SI ölçüm sistemi - tarih, amaç, fizikteki rol

İnsanlık tarihi birkaç bin yıllıktır ve gelişiminin çeşitli aşamalarında hemen hemen her ulus, geleneksel referans sistemlerinden bazılarını kullanmıştır. Artık Uluslararası Birimler Sistemi (SI) tüm ülkeler için zorunlu hale geldi.

Sistem yedi temel ölçüm birimi içerir: saniye - zaman, metre - uzunluk, kilogram - kütle, amper - elektrik akımının gücü, kelvin - termodinamik sıcaklık, kandela - ışığın yoğunluğu ve mol - madde miktarı. İki ek birim vardır: düz açı için radyan ve katı açı için steradyan.

SI, Fransız Systeme Internationale'den gelir ve Uluslararası Birimler Sistemi anlamına gelir.

Sayaç nasıl belirlenir

17. yüzyılda, Avrupa'da bilimin gelişmesiyle birlikte, evrensel bir ölçünün veya Katolik ölçünün getirilmesi çağrıları giderek daha sık duyulmaya başlandı. Doğal olaya dayalı ve yetkili kişinin kararından bağımsız olarak ondalık bir ölçü olacaktır. Böyle bir önlem, o zamanlar var olan birçok farklı ölçüm sisteminin yerini alacaktır.

İngiliz filozof John Wilkins, sarkacın uzunluğunu, yarı periyodu bir saniyeye eşit olan bir uzunluk birimi olarak almayı önerdi. Ancak, ölçüm yerine bağlı olarak, değer aynı değildi. Fransız astronom Jean Richet, Güney Amerika'ya yaptığı bir gezi sırasında (1671-1673) bu gerçeği ortaya koydu.

1790'da Bakan Talleyrand, sarkacı Bordeaux ve Grenoble - 45 ° kuzey enlemi arasında kesin olarak sabit bir enleme yerleştirerek referans boylamı ölçmeyi önerdi. Sonuç olarak, 8 Mayıs 1790'da Fransız Ulusal Meclisi, metrenin 45 ° enlemde yarım periyodu 1 s'ye eşit olan bir sarkacın uzunluğu olduğuna karar verdi. Bugünün SI'sına göre, bu metre 0,994 m'ye eşit olacaktır, ancak bu tanım bilim camiasına pek uymuyor.

30 Mart 1791'de Fransız Bilimler Akademisi, Paris meridyeninin bir parçası olarak bir ölçüm standardı tanımlama önerisini kabul etti. Yeni birim, ekvatordan Kuzey Kutbuna olan mesafenin on milyonda biri, yani Paris meridyeni boyunca ölçülen dünya çevresinin dörtte birinin on milyonda biri olacaktı. Bu, "Doğru ve Kesin Ölçer" olarak bilinmeye başlandı.

7 Nisan 1795'te Ulusal Konvansiyon, Fransa'da metrik sistemi tanıtan bir yasa çıkardı ve Ch. O. Coulomb, JL Lagrange, P.-S. Laplace ve diğer bilim adamları deneysel olarak uzunluk ve kütle birimlerini belirlediler.

1792'den 1797'ye kadar olan dönemde, devrimci kongre kararıyla, Fransız bilim adamları Delambre (1749-1822) ve Mechen (1744-1804), Dunkirk'ten 9 ° 40 'uzunluğunda Paris meridyeninin aynı yayını ölçtüler. 6 yılda Barselona, ​​Fransa ve İspanya'nın bir kısmı boyunca 115 üçgenden oluşan bir zincir döşedi.

Ancak daha sonra, Dünya'nın kutup sıkıştırmasının yanlış hesaplanması nedeniyle standardın 0,2 mm daha kısa olduğu ortaya çıktı. Böylece, 40.000 km'lik meridyen uzunluğu sadece yaklaşıktır. Bununla birlikte, standart pirinç metrenin ilk prototipi 1795'te yapıldı. Kütle biriminin (tanımı bir desimetreküp suyun kütlesine dayanan kilogram) da tanımına bağlı olduğuna dikkat edilmelidir. metre.

SI sisteminin oluşum tarihi

22 Haziran 1799'da Fransa'da standart metre ve standart kilogram olmak üzere iki platin standardı yapıldı. Bu tarih haklı olarak mevcut SI sisteminin gelişiminin başladığı gün olarak kabul edilebilir.

1832'de Gauss sözde yarattı Mutlak birimler sistemi, temel üç birimi alır: zaman birimi saniyedir, uzunluk birimi milimetredir ve kütle birimi gramdır, çünkü bilim adamı bu belirli birimleri kullanarak Dünyanın manyetik alanının mutlak değeri (bu sistem adını aldı) SGS Gauss).

1860'larda Maxwell ve Thomson'ın etkisi altında, temel ve türetilmiş birimlerin birbiriyle uyumlu olması gerekliliği formüle edildi. Sonuç olarak, mikrodan megaya birimlerin alt kümelerini ve katlarını belirtmek için dağıtılan öneklerle birlikte CGS sistemi 1874'te tanıtıldı.

1875 yılında aralarında Rusya, Amerika Birleşik Devletleri, Fransa, Almanya, İtalya'nın da bulunduğu 17 ülkenin temsilcileri, Uluslararası Ölçüler Bürosu'nun, Uluslararası Ölçüler Komitesi'nin kurulduğu ve düzenli bir sözleşmenin işlemeye başladığı Metrik Sözleşmesini imzaladılar. Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı (GCMW)... Aynı zamanda, kilogram için uluslararası bir standart ve ölçü aleti için bir standart geliştirme çalışmaları başladı.

1889'da GKMV'nin ilk konferansında, ISS sistemiCGS gibi metre, kilogram ve saniyeye dayalı olarak, ancak pratik kullanım kolaylığı nedeniyle ISS birimleri daha kabul edilebilir görünüyordu. Optik ve elektrik birimleri daha sonra tanıtılacaktır.

1948'de, Fransız hükümeti ve Uluslararası Teorik ve Uygulamalı Fizik Birliği'nin emriyle, Dokuzuncu Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı, birimlerin sistemini birleştirmek için Uluslararası Ağırlıklar ve Ölçüler Komitesi'ne bir talimat verdi. Metrik Konvansiyonuna taraf olan tüm ülkeler tarafından kabul edilebilecek tek bir ölçü birimleri sistemi yaratma fikirleri.

Sonuç olarak, 1954'teki onuncu GCMW'de aşağıdaki altı birim önerildi ve kabul edildi: metre, kilogram, saniye, amper, kelvin ve kandela. 1956'da sistem, uluslararası birimler sistemi olan «Systeme International d'Unities» olarak adlandırıldı.

1960 yılında, ilk kez «Uluslararası Birimler Sistemi» olarak adlandırılan ve kısaltma olarak atanan bir standart kabul edildi. «SI» (SI).

Temel birimler aynı altı birim olarak kaldı: metre, kilogram, saniye, amper, kelvin ve kandela, iki ek birim (radyan ve steradyan) ve en önemli yirmi yedi türev; - geç. (Rusça "SI" kısaltması "Uluslararası Sistem" olarak deşifre edilebilir).

Tüm bu altı temel birim, hem ek birimler hem de en önemli yirmi yedi türetilmiş birim, o sırada SSCB'de ISS, MKSA, МКСГ için ölçü birimleri için devlet standartlarında kabul edilen karşılık gelen temel, ek ve türetilmiş birimlerle tamamen örtüşüyordu. MSS sistemleri.

1963'te SSCB'de, göre GOST 9867-61 "Uluslararası birimler sistemi", SI, ülke ekonomisi, bilim ve teknoloji alanlarında ve eğitim kurumlarında öğretmenlik yapmak için tercih edilir olarak kabul edilir.

1968'de on üçüncü GKMV'de "Kelvin derecesi" birimi "kelvin" ile değiştirildi ve "K" adı da kabul edildi. Ek olarak, saniyenin yeni bir tanımı benimsendi: saniye, sezyum-133 atomunun temel kuantum durumunun iki aşırı ince seviyesi arasındaki geçişe karşılık gelen 9.192.631.770 radyasyon periyoduna eşit bir zaman aralığıdır. 1997'de, bu zaman aralığının 0 K'de hareketsiz sezyum-133 atomunu ifade ettiğine dair bir açıklama benimsenecektir.

1971'de, madde miktarı için bir birim olan 14 GKMV'ye başka bir temel birim olan "mol" eklendi. Bir mol, 0,012 kg ağırlığındaki karbon-12'deki atom sayısı kadar yapı elemanı içeren bir sistemdeki madde miktarıdır. Bir mol kullanıldığında, yapısal elemanlar belirtilmeli ve atomlar, moleküller, iyonlar, elektronlar ve diğer parçacıklar veya belirli parçacık grupları olabilir.

1979'da 16. CGPM, kandelanın yeni bir tanımını kabul etti. Kandela, 540 × 1012 Hz frekansta monokromatik radyasyon yayan ve bu yöndeki ışık şiddeti 1/683 W / sr (steradyan başına watt) olan bir kaynağın belirli bir yöndeki ışık şiddetidir.

1983 yılında 17 GKMV sayacına yeni bir tanım verildi.Bir metre, ışığın boşlukta (1/299.792.458) saniyede kat ettiği yolun uzunluğudur.

2009 yılında Rusya Federasyonu Hükümeti "Rusya Federasyonu'nda Kullanılmasına İzin Verilen Ölçü Birimleri Yönetmeliği"ni onaylamış ve 2015 yılında bazı sistem dışı birimlerin "geçerlilik süresini" hariç tutan değişiklikler yapılmıştır.

SI sisteminin ana avantajları şunlardır:

1. Farklı ölçüm türleri için fiziksel nicelik birimlerinin birleştirilmesi.

SI sistemi, teknolojinin farklı alanlarında bulunan herhangi bir fiziksel niceliğin onlar için ortak bir birime sahip olmasına izin verir; örneğin, tüm iş türleri için joule ve bu nicelik için halihazırda kullanılan farklı birimler (kilogram - kuvvet) yerine ısı miktarı. - metre, erg, kalori, watt-saat vb.).

2. Sistemin evrenselliği.

SI birimleri bilim, teknoloji ve ülke ekonomisinin tüm dallarını kapsamakta, diğer birimlerin kullanımına ihtiyaç duyulmamakta ve genel olarak tüm ölçüm alanları için ortak olan tek bir sistemi temsil etmektedir.

3. Sistemin bağlantısı (tutarlılığı).

Ortaya çıkan ölçü birimlerini tanımlayan tüm fiziksel denklemlerde, orantı faktörü her zaman bire eşit boyutsuz bir niceliktir.

SI sistemi, önemli sayıda dönüştürme faktörü kullanmaya gerek olmadığından denklem çözme, hesaplama yapma ve grafik ve nomogram hazırlama işlemlerini önemli ölçüde basitleştirmeyi mümkün kılar.

4. SI sisteminin uyumu ve tutarlılığı, genel bilimsel ve özel disiplinlerin yanı sıra çeşitli formüllerin türetilmesinde fiziksel yasaların ve pedagojik sürecin incelenmesini büyük ölçüde kolaylaştırır.

5.SI sisteminin yapım ilkeleri, gerektiğinde yeni türetilmiş birimler oluşturma fırsatı sağlar ve bu nedenle, bu sistemin birimlerinin listesi daha fazla genişlemeye açıktır.

SI sisteminin amacı ve fizikteki rolü

Bugüne kadar, uluslararası fiziksel büyüklükler sistemi SI tüm dünyada kabul görmüştür ve hem bilim ve teknolojide hem de insanların günlük yaşamlarında diğer sistemlerden daha fazla kullanılmaktadır - metrik sistemin modern bir versiyonudur.

Çoğu ülke, günlük yaşamda bu bölgeler için geleneksel birimler kullansalar bile teknolojide SI birimleri kullanır. Örneğin Amerika Birleşik Devletleri'nde, geleneksel birimler, sabit katsayılar kullanılarak SI birimleri olarak tanımlanır.

Miktar Tanım Rusça adı Rusça uluslararası Düz ​​açı radyan memnun rad Katı açı steradyan Çar Çar Santigrat cinsinden sıcaklık Santigrat cinsinden derece İşletim Sistemi İşletim Sistemi Frekans hertz Hz Hz Kuvvet Newton Z n Enerji joule J J Güç watt W W Basınç paskal Pa Pa Işık akısı lümen lm lm Aydınlatma lux OK lx Elektrik yükü asılı CL ° C Potansiyel fark volt V V Direnç ohm Ohm R Elektrik kapasitesi farad F F Manyetik akı Weber Wb Wb Manyetik indüksiyon Tesla T T Endüktans Henry Mr. H Elektriksel iletkenlik Siemens Cm C Radyoaktif bir kaynağın aktivitesi becquerel Bq Bq Soğurulan iyonlaştırıcı radyasyon dozu grey Gr Gy Etkili iyonlaştırıcı radyasyon dozu sievert Sv Sv Katalizör haddelenmiş cat cat'ın aktivitesi

SI sisteminin ayrıntılı ve ayrıntılı bir açıklaması, 1970'den beri yayınlanan SI Kitapçığı'nda ve ekinde verilmiştir; bu belgeler Uluslararası Ağırlık ve Ölçüler Bürosu'nun resmi internet sitesinde yayınlanmaktadır. 1985'ten beribu belgeler İngilizce ve Fransızca olarak düzenlenir ve belgenin resmi dili Fransızca olmasına rağmen her zaman dünya çapında birkaç dile çevrilir.

SI sisteminin kesin resmi tanımı şu şekildedir: "Uluslararası Birimler Sistemi (SI), Uluslararası Birimler Sistemine dayalı, adlar ve semboller ve bir dizi önek ve bunların adları ve sembolleri ile birlikte bir birimler sistemidir. Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı (CGPM) tarafından kabul edilen kullanım kuralları ile birlikte «.

SI sistemi, yedi temel fiziksel büyüklük birimi ve bunların türevleri ve bunların önekleri ile tanımlanır.Birim tanımlamalarının standart kısaltmaları ve türevlerin yazılması için kurallar düzenlenir. Eskisi gibi yedi temel birim vardır: kilogram, metre, saniye, amper, kelvin, mol, kandela. Temel birimler boyuttan bağımsızdır ve diğer birimlerden türetilemez.

Türetilmiş birimler ise bölme, çarpma gibi matematiksel işlemler yapılarak temel birimlere dayalı olarak elde edilebilir. "Radyan", "lümen", "sarkıt" gibi ortaya çıkan birimlerin bir kısmının kendi adları vardır.

Birim adından önce milimetre - metrenin binde biri ve kilometre - bin metre gibi bir önek kullanabilirsiniz. Önek, birinin on'un belirli bir kuvveti olan bir tamsayı ile bölünmesi veya çarpılması gerektiği anlamına gelir.