Ci sono stati e ci sono ancora molti diversi sistemi di misurazione nel mondo. Servono a consentire alle persone di scambiare varie informazioni, ad esempio quando si effettuano transazioni, si prescrivono farmaci o si sviluppano linee guida per l'uso della tecnologia. Per evitare confusione, è stato sviluppato il Sistema Internazionale per la Misurazione delle Grandezze Fisiche.
Cos'è un sistema per misurare le grandezze fisiche?
Un tale concetto come un sistema di unità di grandezze fisiche, o semplicemente il sistema SI, può essere trovato spesso non solo nelle lezioni di fisica e chimica della scuola, ma anche nella vita di tutti i giorni. Nel mondo moderno, le persone hanno più che mai bisogno di determinate informazioni - ad esempio tempo, peso, volume - per essere espresse nel modo più obiettivo e strutturato. È stato per questo che è stato creato un sistema di misurazione unificato, un insieme di unità di misura ufficialmente accettate consigliate per l'uso nella vita di tutti i giorni escienza.
Quali sistemi di misurazione esistevano prima dell'avvento del sistema SI
Certo, la necessità di misure è sempre esistita in una persona, tuttavia, di norma, queste misure non erano ufficiali, erano determinate attraverso materiali improvvisati. Ciò significa che non avevano uno standard e potevano differire da caso a caso.
Un vivido esempio è il sistema di misure della lunghezza adottato in Russia. Una campata, un gomito, un arshin, un sazhen - tutte queste unità erano originariamente legate a parti del corpo - il palmo, l'avambraccio, la distanza tra le braccia tese. Di conseguenza, le misurazioni finali erano imprecise. Successivamente, lo stato si sforzò di standardizzare questo sistema di misurazione, ma rimase comunque imperfetto.
Altri paesi avevano i propri sistemi per misurare le grandezze fisiche. Ad esempio, in Europa il sistema di misure inglese era comune: piedi, pollici, miglia, ecc.
Perché abbiamo bisogno del sistema SI?
Nei secoli XVIII-XIX si attiverà il processo di globalizzazione. Sempre più paesi hanno iniziato a stabilire contatti internazionali. Inoltre, la rivoluzione scientifica e tecnologica ha raggiunto il suo apogeo. Gli scienziati di tutto il mondo non hanno potuto condividere efficacemente i risultati della loro ricerca scientifica a causa del fatto che hanno utilizzato diversi sistemi per misurare le grandezze fisiche. In gran parte a causa di tali violazioni dei legami all'interno della comunità scientifica mondiale, molte leggi fisiche e chimiche sono state "scoperte" più volte da diversi scienziati, il che ha notevolmente ostacolato lo sviluppo della scienza e della tecnologia.
Pertanto, c'era bisogno di un sistema unificato per misurare le unità fisiche, che non solo permettesse agli scienziati di tutto il mondo di confrontare i risultati del loro lavoro, ma anche di ottimizzare il processo del commercio mondiale.
Storia del sistema internazionale di misurazione
Per strutturare grandezze fisiche e misurare grandezze fisiche, si è reso necessario un sistema di unità, uguale per l'intera comunità mondiale. Tuttavia, creare un tale sistema che soddisfi tutti i requisiti e sia il più obiettivo è un compito davvero difficile. La base del futuro sistema SI era il sistema metrico, che si diffuse nel 18° secolo dopo la Rivoluzione francese.
Il punto di partenza da cui è iniziato lo sviluppo e il miglioramento del Sistema Internazionale per la misurazione delle grandezze fisiche può essere considerato il 22 giugno 1799. Fu in questo giorno che furono approvati i primi standard: il metro e il chilogrammo. Erano fatti di platino.
Nonostante ciò, il Sistema Internazionale di Unità è stato ufficialmente adottato solo nel 1960 alla 1a Conferenza Generale sui Pesi e Misure. Comprendeva 6 unità di misura di base delle grandezze fisiche: secondo (tempo), metro (lunghezza), chilogrammo (massa), kelvin (temperatura termodinamica), ampere (corrente), candela (intensità luminosa).
Nel 1964 fu aggiunto loro un settimo valore: la talpa, che misura la quantità di una sostanza in chimica.
Inoltre, ci sono ancheunità derivate che possono essere espresse in termini di base utilizzando semplici operazioni algebriche.
Unità SI di base
Poiché le unità di base del sistema delle grandezze fisiche dovevano essere il più oggettive possibile e non dipendere da condizioni esterne come pressione, temperatura, distanza dall'equatore e altre, la formulazione delle loro definizioni e degli standard doveva essere trattato in modo fondamentale.
Consideriamo più in dettaglio ciascuna delle unità di base del sistema di misura delle grandezze fisiche.
Secondo. L'unità di tempo. Questa è una quantità relativamente facile da esprimere, poiché è direttamente correlata al periodo della rivoluzione terrestre attorno al Sole. Un secondo è 1/31536000 di un anno. Esistono, tuttavia, modi più complessi per misurare il secondo standard, associato ai periodi di irraggiamento dell'atomo di cesio. Questo metodo riduce al minimo l'errore, richiesto dall'attuale livello di sviluppo della scienza e della tecnologia
Metro. Un'unità di misura per la lunghezza e la distanza. In varie occasioni si è tentato di esprimere il metro come parte dell'equatore o con l'aiuto di un pendolo matematico, ma tutti questi metodi non erano sufficientemente precisi, tanto che il valore finale poteva variare di pochi millimetri. Un tale errore è fondamentale, quindi per molto tempo gli scienziati hanno cercato modi più accurati per determinare lo standard del misuratore. Al momento, un metro è la lunghezza del percorso percorso dalla luce in (1/299.792.458) secondi
Chilogrammo. Unità di massa. Ad oggi il chilogrammo è l'unica grandezza definita attraverso un vero e proprio standard, qualeconservato presso la sede dell'Ufficio internazionale dei pesi e delle misure. Nel tempo, lo standard cambia leggermente la sua massa a causa dei processi di corrosione, nonché dell'accumulo di polvere e altre piccole particelle sulla sua superficie. Ecco perché si prevede di esprimere il suo valore nel prossimo futuro attraverso proprietà fisiche fondamentali
- Kelvin. Unità di misura della temperatura termodinamica. Kelvin è uguale a 1/273, 16 della temperatura termodinamica del punto triplo dell'acqua. Questa è la temperatura alla quale l'acqua si trova in tre stati contemporaneamente: liquido, solido e gassoso. I gradi Celsius vengono convertiti in Kelvin dalla formula: t K \u003d t C ° + 273
- Amp. Un'unità di forza attuale. Una corrente immutabile, durante il cui passaggio attraverso due conduttori diritti paralleli di sezione minima e lunghezza infinita, posti ad una distanza di 1 metro l'uno dall' altro (una forza pari a 2 10-7sorge su ciascuna sezione di questi conduttori H), è pari a 1 ampere.
- Candela. Un'unità di misura dell'intensità luminosa è la luminosità di una sorgente in una particolare direzione. Un valore specifico che viene utilizzato raramente nella pratica. Il valore dell'unità è derivato dalla frequenza della radiazione e dall'intensità energetica della luce.
- Falena. Un'unità di quantità di una sostanza. Al momento, la talpa è un'unità diversa per i diversi elementi chimici. È numericamente uguale alla massa della particella più piccola di questa sostanza. In futuro, si prevede di esprimere esattamente una talpa usando il numero di Avogadro. Per fare ciò, però, è necessario chiarire il significato del numero stesso. Avogadro.
Prefissi SI e cosa significano
Per comodità di utilizzare le unità di base delle grandezze fisiche nel sistema SI, in pratica, è stato adottato un elenco di prefissi universali, con l'aiuto del quale si formano unità frazionarie e multiple.
Unità derivate
Ovviamente, ci sono molto più di sette grandezze fisiche, il che significa che sono necessarie anche le unità in cui queste grandezze dovrebbero essere misurate. Per ogni nuovo valore si ricava una nuova unità, che può essere espressa in termini di quelle di base utilizzando le operazioni algebriche più semplici, come la divisione o la moltiplicazione.
È interessante notare che, di regola, le unità derivate prendono il nome da grandi scienziati o personaggi storici. Ad esempio, l'unità di lavoro è Joule o l'unità di induttanza è Henry. Ci sono molte unità derivate - più di venti in totale.
Unità fuori sistema
Nonostante l'uso diffuso e diffuso delle unità del sistema SI delle grandezze fisiche, le unità di misura non di sistema sono ancora utilizzate nella pratica in molti settori. Ad esempio, nella spedizione - un miglio nautico, in gioielleria - un carato. Nella vita di tutti i giorni, conosciamo unità non sistemiche come giorni, percentuali, diottrie, litri e molte altre.
Va ricordato che, nonostante la loro dimestichezza, quando si risolvono problemi fisici o chimici, le unità non sistemiche devono essere convertite in unità di misuragrandezze fisiche nel sistema SI.
