Более того, в разных местах использовались разные единицы, иногда под одним и тем же названием. Метрическая система была задумана как практичная и единая система мер и весов.
В 1799 году во Франции были созданы два эталона единицы длины (метр) и единицы массы (килограмм)2 .
В 1874 году была введена система SGS, основанная на трех единицах измерения — сантиметре, грамме и секунде — и десятичных приставках от микро до мега 2 .
В 1875 году была подписана Метрическая конвенция. Началась работа по разработке международных стандартов измерения метра и килограмма.
В 1889 году 1-я Генеральная конференция по мерам и весам приняла систему измерения, аналогичную СГС, но основанную на метре, килограмме и секунде, поскольку эти единицы считались более практичными для практического использования 2 .
Международные и русские обозначения
Впоследствии основные единицы для физических величин были введены в области электричества и оптики.
В 1960 году XI Генеральная конференция по мерам и весам приняла стандарт, который первоначально назывался «Международная система единиц (СИ)».
История
В 1971 году XIV Генеральная конференция приняла
Производные единицы могут быть выражены через базовые единицы с помощью математических операций: Умножение и деление. Некоторые из производных единиц для удобства получили собственные названия; эти единицы также могут использоваться в математических выражениях для образования других производных единиц.
Математическое выражение для производной единицы вытекает из физического закона, которым определяется эта единица, или из определения физической величины, для которой она вводится. Например, скорость — это расстояние, пройденное телом за единицу времени; поэтому единицей скорости является м/с (метры в секунду).
Часто одна и та же единица может быть записана по-разному, с использованием различных базовых и производных единиц (см., например, последний столбец таблицы производных единиц с собственными названиями). На практике, однако, используются стандартные (или просто общепринятые) выражения, которые лучше всего отражают физический смысл величины. Например, значение крутящего момента должно быть выражено в Н-м, в то время как м-Н или Дж использовать не следует.
Значение
Единица измерения
Символ
Выражение
Единицы СИ
русское название
Основные единицы
| Международное название | Русский | международный | ||
|---|---|---|---|---|
| Плоский угол | радиальный | радиальный | rad | |
| rad | м- м-1 = 1 | телесный угол | м | m |
| steradian | steradian | m 2 — m-2 = 1 | кг | kg |
| Температура в градусах Цельсия¹ | градусы Цельсия | градусы Цельсия | с | s |
| Частота | герц | герц | А | A |
| Текущий | ньютон | ньютон | К | K |
| кг-м- с-2 | Энергия | джоуль | кд | cd |
| джоуль | Н-м = кг-м 2-c -2 | Текущий | Н-м = кг-м 2-c -2 | ватт |
Производные единицы
Дж/с = кг-м 2-c -3
Давление
паскаль
| паскаль | Н/м 2 = кг- м-1 — c-2 | Световой поток | Люмен | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Плоский угол | радиальный | радиальный | rad | ||
| lux | лм/м² = кд-ср/м² | Электрический заряд | Кулон | Кулон | Разница потенциалов |
| вольт | вольт | Дж/Кл = кг-м 2-с — 3-А -1 | ср | sr | Сопротивление |
| ом | V/A = кг-м 2-с — 3-A -2 | Электрическая мощность | °C | °C | K |
| фарад | фарад | kl/V = c 4-A 2-k g-1 — m-2 | Гц | Hz | с −1 |
| Магнитный поток | вебер | вебер | Н | N | кг-м 2-s — 2-A -1 |
| Магнитная индукция | тесла | тесла | Дж | J | Вб/м 2 = кг- с-2 — А-1 |
| Индукция | Генрих | Генрих | Вт | W | кг-м 2-s — 2-A -2 |
| Электропроводность | siemens | siemens | Па | Pa | О м-1 = c 3-A 2-к г-1 — m-2 |
| Активность (радиоактивный источник) | Беккерель | Беккерель | лм | lm | Поглощенная доза ионизирующего излучения |
| серый | серый | Дж/кг = м²/c² | лк | lx | Эффективная доза ионизирующего излучения |
| зиверт | зиверт | Дж/кг = м²/с² | Кл | C | А·с |
| Активность катализатора | catal | catal | В | V | кот |
| кот | ом | моль/с | Ом | Ω | В древние времена люди использовали части своего тела в качестве измерительных инструментов, например, руку, ладонь и ступню. А такие природные явления, как восход и заход солнца и фазы луны, использовались для измерения времени. |
| Так, в Древней Руси мерой длины мог быть сам человек (рис. 1). Например, косая сажень — это расстояние от кончика левой стопы до кончика среднего пальца поднятой правой руки. Пиада или четверть — это расстояние между кончиками вытянутого большого и указательного пальцев руки. | На | Найдите в Интернете прибор для измерения артериального давления — механический тонометр. Определите градуировочную стоимость климатической установки ms. В каких единицах измеряется артериальное давление? | Ф | F | Механический тонометр показан на рисунке 5. |
| Покажите решение и ответ | Решение: | Артериальное давление измеряется в мм рт. ст. (миллиметрах ртутного столба). Возьмите два соседних отрезка, обозначенных цифрами 20 мм рт. ст. и 40 мм рт. ст. Между ними 10 сегментов. Определите значение шкалы манометра: ${frac = 2 мм рт.ст. мм рт.ст./пространство $\пространство м.с. | Вб | Wb | Ответ: 3500 \пространственных мм рт.ст.$\пространственных ст.$\пространственных мм рт.ст. |
| Найдите старинные меры объема, использовавшиеся в Древней Руси. | Меры объема в Древней Руси, полученные на основе длины, перечислены в таблице 3. | Древнерусские меры объема | Тл | T | Современная мера |
| 1 кубическая сажень. | $9.7127 \пространство м^3$ | 1 кубический аршин | Гн | H | $359.7288\пространство дм^3$ |
| 1 кубический фут | $28.3168\пространство дм^3$ | 1 кубический фут | См | S | $87.8244\пространственный см^3$ |
| 1 кубическая линия | $16.3871 \пространство мм^3$ | Также часто встречаются и другие показатели объема. В таблице 4 показаны меры объема, используемые для сыпучих продуктов (например, овсянки). | Бк | Bq | с −1 |
| Измерение объема | Литры | Цебр | Гр | Gy | 5457,5872 — 6297,216 |
| Кадка | 839,69 | Квартал | Зв | Sv | 5457,5872 — 6297,216 |
| Осмина | 104,95 | Четверик | 26,2387 | Гранат | 3,2798 |
Единицы измерения в ходе истории
Стекло
0,273
Как определяется цена деления измерительного прибора?
Для жидкостей использовались другие меры объема. Они перечислены в таблице 5.
- Определить два ближайших штриха на шкале, возле которых стоят значения величины;
- Вычесть из большего значения меньшее;
- Полученное число разделить на число делений, находящихся между ними.
Мера объема
Литр
Масштаб
Упражнения
Упражнение №1
0,0615
Чашки
0,123
Одна бутылка водки
Ответ: цена деления секундомера равна
Задания
Задание №1
0,614962
Одна бутылка вина
Чашки
0,123
1,2299
Квартал
Задание №2
3,0748
Ведро
| 491,976 | Барабан |
| 491,976 | Укажите свой вес в тоннах и высоту в дугах. |
| В качестве примера возьмем следующие параметры: Рост $145 см$, вес $42 кг$. | 1 пуд равен примерно 16,3807 кг$, а 1 аршин равен 71,12 см$. Переведите рост и вес в эти единицы измерения. |
| Запишите 2-3 пословицы, поговорки или метафоры, в которых упоминаются старые измерения длины, массы, объема и т.д. | По рисунку 4 определите величину деления амперметра (рисунок 4, a) и вольтметра (рисунок 4, b). |
| Покажите решение и ответ | Решение: |
| Для амперметра (рис. 4, a): возьмите соседние значения 0 A и 0,5 A. Между ними существует 10 дивизий. Найдите значение деления среднего: $\frac = 0,05 \space A$. | Для вольтметра (рис. 4, b): возьмите соседние значения 0 В и 1 В. Между ними существует 5 дивизионов. Найдите величину деления измерителя: $\frac = 0,2 \space V$. |
Таблица 3. Меры объема в Древней Руси
Ответ: Значение деления амперметра равно 0,5 \пространства A$, а вольтметра — 0,2 \пространства B$.
| Международная система единиц имеет ряд префиксов единиц, которые используются, когда числовые значения соответствующих величин значительно больше или меньше, чем единицы системы, используемой без префикса. Эти префиксы используются с каждой единицей измерения; в системе СИ они десятичные. | Примеры таких префиксов приведены ниже (Таблица 3). |
| При написании префикс и название единицы пишутся вместе, так что префикс и единица образуют единый символ. | Обратите внимание, что исторически единица массы СИ (килограмм) уже имеет префикс. Десятичные делители и дроби килограмма получаются путем объединения префикса с числом |
| Система СИ является универсальной и удобной для использования в международном общении. Почти все единицы, не относящиеся к СИ, могут быть определены в терминах СИ. В научном образовании предпочтительно использование системы СИ. Однако существуют некоторые единицы, которые не входят в систему СИ, но по-прежнему широко используются. Например, такие единицы измерения времени, как минута, час или день, являются частью культуры. Некоторые единицы не используются по историческим причинам. Если используются единицы, отличные от единиц СИ, необходимо указать, как они преобразуются в единицы СИ. Пример единиц измерения приведен в таблице 4. | Задача. Приведите примеры известных вам единиц, не относящихся к СИ, и их соотношение с единицами СИ. |
| Решение. Примерами внесистемных единиц являются | Задача. Объясните, почему метр — это длина пути, пройденного светом за время $\frac$ с в вакууме. |
| Решение. Давайте сделаем рисунок. | Чтобы ответить на вопрос, вспомните формулу для вычисления величины скорости при равномерном движении: |
| Вычислим скорость света в вакууме с заданными параметрами $l$ = 1 м, $t=\frac$ с : | Это даст нам точное значение скорости света в вакууме. |
| Реакция. Мера определена так, что вычисление скорости света в вакууме дает значение $v=299792458\frac.$. | Проверенные авторы готовы помочь с работами любой сложности |
| Мы помогли 4 396 студентам и ученым сдать свои работы от решения задач до магистерской диссертации с отличием! Узнайте стоимость вашей работы за 15 минут! |
Таблица 4. Меры объема сыпучих тел в Древней Руси
| Решение. Примерами внесистемных единиц являются | |
Таблица 5. Меры жидких тел в Древней Руси
Задание №3
Задание №4
- Семь пядей во лбу
- Косая сажень в плечах
- Зернышко пуд бережет
- Борода с аршин, а сам с кувшин
- Человека узнаешь, когда с ним пуд соли ложкой расхлебаешь
- От слова до дела — целая верста
- Каждый купец на свой аршин мерит
- От горшка два вершка
- Свой золотник чужого пуда дороже
.5 \space с$.
Упражнение №2
Чашки
0,123
Система СИ, единицы измерения кратные и дольные
Внесистемные единицы
Примеры задач с решением
