Международная система единиц SI

Размещено на http://www.allbest.ru

12

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Единицы величин

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 Государственные эталоны единиц величин

Государственные эталоны единиц величин используются в качестве исходных для воспроизведения и хранения единиц величин с целью передачи их размеров всем средствам измерений данных величин на территории Российской Федерации.

Государственные эталоны единиц величин являются исключительной федеральной собственностью, подлежат утверждению Госстандартом России и находятся в его ведении.

1.2 Основные единицы

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

1.3 Производные единицы

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), ддавление (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).

1.4 Единицы, не входящие в СИ

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.

1.5 Кратные и дольные 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. Международные и русские обозначения

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

единица величина измерение эталон

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. Примеры: 10 м/с, 15 кг/м³. 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.

Не допускается комбинировать обозначения и полные наименования единиц.

4. Единицы по отраслям

В механике строго научная система единиц (СГС), в которой за основные величины приняты длина, масса и время, была разработана на основе законов Ньютона. В худшем положении оказалась электродинамика, основные принципы которой (уравнения Максвелла) были установлены и получили признание только в конце XIX века. До этого времени уже получили широкое распространение случайно выбранные практические единицы: вольт, ампер, ом и их производные, никак не связанные с системой единиц в механике. Естественно было ввести единую систему единиц для механических и электромагнитных величин. Здесь физика и электротехника пошли разными путями. Физика не вводила новых основных величин, а рассматривала электрические и магнитные величины как производные механических. Построенные по такому принципу системы единиц называются абсолютными. К таким системам относится и гауссова система СГС, которая в настоящем курсе принята за основную. Электротехника, сохранив механические величины, не захотела жертвовать и практическими электрическими единицами: вольтом, ампером, омом и пр. Последнее условие довольно жесткое. Удовлетворить ему оказалось возможным только ценой существенного ухудшения системы единиц. Это относится и к так называемой Международной системе единиц (сокращенно СИ), разработанной за последнее время и рекомендованной в качестве основной. Ниже изложены основы построения системы СИ, а затем отмечены 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, а в дифференциальной так: Во-вторых, уравнения Максвелла в СИ записываются в так называемой рационализированной форме, т. е. в форме, не содержащей никаких числовых множителей.

5. Преимущества международной системы единиц СИ

Данная система 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).

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 использованной литературы

Шишкин И.Ф. "Метрология, стандартизация и управления качеством." М.: Издательство стандартов, 1990

Исаев Л.К., Малинский В.Д. "Метрология и стандартизация в сертификации." М.: ИПК Издательство стандартов, 1996

Г.Д. Крылова "Основы стандартизации сертификации метрологии" М.: Издательство Юнити, 2001

Г.А. Смирнов "Числа, которые покорили мир." М. 1999

Единицы величин: Словарь-справочник. Москва, Издательство стандартов, 1990

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

Размещено на Allbest.ru