Размещено на http://www.allbest.ru/

ГБПОУ "Педагогический колледж им. Н.К. Калугина, г. Оренбурга"

Реферат

по математике

на тему: "История создания систем единиц величин"

Выполнила: Назарова О.А

студентка 23 группы

Проверила: Александрова Н.А

Оренбург 2016

Содержание

• Введение
• 1. Единица длины - метр
• 2. Единица массы - килограмм
• 3. Единица времени - секунда
• Заключение
• Список использованных источников

Введение

В древние времена, на заре становления государств и торговых отношений между людьми, возникала необходимость точно отмерять различные товары. Например, как отмерить веревку? Отвесить шелк, золото или соль? Как сказать какое расстояние до соседнего племени или клана? Так же было важно правильно вымерять площадь засева, чтобы не засеять больше зерна или наоборот слишком мало.

В связи с этим, люди начали вводить какие - то величины, которые приблизительно были равны во всех кланах, общинах, государствах. И так повелось, что практически все народы сравнивали величины с человеком или животными. Вес измеряли тоже в сравнении. Обычно это было сравнение с плодами деревьев. Например, название карат пришло к нам от названия дерева Акация Кара. Вес одного зерна этого дерева равен 1 карату. Эта единица жива по сей день и равна 1/5 грамма или 200 миллиграмм. Ну а время сравнивали, конечно, с земными сутками (сменой времен года, цветением различных растений).

На Руси расстояния измеряли локтями. Причем был обычный локоть а был царский локоть. Обычный локоть это расстояние от кончика локтевого сустава до конца среднего пальца при вытянутой руке. Царский локоть отличался от обычного не на много. Просто царю измеряли локоть и брали эту величину за эталон. Большие расстояния мерили "петушиными криками" т. е. расстояние, на которое слышен петушиный крик. Еще пользовались величиной равной лошадиному циклу. Т.е. это расстояние, которое лошадь может пройти (пробежать) без остановки на отдых.

Наверное, у Вас возникнет резонный вопрос. Если я торгую веревкой, значит мне выгодно будет поставить продавцом не высокого человека у которого соответственно будет локоть короче средних размеров. Так, где же точность в таких измерениях?

Возникла резонная необходимость точных измерений. В разные времена пытались ввести и со временем уточнить различные величины. Так, в 1736 г. российский Сенат образовал комиссию мер и весов, в состав которой входили выдающиеся ученые - Л. Эйлер, А.К. Нартов и др. Комиссии предписывалось разработать эталонные меры, определить отношения различных мер между собой, выработать проект Указа по организации в России поверочного дела. Все это требовало больших средств и усилий, которых в то время в России не было. Однако, спустя почти 60 лет, близкие принципы были сформулированы и реализованы во Франции, в виде метрической системы мер. Перспективность внедрения метрической системы мер оценил Д.И. Менделеев, призвавший на первом съезде русских естествоиспытателей в 1867 г., облегчить "…возможность всеобщего распространения метрической системы и через то посодействовать общей пользе и будущему желанному сближению народов". По его инициативе Петербургская академия наук предложила учредить международную организацию, которая имела бы эталоны метрической системы мер, обеспечивая единообразие измерений в международном масштабе.

Метрическая система - это общее название международной десятичной системы единиц, основными единицами которой являются метр, килограмм и секунда. При некоторых различиях в деталях элементы системы одинаковы во всем мире.

1. Единица длины - метр

В Древней Руси в качестве единиц измерения длины применялись: косая сажень (248 см) - расстояние от пальцев левой ноги до конца пальцев поднятой правой руки, маховая сажень (176 см) - расстояние между концами пальцев расставленных в стороны рук, локоть (45 см) - расстояние от концов пальцев до локтя согнутой руки. Первые единицы длины, как в России, так и в других странах были связаны с размерами частей тела человека. В Англии и США до сих пор используется "ступня" - фут (31 см), "большой палец" - дюйм (25 мм) и даже ярд (91 см) - единица длины, появившаяся почти 900 лет назад. Она была равна расстоянию от кончика носа короля Генриха I до конца пальцев его вытянутой руки.

Согласно первому определению, принятому во Франции в 1791, метр был равен 1Ч10-7части четверти длины парижского меридиана. Размер метра был определён на основе геодезических и астрономических измерений Ж. Деламбра и П. Мешена. Первый эталон метра был изготовлен французским мастером Ленуаром под руководством Ж. Борда (1799) в виде концевой меры длины - платиновой линейки шириной около 25 мм, толщиной около 4 мм, с расстоянием между концами, равным принятой единице длины. Он получил наименование "метр архива" или "архивный метр" (по месту хранения). Однако, как оказалось, определённый таким образом метр не мог быть вновь точно воспроизведён из-за отсутствия точных данных о фигуре Земли и значительных погрешностей геодезических измерений.

В 1872 Международная метрическая комиссия приняла решение об отказе от "естественных" эталонов длины и о принятии архивного метра в качестве исходной меры длины. По нему был изготовлен 31 эталон в виде штриховой меры длины - бруса из сплава Pt (90%) - lr (10%). Поперечное сечение эталона имеет форму Х, придающую ему необходимую прочность на изгиб. Вблизи концов нейтральной плоскости эталона нанесено по 3 штриха. Расстояние между осями средних штрихов определяет при 0°С длину метра. Эталон № 6 оказался в пределах погрешности измерений равным архивному метру. Постановлением 1-й Генеральной конференции по мерам и весам этот эталон, был принят в качестве международного прототипа метра.

Прототип метра и две его контрольные копии хранятся в Севре (Франция) в Международном бюро мер и весов. Во Всесоюзном научно-исследовательском институте им. Д.И. Менделеева (ВНИИМ) в Санкт - Петербурге хранятся две копии (№ 11 и 28) Международного прототипа метра. При введении метрической системы мер в СССР (1918) государственным эталоном метра была признана копия № 28. Международный прототип метра, погрешность которого 1Ч10^-7, и национальный прототипы обеспечивали поддержание единства и точности измерений на необходимом для науки и техники уровне в течение десятков лет. мера эталонный метрический килограмм

Однако рост требований к точности линейных измерений и необходимость создания воспроизводимого эталона метра стимулировали исследования по определению метра через длину световой волны. 11-я Генеральная конференция по мерам и весам (1960) приняла новое определение метра, положенное в основу Международной системы единиц (СИ): "метр - длина, равная 1650763,73 длины волны в вакууме излучения, соответствующего переходу между уровнями 2p10 и 5d5 атома криптона 86". Измерение длины прототипа № 28 на эталонном интерферометре показало, что он больше метра (по определению 1960) на 0,22 мкм.

2. Единица массы - килограмм

В XVIII веке при создании метрической системы мер килограмм был определён как масса 1 дмі воды при 4°C (при этой температуре у воды наибольшая плотность). В 1799 году был изготовлен прототип килограмма в виде платиновой гири, однако его масса была на 0,028 г больше массы 1 дмі воды.

Нынешний эталон был изготовлен в 1889 году из платиново-иридиевого сплава в виде цилиндра высотой и диаметром 39 мм. С тех пор он хранится в Международном бюро мер и весов под тремя герметичными стеклянными колпаками. Были изготовлены также точные официальные копии международного эталона, которые используются как национальные эталоны килограмма. Всего было создано более 80 копий. Две копии международного эталона были переданы России, они хранятся во ВНИИ метрологии им. Менделеева. Примерно раз в 10 лет национальные эталоны сравниваются с международным. Эти сравнения показывают, что точность национальных эталонов составляет примерно 2 мкг. Так как они хранятся в тех же условиях, нет никаких оснований считать, что международный эталон точнее. По разным причинам за сто лет международный эталон теряет 3·10^?8 своей массы. Однако, по определению, масса международного эталона всегда в точности равна одному килограмму. Поэтому любые изменения действительной массы эталона приводят к изменению величины килограмма.

3. Единица времени - секунда

Первым прибором для измерения времени были примитивные солнечные часы в виде воткнутого в землю шеста. Затем их стали изготавливать из камня или дерева, устанавливать на стенах общественных зданий. Появились также и переносные солнечные часы - из ценных пород дерева, слоновой кости или бронзы.

Солнечные часы могли функционировать лишь в ясную погоду; неудивительно, что был изобретён аналог: водяные часы. Они служили людям много сотен лет. Их наименование, "клепсидры", происходит от греческих слов klepto (брать) и idor (вода). Но изобрели эти часы не в Греции: они были известны уже египтянам; в Китае ими также пользовались, причём уже 4,5 тысячи лет назад.

Кроме водяных часов, в древности были известны также часы песочные и огневые. Песочные часы появились не раньше, чем прозрачное стекло. Одно из самых ранних упоминаний о них в Западной Европе - это обнаруженное в Париже сообщение от 1339 года. Недостаток песочных часов был в том, что при длительном использовании они теряли точность, так как песчинки постепенно измельчались, а отверстие в середине, наоборот, постепенно увеличивалось от истирания, и поток песка становился больше.

Огневые часы на Востоке представляли собой сделанные из медленно горящего состава шнуры или палочки. А с начала XIII века появилась и их вариация в виде тонких свечей длиной около метра, со шкалой, нанесённой по всей длине. Эти часы довольно точно показывали время, а также освещали ночью жилища знати. Огневые часы могли выполнять и роль будильника: прикреплённые к боковым сторонам свечи металлические штырьки по мере таяния воска падали, ударяя по металлической чашке.

С 1600-х годов в Европе было принято делить день на 24 часа, которые подразделялись на 60 минут каждый. Около 1680 года лондонский часовщик Уильям Клемент начал делать напольные часы, которые были достаточно точны, чтобы надёжно измерять секунды как 60-е доли минуты. Эти часы использовали анкерный спусковой механизм с секундным маятником для показа секунд на отдельном маленьком циферблате. Такой механизм требовал меньше энергии, испытывал меньшее трение и был более точным по сравнению со штыревым спусковым механизмом. В течение нескольких лет все основные производители часов Великобритании добавили в свои механизмы секундные стрелки.

Сначала секунду определяли как 1/86400 средних солнечных суток, так как уже в древности было известно, что длительность истинных солнечных суток колеблется в течение года. Астрономические наблюдения XIX и XX столетия показали, однако, что вращение Земли замедляется, а также подвержено нерегулярным скачкам, так что в 1956 году в качестве нового определения секунды была принята секунда эфемеридного времени, определение которой звучало как "1/31 556 925,9747 доля тропического года для 0 января 1900 в 12 часов эфемеридного времени". При этом для определения секунды становились фундаментальными таблицы движения Солнца и планет Ньюкомба, на основании которых определялось эфемеридное время.

Часы, минуты и секунды прочно вошли в наш обиход, стали естественно восприниматься даже на фоне десятичной системы счисления. Сейчас именно эти единицы (в первую очередь секунда) являются основными для измерения промежутков времени.

Заключение

По традиции и в настоящее время иногда пользуются старыми единицами. Моряки расстояния измеряют милями (1852 м) и кабельтовыми (десятая часть мили, то есть около 185 м), скорость - узлами (1 миля в час). Массу алмазов - измеряют в каратах (200 мг). Объём нефти измеряют в баррелях (159 л) и т.д.

Старинные русские названия мер длины и мер массы остались жить в пословицах, поговорках и образных выражениях: "ни пяди земли", "мерить на свой аршин", "косая сажень в плечах"; "съесть пуд соли"; "фунт лиха"; "ты от дела на пяденьку, а оно от тебя на саженьку", "мал золотник, да дорог"

Секунда, метр, килограмм… Мы так привыкли к этим единицам системы СИ, что кажется странным вопрос: как можно измерять по-другому? Но между тем, переход от одних мер, привычных и хорошо знакомых людям того времени, к новым давался трудно. Для популяризации новых мер поэт В.В. Маяковский в 1923 г. написал стихотворные тексты, посвященные им. Эти строки печатались на конфетных обертках. Вот некоторые четверостишия этой "прикладной поэзии":

Один грамм

Зря не надо быть упрямым,

надо вещи вешать граммом.

В грамме этом - сам вникай -

четверть лишь золотника.

Килограмм

Не понимать то - было б срам:

Тысяча граммов - килограмм.

Глянь, килограмм нарисован там,

Двум с половиною равен фунтам.

Литр

Тоже быть не нужно хитрым,

Чтоб измерить жидкость литром.

Для простоты запомнить нужно:

В одном ведре литров - дюжина.

А описанный в Ветхом Завете рекордный подарок Царя Соломона, "200 золотых щитов по 600 сиклей и 300 щитов по 300 минов золота каждый", который считается самым дорогим в мире, похоже, так никому и не удастся превзойти, дабы попасть в Книгу Рекордов Гинеса: никто так до сих пор не знает, сколько это - 600 сиклей и 300 минов золота в граммах или хотя бы в каратах. Да и сама Книга рекордов не могла быть издана раньше ХХ века, потому что в разных странах пользовались абсолютно разными единицами измерения, и рекорды одного народа были бы непонятны другому.

Список использованных источников

1. Баринов В.А., Современное состояние эталонов длины и методы точного измерения длины, Л., 1941;

2. Голубинский Ю.М. Системы единиц величин. Система СИ и размерности. /Ю.М. Голубинский//Лекция[Электронный ресурс]. - 2011;

3. Дворянинов, С.В. Из истории метрической системы мер и истории поэзии / С.В. Дворянинов // Математика [Электронный ресурс]. - 2011;

4. Исаков Л.Д., На все времена, для всех народов, П., 1923;

5. "История метрологии, стандартизации, сертификации и управления качеством": Учебное пособие / С.В. Мищенко, С.В. Пономарев, Е.С. Пономарева, Р.Н. Евлахин, Г.В. Мозгова. - Тамбов, 2004. - 112 с.

Размещено на Allbest.ru