Oggi sembra ovvio che un chilogrammo di zucchero in Russia e in Africa sarà un chilogrammo di zucchero. Sarai sorpreso di apprendere che solo 200 anni fa, 1 pood pesava in modo diverso anche nelle province vicine. Siamo stati portati a un denominatore comune dal sistema internazionale SI, che la maggior parte dei paesi del mondo opera oggi. Ma non è stato sempre così. Sulla storia dell'introduzione degli standard di misurazione e del sistema SI unificato - più avanti nell'articolo.
Perché abbiamo bisogno di standard?
Lo sviluppo della civiltà ha conosciuto molti standard e standard di misure che sono cambiati nel corso dei secoli. Ad esempio, una misura del peso nell'antico Egitto è un kikkar, nell'antica Roma è un talento, in Russia è un pood. E tutte queste misure, sostituendosi a vicenda, richiedevano all'umanità di concordare unità comuni di parametri fisici paragonabili a una singola unità contrattuale (standard) per tutti.
Con lo sviluppo del progresso scientifico e tecnologico, la necessità di un tale sistema unificato di standard è solo aumentata. A partire dalla sfera di attività commerciale ed economica, questo sistema di standard è diventatouna necessità in tutti gli altri settori: edile (disegni), industriale (ad esempio, l'unità delle leghe) e persino culturale (intervalli di tempo).
Come è stato determinato il contatore
Quasi fino alla fine del 17° secolo, le misure di lunghezza erano diverse nei diversi paesi. Ma ora è giunto il momento in cui lo sviluppo della scienza ha richiesto un'unica misura di lunghezza: il metro cattolico.
Il primo standard è stato proposto dallo scienziato e filosofo britannico John Wilkins: prendere la lunghezza di un pendolo, la cui metà del periodo è uguale a un secondo, come unità di lunghezza. Ma è diventato subito chiaro che questo valore varia notevolmente a seconda del luogo di misurazione.
Nel 1790, l'Assemblea nazionale in Francia, su suggerimento dell'allora ministro Talleyrand, adottò uno stendardo del metro, nel 1791 l'Accademia francese delle scienze accettò già come stendardo di lunghezza un decimilionesimo di la distanza tra l'equatore e il Polo Nord, misurata lungo il meridiano di Parigi. D'accordo, abbastanza difficile.
Tentativi di calma continuati
Il prototipo del moderno sistema SI era il sistema metrico in Francia, che fu proposto dalla Convenzione Nazionale nel 1795 per essere sviluppato dai principali scienziati dell'epoca. Ha lavorato allo sviluppo di standard di lunghezza e massa Ch. Coulomb, J. Lagrange, P.-S. Laplace e altri. C'erano diverse proposte, ma il meridiano era ancora misurato. E il primo metro standard è stato realizzato in ottone nel 1975.
Eppure il 22 giugno 1799 dovrebbe essere considerato il compleanno del sistema di misure unificato e il prototipo del moderno sistema di unità SI. Fu allora che in Francia venne prodotto il platinoi primi standard del metro e del chilogrammo.
Gli anni passano, compaiono il sistema assoluto di unità gaussiane (1832) e i prefissi per unità multiple di Maxwell e Thomson.
E nel 1875, 17 stati firmarono la Convenzione del metro. Ha approvato l'Ufficio internazionale delle misure e il Comitato internazionale delle misure e la Conferenza generale sui pesi e le misure ha iniziato le sue attività. Alla sua prima conferenza nel 1889, fu adottato il primo sistema metrico unificato, basato su metro, chilogrammo, secondo.
La storia dei benchmark continua
Lo sviluppo dell'elettricità e dell'ottica apporta le proprie modifiche al concetto di standard. La scienza non si ferma e richiede nuove unità di misura.
Nel 1954, alla Decima Conferenza Generale sui Pesi e le Misure, furono adottate sei unità: metro, chilogrammo, secondo, ampere, candela, grado Kelvin. Nel 1960 questo sistema fu chiamato Systeme International d'Unites e nel 1960 fu adottato lo standard del Sistema Internazionale di Unità, abbreviato in SI. La "SI" in lingua russa sta per Sistema Internazionale. Questo è il sistema di misurazione SI che il mondo intero utilizza oggi. Le eccezioni erano USA, Nigeria, Myanmar.
Definizione del sistema SI
Va notato subito che questo non è l'unico sistema di standard. Alcuni rami della fisica applicata utilizzano altri sistemi di unità.
Oggi il Sistema Internazionale delle Grandezze Fisiche SI è il sistema metrico più usato al mondo. La sua descrizione dettagliata ufficiale è riportata in"Opuscolo SI" (1970). Definizione ufficiale "Il Sistema internazionale di unità SI è un sistema di unità basato sul Sistema internazionale di unità, insieme a nomi e simboli, nonché un insieme di prefissi … con regole di applicazione …".
Sistema Base
I principi delle unità SI sono i seguenti:
- Sono definite sette unità di base delle grandezze fisiche. Nel sistema SI, non possono essere derivati da altre quantità. Questi sono chilogrammo (peso), metro (lunghezza), secondo (tempo), ampere (corrente), kelvin (temperatura), mole (quantità di sostanza), candela (intensità della luce).
- Si determinano le grandezze derivate dai valori del sistema SI di base, che si ottengono mediante operazioni matematiche con le grandezze di base.
- Sono definiti i prefissi alle quantità e le regole per il loro utilizzo. I prefissi significano che l'unità deve essere divisa/moltiplicata per un numero intero, che è una potenza di 10.
Significato nella vita e nella scienza
Come già accennato, la maggior parte dei paesi del mondo utilizza unità SI. Anche se nella vita ordinaria utilizzano unità tradizionali per il paese, sono determinate convertendo al sistema SI utilizzando coefficienti fissi.
Tutte le unità di base del sistema SI sono definite per mezzo di costanti fisiche o fenomeni che sono invariabili e possono essere riprodotti in qualsiasi parte del mondo con elevata precisione. L'unica eccezione è il chilogrammo, il cui standard rimane finora l'unico prototipo fisico.
Sistema di unità MKS (metro, chilogrammo,secondo) consente di risolvere problemi di meccanica, termodinamica e altre aree della fisica teorica e delle scienze pratiche.
Ma in alcuni settori (ad esempio, nell'elettrodinamica), il sistema SI perde rispetto ad altri sistemi metrici. Ecco perché ci sono diversi sistemi metrici nel mondo, i cui valori sono in una certa misura legati agli standard principali: chilogrammo, metro e secondo.
Unità SI
Unità di base (ricorda - ce ne sono sette) e le loro designazioni sono presentate nella tabella, ma sono ben note a tutti noi. I nomi delle unità in questo sistema sono scritti con una lettera minuscola e, dopo la designazione delle unità, non viene inserito un punto.
Le unità derivate (ce ne sono 22) sono espresse attraverso calcoli matematici e seguono leggi fisiche. Ad esempio, la velocità è la distanza percorsa da un corpo nell'unità di tempo - m / s. Alcune unità derivate hanno i propri nomi (radian, hertz, newton, joule) e possono essere scritte in diversi modi.
Ci sono unità che non sono incluse nel sistema SI, ma possono essere utilizzate insieme. Sono approvati dalla Convenzione generale sui pesi e le misure. Ad esempio, minuto, ora, giorno, litro, nodo, ettaro.
È anche consentito utilizzare unità di valori logaritmici, oltre a quelli relativi. Ad esempio, percentuale, ottava, decade.
È consentito anche l'uso di valori ampiamente utilizzati. Ad esempio, settimana, anno, secolo.
Ci sono convettori progettati per convertire valori da diversi sistemi. Ce ne sono molti, ma tutti si affidanovalori metrici uniformi.
Vantaggi del sistema SI internazionale
L'universalità di questo sistema è ovvia. Tutti i fenomeni fisici, tutti i rami della gestione e della tecnologia sono coperti da un unico sistema di quantità. Solo il sistema SI fornisce unità importanti e facili da usare.
Il sistema è inerente alla flessibilità, che consente l'uso di unità fuori sistema e alla possibilità di sviluppo: se necessario, è possibile aumentare il numero di valori SI. Le unità sono soggette ad adeguamento in base agli accordi internazionali e al livello di sviluppo delle tecnologie di misurazione.
L'unificazione delle unità ha reso questo sistema ampiamente utilizzato (in più di 130 paesi) e riconosciuto da molte influenti organizzazioni internazionali (ONU, UNESCO, International Union of Pure and Applied Physics).
Il sistema SI aumenta la produttività di progettisti e scienziati, semplifica e facilita il processo educativo e la pratica dei contatti internazionali in tutte le aree.
Ultimo prototipo fisico
Tutte le unità nel sistema SI sono definite da costanti fisiche. L'eccezione è il chilogrammo. Finora solo questo standard ha un proprio prototipo fisico e questo si distingue in una linea sottile di unità di misura.
Lo standard del chilogrammo è un cilindro fatto di una lega di 9 parti di platino e 1 parte di iridio. La sua massa corrisponde a un litro d'acqua alla sua densità più alta (4 gradi Celsius, pressione standard sul livello del mare). Nel 1889 ne furono realizzati 80, di cui 17trasferiti ai paesi che hanno firmato la Convenzione metrica.
Oggi, l'originale di questo standard sotto tre capsule sigillate si trova nella città di Sevres, alla periferia di Parigi, nella cassaforte dell'Ufficio internazionale dei pesi e delle misure. Ogni anno viene solennemente rimosso e riconciliato.
La versione russa dello standard del chilogrammo si trova nell'Istituto di metrologia di ricerca tutto russo. Mendeleev (San Pietroburgo). Questi sono i prototipi 12 e 26.
Il tuo iPhone si romperà a causa della perdita dello standard di massa nel sistema SI
L'intero sistema metrico dell'umanità è minacciato oggi. E questo accade perché solo l'unico standard fisicamente esistente è "perdere peso rapidamente".
È stato sperimentalmente dimostrato che ogni secolo lo standard del chilogrammo diventa più leggero di 3 x 10−8 chilogrammi. Ciò è dovuto al distacco degli atomi durante i sondaggi annuali. Ovviamente, una violazione della costante di questo valore comporterà necessariamente una modifica di tutti gli altri valori.
A salvare la situazione è chiamato il progetto Electronic Kilogram (National Institute of Standards and Technology, USA), che prevede la realizzazione di un dispositivo di tale potenza in grado di sollevare 1 chilogrammo di massa in un campo elettromagnetico. I lavori per la creazione sono ancora in corso.
L' altra direzione è un cubo di 2250 x 281489633 atomi di carbonio-12. La sua altezza sarà di 8,11 centimetri e non diminuirà nel tempo. Anche questo progetto è in fase di sviluppo.
Fatti interessanti sugli standard e non solo
Il tempo è un valore costante. InIn tutti i fusi orari del nostro pianeta, l'ora è determinata rispetto all'ora universale UTC. È interessante notare che questa abbreviazione non ha decodifica.
I marinai continuano a usare l'unità "nodo". Pochi lo sanno, ma questa unità ha una lunga storia. Per misurare la velocità delle navi, in precedenza veniva utilizzato un tronco con nodi legati alla stessa distanza. I tachimetri moderni sono diventati molto più perfetti, ma il nome è stato preservato.
E anche la misurazione della potenza dei veicoli a motore si basa su un fatto reale. L'inventore della macchina a vapore, James White, ha dimostrato in questo modo i vantaggi della sua scoperta. Sotto 1 cavallo, calcolò la massa del carico che il cavallo solleverebbe al minuto.
