Международная система единиц

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

физический величина единица измерение

Введение

1. Единицы величин

1.1 Основные единицы

1.2 Производные единицы

1.3 Единицы, не входящие в СИ

1.4 Кратные и дольные единицы

2. Правовая основа

3. Правила написания обозначений единиц

4. Основы построения системы СИ. Ее принципиальные недостатки

Заключение

Список литературы

Введение

Международная система единиц, система единиц физических величин, принятая 11-й Генеральной конференцией по мерам и весам (1960). Сокращённое обозначение системы SI (в русской транскрипции СИ). Международная система единиц разработана с целью замены сложной совокупности систем единиц и отдельных внесистемных единиц, сложившейся на основе метрической системы мер, и упрощения пользования единицами.

Достоинствами международной системы единиц являются её универсальность и когерентность, то есть согласованность производных единиц, которые образуются по уравнениям, не содержащим коэффициент пропорциональности. Благодаря этому при расчётах, если выражать значения всех величин в единицах международной системы единиц, в формулы не требуется вводить коэффициенты, зависящие от выбора единиц.

В настоящее время в РФ действует межгосударственный стандарт ГОСТ 8.417-2002, который устанавливает единицы физических величин, применяемых в стране. В стандарте указано, что подлежат обязательному применению единицы СИ, а также десятичные кратные и дольные этих единиц. Кроме того, допускается применять некоторые единицы, не входящие в СИ, и их дольные и кратные единицы, они также указаны в стандарте.

Таблица основных единиц СИ

1. Единицы величин

Единица измерения физической величины - физическая величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное 1, и применяемая для количественного выражения однородных с ней физических величин.

Система единиц физических величин - совокупность основных и производных единиц физических величин, образованная в соответствии с принципами для заданной системы физических величин.

Размер единицы физической величины - количественная определенность единицы физической величины, воспроизводимой или хранимой средством измерений. Примечание. Размер единицы, хранимой подчиненными эталонами или рабочими средствами измерений, может быть установлен по отношению к национальному первичному эталону. При этом может быть несколько ступеней сравнения (через вторичные и рабочие эталоны). В Российской Федерации в установленном порядке допускаются к применению единицы величин Международной системы единиц, принятой Генеральной конференцией по мерам и весам, рекомендованные Международной организацией законодательной метрологии.

Наименования, обозначения и правила написания единиц величин, а также правила их применения на территории Российской Федерации устанавливает Правительство Российской Федерации, за исключением случаев, предусмотренных актами законодательства Российской Федерации.

Правительством Российской Федерации могут быть допущены к применению наравне с единицами величин Международной системы единиц внесистемные единицы величин.

Характеристики и параметры продукции, поставляемой на экспорт, в том числе средств измерений, могут быть выражены в единицах величин, установленных заказчиком.

1.1 Основные единицы

Основная единица системы единиц физических величин - единица основной физической величины в данной системе единиц.

Системная единица физической величины - единица физической величины, входящая в принятую систему единиц. Примечание. Основные, производные, кратные и дольные единицы СИ являются системными. Например: 1 м; 1 м/с; 1 км; 1 нм.

Основные единицы измерения Международной системы единиц СИ. Всего их семь:

Единица длины - метр - длина пути, которую проходит свет в вакууме за 1/299792458 долю секунды;

Единица массы - килограмм - масса, равная массе международного прототипа килограмма

Единица времени - секунда - продолжительность 9192631770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя уровнями сверхтонкой структуры основного состояния атома цезия-133 при отсутствии возмущения со стороны внешних полей;

Единица силы электрического тока - ампер - сила, не изменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным проводникам бесконечной длинны и ничтожно малого кругового свечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, создал бы между этими проводниками силу, равную 0.2 мкН на каждый метр длинны;

Единица термодинамической температуры - Кельвин - 1/273.16 часть термодинамической температуры тройной точки воды. Допускается также шкалы Цельсия;

Единица количества вещества - моль - количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько атомов содержится в нуклиде углирода-12 массой 0.012 кг;

Единица силы света - кандела - сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540*ТГц, энергетическая сила которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср^2

1.2 Производные единицы

Производная единица системы единиц физических величин - единица производной физической величины системы единиц, образованная в соответствии с уравнением, связывающим ее с основными единицами или с основными и уже определенными производными.

Производные единицы могут быть выражены через основные с помощью математических операций умножения и деления. Некоторым из производных единиц, для удобства, присвоены собственные названия, такие единицы тоже можно использовать в математических выражениях для образования других производных единиц.

Математическое выражение для производной единицы измерения вытекает из физического закона, с помощью которого эта единица измерения определяется или определения физической величины, для которой она вводится. Например, скорость это расстояние, которое тело проходит в единицу времени; соответственно, единица измерения скорости м/с (метр в секунду). Часто одна и та же единица может быть записана по-разному, с помощью разного набора основных и производных единиц. Однако, на практике, используются установленные выражения, которые наилучшим образом отражают физический смысл величины.

Примеры несистемных единиц:

Плоский угол (радиан), телесный угол (стерадиан), температура по шкале Цельсия (градус Цельсия), частота (герц), сила (ньютон), Энергия (джоуль), мощность (ватт), давление (Паскаль), световой поток (люмен), освещённость (люкс), электрический заряд (кулон), разница потенциалов (вольт), сопротивление (ом), ёмкость (фарад), магнитный поток (Вебер), магнитная индукция (тесла), индуктивность (генри), электрическая проводимость (Сименс), Радиоактивность (Беккерель), поглощённая доза ионизирующего излучения (грей), эффективная доза ионизирующего излучения (зиверт), активность катализатора (катал).

1.3 Единицы, не входящие в СИ

Внесистемная единица физической величины - единица физической величины, не входящая в принятую систему единиц. Примечание. Внесистемные единицы (по отношению к единицам СИ) разделяются на четыре группы:

допускаемые наравне с единицами СИ;

допускаемые к применению в специальных областях;

временно допускаемые;

устаревшие (недопускаемые)

Некоторые единицы, не входящие в СИ, по решению Генеральной конференции по мерам и весам "допускаются для использования совместно с СИ".

Например:

Минута (60 с), час (3600 с), сутки (86 400 с), градус (1/180 рад), угловая минута (1/10 800 рад), угловая секунда (1/648 000), литр (1 дм3), тонна (1000 кг), Непер (бел), электрон-вольт (1,6*10-19 Дж), атомная единица массы (1,6605402*10-27 кг), астрономическая единица (1,495978706911011 м), морская миля (1852 м), узел (1852/3600 м/с), ар (102 м2), гектар (104 м2), бар (105 Па), ангстрем (8722.10 м), барн (8722;28 м2).

Кроме того, ГОСТ 8.417-2002 разрешает применение следующих единиц: град, световой год, парсек, диоптрия, киловатт-час, вольт-ампер, вар, ампер-час, карат, текс, гал, оборот в секунду, оборот в минуту. Разрешается применять единицы относительных и логарифмических величин, такие как процент, промилле, миллионная доля, фон, октава, декада.

Допускается также применять единицы времени, получившие широкое распространение, например неделя, месяц, год, век, тысячелетие.

Другие единицы применять не разрешается. Тем не менее, в различных областях иногда используются и другие единицы. Единицы системы СГС: эрг, гаусс, эрстед и др.

Внесистемные единицы, широко распространенные до принятия СИ: кюри, калория, Ферми, микрон и др. Некоторые страны не приняли систему СИ, или приняли её лишь частично и продолжают использовать английскую систему мер или сходные единицы.

1.4 Кратные и дольные единицы

Кратная единица физической величины - единица физической величины, в целое число раз большая системной или внесистемной единицы. Пример. Единица длины 1 км = 10³ м, т.е. кратная метру; единица частоты 1 МГц (мегагерц) = 10⁶ Гц, кратная герцу; единица активности радионуклидов 1 МБк (мегабеккерель) = 10⁶ Бк, кратная беккерелю.

Дольная единица физической величины - единица физической величины, в целое число раз меньшая системной или внесистемной единицы.

Десятичные кратные и дольные единицы образуют с помощью стандартных множителей и приставок СИ, присоединяемых к названию или обозначению единицы.

В связи с тем, что наименование единицы массы килограмм содержит приставку "кило", для образования кратных и дольных единиц массы используют дольную единицу массы грамм (0,001 кг).

Наименование и обозначения следующих единиц не допускается применять с приставками: минута, час, сутки (единицы времени), градус, минута, секунда (единицы плоского угла), астрономическая единица, диоптрия и атомная единица массы.

2. Правовая основа

В России действует ГОСТ 8.417-2002, предписывающий обязательное использование единиц СИ. В нем перечислены единицы физических величин, разрешённые к применению, приведены их международные и русские обозначения и установлены правила их использования.

По этим правилам, при договорно-правовых отношениях в области сотрудничества с зарубежными странами, а также в поставляемых за границу вместе с экспортной продукцией технических и других документах разрешается применять только международные обозначения единиц. Применение международных обозначений обязательно также на шкалах и табличках измерительных приборов. В остальных случаях, например, во внутренних документах и обычных публикациях можно использовать либо международные, либо русские обозначения. Не допускается одновременно применять международные и русские обозначения, за исключением публикаций по единицам величин.

3. Правила написания обозначений единиц

Обозначения единиц печатают прямым шрифтом, точку как знак сокращения после обозначения не ставят. Прописными (большими) буквами пишутся единицы имеющие в основе фамилию автора.

Обозначения помещают за числовыми значениями величин через пробел, перенос на другую строку не допускается.

Исключения составляют обозначения в виде знака над строкой, перед ними пробел не ставится.

Если числовое значение представляет собой дробь с косой чертой, его заключают в скобки, например: (1/60) с-1.

При указании значений величин с предельными отклонениями их заключают в скобки или проставляют обозначение единицы за числовым значением величины и за ее предельным отклонением: (100,0 0,1) кг, 50 г 1 г.

Обозначения единиц, входящие в произведение, отделяют точками на средней линии (Н м, Па с), не допускается использовать для этой цели символ "х". В машинописных текстах допускается точку не поднимать или разделять обозначения пробелами, если это не может вызвать недоразумения.

В качестве знака деления в обозначениях можно использовать горизонтальную черту или косую черту (только одну). При применении косой черты, если в знаменателе стоит произведение единиц, его заключают в скобки. Пример: Вт/(м К).

Допускается применять обозначения единиц в виде произведения обозначений единиц, возведенных в степени (положительные и отрицательные): Вт м-2 К-1, А м2. При использовании отрицательных степеней не разрешается использовать горизонтальную или косую черту (знак деления).

Допускается применять сочетания специальных знаков с буквенными обозначениями, например /с.

Не допускается комбинировать обозначения и полные наименования единиц.

4. Основы построения системы СИ. Ее принципиальные недостатки

В СИ изменен масштаб основных механических величин: вместо сантиметра введен метр, вместо грамма - килограмм. Особой выгоды в этом нет, так как все равно невозможно удовлетворить требованию, чтобы величина единицы была всегда одинаково удобна.

Одна и та же единица в одних случаях будет слишком велика, в других слишком мала. Этот вопрос удовлетворительно решается введением приставок <микро>, <милли>, <мега> и т. д., а также степеней 10. Но, разумеется, изменение масштабов основных величин принципиально ничего не меняет и в этом смысле никаких возражений не вызывает.

Принципиальными являются два момента.

Во-первых, к трем основным механическим величинам - длине, времени и массе - в СИ добавлена в качестве независимой четвертая, чисто электрическая, величина, имеющая самостоятельную размерность. Такой величиной выбрана сила электрического тока, а ее единицей - ампер. Количество электричества есть величина производная с единицей ампер-секунда, называемой кулоном.

Во-вторых, уравнения Максвелла в СИ записываются в так называемой рационализированной форме, т. е. в форме, не содержащей никаких числовых множителей.

Заключение

Система СИ охватывает все области измерений и поэтому является универсальной, в отличие от других систем измерений, например СГСЭ (охватывает только раздел электростатики) или МКГСС (охватывает только область механики).

Система СИ позволяет отказаться от большого количества внесистемных единиц измерения.

Система СИ является когерентной - в которой производные единицы всех величин могут быть получены с помощью определяющих уравнений с числовыми коэффициентами равными единице. Например, система СГС, конкурировавшая с СИ в теоретической физике, не обладает этим преимуществом.

Как основные, так и производные единицы измерения системы СИ удобны для практического применения.

Значительное число единиц системы СИ (метр, секунда, килограмм, ватт, ампер, ом, вольт, люкс и др.) использовалось задолго до введения системы СИ и поэтому не вызвало затруднений и больших финансовых затрат.

Существенно повысился уровень точности измерений, так как основные единицы (эталоны) могут быть воспроизведены точнее, чем единицы других систем.

После принятия Международной системы единиц ГКМВ практически все крупнейшие международные организации включили её в свои рекомендации по метрологии и призвали все страны-члены этих организаций принять её. В нашей стране система СИ официально была принята путём введения в 1963 г. соответствующего государственного стандарта.

Список литературы

1. А.Г. Сергеев, В.В. Терегеря «Метрология, стандартизация, сертификация» Учебник для бакалавров. Гриф УМО М.: Юрайт-Издат, 2014.

2. Ю. Димов Метрология, стандартизация и сертификация: Из-во. Питер, 2013.

3. ГОСТ 8.417-2002 «Единицы величин».

4. С.С. Анцыферов, М.С. Афанасьев «Основы теоретической метрологии», 2012.

5. Шишкин И.Ф. «Метрология, стандартизация и управления качеством» М.: Издательство стандартов, 1990 г.

6. Бурдун Г.Д., Справочник по Международной системе единиц, М., 1971.

Размещено на Allbest.ru