Единицы физических величин и их системы ⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2
Из уравнения измерения (1.1) видно, что числовые значения измеряемых величин зависят от того, какие используются единицы измерения. Если допустить произвол в выборе единиц измерения, то это приведет к нарушению единства измерений. Поэтому стандартизации единиц измерений и их совокупности, называемой системой единиц, в метрологии придается первостепенное значение. В вопросе выбора единиц ФВ все крупные области измерений в процессе своего развития проходили несколько этапов. 1-й этап. Единицы ФВ появляются по мере их практической необходимости. Они плохо определены и еще хуже взаимосвязаны, часто находятся во взаимном противоречии. 2-й этап. Появление абсолютных систем единиц, содержащих ограниченное число основных единиц и производные единицы, определяемые через основные. 3-й этап.Трансформация систем единиц таким образом, чтобы была возможность воспроизведения единиц с максимальной точностью с помощью эталонов и эталонных методов. В результате появляется современная метрическая система мер, определяемая через международные прототипы метра и килограмма. Аналогично определялись международные электрические единицы (через эталон - для ома и эталонный метод - для ампера), а также международная шкала температур, определяемая посредством реперных точек, т.е. точек кипения и затвердевания ряда веществ (кислород, сера, серебро, золото и др.). 4-й этап. Создание универсальной системы естественных мер, базирующейся на макроскопических квантовых эффектах (сверхпроводимости, сверхтекучести, и квантовом эффекте Холла и т.д.). Принципы формирования рациональной системы единиц сформулировал Гаусс в 1832 г.: а) составление системы уравнений, выражающих зависимость между всеми величинами, для которых необходимо установить единицы измерения; б) выбор основных единиц на основании анализа системы уравнений; в) образование производных единиц; г) образование кратных и дольных единиц (кратные единицы равны целому числу основных или производных единиц, дольные - составляют определенную долю основной или производной единицы). По мере развития науки возникло огромное множество систем единиц, что тормозило научно-технический прогресс. Поэтому в 1960 г. XI-я Генеральная конференция по мерам и весам приняла Международную систему единиц ФВ, известную у нас как система СИ. Эта система введена в 1982 г. и законодательно закреплена в Украине в ДСТУ 3651. 0-2 - 97 “Метрология. Единицы физических величин”. В системе семь основных единиц (табл.1.1): единица длины - метр, единица массы - килограмм, единица времени - секунда, единица силы тока - ампер, единица термодинамической температуры - кельвин, единица силы света - кандела, единица количества вещества - моль. В ДСТУ даны обозначения, наименования и определения перечисленных единиц (табл. 1.1), а также правила образования кратных и дольных единиц, их наименований и обозначений (табл. 1.2), производные и внесистемные единицы, физические постоянные и характеристические числа, их понятия, наименования и обозначения. Приведенные в ДСТУ физические величины их единицы, наименования, обозначение и правила применения соответствуют аналогичным требованиям международных стандартов ISO 31:1992 и ISO 1000:1992. В системе СИ используются десятичные кратные и дольные единицы, которые образуются с помощью множителей, а их названия и обозначения – из названий и обозначений исходных единиц с помощью соответствующих приставок.
Таблица 1.1- Основные единицы международной системы СИ
Таблица 1.2 - Множители и приставки для образования десятичных кратных и дольных единиц и их наименование
При образовании кратных и дольных единиц необходимо придерживаться следующих правил: 1) присоединение к наименованию единицы двух и более приставок подряд не допускается, например, вместо микромикрофарад следует писать пикофарад; 2) приставка пишется слитно с наименованием единицы, к которой она присоединяется; 3) если единица образована как произведение или отношение единиц, приставку следует присоединять к наименованию первой единицы, входящей в произведение или в отношение, например, килоампер/метр, а не ампер/ миллиметр; 4) наименования кратных и дольных единиц от единицы возведенной в степень, следует образовывать путем присоединения приставки к наименованию исходной единицы, например, квадратный километр; 5) обозначения кратных и дольных единиц от единицы возведенной в степень, следует образовывать добавлением соответствующего показателя степени к обозначению кратной или дольной от этой единицы, причем показатель означает возведение в степень кратной или дольной единицы (вместе с приставкой), например, 5 км2= 5 (103м)2=5 ·106м2. Производные единицы СИ следует образовывать из основных и дополнительных единиц СИ по правилу образования когерентных производных единиц, которое осуществляется следующим образом. В общем случае производная величина Q может быть выражена через основные величины А, В, С,... как Q=KAaBbCg..., (1.2) где a, b, g- показатели размерности, К - некоторый безразмерный коэффициент. Выражая размеры производной и основных величин через их значения, можно записать q[Q]=Kaa[A]abb[B]bcg[C]g... , (1.3) Поскольку справедливо выражение q=K aa bb cg... , (1.4) то с его учетом (1.3) можно переписать в следующем виде: [Q]= [A]a [B]b [C]g... . (1.5) Таким образом, когерентные производные единицы образуют при помощи простейших уравнений связи между величинами, в которых коэффициенты равны 1. Пример. Если для образования единицы энергии используют уравнение , где Е - кинетическая энергия; m - масса материальной точки; V - скорость движения точки, то когерентную единицу энергии в системе СИ образуют следующим образом . Следовательно, единицей энергии в системе СИ является джоуль. В приведенном примере он равен кинетической энергии тела массой 2 кг, движущегося со скоростью 1 м/с.
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|