Системы единиц физических величин

Первой системой единиц физических величин является метрическая система.

В 18 веке во Франции была разработана метрическая система, где единицой длины принят метр, а единицей массы – килограмм. В 1799 году были утверждены эталоны этих величин. В 1832 году Гаусс ввел понятие системы единиц физических величин кАк совокупности основных и производных величин. По принципу Гаусса были разработаны и применяются ряд систем, которые основаны на метрической системе и отличаются основными единицами.

В 1831 году была принята система СГС (сантиметр, грамм, секунда). В этой системе используется ряд производных единиц. На основании системы СГС была создана система СГС для электрических и магнитных величин. В ней производные величины полностью соответствуют уравнениям размерности. Те системы, производные величины в которых определяются из основных величин размерности, называются когерентными. Система используется в научных исследованиях.

Системы МКГСС (метр, килограмм, сила и секунда) применяются в механике. Она некогерентна по отношению к механике.

Система МТС (метр, тонна, секунда) применяется в механике. Когерентна по электрическим величинам.

Система международных электрических единиц.

В 1893 году на международном конгрессе были приняты величины: международный ОМ, международный Ампер и международный Вольт. Они определяются через основные величины: длину, массу и время.

Система МКСА (метр, килограмм, секунда, ампер). Она является частью системы Си и когерентна в отношении электрических и магнитных единиц величин.

Внесистемные единицы.

Они не входят не в одну систему единиц величин и созданы для удобства измерения: давление – атмосфера;

длины – амстрем;

площадь – гектар;

объем – литр;

масса – карат;

давление – мм ртутного столба;

теплота – калория;

акустические – децибел, фон;

время – час, минута, год.

Относительные и логарифмические величины.

Логарифмические величины - это логарифмы отношения одноимённых физических величин.

Относительные величины - это атомные или молекулярные массы различных химических элементов по отношению к 1/12 массы углерода.

Естественные системы единиц величин:

1.система Макса Планка в ней используются: скорость света, постоянные Планка и Больцмана, гравитационная постоянная.

2.система атомных единиц Хартри:

Основные величины: заряд электрона, масса электрона, радиус первой орбиты атома Водорода и постоянная Планка.

3. квантовая система единиц: постоянная Планка, скорость света, масса электрона.

В настоящее время разрабатывается унифицированная система единичных величин Людовичи.

Данная система ставит задачи создания неизменных во времени и положении, а так же легко и точно воспроизводимых эталонов.

Основные величины: гравитационная постоянная, диэлектрическая и магнитная проницаемость свободного пространства, электрический заряд электрона.

Все данные системы не обладают условием полной когерентности и поэтому не могут быть приняты в качестве единой полной системой.

Международная система единиц физических величин.

В 60-е гг. xx века на основании научных исследований практического опыта была создана практического опыта была создана единая универсальная международная система единиц СИ, которая полностью отвечала условию когерентности.

В 1954 году 10 генеральная конференция по мерам и весам (ГКМВ) установила 6 основных единиц:

- метр

- килограмм

- секунда

- Ампер

- градус Кельвина

- свеча

В 1960 году ХI ГКМВ официально утвердила международную систему единичной величины СИ.

В настоящее время система СИ состоит из 7 следующих основных единичных величин:

N п/п	Название Ф.В.	Единица Ф.В.	Обозначение ЕФВ	Размерность
русское	м/ународн
1.	длина	метр	м	m	L
2.	масса	кг	кг	kg	M
3.	время	секунда	с	S	T
4.	Сила электронного тока	Ампер	А	А	I
5.	Термодинамическая температура	Кельвин	К	К	Q
6.	Количество вещества	моль	моль	mol	N
7.	Сила света	Кандела	кд	kd	J

Определение основных единиц величин.

Единица длины - метр- длина пути, проходимого светом в атоме за 1/299792458 доли секунды, (это есть решение 17 ГКМВ 1983г)

Единица массы - килограмм – это масса равная массе международного прототипа килограмма.(1 ГКМВ 1889г)

Секунда- продолжительность 9192631770 количество периодов излучения соответствующего перехода между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия 133 невозмущёнными внешними полями решетки.

(13 ГКМВ 1967г).

Ампер- это сила, не изменяющегося тока, которая при прохождении по двум параллельным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения расположенных на расстоянии 1метра один от другого в атоме, создал бы между этими проводниками силу равную 2*10⁷ Н на каждый метр длины.(9 ГКМВ 1948г)

Кельвин ( до 1967г градус Кельвин)- это 1/273, 16 часть термодинамической температуры тройной точки воды.

Допускается выражение температура в градусах Цельсия (13 ГКМВ 1967г)

Моль - это количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько атомов содержится в нуклиде 12С массой 0.012 кг (14 ГКМВ 1971г)

Кандела - сила света в заданном направлении источника испускающего монохроматическое излучение частотой 540*10¹² ГЦ энергетическая сила света, которого в данном направлении составляет 1/683 вт/лм (16 ГКМВ 1979г)

Пояснения к формулировкам единичных величин.

До 1983 года метр определялся как длина равная 1650763, 73 длины волны излучения в вакууме 2р10 и 2 d5 атома криптона- 86.

Первая формулировка: метр - это 1/40106 часть парижского меридиана.

В настоящее время применяются внесистемные единичные величины в астрономии, мореплавание: Å = 10^-10, дюйм 1⁴=25, 4мм

Масса: 0, 001м³ (1дм³) часть чистой океанской воды при температуре +4˚ С.

Внесистемные единичные массы: 1 тонна = 1000кг, центнер = 100кг, карат = 2*10^{-4 кг = 0, 2г.}

Единица времени: основная единица секунда. Внесистемные: 1с, час, месяц, год. В астрономии используется понятие солнечное и звёздное время, соответствующие сутки. Солнечное время связывается с вращением земли вокруг собственной оси относительно диска солнца. Солнечное время делится:

- Всемирное солнечное время - привязано к Гринвичскому меридиану.

- Местное солнечное время.

Звёздное время - связано с вращением земли вокруг эфемериды (определённые звёзды положение которых определёно во времени- таблица эфемерид).

Звёздный год - полный оборот Земли относительно некоторой звезды.

Тропический год - это промежуток времени между двумя последовательными прохождениями Солнца через точку весеннего равноденствия.

Тропический год составляет 365, 2422 часть средних солнечных суток по состоянию на 1990г.

В 1956г. ГКМВ рекомендовал использование шкалы эфемероидного времени ЕТ.

Эта шкала воспроизводит течение времени по положению Земли с помощью эфемерид. Эфемероидная секунда 1/31556925, 9744 доли тропического года по состоянию на нулевое января 1990г. 12ч. Гринвичского эфемероидного времени. Понятие солнечного времени связана шкала ИТ2 1/86400 солнечных суток.

В настоящее время точность шкал ЕТ ИТ2 недостаточна для космической навигации.

В 1967г. принято решение перейти к исчислению времени к системе независящей от возмущений динамического состояния звёздной системы, перейти к стабильными энергетическим процессом в атоме. ТА- шкала

В СССР размер атомной секунды был точно воспроизведён в 12 часов 1.01.1964 года. Считается, что шкалы ИТ2, ЕТ, ТА взаимно согласованы.

Пульсарная шкала времени.

Шкала основана на высокой стабильности периодов повторения импульсов излучения пульсаров - нейтронных звёзд. Точность 0, 2 млс.

Пульсарная шкала намечена быть реперной по отношению к атомным часам.

Календарное время.

В большинстве стран действует солнечный календарь. Впервые создан Юлием Цезарем 46 год до н.э. год составляет 365, 25 суток.

В 1582г Римский папа Григорий XIII ввел Григорианский календарь. Год- 365, 2425 точнее Юлианского в 26 раз. В России 25.01.18 введена (разница 13 дней)

В странах Азии и Африки применяют лунные и лунно-солнечные календари.

В лунном календаре год составляет 354 дня. В лунно-солнечном 353-385 дней.

Единица силы электрического тока - Ампер.

В настоящее время воспроизводится с помощью токовых весов. Создан эталон единицы тока на основе закона Ома.

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 Следующая ⇒