Общая история измерений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки

Российской Федерации

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра: Технологии строительных материалов и метрологии

Реферат

На тему: Общая история измерений

Выполнила: студент гр. СМ-3

Карабешкин А. Д.

Руководитель: доцент; канд. физ-мат. наук Протодъяконова О. И.

Санкт - Петербург



Содержание

Введение

Понятие измерения

Развитие измерений

Исторический обзор русских мер

Возникновение и распространение метрических мер

Краткие сведения из истории над мерами и весами

Истории возникновения некоторых понятий

Заключение

Список литературы

мера вес метрический исторический



Введение

Темой данного реферата является «Общая история измерений». Данная вопрос достаточно обширен и интересен и напрямую связан с моей будущей профессией, ведь я, будущий метролог, а любое изучение предмета, специальности начинается с изучения истории данного вопроса. Ведь не случайно же в народе возникла поговорка: «Без знаний о прошлом невозможно строить будущее». Исходя из этого, можно сделать вывод о том, что актуальность данной темы достаточно высока, так как это позволит мне углубить свои знания об измерениях, изучить историю развития, узнать больше о стадиях, этапах и людях, которые оставили свой вклад в одном из важнейших направлений современного мира. Актуальность и важность этого вопроса небезосновательна, она подкреплена знаниями и логичными рассуждениями о прогрессе в современном мире. Ведь если задуматься, то наш мир становится лучше, благодаря улучшению качества продукции за счет разных факторов; одним из важнейших факторов как раз и является измерение, его способы и методы. Постоянное совершенствование этой отрасли открывает перед человечеством все новые и новые возможности, поскольку это позволяет более качественно относиться к производству чего-либо нового, с более высокой точностью, что в свою очередь оказывает неоценимое влияние на развитие технического прогресса. Люди научились измерять достаточно давно, как только начали зарождаться первые «рыночные отношения» в племенах и общинах. Сначала это был честный бартер различными товарами, продуктами, животными, орудиями труда, все измерения производились достаточно грубо, часто встречалось несоответствие единиц, по которым происходил обмен, из-за чего возникали споры между продавцом и покупателем и т.д. Чтобы устранить разногласия, наиболее развитые страны начали думать о том, как все это унифицировать. Так появились первые эталоны мер длины, веса, времени. Несмотря на наличие в современном мире большого количества унифицированных единиц, есть некоторые области, в которых и по сей день возникают различия, что по-прежнему несколько тормозит прогресс, но здесь добавляются политические игры, которые всегда были, есть и будут, ведь объединить весь мир еще не удавалось никому. Это говорит о том, что еще какое-то время в будущем разные страны будут жить по различным эталонам. Моя задача в этой работе подробно изучить и раскрыть тему развития измерений, обратить внимание на различные этапы, людей, которые занимались совершенствованием этого, то есть, по сути, занимались унификацией измерений и приведению всего к более-менее общему порядку. Посмотрим, получилось ли у них!



Понятие измерения

Начну я изучение данного вопроса, конечно, с раскрытия самого понятия измерение. Сразу же приведу самое банальное для современного мира определение из википедии. Итак, измерение - совокупность операций для определения отношения одной (измеряемой) величины к другой однородной величине, принятой всеми участниками за единицу, хранящуюся в техническом средстве (средстве измерений). Получившееся значение называется числовым значением измеряемой величины, числовое значение совместно с обозначением используемой единицы называется значением физической величины. Измерение физической величины опытным путём проводится с помощью различных средств измерений -- мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, систем, установок и т. д. В тех случаях, когда невозможно выполнить измерение (не выделена величина как физическая, или не определена единица измерений величины) практикуется оценивание таких величин по условным шкалам, например, Шкала Рихтера интенсивности измерений, Шкала Мооса -- шкала твёрдости минералов. Частным случаем измерения является сравнение без указания количественных характеристик. Наука, предметом изучения которой являются все аспекты измерений, называется метрологией. В данный момент существует единая система измерений - СИ. Система единиц физических величин, современный вариант метрической системы. СИ является наиболее широко используемой системой единиц в мире, как в повседневной жизни, так и в науке и технике. В настоящее время СИ принята в качестве основной системы единиц большинством стран мира и почти всегда используется в области техники, даже в тех странах, в которых в повседневной жизни используются традиционные единицы. В этих немногих странах (например, в США) определения традиционных единиц были изменены таким образом, чтобы связать их фиксированными коэффициентами с соответствующими единицами СИ. Официальным международным документом по системе СИ является Брошюра СИ (фр. Brochure SI, англ. SI Brochure), издающаяся с 1970 года. С 1985 года выходит на французском и английском языках, переведена также на ряд других языков.

Развитие измерений

Измерения имеют древнее происхождение - они относятся к истокам возникновения материальной культуры человечества. Когда человек научился изготовлять орудия труда, пользоваться ими и воздействовать на окружающую его природу, он стал производить измерения. В самых древних памятниках человеческой культуры имеются указания об измерениях, производимых человеком.

Первыми измерениями были: измерения времени (вернее определение времени), необходимые для правильной организации сельскохозяйственных работ и распределения рабочего времени в течение дня; измерения площадей и расстояний, связанные с участками обрабатываемой земли, пастбищами, местами охоты; измерения объема и массы, главным образом для оценки количества зерновых культур и других ценностей. Позднее, но все еще в очень отдаленные времена, в связи с ростом строительной техники, особенно развились измерения площадей, объемов, углов различных геометрических фигур и тел.

В самом далеком прошлом измерения были весьма примитивны и имели цель определить, какая из двух или нескольких величин больше и какая меньше. Например, какое расстояние или какой путь из двух возможных до какого-либо места короче, какая площадь земли больше, какая масса или объем больше и какая меньше. Такие измерения производились на глаз, на мускульное ощущение (взвешивание на руках), на продолжительность ходьбы. Затем измерения стали преследовать цель найти, во сколько раз одна величина больше или меньше другой. На втором этапе человек сопоставлял и сравнивал наблюдаемые им предметы и величины с размерами собственного тела. Первые единицы длины он отождествлял с частями своего тела: длина локтя, ступни, расстояние между концами большого пальца и мизинца при наибольшем раздвижении пальцев, длина между концами вытянутых в стороны рук и т.п. Единицей для измерения больших расстояний служило расстояние, на которое можно было бросить камень, или расстояние, которое можно пройти за день, от зари до зари. Объем измерялся горстью или охапкой. Масса оценивалась по весу предмета, который легко поднимал человек.

Конечно, все эти и подобные им меры и единицы были произвольными, случайного порядка. Позднее они приобрели вид вещественных мер: локоть или ступня ноги - в виде бруска равной им длины; меры массы - в виде той или иной формы гирь, изготовленных из камня или металла; для измерения вместимости или объема жидких тел применялись скорлупа кокосового ореха определенной емкости или другие сосуды.

Наиболее широкое распространение единицы измерения получили в древнейших культурных странах: Китае, Вавилоне, Египте. Так, в Вавилоне было принято, что сутки содержат 24 часа, 1 час - 60 минут и 1 минута - 60 секунд. Вавилонские меры (локоть, мера массы - талант), пришли в Грецию, Рим, а затем в Европу, где получили дальнейшее развитие.

С течением времени, в связи с ростом культуры и развития ремесел и торговли, меры совершенствовались, узаконивались, появилась взаимозависимость между мерами отдельных величин.

Вплоть до конца средних веков измерения ограничивались измерениями времени, геометрических размеров и массы. В XIV - XVI в.в. начался бурный расцвет ремесел, наук, искусств, архитектуры. Вместе с развитием науки появляется необходимость в измерении разного рода вновь открытых величин или величин, начавших играть значительную роль в науке и технике. Так в XVII в. появились барометры для измерения давления воздуха, гигрометры для определения его влажности; термометры для измерения температуры; манометры для измерения давления воды.

«В XVIII веке появились динамометры для измерения силы, калориметры для измерения количества теплоты, начали производиться измерения некоторых световых величин. В связи с изобретением паровых машин и распространением механических двигателей возникали понятия о работе и мощности, появились единицы для их измерения: пудофут, лошадиная сила. В середине XIX в. начали измеряться электрические величины, получили дальнейшее развитие световые измерения.

В конце XIX и в начале XX в.в. были открыты новые физические явления и в связи с этим появились новые виды измерений: в области рентгеновских лучей, радиоактивности, и, наконец, в области молекулярной и атомной физики.

В настоящее время нет ни одной области знаний, где измерения не играли бы огромной роли. Наука, техника, промышленность, торговля, строительное дело, транспорт всех видов, здравоохранение, просвещение, искусство и т.д. - все эти области не могут обойтись без измерений.»1

1С.А.Шабалин. Измерения для всех.-М.:, 2000.-С.25.

Исторический обзор русских мер

«Самыми распространенными древними мерами длины из упоминаемых в древнерусских летописях были локоть и сажень. Локоть - длина “от локтя до переднего сустава среднего перста” - был примерно равен 44,5 см. Сажень равнялась 3 локтям. В XVII в. сажень была приравнена 3 аршинам. Аршин впервые упоминается в царских грамотах XVI в., он равнялся 27 английским дюймам. В XVIII в. аршин в законодательном порядке был приравнен к 28 английским дюймам.»1

Для измерения больших расстояний применялась верста, упоминаемая впервые в актах XI в. Древняя верста считалась равной 750 саженям. В некоторых исторических документах встречаются упоминания о версте в 600, 650, 750 и даже 1000 саженей. В XVIII в. верста была окончательно приравнена к 500 саженям.

Единицами для измерения земельных площадей были десятина и четверть, впервые упоминаемые в актах XV в. Вначале десятина была равна 2500 кв. саженям (площади квадрата, сторона которого равна 50 саженям - одной десятой версты, откуда, вероятно и название десятина). Позднее, в XVIII веке, появились десятины в 3200 кв. саженей (сороковая или хозяйственная, равная площади 40 x 80 кв. саженей) и в 2400 кв. саженей (тридцатка или казенная, равная 30 x 80 кв. саженей), четверть или четь - вдвое меньше десятины.

Древнейшими мерами массы были гривна и золотник. Меры массы были тесно связаны с денежными единицами. До XII в. плата за товары производилась кусками серебра определенной массы, на которых делались надрубы, чтобы их было легче разламывать на части. Такие куски серебра назывались гривнами, масса их представляла собой единицу массы. От отрубленных частей гривны произошло впоследствии название денежной единицы рубль. Вес гривны в разных местах и в разное время был неодинаков. Так, гривна новгородская равнялась 96 золотникам. Золотник представлял собой массу византийского золотого червонца - динария весом около 4 г. (отсюда и пословица: “Мал золотник, да дорог”). Впоследствии гривна стала называться фунтом.

Из большого числа мер жидких тел распространенными были бочка, ведро и штоф. В XVIII в. было установлено, что бочка содержит 40 ведер; ведро равнялось 8 штофам или 10 кружкам, или 20 бутылкам, или 100 гаркам. Позднее, в XIX в., штоф был приравнен кружке и равнялся двум бутылкам.

Древние русские меры постепенно совершенствовались, их размеры уточнялись. Одни меры выходили из употребления, другие, наоборот, узаконивались различными государственными актами (грамотами Ивана Грозного, “уложениями” царя Алексея Михайловича, “приказами” и “указами” Петра I и другими). В 1736 г. была создана комиссия по мерам и весам, которая занималась созданием образцов русских мер. Ею был установлен размер русского фунта, который позднее был осуществлен в виде образца, получившего название бронзового золоченого фунта 1747 г. В 1797 г. был издан закон “Об учреждении повсеместно в Российской империи верных весов, питейных и хлебных мер”.

В 1827 г. была создана комиссия, которой было поручено разработать систему российских образцовых мер и весов. Разработанная комиссией система была узаконена 11 октября 1835 г. указом “О системе российских мер и весов”. Она предусматривала следующие основные русские меры:

1) сажень, равную 7 английским футам;

2) фунт, равный по массе бронзовому золоченому фунту 1747 г. и одновременно массе воды в объеме 25,02 куб. дюйма;

3) мера жидких тел - ведро, равное объему тридцати фунтов воды, и мера сыпучих тел - четверик, равный объему 64 фунтов воды.

Таким образом, этот закон устанавливал зависимости между мерами массы и объема.

Дальнейшее уточнение размеров русских мер было произведено великим русским ученым Д. И. Менделеевым. С 1893 по 1899 г.г. он восстановил “прототипы” русских мер, причем размер их он выразил через метрические меры. В результате его работы 4 июня 1899 г. было утверждено “Положение о мерах и весах”, которое устанавливало систему российских мер. В основу этой системы были положены:

единица массы - фунт, равный 0,40951241 кг

единица длины - аршин, равный 0,711200 м.

В заключение приведем соотношения между русскими и метрическими мерами:

1 аршин = 28 дюймам = 0.71120 м;

1 сажень = 3 аршинам = 7 футам = 2,1336 м;

1 верста = 500 саженям = 1,0668 км;

1 десятина = 2400 кв. саженям = 10925 м2 (1,0925 га);

1 четверть = 8 четверикам = 209,9 дм3 (209,9 л);

1 пуд = 40 фунтам = 16,38 кг;

1 фунт = 409,5 г;

1 золотник = 4,266 г;

1 ведро = 30 фунтов воды.

Возникновение и распространение метрических мер

Отсутствие каких-либо рациональных оснований и произвольность при выборе мер и единиц измерения приводили к большому разнообразию их не только в отдельных странах, но даже в областях и городах одной и той же страны. Это создавало большие неудобства и трудности, особенно в междугородних сношениях.

В некоторых государствах делались попытки упорядочить меры и установить их единообразие. Однако, несмотря на это, даже для Европы в XVIII в. характерно большое разнообразие мер. Если в России и Англии к этому времени было достигнуто некоторое единство, то каждый немецкий город, каждая провинция в Италии, каждый кантон в Швейцарии имели свои особые меры. В пределах одной и той же области, в каждом городе, а иногда на различных рынках одного и того же города, применялись меры, имеющие одинаковые названия, но различные размеры. Точные соотношения между этими мерами не были установлены, да и установить их было трудно ввиду их неопределенности. Особенно большой хаос в этом отношении царил во Франции, где, несмотря на наличие государственных мер (туаз » 1,95м и фунт » 367,1г), каждый феодал устанавливал в своих владениях собственные меры.

Развитие торговли требовало строгого упорядочения мер. Во второй половине XVII в. выдвигались предложения за основную единицу длины принять следующие природные величины: длину 1/4 земного меридиана, длину 1/4 экватора, длину секундного маятника и др.

В 1790 г. в Национальное собрание Франции было внесено предложение о создании новой системы мер, основанной на неизменном прототипе, взятом из природы, с тем, чтобы ее могли принять все нации. Комиссия, созданная для этой цели Французской академией наук, предложила считать единицей длины длину десятимиллионной части четверти земного меридиана, проходящего через Париж. В 1791 г. Национальное собрание узаконило эту единицу и назвало ее метром.

В 1792 г. под руководством французских астрономов Делямбра и Мешена начались градусные измерения длины Парижского меридиана между Дюнкерном на севере Франции и испанским городом Барселоной; все работы по измерениям и по обработке их результатов были завершены в 1799 г. Был установлен образец или эталон метра в виде концевой меры - платинового стержня прямоугольного сечения.

За единицу массы была принята масса одного кубического дециметра чистой воды при температуре наибольшей ее плотности (+ 40 С); эта единица была названа килограммом. Эталон килограмма был установлен в виде платинового цилиндра.

В 1799 г. образцы метра и килограмма были сданы на хранение в архив Французской республики; они получили название архивного метра и архивного килограмма.

За единицу измерения объема жидких и сыпучих тел был принят литр, равный объему куба, ребро которого, в свою очередь, равно одному дециметру.

Кратные и дольные единицы находились в десятичных соотношениях с основными мерами, а кратные и дольные единицы площади и объема - в отношениях, пропорциональных соответственно квадратам и кубам линейных единиц.

Метрические меры начали постепенно распространяться в других странах. Представители точных наук раньше и больше других ощутили потребность в единых мерах, и поэтому в борьбе за внедрение и распространение метрических мер, они всегда стояли в первых рядах.

Большим стимулом к внедрению метрических мер было развитие международных отношений и связей (торговых, промышленных, культурных, научных и др.). Особенно сильно ощущали такую потребность геодезисты и статистики, работы которых имели международное значение.

Формированию общественного мнения в пользу метрической системы способствовала Всемирная Парижская выставка 1867 г., на которой была устроена витрина с образцами мер всех стран. На выставке был организован Международный комитет мер, весов и монет, на заседании, которого русский академик Б.С. Якоби в своем докладе сформулировал все преимущества метрической системы.

Однако к практическому решению вопрос о внедрении метрических мер приблизился лишь в 1869 г., когда Петербургская Академия наук, взяв на себя инициативу, опубликовала доклад комиссии, состоявшей из академиков О.В. Струве, Г.И. Вильда и Б.С. Якоби. В докладе давались практические предложения по скорейшему принятию этих мер в качестве международных, в частности было предложено создать международную комиссию из представителей стран, которой должно было быть поручено изготовление первичных эталонов единиц длины, емкости и массы.

Комиссия была создана и собиралась в 1870 и 1872 г.г. Она постановила принять за единицу длины архивный метр, а за единицу массы - архивный килограмм, несмотря на то, что эти единицы отличались от теоретических метра и килограмма. Дело в том, что как показали последующие измерения, в одной четверти земного меридиана содержится не 10 000 000, а 10 000 856 м. Но и это число нельзя считать окончательным, т.к. последующие более точные измерения могут дать другое значение.

Работы по определению массы данного объема воды показали еще большие относительные расхождения. Это дало основания предположить, что между архивным килограммом и его теоретическим значением (массой одного кубического дециметра воды) различие было больше, чем для метра. Кроме того, ученые признали, что единицы, основанные на материальных эталонах, надежнее “естественных”, и естественная единица не может быть воспроизведена с такой точностью, с какой можно изготовить копию материального эталона и определить ее размер. Эти соображения заставили Международную метрическую комиссию отказаться от теоретических определений метра (как десятимиллионной части четверти земного меридиана) и килограмма (как массы кубического дециметра чистой воды) и избрать архивный метр и архивный килограмм в качестве прототипов (исходных мер).

Краткие сведения из истории над мерами и весами

Древняя Русь вела обширную торговлю со своими соседями, и русские князья заботились о развитии торговли как внешней, так и внутренней. Упрочнение торговых связей с соседними городами и развитие внутренней торговли требовали упорядочения русских мер и обеспечение правильного надзора за ними.

Надзор за правильностью торговых мер и весов в древней Руси был поручен духовенству. Первые сведения об этом встречаются в церковном уставе князя Владимира (X в.). Церкви в то время были почти единственным местом сбора людей, причем в дни и часы, всем известные. Поэтому установился обычай в праздничные дни привозить товары, которыми и торговали на церковной площади после окончания богослужений (базары, ярмарки в праздничные дни). Чтобы гири и другие меры носили законный характер, на них наносили имена князей и названия городов.

В XV в. в связи с оживлением внутренней и внешней торговли и с возрастанием доходов от таможенных пошлин и торговых сборов и налогов надзор за мерами стал сосредотачиваться в органах государственной власти, в приказах. При Иване Грозном делаются первые попытки установить единообразие мер путем рассылки “печатных” или “орленых” мер воеводам, старостам, сотским, которые были обязаны изготовить копии этих мер и, заклеймив их, разослать по посадам и уездам.

В XVII в. законодательство о мерах и весах расширяется, учреждается особый надзор за весами и мерами в таможнях и гостиных дворах, собирается пошлина за взвешивание товаров. Этот надзор был поручен таможенным головам и целовальникам (своего рода чиновникам, дававшим присягу и целовавшим при этом крест).

При Петре I надзор за мерами и весами переходит к коллегиям, бургомистрам и органам городского управления. В ряде указов, наказов и инструкций, изданных Петром I, говорится о необходимости применения правильных мер и весов. Созданная в 1736 г. Комиссия о мерах и весах наметила организацию поверочных учреждений для осуществления в провинции надзора за правильностью мер и весов; однако эти мероприятия не были проведены в жизнь ввиду роспуска комиссии.

Важнейшим организующим документом было “Положение о мерах и весах” 1842 г., введенное в действие с 1 января 1845 г. Оно явилось первым документом, установившим основы государственной службы мер и весов.

“Положением о мерах и весах” 1842 г. постоянное наблюдение за сохранением единообразия мер было возложено на министерство финансов - в части финансовой и на министерство внутренних дел в части надзора за мерами и весами. Было создано депо образцовых мер и весов, задачи которого состояли в хранении образцов русских мер (эталонов), в поверке копий с образцовых мер, исправлении копий, утративших точность, и изготовлении новых. Во все губернии и области были разосланы для хранения в казенных палатах вновь изготовленные и поверенные по эталонам образцовые меры - аршин, фунт, ведро и четверик, а так же мелкий разновес.

Поверка мер и весов, находившихся в обращении в торговле и промышленности, лежала на обязанности казенных палат, городских дум и управ. Последние же, не имея знающих людей, поручали это обычно слесарям, в результате чего поверка нередко сводилась к простому клеймению и взиманию пошлины.

Академик А.Я. Кунфер - первый ученый - хранитель депо, неоднократно вносил в правительство предложения об улучшении службы мер и весов, однако его проекты отклонялись, т.к. требовали определенных затрат.

Преемник А.Я. Кунфера, проф. В.С. Глухов (с 1865 по 1892 г.г.), в докладной записке министру охарактеризовал безотрадное положение поверочного дела в России и внес предложение по его улучшению. Предложения В.С. Глухова были приняты, но он не успел их полностью осуществить. После него ученым-хранителем депо образцовых мер был назначен Д.И. Менделеев. Он добился выполнения трех основных задач: восстановления прототипов русских мер, создания вместо депо центрального научного учреждения с хорошо оборудованными лабораториями и организации поверочного дела на новых началах.

В 1893 г. “для сохранения в государстве единообразия, верности и взаимосоответствия мер и весов” была учреждена Главная Палата мер и весов. Первым управляющим ее был назначен Д.И. Менделеев. В Главной Палате, разместившейся в новом здании, был организован ряд первоклассно оборудованных лабораторий.

В изданном в 1899 г. “Положении о мерах и весах”, кроме установления системы русских мер, была предусмотрена организация поверочных палаток и изложены правила изготовления, поверки и клеймения мер и весов, а также правила надзора за их применением. Поверка и клеймение мер и весов возлагались на поверочные палатки и должны были производиться “поверителями”, выдержавшими при Главной Палате соответствующие испытания. Устанавливалась регулярная поверка мер и весов через каждые три года, которая возлагалась на инспекторов Главной Палаты и старших поверителей. Однако фактически функции поверочных палаток ограничивались поверкой и клеймением гирь, весов, мер длины, мер объема и мер жидкостей, т.е. измерительных средств, которые применялись в торговле.

«Сеть поверочных палаток расширялась очень медленно: в 1900 г. было открыто 5 палаток, в 1901 г. - 5 палаток, в 1902 г. - 10 палаток и в 1906 г. - еще 5 палаток, тогда как Д.И. Менделеев считал необходимым довести их число до 150. В дальнейшем, за время первой мировой и последующей гражданской войн, деятельность поверочных палаток значительно сократилась вследствие хозяйственной разрухи и упадка торговли.»

С первых дней революции Главная Палата мер и весов была подчинена Народному комиссариату торговли и промышленности, затем в 1920 г. она была передана в Высший Совет Народного Хозяйства (ВСНХ). Ухудшение состояния измерительного хозяйства в стране и появление большого числа неправильных мер и весов вызвали издание Постановления Совета Труда и Обороны (СТО), о проведении всероссийской поверки мер и весов. С этой целью была создана комиссия, которая должна была в течение года провести поверку мер и весов при техническом содействии Главной Палаты и ее органов. Это способствовало собиранию поверочных кадров и возрождению поверочной работы в стране.

В 1922 г. СТО утвердил Положение о Главной Палате мер и весов, которое дало начало организации Государственной службы мер и весов. В 1923 г. была введена обязательная поверка медицинских термометров, в 1925 г. - рабочих и контрольных манометров, в 1927 г. - наборов пробных очковых стекол, концевых мер длины и контрольных калибров, в 1929 г. - водомеров, электрических счетчиков и измерительных трансформаторов к ним и т.д.

Кроме поверки мер и весов и надзора за ними, Главная Палата начала контролировать качество производства измерительных приборов путем проведения испытаний их типов.

В 1921 г. возобновилась связь с иностранными метрологическими организациями. Она заключалась в обмене опытом по научной метрологии, в участии в международных метрологических конференциях, а также в работе по сличению эталонов в международном масштабе.

Индустриализация страны, реконструкция промышленности, массовое изготовление взаимозаменяемых узлов и деталей потребовали расширения стандартизации и ведения ее на научной основе. В 1930 г. Всесоюзному Комитету по стандартизации (ВКС) была передана Главная Палата мер и весов со всеми состоявшими при ней учреждениями, а комитетам по стандартизации союзных республик - республиканские палаты.

Таким образом, метрология и стандартизация были сближены и рассматривались как два основных начала рационального производства и овладения передовой техникой. Расширился круг вопросов, охватываемых деятельностью Главной палаты мер и весов, которая была переименована во Всесоюзный институт метрологии и стандартизации (ВИМС). В этот же период были организованы два новых института в Москве и Харькове, которые первоначально получили наименование филиалов ВИМС.

Однако ВКС не смог правильно организовать государственную службу мер и весов. В частности, государственные поверки были передоверены различным ведомственным организациям. Государственный надзор за мерами и измерительными приборами ухудшился. Создалась реальная угроза нарушения единства мер в стане.

В 1934 г. было издано постановление СНК СССР “О мероприятиях по обеспечению поверочной работы центрального управления мер и весов”, в котором указывалось на необходимость восстановления службы мер и весов в полном объеме и создания условий для ее роста и развития.

«В 1938 г. был организован Комитет по делам мер и измерительных приборов при Совете Народных Комиссаров Союза ССР. Функции Комитета, как нового органа государственной службы мер и весов, были значительно расширены. Комитет получил возможность влиять на развитие производства, выбор новых типов измерительных приборов, осваиваемых в производстве, на организацию ремонта мер и измерительных приборов и надзора за ними.

Был укреплен авторитет поверочных органов, повышена квалификация оперативно-технического персонала, привлечено для работы значительное число высококвалифицированных специалистов с высшим образованием. Были организованы новые измерительные лаборатории и дооборудованы существующие. Повысилась роль местных поверочных органов, они стали влиять на вопросы измерительного хозяйства на обслуживаемой ими территории: участвовать в подготовке постановлений руководящих советских и партийных органов по вопросам упорядочения измерительного хозяйства, организовывать и контролировать проведение различных мероприятий на предприятиях и в отдельных системах по его улучшению.»1

В 1940-1941 г.г. была проведена большая работа по улучшению состояния измерительных приборов, находящихся в эксплуатации на предприятиях, и анализу его влияния на качество продукции, на технологические процессы, на выработку и расход всех видов энергии. Результаты этой работы были положены в основу организации измерительного хозяйства на предприятиях и ведомственного надзора за мерами и измерительными приборами в процессе эксплуатации.

Опыт, накопленный в результате этой работы, оказался весьма полезным во время Отечественной войны, когда многие предприятия, эвакуированные на восток, нуждались в быстром восстановлении измерительного хозяйства и приспособлении его к задачам военного производства.

В 1942 г. было издано Постановление Правительства “О мерах и контрольно-измерительных приборах, подлежащих обязательной государственной поверке и клеймению”, предусматривавшее значительное расширение номенклатуры приборов, подлежащих государственной поверке.

Война нанесла Государственной службе мер и весов большой ущерб. Погибло много ценного оборудования, которое не удалось эвакуировать с оккупированной территории.

После окончания войны началось быстрое восстановление сети метрологических и поверочных организаций. В 1953-1954 г.г. Государственная служба мер и весов вновь объединилась со стандартизацией. Был создан Комитет стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР.

Под руководством нового комитета проведена большая работа по укреплению метрологических институтов и лабораторий по всей стране. Периферийные органы комитета получили наименование государственных контрольных лабораторий по измерительной технике, они организуют и контролируют измерительное хозяйство в областях, краях и республиках.

Число метрологических институтов в начале 60-х годов достигло 7, из них три всесоюзных. Это Всесоюзный научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева - ВНИИМ (бывшая Главная Палата мер и весов), Всесоюзный научно-исследовательский институт Государственного комитета стандартов, мер и измерительных приборов СССР в Москве, Всесоюзный научно-исследовательский институт физико-технических и радио - технических измерений (ВНИИФТРИ), Харьковский и Новосибирский государственные институты мер и измерительных приборов, Свердловский и Тбилисский филиалы ВНИИМ.

В настоящее время в России остались: Всероссийский научно - исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева - ВНИИМ, г. С - Петербург, Всероссийский институт метрологии и стандартизации - ВНИИМС, г. Москва, Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радио-технических измерений - ВНИИФТРИ, г. Москва, Сибирский научно - исследовательский институт метрологии, г. Новосибирск, Уральский НИИ метрологии, г. Екатеринбург.

Истории возникновения некоторых понятий

Много шума из-за одного метра: “Смерть аристократам!”, “Да здравствует нация!” и “Предателей на фонарные столбы!” - такие лозунги раздавались по всей Франции, когда в 1792 г. Жан Батисту Деламбру и Пьеру Франсуа Мешену Национальным собранием было поручено “измерить Землю”. Выражаясь научным языком, они должны были произвести полевые работы по измерению Парижского меридиана, т.е. конкретного меридиана, который между испанской Барселоной на юге и французским Дюнкирхеном на севере точно проходит через Париж. Рассчитывая справиться с этим геркулесовым заданием за несколько месяцев, в худшем случае за год, астрономы не приняли во внимание всей смуты и эксцессов революции, жертвами которой они сами чуть не пали по подозрению в шпионаже, и потому на решение этой задачи в конечном итоге у них ушло 6 лет.

Идея заключалась в определении расстояния от экватора до северного полюса, т.е. четверть земного меридиана, измерив только удаленность Барселоны от Дюнкирхена. Для этого Деламбр и Мешен должны были сначала установить географические широты Барселоны и Дюнкирхена, что не составляло для них особого труда. А затем, зная, что разница широт между этими населенными пунктами составляет угол в 9°40?, а четверть меридиана соответственно 90°, путём элементарной пропорции рассчитать расстояние от экватора до северного полюса. И вот одну десятимиллионную часть (1/10000000 = 1/107) этого меридианного квадранта по поверхности земного эллипсоида на долготе Парижа решено было принять за эталон длины для всех времён и народов. Быстро сказка сказывается, да долго дело делается. Ведь прежде чем приступить к этим нехитрым подсчётам, необходимо было измерить беспрерывную цепь воображаемых треугольников на пути Барселона - Дюнкирхен, длины сторон которых вычислялись из измеренных углов.

Причём каждое из 1800 рутинных измерений углов должно было повторяться максимально возможное число раз для уменьшения статистической ошибки.

Трудоёмкость этого предприятия была колоссальной, а опасности подстерегали на каждом шагу, и, откровенно говоря, непонятно, почему бы не найти более простое решение для нахождения стандартной меры длины? Почему бы не взять расстояние между двумя гильотинами на площади Согласия, поделить его на 10 и таким образом установить меру длины? Или взять какой-либо предмет, законсервировать и его размеры принять за эталон? Но слишком рациональны были времена: эталон не должен был нести на себе позорное пятно произвола - его и так было слишком много. Эталон должен обладать универсальным свойством, обобщённой значимостью и не иметь ничего общего с нездоровыми анатомическими особенностями каких-либо королей и правителей. Нужно было одним разом распрощаться со всеми этими аршинами и футами, саженями и дюймами, рутами и ярдами.

И вот 19-го Брюмера VIII года (по грегорианскому календарю 10 декабря 1799 г.) титанический труд двух учёных привёл к предварительному официальному результату - из платины был отлит первый прототип эталона метра. Родился метр, а вместе с ним и метрическая система, в которой метр является также единицей измерения площади и объёма, а единица массы привязана к метру, т.к. определение килограмма основано на массе 1 дм3 воды. Всё это делилось и множилось при помощи цифры 10: в одном метре 100 сантиметров, в одном сантиметре 10 миллиметров и т.д. Причём интересно отметить, что десятичная система счисления предположительно связана с количеством пальцев рук у человека.

Во время правления Наполеона метрическая система распространилась по всей Европе. В 1918 г. она была введена в России. Только в Великобритании, которая не была завоёвана Наполеоном, остались традиционные меры длины: дюйм, фут и ярд. В 1889 г. был изготовлен более точный международный эталон метра. Этот эталон тоже изготовлен из сплава платины и иридия и имеет поперечное сечение в виде буквы “X”. Его копии были переданы на хранение в страны, в которых метр был признан в качестве стандартной единицы длины. Этот эталон всё ещё хранится в Международном бюро мер и весов (в г. Севр близ Парижа), хотя больше по своему первоначальному назначению не используется.

Мера длины, которую Деламбр и Мешен “вырвали” у Земли, была, выражаясь современным языком, high-tech-достижением, полученным с помощью лучших на тот момент измерительных инструментов. И действительно, если сравнить современные данные о расстоянии от Барселоны до Дюнкирхена с результатом, полученным астрономами 2 века назад, то разница составит всего лишь 2 км. Загвоздка заключается в том, что Земля не представляет собой идеального шара, каждый меридиан отличается от своего соседа, и не было учтено полюсное сжатие. Поэтому надо признать, что метр был и есть не одна десятимиллионная часть четверти земного меридиана, а всего лишь длина платинового стержня, хранящегося в Париже. Такого результата можно было достичь и меньшей кровью, как уже отмечалось, но тогда это был бы не продукт “универсального мышления”, а Деламбр и Мешен не вошли бы в историю.

Справедливости ради стоит отметить, что первоначально, 8 мая 1790 г., Национальное собрание Франции собиралось определить метр как длину маятника с полупериодом качания на широте 45° равным 1 c (в современных единицах эта длина равна примерно 0,981 м). У этого метода есть одно существенное преимущество - каждый человек с более или менее точными часами мог бы в любое время определить единицу длины.

Однако, поскольку маятниковый эталон недостаточно воспроизводим (ускорение свободного падения зависит от широты), Французская академия наук предложила Национальному собранию определить метр через длину меридиана.

Хотя если бы в каком-либо фиксированном географическом месте поставить эталонный маятник, то этот метод ничем не уступал бы методу измерения меридиана. В этом случае история метрологии была бы другой: определение метра было бы привязано ко времени, а точнее - к секунде. Так что же такое секунда?

Не думай о секунде свысока

Как известно, время уравновешенно и неумолимо движется вперед, не поддаваясь никакому воздействию, а тем более влиянию со стороны человечества.

Исторически основной единицей для измерения коротких интервалов времени были сутки (часто говорят “день”), равные периоду обращения Земли вокруг своей оси. В результате деления суток на меньшие интервалы возникли часы, минуты и секунды. Происхождение деления, вероятно, связано с двенадцатеричной системой счисления, которой придерживались древние.

Сутки делили на два равных последовательных интервала (условно “день” и “ночь”). Каждый из них делили на 12 часов. Дальнейшее деление часа восходит к шестидесятеричной системе счисления. Каждый час делили на 60 минут. Каждую минуту - на 60 секунд.

Для измерения более длительных интервалов времени используются единицы измерения “год”, “месяц” и “неделя”, состоящие из целого числа суток. Год приблизительно равен периоду обращения Земли вокруг Солнца (примерно 365 суток), месяц - периоду полной смены фаз Луны (так называемому синодическому месяцу, равному 29,53 суток). Неделя, состоящая из 7 дней, не имеет прямой астрономической основы (хотя она изначально была привязана к округлённой до целого числа дней продолжительности одной из четырёх фаз Луны), однако широко используется как единица времени.

Десятичную систему измерения времени активно использовали только в древнем Китае. День у древних китайцев состоял из ста частей под названием “кэ”, а месяц - из 10 дней, называемых “сюнь”. Европа тоже решила не отставать: во время французской революции, под влиянием “метрической горячки” декретом Конвента от 5 октября 1793 г. была сделана попытка перевести уже всё человечество на десятичное время. Сутки от полуночи до полуночи делились на 10 десятичных часов, час на 100 десятичных минут, а минута на 100 десятичных секунд. Таким образом, полночь приходилась на 0:00:00, полдень - на 5:00:00 и т. п. В принципе, почему бы и нет? Не учли же французские реформаторы только одного - очень сложно изменить то, что прочно вошло в обиход во всём мире. Кроме того, ничто человеческое нам не чуждо: так же как метрическая система отталкивается от 10 пальцев, секунда приблизительно равна интервалу между ударами человеческого сердца. Так что в отличие от республиканского календаря эта система измерения времени не получила достаточного распространения и была официально отменена в 1795 г. Сегодня же 6 миллиардов секунд, или 200 лет спустя вновь предпринимается попытка поделить время на 10.

Несколько лет назад компанию Swatch озадачила проблема наличия часовых поясов, которые мешают людям общаться через Интернет. Что же делать? Специалисты фирмы горевать не стали и просто решили ввести свою систему измерения времени. Часы и минуты в интернет-времени заменяют “биты” (не путайте с “bit” - здесь слово “beat“, или “удар”). Каждый бит равен одной минуте и 26,4 секунды, а день содержит в себе тысячу таких единиц. За точку отсчёта взяли меридиан, проходящий через город Биль (Швейцария), в котором находится штаб-квартира Swatch. Получит ли эта система измерения времени широкое распространение? Поживем - увидим.



Заключение

Таким образом, измерения являются важнейшим инструментом познания объектов и явлений окружающего мира и играют огромную роль в развитии народного хозяйства.

Выделяются три функции измерений:

Учет продукции народного хозяйства, исчисляющейся по массе, длине, объему, расходу, мощности, энергии.

Измерения, проводимые для контроля и регулирования технологических процессов и для обеспечения нормального функционирования транспорта и связи.

Измерения физических величин, технических параметров, состава и свойств веществ, проводимые при научных исследованиях, испытаниях и контроле продукции в различных отраслях народного хозяйства.

Повышение качества измерений и успешное внедрение новых методов измерений зависят от уровня метрологии как науки.



Список литературы

1. И. М. Лифиц «Основы стандартизации, метрологии и сертификации» Москва, 2000г.

2. А. Н. Брянский «Основы метрологии», 1997г.

3. Г. Д. Крылова «Основы стандартизации, сертификации и метрологии», Москва, 2000г.

4. А. М. Сергеев «Метрология», Москва, Логос, 2000г.

5. http://e-pasp.ru/article/vozniknovenie-i-razvitie-istoricheskikh-sistem-mer.html

6. http://festival.1september.ru/articles/549850/

7. http://k-a-t.ru/metrologia/metrologia_1/index.shtml

Размещено на Allbest.ru