Danas se čini očitim da će kilogram šećera u Rusiji i Africi biti kilogram šećera. Iznenadit ćete se kad saznate da je prije samo 200 godina 1 pud težio drugačije čak iu susjednim pokrajinama. Do zajedničkog nazivnika doveo nas je međunarodni SI sustav, kojim danas djeluje većina zemalja svijeta. Ali nije uvijek bilo tako. O povijesti uvođenja mjernih etalona i jedinstvenog SI sustava - kasnije u članku.
Zašto su nam potrebni standardi?
Razvoj civilizacije poznavao je mnoge standarde i standarde mjera koji su se mijenjali tijekom stoljeća. Na primjer, mjera za težinu u starom Egiptu je kikkar, u starom Rimu je to talent, u Rusiji je to pud. A sve te mjere, zamjenjujući jedna drugu, zahtijevale su od čovječanstva da se dogovori o zajedničkim jedinicama fizičkih parametara koje bi bile usporedive s jednom ugovornom jedinicom (standardom) za sve.
Razvojom znanstvenog i tehnološkog napretka, potreba za takvim jedinstvenim sustavom standarda samo se povećavala. Polazeći od trgovinsko-gospodarske sfere djelovanja, ovaj je sustav standarda postaonužnost u svim ostalim područjima - građevinarstvu (crteži), industrijskom (na primjer, jedinstvo legura) pa čak i kulturnom (vremenski intervali).
Kako je mjerač određen
Gotovo do kraja 17. stoljeća mjere duljine bile su različite u različitim zemljama. Ali sada je došlo vrijeme kada je razvoj znanosti zahtijevao jednu mjeru dužine - katolički metar.
Prvi standard predložio je britanski znanstvenik i filozof John Wilkins - da se za jedinicu duljine uzme duljina njihala, čija je polovica perioda jednaka jednoj sekundi. Ali brzo je postalo jasno da ta vrijednost uvelike varira ovisno o mjestu mjerenja.
Godine 1790., Nacionalna skupština Francuske, na prijedlog tadašnjeg ministra Talleyranda, usvojila je jedan standard metra, 1791. godine Francuska akademija znanosti je već prihvatila kao standard duljine jednu desetmilijuntnu udaljenost između ekvatora i sjevernog pola, mjerena duž pariškog meridijana. Slažem se, prilično teško.
Nastavljeni pokušaji smirivanja
Prototip modernog SI sustava bio je metrički sustav u Francuskoj, koji je predložila Nacionalna konvencija 1795. da bi ga razvili vodeći znanstvenici tog vremena. Radio na razvoju etalona duljine i mase Ch. Coulomb, J. Lagrange, P.-S. Laplace i drugi. Bilo je nekoliko prijedloga, ali se meridijan ipak mjerio. A prvi metar je napravljen od mesinga 1975.
A ipak, 22. lipnja 1799. treba smatrati rođendanom jedinstvenog sustava mjera i prototipom modernog SI sustava jedinica. Tada se u Francuskoj proizvodila platinaprvi standardi metra i kilograma.
Godine prolaze, pojavljuju se Gaussov apsolutni sustav jedinica (1832.) i prefiksi za više jedinica Maxwella i Thomsona.
A 1875. godine 17 država potpisalo je Konvenciju o metru. Odobren je Međunarodni ured za mjere i Međunarodni odbor za mjere, a s radom je započela i Generalna konferencija za utege i mjere. Na svojoj prvoj konferenciji 1889. usvojen je prvi unificirani metrički sustav, zasnovan na metru, kilogramu, sekundi.
Povijest mjerila se nastavlja
Razvoj električne energije i optike donosi vlastite prilagodbe konceptu standarda. Znanost ne miruje i zahtijeva nove mjerne jedinice.
Godine 1954., na Desetoj generalnoj konferenciji za utege i mjere, usvojeno je šest jedinica - metar, kilogram, sekunda, amper, kandela, stupanj Kelvina. Godine 1960. taj je sustav nazvan Systeme International d'Unites, a 1960. usvojen je standard Međunarodnog sustava jedinica, skraćeno SI. "SI" na ruskom jeziku znači Međunarodni sustav. Ovo je SI mjerni sustav koji danas koristi cijeli svijet. Iznimke su bile SAD, Nigerija, Mianmar.
Definiranje SI sustava
Odmah treba napomenuti da ovo nije jedini sustav standarda. Neke grane primijenjene fizike koriste druge sustave jedinica.
Danas je Međunarodni sustav fizičkih veličina SI najčešće korišteni metrički sustav na svijetu. Njegov službeni detaljni opis je naveden u"Brošura SI" (1970). Službena definicija "Međunarodni sustav jedinica SI je sustav jedinica temeljen na Međunarodnom sustavu jedinica, zajedno s nazivima i simbolima, kao i skupom prefiksa… s pravilima primjene…".
Osnovni sustav
Načela SI jedinica su sljedeća:
- Definirano je sedam osnovnih jedinica fizičkih veličina. U SI sustavu ne mogu se izvesti iz drugih veličina. To su kilogram (težina), metar (duljina), sekunda (vrijeme), amper (struja), kelvin (temperatura), mol (količina tvari), kandela (intenzitet svjetlosti).
- Utvrđuju se izvedene veličine iz vrijednosti osnovnog SI sustava koje se dobivaju matematičkim operacijama s osnovnim veličinama.
- Definirani su prefiksi za količine i pravila za njihovu upotrebu. Prefiksi znače da se jedinica mora podijeliti / pomnožiti cijelim brojem, što je stepen od 10.
Smisao u životu i znanosti
Kao što je već spomenuto, većina zemalja u svijetu koristi SI jedinice. Čak i ako u običnom životu koriste jedinice tradicionalne za zemlju, one se određuju pretvorbom u SI sustav pomoću fiksnih koeficijenata.
Sve osnovne jedinice SI sustava definirane su pomoću fizičkih konstanti ili fenomena koji su nepromjenjivi i mogu se reproducirati bilo gdje u svijetu s velikom točnošću. Jedina iznimka je kilogram, čiji standard za sada ostaje jedini fizički prototip.
MKS sustav jedinica (metar, kilogram,drugo) omogućuje rješavanje problema mehanike, termodinamike i drugih područja teorijske fizike i praktične znanosti.
No u nekim industrijama (na primjer, u elektrodinamici), SI sustav gubi u odnosu na druge metričke sustave. Zato u svijetu postoji nekoliko metričkih sustava čije su vrijednosti donekle vezane uz glavne standarde - kilogram, metar i sekundu.
SI jedinice
Osnovne jedinice (podsjetimo - ima ih sedam) i njihove oznake prikazane su u tablici, ali su nam svima dobro poznate. Nazivi jedinica u ovom sustavu pišu se malim slovom, a nakon oznake jedinica ne stavlja se točka.
Izvedene jedinice (ima ih 22) izražene su matematičkim proračunima i slijede iz fizikalnih zakona. Na primjer, brzina je udaljenost koju tijelo prijeđe u jedinici vremena - m / s. Neke izvedene jedinice imaju svoja imena (radijan, herc, njutn, džul) i mogu se pisati na različite načine.
Postoje jedinice koje nisu uključene u SI sustav, ali se smiju koristiti zajedno. Odobrene su Općom konvencijom o utezima i mjerama. Na primjer, minuta, sat, dan, litra, čvor, hektar.
Dopuštena je i upotreba jedinica logaritamskih vrijednosti, kao i relativnih. Na primjer, postotak, oktava, dekada.
Također je dopuštena upotreba vrijednosti koje se široko koriste. Na primjer, tjedan, godina, stoljeće.
Postoje dizajnirani konvektori za pretvaranje vrijednosti iz različitih sustava. Ima ih puno, ali svi se na njih oslanjajuujednačene metričke vrijednosti.
Prednosti međunarodnog SI sustava
Univerzalnost ovog sustava je očita. Sve fizičke pojave, sve grane menadžmenta i tehnologije obuhvaćene su jedinstvenim sustavom veličina. Samo SI sustav daje jedinice koje su važne i jednostavne za korištenje.
Sustav je svojstven fleksibilnosti, što omogućuje korištenje izvansustavnih jedinica, te mogućnost razvoja - ako je potrebno, broj SI vrijednosti može se povećati. Jedinice su podložne prilagodbi u skladu s međunarodnim ugovorima i stupnjem razvijenosti mjernih tehnologija.
Ujedinjavanje jedinica učinilo je ovaj sustav široko korištenim (u više od 130 zemalja) i priznatim od strane mnogih utjecajnih međunarodnih organizacija (UN, UNESCO, Međunarodna unija čiste i primijenjene fizike).
Sustav SI povećava produktivnost dizajnera i znanstvenika, pojednostavljuje i olakšava obrazovni proces i praksu međunarodnih kontakata u svim područjima.
Posljednji fizički prototip
Sve jedinice u SI sustavu definirane su fizičkim konstantama. Iznimka je kilogram. Samo ovaj standard za sada ima svoj vlastiti fizički prototip i ovaj se ističe u tankom nizu mjernih jedinica.
Klogramski standard je cilindar napravljen od legure od 9 dijelova platine i 1 dijela iridija. Njegova masa odgovara jednoj litri vode pri najvećoj gustoći (4 stupnja Celzijusa, standardni tlak iznad razine mora). 1889. izrađeno ih je 80, od čega 17preneseno u zemlje koje su potpisale Metričku konvenciju.
Danas se original ovog standarda pod tri zatvorene kapsule nalazi u gradu Sevresu na periferiji Pariza u sefu Međunarodnog ureda za mjere i utege. Svake godine se svečano uklanja i pomiruje.
Ruska verzija standarda kilograma nalazi se u Sveruskom istraživačkom institutu za mjeriteljstvo. Mendeljejev (Sankt Peterburg). Ovo su prototipovi 12 i 26.
Vaš iPhone će se pokvariti zbog gubitka standarda mase u SI sustavu
Cijeli metrički sustav čovječanstva danas je ugrožen. A to se događa jer je jedini fizički postojeći standard brzo "gubitak težine".
Pokusno je dokazano da svakim stoljećem standard kilograma postaje lakši za 3 x 10−8 kilograma. To je zbog odvajanja atoma tijekom godišnjih istraživanja. Očito, kršenje konstante ove vrijednosti nužno će za posljedicu imati promjenu svih ostalih vrijednosti.
Projekt Electronic Kilogram (Nacionalni institut za standarde i tehnologiju, SAD) pozvan je da spasi situaciju, koji predviđa stvaranje uređaja takve snage koji može podići 1 kilogram mase u elektromagnetskom polju. Radovi na izradi još su u tijeku.
Drugi smjer je kocka od 2250 x 281489633 atoma ugljika-12. Visina će mu biti 8,11 centimetara i s vremenom se neće smanjivati. Ovaj projekt je također u razvoju.
Zanimljive činjenice o standardima i ne samo
Vrijeme je konstantna vrijednost. UU svim vremenskim zonama našeg planeta vrijeme se određuje u odnosu na univerzalno vrijeme UTC. Zanimljivo je da ova kratica nema dekodiranje.
Pomorci nastavljaju koristiti jedinicu "čvor". Malo ljudi zna, ali ova jedinica ima dugu povijest. Za mjerenje brzine brodova prethodno se koristio balvan s čvorovima vezanim na istoj udaljenosti. Moderni brzinomjeri postali su mnogo savršeniji, ali naziv je sačuvan.
A mjerenje konjskih snaga motornih vozila također se temelji na stvarnoj činjenici. Izumitelj parnog stroja, James White, na ovaj je način demonstrirao prednosti svog otkrića. Pod 1 konjskom snagom, izračunao je masu tereta koji bi konj podigao u minuti.
