СИ мерни систем — историјат, сврха, улога у физици
Људска историја је стара неколико хиљада година, а у различитим фазама свог развоја скоро сваки народ је користио неки од својих конвенционалних референтних система. Сада је Међународни систем јединица (СИ) постао обавезан за све земље.
Систем садржи седам основних мерних јединица: секунда — време, метар — дужина, килограм — маса, ампер — јачина електричне струје, келвин — термодинамичка температура, кандела — интензитет светлости и мол — количина супстанце. Постоје две додатне јединице: радијан за раван угао и стерадијан за чврст угао.
СИ долази из француског Системе Интернатионале и означава међународни систем јединица.
Како се одређује бројач
У 17. веку, са развојем науке у Европи, све чешће су почели да се чују позиви за увођење универзалне мере или католичког метра. То би била децимална мера заснована на природном догађају и независна од одлуке надлежне особе. Таква мера би заменила многе различите системе мера који су тада постојали.
Британски филозоф Џон Вилкинс је предложио да се за јединицу дужине узме дужина клатна, чија би полупериода била једнака једној секунди. Међутим, у зависности од локације мерења, вредност није била иста. Француски астроном Жан Рише је утврдио ову чињеницу током путовања у Јужну Америку (1671 — 1673).
Године 1790, министар Талеран је предложио да се измери референтна географска дужина постављањем клатна на строго фиксну географску ширину између Бордоа и Гренобла - 45° северне географске ширине. Као резултат тога, 8. маја 1790. године, француска национална скупштина одлучила је да је метар дужина клатна са полупериодом на 45 ° географске ширине једнаким 1 с. Према данашњем СИ, овај метар би био једнак 0,994 м. Међутим, ова дефиниција не одговара научној заједници.
Француска академија наука је 30. марта 1791. прихватила предлог да се дефинише стандард мерења као део Париског меридијана. Нова јединица требало је да буде једна десетмилионити део удаљености од екватора до северног пола, односно један десетмилионити део четвртине обима земље, мерено дуж париског меридијана. Ово је постало познато као "Метар истинит и дефинитиван".
Дана 7. априла 1795. године, Национална конвенција је донела закон о увођењу метричког система у Француској и наложила комесарима, укључујући Цх. О. Цоуломб, Ј.Л. Лагранге, П.-С. Лаплас и други научници експериментално су одредили јединице дужине и масе.
У периоду од 1792. до 1797. године, одлуком револуционарне конвенције, француски научници Деламбре (1749-1822) и Мецхен (1744-1804) измерили су исти лук париског меридијана дужине 9°40' од Денкерка до Барселона за 6 година, поставља ланац од 115 троуглова широм Француске и дела Шпаније.
Међутим, касније се испоставило да је због погрешног прорачуна Земљине поларне компресије стандард испао 0,2 мм краћи. Дакле, дужина меридијана од 40.000 км је само приближна. Међутим, први прототип стандардног месинганог мерача направљен је 1795. Треба напоменути да је јединица масе (килограм, чија је дефиниција заснована на маси једног кубног дециметра воде) такође везана за дефиницију метар.
Историја формирања СИ система
У Француској су 22. јуна 1799. године направљена два платинаста еталона — еталон метар и стандардни килограм. Овај датум се с правом може сматрати даном почетка развоја тренутног СИ система.
Гаус је 1832. године створио тзв Апсолутни систем јединица, узимајући као основне три јединице: јединица времена је секунда, јединица дужине је милиметар, а јединица масе је грам, јер је помоћу ових конкретних јединица научник могао да измери апсолутна вредност Земљиног магнетног поља (овај систем је добио назив СГС Гаусс).
1860-их, под утицајем Максвела и Томсона, формулисан је захтев да основне и изведене јединице морају бити компатибилне једна са другом. Као резултат тога, ЦГС систем је уведен 1874. године, са префиксима који су такође дистрибуирани за означавање подскупова и вишеструких јединица од микро до мега.
1875. године представници 17 земаља, укључујући Русију, САД, Француску, Немачку, Италију, потписали су Метричку конвенцију, према којој је основан Међународни биро за мере, Међународни комитет за мере и почела је да функционише редовна конвенција. Генерална конференција за тегове и мере (ГЦМВ)… Истовремено је почео рад на развоју међународног еталона за килограм и еталона за мерни инструмент.
На првој конференцији ГКМВ 1889. ИСС системна основу метра, килограма и секунде, као и ЦГС, међутим, ИСС јединице су изгледале прихватљивије због погодности практичне употребе. Оптика и електричне јединице ће бити представљене касније.
1948. године, по налогу француске владе и Међународне уније теоријске и примењене физике, Девета генерална конференција за тегове и мере издала је инструкцију Међународном комитету за тегове и мере да предложи, у циљу обједињавања система јединица мерење, његове идеје да се створи јединствен систем мерних јединица који могу да прихвате све земље — потписнице Метричке конвенције.
Као резултат тога, предложено је и усвојено следећих шест јединица на десетом ГЦМВ 1954: метар, килограм, секунда, ампер, келвин и кандела. Године 1956. систем је назван «Системе Интернатионал д'Унитиес» - међународни систем јединица.
Године 1960. усвојен је стандард, који је по први пут назван «Међународни систем јединица» и додељена му је скраћеница «СИ» (СИ).
Основне јединице су остале истих шест јединица: метар, килограм, секунда, ампер, келвин и кандела, две додатне јединице (радијан и стерадијан) и двадесет седам најважнијих деривата, без претходног прецизирања других изведених јединица које би се могле додати помоћу - касно. (Скраћеница на руском „СИ“ може се дешифровати као „Међународни систем“).
Свих ових шест основних јединица, и додатне јединице и двадесет седам најважнијих изведених јединица, потпуно су се поклапале са одговарајућим основним, додатним и изведеним јединицама усвојеним у то време у државним стандардима СССР-а за мерне јединице за ИСС, МКСА, МКСГ и МСС системи.
Године 1963. у СССР-у, према ГОСТ 9867-61 «Међународни систем јединица», СИ је прихваћена као пожељна за области националне економије, науке и технологије и за наставу у образовним институцијама.
Године 1968. на тринаестом ГКМВ јединица „степен Келвин” замењена је „келвин”, а усвојена је и ознака „К”. Поред тога, усвојена је нова дефиниција секунде: секунда је временски интервал једнак 9.192.631.770 периода зрачења који одговара прелазу између два хиперфина нивоа основног квантног стања атома цезијум-133. Године 1997. усвојено би појашњење да се овај временски интервал односи на атом цезијум-133 у мировању на 0 К.
Године 1971. 14 ГКМВ је додата још једна основна јединица «мол» - јединица за количину супстанце. Мол је количина материје у систему који садржи онолико структурних елемената колико има атома у угљенику-12 тежине 0,012 кг. Када се користи мол, структурни елементи морају бити специфицирани и могу бити атоми, молекули, јони, електрони и друге честице или одређене групе честица.
Године 1979. 16. ЦГПМ је усвојио нову дефиницију канделе. Кандела је интензитет светлости у датом правцу извора који емитује монохроматско зрачење фреквенције 540 × 1012 Хз, чији је интензитет светлости у том правцу 1/683 В/ср (вати по стерадијану).
1983. године дата је нова дефиниција бројачу 17 ГКМВ.Метар је дужина путање коју пређе светлост у вакууму за (1/299,792,458) секунди.
Влада Руске Федерације је 2009. године одобрила „Уредбу о мерним јединицама дозвољеним за употребу у Руској Федерацији“, а 2015. године у њу су унете измене и допуне како би се искључио „период важења“ неких несистемских јединица.
Главне предности СИ система су следеће:
1. Обједињавање јединица физичких величина за различите врсте мерења.
Систем СИ дозвољава било којој физичкој величини која се налази у различитим областима технологије да има једну заједничку јединицу за њих, на пример, џул за све врсте рада и количину топлоте уместо тренутно коришћених различитих јединица за ову количину (килограм - сила - метар, ерг, калорија, ват-сат итд.).
2. Универзалност система.
Јединице СИ обухватају све гране науке, технологије и националне привреде, искључујући потребу за коришћењем других јединица и генерално представљају јединствен систем заједнички за све области мерења.
3. Повезаност (кохерентност) система.
У свим физичким једначинама које дефинишу резултујуће мерне јединице, фактор пропорционалности је увек бездимензионална величина једнака јединици.
СИ систем омогућава значајно поједностављење операција решавања једначина, извођења прорачуна и прављења графикона и номограма, јер нема потребе за коришћењем значајног броја фактора конверзије.
4. Хармонија и кохерентност СИ система умногоме олакшава проучавање физичких закона и педагошког процеса у проучавању општих научних и специјалних дисциплина, као и извођење различитих формула.
5.Принципи конструкције СИ система пружају могућност формирања нових изведених јединица по потреби, те је стога листа јединица овог система отворена за даље проширење.
Сврха СИ система и његова улога у физици
До данас је међународни систем физичких величина СИ прихваћен у целом свету и користи се више од других система како у науци и технологији тако иу свакодневном животу људи - то је савремена верзија метричког система.
Већина земаља користи СИ јединице у технологији, чак и ако користе традиционалне јединице за те територије у свакодневном животу. У Сједињеним Државама, на пример, уобичајене јединице се дефинишу као СИ јединице користећи фиксне коефицијенте.
Количина Ознака Руски назив Руски међународни Раван угао радијан глад рад Пуни угао стерадијан сре Сре Температура у Целзијусовим степенима у Целзијусима ОС ОС Фреквенција херц Хз Хз Сила Њутн З н Енергија џул Ј Ј Снага ват В В Притисак паскал Па Па Светлосни ток лумен лм лм Осветљење лукс ОК лк Привезак електричног пуњења ЦЛ ° Ц Разлика потенцијала волт В В Отпор охм Р Електрични капацитет фарад Ф Ф Магнетни флукс Вебер Вб Вб Магнетна индукција Тесла Т Т Индуктивност Хенри Мр. Х Електрична проводљивост Сиеменс Цм Ц Активност радиоактивног извора бекерел Бк Бк Апсорбована доза јонизујућег зрачења сива Гр Ги Ефективна доза јонизујућег зрачења сиверт Св Св Активност катализатора ваљана мачка мачка
Исцрпно детаљан опис система СИ у званичној форми дат је у СИ брошури, која се издаје од 1970. године, и њеном додатку; ови документи се објављују на званичном сајту Међународног бироа за тегове и мере. Од 1985. годинеови документи се издају на енглеском и француском језику и увек се преводе на неколико језика широм света, иако је званични језик документа француски.
Прецизна званична дефиниција СИ система је следећа: „Међународни систем јединица (СИ) је систем јединица заснован на Међународном систему јединица, заједно са именима и симболима, и скупом префикса и њихових имена и симбола. заједно са правилима за њихову употребу које је усвојила Генерална конференција за тегове и мере (ЦГПМ) «.
Систем СИ дефинисан је са седам основних јединица физичких величина и њихових деривата, као и префикса уз њих.Уређене су стандардне скраћенице ознака јединица и правила за писање изведеница. Као и раније, постоји седам основних јединица: килограм, метар, секунда, ампер, келвин, мол, кандела. Основне јединице су независне од величине и не могу се извести из других јединица.
Што се тиче изведених јединица, оне се могу добити на основу основних, извођењем математичких операција као што су дељење или множење. Неке од резултујућих јединица, као што су "радијан", "лумен", "привезак", имају своја имена.
Можете користити префикс испред назива јединице, на пример милиметар — хиљадити део метра и километар — хиљаду метара. Префикс значи да један треба поделити или помножити целим бројем који је специфичан степен десетице.