Schody. Grupa wejściowa. Przybory. Drzwi. Zamki Projekt

• 1 Informacje ogólne
• 2 Historia
• 3 jednostki SI
  • 3.1 Jednostki podstawowe
  • 3.2 Jednostki pochodne
• 4 jednostki spoza układu SI
• Konsole

Informacje ogólne

System SI został przyjęty przez XI Generalną Konferencję Miar i Wag, a niektóre kolejne konferencje wprowadziły szereg zmian w SI.

Układ SI definiuje siedem główny I pochodne jednostki miary, a także zestaw . Ustalono standardowe skróty jednostek miar oraz zasady zapisywania jednostek pochodnych.

W Rosji obowiązuje GOST 8.417-2002, który nakazuje obowiązkowe stosowanie SI. Wymienia jednostki miar, podaje ich nazwy rosyjskie i międzynarodowe oraz ustala zasady ich stosowania. Zgodnie z tymi przepisami w dokumentach międzynarodowych i na skalach przyrządów można używać wyłącznie oznaczeń międzynarodowych. W dokumentach wewnętrznych i publikacjach można używać oznaczeń międzynarodowych lub rosyjskich (ale nie obu jednocześnie).

Podstawowe jednostki: kilogram, metr, sekunda, amper, kelwin, mol i kandela. W ramach SI uważa się, że jednostki te mają niezależne wymiary, to znaczy, że żadnej z podstawowych jednostek nie można uzyskać z innych.

Jednostki pochodne uzyskuje się z podstawowych za pomocą operacji algebraicznych, takich jak mnożenie i dzielenie. Niektórym jednostkom pochodnym w układzie SI nadano własne nazwy.

Konsole może być użyte przed nazwami jednostek miary; oznaczają, że jednostkę miary należy pomnożyć lub podzielić przez określoną liczbę całkowitą, potęgę 10. Na przykład przedrostek „kilo” oznacza pomnożenie przez 1000 (kilometr = 1000 metrów). Przedrostki SI nazywane są także przedrostkami dziesiętnymi.

Historia

System SI opiera się na metrycznym systemie miar, który został stworzony przez francuskich naukowców i został po raz pierwszy powszechnie przyjęty po rewolucji francuskiej. Przed wprowadzeniem systemu metrycznego jednostki miary wybierano losowo i niezależnie od siebie. Dlatego konwersja z jednej jednostki miary na inną była trudna. Ponadto w różnych miejscach stosowano różne jednostki miary, czasem o tych samych nazwach. System metryczny miał stać się wygodnym i jednolitym systemem miar i wag.

W 1799 r. zatwierdzono dwa standardy – dotyczące jednostki długości (metr) i jednostki masy (kilogram).

W 1874 roku wprowadzono system GHS, oparty na trzech jednostkach miary – centymetrze, gramie i sekundzie. Wprowadzono także przedrostki dziesiętne od mikro do mega.

W 1889 r. I Konferencja Generalna ds. Miar i Wag przyjęła system miar podobny do GHS, ale oparty na metrze, kilogramie i sekundzie, ponieważ jednostki te uznano za wygodniejsze w praktycznym zastosowaniu.

Następnie wprowadzono podstawowe jednostki pomiaru wielkości fizycznych z zakresu elektryczności i optyki.

W 1960 roku XI Generalna Konferencja Miar i Wag przyjęła standard, który po raz pierwszy nazwano Międzynarodowym Układem Jednostek Miar (SI).

W 1971 r. IV Generalna Konferencja Miar i Wag zmieniła SI, dodając w szczególności jednostkę miary ilości substancji (mol).

SI jest obecnie akceptowany jako system prawny jednostek miar w większości krajów na świecie i prawie zawsze jest używany w nauce (nawet w krajach, które nie przyjęły SI).

Jednostki SI

Po oznaczeniach jednostek SI i ich pochodnych, w przeciwieństwie do zwykłych skrótów, nie ma kropki.

Podstawowe jednostki

Ogrom	Jednostka miary		Oznaczenie
	Imię rosyjskie	nazwa międzynarodowa	rosyjski	międzynarodowy
Długość	metr	metr (metr)	M	M
Waga	kilogram	kilogram	kg	kg
Czas	drugi	drugi	Z	S
Siła prądu elektrycznego	amper	amper	A	A
Temperatura termodynamiczna	kelwin	kelwin	DO	K
Moc światła	kandela	kandela	płyta CD	płyta CD
Ilość substancji	kret	kret	kret	mol

Jednostki pochodne

Jednostki pochodne można wyrazić w jednostkach podstawowych, stosując matematyczne operacje mnożenia i dzielenia. Niektórym jednostkom pochodnym dla wygody nadano własne nazwy; takich jednostek można również używać w wyrażeniach matematycznych w celu utworzenia innych jednostek pochodnych.

Wyrażenie matematyczne na pochodną jednostkę miary wynika z prawa fizycznego, według którego definiuje się tę jednostkę miary, lub z definicji wielkości fizycznej, dla której jest ona wprowadzana. Na przykład prędkość to odległość, jaką przebywa ciało w jednostce czasu. W związku z tym jednostką miary prędkości jest m/s (metr na sekundę).

Często tę samą jednostkę miary można zapisać na różne sposoby, stosując inny zestaw jednostek podstawowych i pochodnych (patrz np. ostatnia kolumna w tabeli ). Jednak w praktyce stosuje się ustalone (lub po prostu ogólnie przyjęte) wyrażenia, które najlepiej odzwierciedlają fizyczne znaczenie mierzonej wielkości. Na przykład do zapisania wartości momentu siły należy użyć N×m, a nie m×N lub J.

Jednostki pochodne z własnymi nazwami

Ogrom	Jednostka miary		Oznaczenie		Wyrażenie
	Imię rosyjskie	nazwa międzynarodowa	rosyjski	międzynarodowy
Płaski kąt	radian	radian	zadowolony	rad	m×m -1 = 1
Stały kąt	steradian	steradian	Poślubić	senior	m 2 × m -2 = 1
Temperatura w stopniach Celsjusza	stopni Celsjusza	°C	stopień Celsjusza	°C	K
Częstotliwość	herc	herc	Hz	Hz	s-1
Wytrzymałość	niuton	niuton	N	N	kg×m/s 2
Energia	dżul	dżul	J	J	N×m = kg×m 2 /s 2
Moc	wat	wat	W	W	J/s = kg × m 2 / s 3
Ciśnienie	pascal	pascal	Rocznie	Rocznie	N/m 2 = kg? m -1 ? s 2
Strumień świetlny	lumen	lumen	lm	lm	kd×sr
Oświetlenie	luksus	luks	OK	luks	lm/m 2 = cd×sr×m -2
Ładunek elektryczny	wisiorek	kulomb	kl	C	А×с
Potencjalna różnica	wolt	wolt	W	V	J/C = kg×m 2 × s -3 × A -1
Opór	om	om	Om	Ω	V/A = kg×m 2 × s -3 ×A -2
Pojemność	farad	farad	F	F	C/V = kg -1 ×m -2 ×s 4 ×A 2
Strumień magnetyczny	Webera	Webera	Wb	Wb	kg×m 2 ×s -2 ×A -1
Indukcja magnetyczna	tesli	tesli	Tł	T	Wb/m 2 = kg × s -2 × A -1
Indukcyjność	Henz	Henz	Gn	H	kg×m 2 ×s -2 ×A -2
Przewodność elektryczna	Siemensa	siemensa	Cm	S	Om -1 = kg -1 × m -2 × s 3 A 2
Radioaktywność	bekerel	bekerel	Bk	Bq	s-1
Pochłonięta dawka promieniowania jonizującego	Szary	szary	gr	Gj	J/kg = m 2 / s 2
Skuteczna dawka promieniowania jonizującego	sievert	sievert	Św	Św	J/kg = m 2 / s 2
Aktywność katalizatora	walcowane	katal	kot	kat	mol×s -1

Jednostki nieuwzględnione w układzie SI

Niektóre jednostki miar nieuwzględnione w Systemie SI, decyzją Generalnej Konferencji Miar i Wag, są „dopuszczone do stosowania w połączeniu z SI”.

Jednostka miary	Międzynarodowa nazwa	Oznaczenie		Wartość w jednostkach SI
		rosyjski	międzynarodowy
chwila	chwila	min	min	60 s
godzina	godzina	H	H	60 minut = 3600 s
dzień	dzień	dni	D	24 godziny = 86 400 s
stopień	stopień	°	°	(P/180) cieszę się
minuta łukowa	chwila	′	′	(1/60)° = (P/10800)
sekunda łukowa	drugi	″	″	(1/60)′ = (P/648 000)
litr	litr (litr)	l	ll	1 dm 3
tona	mnóstwo	T	T	1000 kg
nieper	nieper	Np	Np
biały	bel	B	B
elektronowolt	elektronowolt	eV	eV	10 -19 j
jednostka masy atomowej	zunifikowana jednostka masy atomowej	A. e.m.	ty	=1,49597870691 -27 kg
jednostka astronomiczna	jednostka astronomiczna	A. mi.	ua	10 11 m
mila morska	mila morska	mila		1852 m (dokładnie)
węzeł	węzeł	obligacje		1 mila morska na godzinę = (1852/3600) m/s
ar	Czy	A	A	10 2 m 2
hektar	hektar	ha	ha	10 4 m 2
bar	bar	bar	bar	10 5 Pa
angstrem	ångström	Å	Å	10 -10 m
stodoła	stodoła	B	B	10 -28 m 2

Układ jednostek wielkości fizycznych, współczesna wersja systemu metrycznego. SI to najszerzej stosowany układ jednostek na świecie, zarówno w życiu codziennym, jak i w nauce i technologii. SI jest obecnie akceptowany jako podstawowy system jednostek w większości krajów na świecie i prawie zawsze jest używany w inżynierii, nawet w krajach, w których w życiu codziennym używane są tradycyjne jednostki. W tych kilku krajach (np. w USA) definicje tradycyjnych jednostek zostały zmodyfikowane, aby powiązać je za pomocą stałych współczynników z odpowiednimi jednostkami SI.

SI został przyjęty przez XI Generalną Konferencję Miar i Wag w 1960 r., a kilka kolejnych konferencji wprowadziło szereg zmian w SI.

W 1971 r. XIV Generalna Konferencja Miar i Wag zmieniła SI, dodając w szczególności jednostkę ilości substancji (mol).

W 1979 roku XVI Konferencja Generalna ds. Wag i Miar przyjęła nową definicję kandeli, która obowiązuje do dziś.

W 1983 roku XVII Konferencja Generalna ds. Miar i Wag przyjęła nową definicję miernika, która obowiązuje do dziś.

SI definiuje siedem podstawowych i pochodnych jednostek wielkości fizycznych (zwanych dalej jednostkami) oraz zbiór przedrostków. Ustalono standardowe skróty jednostek oraz zasady zapisywania jednostek pochodnych.

Podstawowe jednostki: kilogram, metr, sekunda, amper, kelwin, mol i kandela. W ramach SI uważa się, że jednostki te mają niezależne wymiary, to znaczy, że żadnej z podstawowych jednostek nie można wyprowadzić z innych.

Jednostki pochodne uzyskuje się z jednostek podstawowych za pomocą operacji algebraicznych, takich jak mnożenie i dzielenie. Niektórym jednostkom pochodnym układu SI nadano własne nazwy, np. radian.

Przed nazwami jednostek można używać przedrostków; oznaczają, że jednostkę należy pomnożyć lub podzielić przez określoną liczbę całkowitą, potęgę 10. Na przykład przedrostek „kilo” oznacza pomnożenie przez 1000 (kilometr = 1000 metrów). Przedrostki SI nazywane są także przedrostkami dziesiętnymi.

Wiele jednostek niesystemowych, takich jak na przykład tona, godzina, litr i elektronowolt, nie jest uwzględnionych w SI, ale „można ich używać na równi z jednostkami SI”.

Siedem jednostek podstawowych i zależność ich definicji

Podstawowe jednostki SI

Jednostka	Oznaczenie	Ogrom	Definicja	Pochodzenie/uzasadnienie historyczne
			Metr to długość drogi, jaką przebywa światło w próżni w przedziale czasu wynoszącym 1/299 792 458 sekundy. XVII Konferencja Generalna ds. Wag i Miar (GCPM) (1983, uchwała 1)	1⁄10 000 000 odległości od równika ziemskiego do bieguna północnego na południku Paryża.
Kilogram			Kilogram jest jednostką masy równą masie międzynarodowego prototypu kilograma. I GCPM (1899) i III GCPM (1901)	Masa jednego decymetra sześciennego (litra) czystej wody o temperaturze 4 C i normalnym ciśnieniu atmosferycznym na poziomie morza.
			Sekunda to czas równy 9 192 631 770 okresom promieniowania odpowiadającym przejściu między dwoma nadsubtelnymi poziomami stanu podstawowego atomu cezu-133. XIII CGPM (1967, uchwała 1) „W spoczynku w temperaturze 0 K, przy braku zakłóceń ze strony pól zewnętrznych” (Dodano 1997)	Dzień dzieli się na 24 godziny, każda godzina na 60 minut, każda minuta na 60 sekund. Sekunda to 1⁄(24 × 60 × 60) części dnia
		Siła prądu elektrycznego	Amper to siła niezmiennego prądu, która przepływając przez dwa równoległe proste przewodniki o nieskończonej długości i znikomo małym przekroju kołowym, umieszczone w próżni w odległości 1 m od siebie, wywołałaby na każdym odcinku przewodnik o długości 1 m i siła oddziaływania równa 2 ·10 −7 niutonów. Międzynarodowy Komitet Miar i Wag (1946, uchwała 2, zatwierdzona przez IX CGPM w 1948)
		Temperatura termodynamiczna	Kelwin to jednostka temperatury termodynamicznej równa 1/273,16 temperatury termodynamicznej punktu potrójnego wody. XIII CGPM (1967, uchwała 4) W 2005 roku Międzynarodowy Komitet Miar i Wag ustalił wymagania dotyczące składu izotopowego wody przy ustalaniu temperatury punktu potrójnego wody: 0,00015576 mol 2H na mol 1H, 0,0003799 mol 17 O na mol 16 O i 0,0020052 mol 18 O na mol 16 O.	Skala Kelvina wykorzystuje te same przyrosty, co skala Celsjusza, ale 0 Kelvinów to temperatura zera absolutnego, a nie temperatura topnienia lodu. Według współczesnej definicji zero skali Celsjusza ustawia się w taki sposób, aby temperatura punktu potrójnego wody była równa 0,01 C. W rezultacie skale Celsjusza i Kelvina zostają przesunięte o 273,15 ° C = K - 273,15.
		Ilość substancji	Mol to ilość substancji w układzie zawierającym taką samą liczbę elementów strukturalnych, ile jest atomów węgla-12, o masie 0,012 kg. W przypadku stosowania mola należy określić elementy strukturalne i mogą to być atomy, cząsteczki, jony, elektrony i inne cząstki lub określone grupy cząstek. XIV CGPM (1971, uchwała 3)
		Moc światła	Kandela to światłość w danym kierunku źródła emitującego promieniowanie monochromatyczne o częstotliwości 540·10 12 Hz, którego energetyczne światłość w tym kierunku wynosi (1/683) W/sr. XVI CGPM (1979, uchwała 3)

Ogrom		Jednostka
Nazwa	Wymiar	Nazwa		Oznaczenie
		rosyjski	francuski/angielski	rosyjski	międzynarodowy
		kilogram	kilogram/kilogram
Siła prądu elektrycznego
Temperatura termodynamiczna
Ilość substancji				kret
Moc światła

Jednostki pochodne z własnymi nazwami

Ogrom	Jednostka		Oznaczenie		Wyrażenie
	Imię rosyjskie	Nazwa francusko-angielska	rosyjski	międzynarodowy
Płaski kąt
Stały kąt	steradian				m 2 m −2 = 1
Temperatura w stopniach Celsjusza	stopni Celsjusza	stopień Celsjusza/stopień Celsjusza
					kg·m·s −2
					N m = kg m 2 s -2
Moc					J/s = kg m 2 s –3
Ciśnienie					N/m 2 = kg m –1 s –2
Strumień świetlny
Oświetlenie					lm/m² = cd·sr/m²
Ładunek elektryczny
Potencjalna różnica					J/C = kg m 2 s –3 A –1
Opór					V/A = kg m 2 s –3 A –2
Pojemność elektryczna					C/V = s 4 A 2 kg −1 m −2
Strumień magnetyczny					kg m 2 s –2 A –1
Indukcja magnetyczna					Wb/m 2 = kg s –2 A –1
Indukcyjność					kg m 2 s –2 A –2
Przewodność elektryczna					Om −1 = s 3 A 2 kg −1 m −2
Aktywność źródła promieniotwórczego	bekerel
Pochłonięta dawka promieniowania jonizującego					J/kg = m²/s²
Skuteczna dawka promieniowania jonizującego					J/kg = m²/s²
Aktywność katalizatora

Jednostki, które nie są zawarte w SI, ale decyzją Generalnej Konferencji Miar i Wag, „są dopuszczone do użytku w połączeniu z SI”.

Jednostka	Tytuł francusko-angielski	Oznaczenie		Wartość w jednostkach SI
		rosyjski	międzynarodowy
				60 minut = 3600 s
				24 godziny = 86 400 s
minuta łukowa				(1/60)° = (π/10800)
sekunda łukowa				(1/60)′ = (π/648 000)
				bezwymiarowy
				bezwymiarowy
elektronowolt				≈1,602 177 33·10 −19 J
jednostka masy atomowej, dalton	unité de Masse Atomique Unifiée, Dalton/ujednolicona jednostka masy atomowej, Dalton			≈1660 540 2,10 −27 kg
jednostka astronomiczna	unité astronomique/jednostka astronomiczna			149 597 870 700 m (dokładnie)
mila morska	mille marin/mila morska			1852 m (dokładnie)
				1 mila morska na godzinę = (1852/3600) m/s
angstrem

Zasady pisania symboli jednostek

Oznaczenia jednostek drukowane są czcionką prostą, po oznaczeniu nie stawia się kropki jako znaku skrótu.

Oznaczenia umieszcza się po wartościach liczbowych wielkości oddzielonych spacją; przeniesienie do innej linii nie jest dozwolone. Wyjątkiem są oznaczenia w formie znaku nad linią; nie są one poprzedzone spacją. Przykłady: 10 m/s, 15°.

Jeśli wartość liczbowa jest ułamkiem ułamkowym z ukośnikiem, jest ona ujęta w nawiasy, na przykład: (1/60) s −1.

Przy wskazywaniu wartości wielkości z maksymalnymi odchyleniami podaje się je w nawiasach lub za wartością liczbową wielkości i jej maksymalnym odchyleniem umieszcza się oznaczenie jednostki: (100,0 ± 0,1) kg, 50 g ± 1 g.

Oznaczenia jednostek zawarte w wyrobie oddzielone są kropkami na linii środkowej (N·m, Pa·s); nie wolno w tym celu używać symbolu „×”. W tekstach maszynowych niedopuszczalne jest niepodwyższanie kropek lub oddzielanie znaków spacjami, jeżeli nie powoduje to nieporozumień.

Możesz użyć poziomej kreski lub ukośnika (tylko jednego) jako znaku podziału w notacji. Jeśli przy użyciu ukośnika mianownik zawiera iloczyn jednostek, jest on ujęty w nawiasy. Poprawnie: W/(m·K), niepoprawnie: W/m/K, W/m·K.

Dopuszcza się stosowanie oznaczeń jednostek w postaci iloczynu oznaczeń jednostek podniesionych do potęg (dodatnich i ujemnych): W m −2 K −1 , A m². Używając potęg ujemnych, nie wolno używać poziomej kreski ani ukośnika (znaku podziału).

Dopuszcza się stosowanie kombinacji znaków specjalnych z oznaczeniami literowymi, np.: °/s (stopnie na sekundę).

Niedopuszczalne jest łączenie oznaczeń i pełnych nazw jednostek. Błędnie: km/h, poprawnie: km/h.

Oznaczenia jednostek pochodzące od nazwisk pisane są wielkimi literami, także te z przedrostkami SI, np.: amper – A, megapaskal – MPa, kiloniuton – kN, gigaherc – GHz.

Jednostki wielkości fizycznych- określone wielkości fizyczne, umownie przyjęte jako jednostki wielkości fizycznych.

Przez wielkość fizyczną rozumie się cechę obiektu fizycznego, która jest wspólna dla wielu obiektów w sensie jakościowym (na przykład długość, masa, moc) i indywidualna dla każdego obiektu w sensie ilościowym (na przykład długość nerwu błonnik, masa ciała człowieka, moc pochłoniętej dawki promieniowania jonizującego). Istnieje naturalny związek pomiędzy wielkościami fizycznymi charakteryzującymi każdy obiekt. Ustalenie tego związku poprzez pomiar wielkości fizycznych miało ogromne znaczenie naukowe i praktyczne. Pomiar wielkości fizycznej oznacza zbiór operacji eksperymentalnych (z wykorzystaniem miar i wzorców), a w niektórych przypadkach obliczeniowych, mających na celu określenie wielkości danej wielkości. W tym przypadku ważny jest uzasadniony racjonalny wybór jego jednostki.

Historia rozwoju metrologii wskazuje, że większość dawnych jednostek długości, pola powierzchni, objętości, masy, czasu i innych wielkości została wybrana arbitralnie, bez uwzględnienia jakichkolwiek wewnętrznych powiązań między nimi. Doprowadziło to do pojawienia się w różnych krajach świata wielu różnych jednostek pomiaru tych samych wielkości fizycznych. Zatem długość mierzono w łukach, łokciach, stopach, calach, masę - w uncjach, funtach, szpulach itp. W wielu przypadkach jednostki wybierano w oparciu o wygodę technologii pomiarowej lub praktyczne zastosowanie. Tak pojawił się np. milimetr rtęci i koni mechanicznych. Intensywny i początkowo niezależny rozwój poszczególnych dziedzin nauki i technologii w różnych krajach na początku XIX wieku, powstawanie nowych gałęzi wiedzy przyczyniło się do pojawienia się nowych wielkości fizycznych, a co za tym idzie, wielu nowych jednostek. Wielość jednostek miar była poważną przeszkodą w dalszym rozwoju nauki i wzroście produkcji materialnej; Brak jedności w rozumieniu, definicji i oznaczaniu wielkości fizycznych skomplikował międzynarodowe stosunki handlowe i ogólnie zahamował postęp naukowy i technologiczny. Wszystko to spowodowało potrzebę ścisłej unifikacji jednostek i opracowania systemów jednostek wielkości fizycznych dogodnych do powszechnego stosowania. Konstrukcja takiego układu opierała się na zasadzie wyboru niewielkiej liczby niezależnych od siebie jednostek podstawowych, na podstawie których za pomocą zależności matematycznych wyrażających naturalne powiązania pomiędzy wielkościami fizycznymi, pozostałe jednostki układu zostały ustalone.

Próby stworzenia jednolitego układu jednostek podejmowano wielokrotnie. Powstał metryczny system miar, systemy ISS, ICSA, MKGSS, GHS itp. Jednak każdy z tych systemów indywidualnie nie zapewniał możliwości jego zastosowania we wszystkich obszarach naukowej i praktycznej działalności człowieka oraz jego równoległego wykorzystania. różnych systemów powodowało, między innymi, pewne trudności we wzajemnych przeliczeniach. Różne międzynarodowe organizacje naukowe i techniczne działające w dziedzinie metrologii w drugiej połowie XIX wieku. i w pierwszej połowie XX wieku. przygotował drogę do stworzenia jednolitego międzynarodowego systemu jednostek miar, a 7 października 1958 roku Międzynarodowy Komitet Metrologii Prawnej ogłosił utworzenie tego systemu.

Decyzją Generalnej Konferencji Miar i Wag z 1960 roku przyjęto uniwersalny system jednostek wielkości fizycznych. zwany „Systeme Internationale d”unites” (Międzynarodowy Układ Jednostek Miar) lub w skrócie SI (w rosyjskiej transkrypcji SI). Stała Komisja Normalizacyjna CMEA zatwierdziła podstawową normę „Metrologia Jednostki wielkości fizycznych”. którego autorem i twórcą jest ZSRR. Norma została ustanowiona do obowiązkowego stosowania w krajach członkowskich CMEA Międzynarodowego Systemu Jednostek Jednostek na mocy dekretu Państwowego Komitetu ds. Standardów ZSRR z dnia 19 marca 1981 r., norma CMEA została zastąpiona przez Norma państwowa GOST 8.417-81 (ST CMEA 1052-78) „Jednostki wielkości fizycznych”, wprowadzona w życie 1 stycznia 1982 r., GOST ustaliła listę formularzy E. do użytku w ZSRR, ich nazwę i oznaczenie, a także tryb stosowania jednostek niesystemowych i wyłączania szeregu jednostek niesystemowych podlegających wycofaniu. Stosowanie SI stało się obowiązkowe we wszystkich obszarach nauki i techniki, a także w gospodarce narodowej.

Struktura Międzynarodowego Układu Jednostek Miar (SI). Międzynarodowy układ jednostek miar to zbiór jednostek podstawowych i pochodnych obejmujący wszystkie obszary pomiaru wielkości mechanicznych, termicznych, elektrycznych, magnetycznych i innych. Ważną zaletą tego systemu jest również to, że jego jednostki podstawowe i pochodne są wygodne ze względów praktycznych. Główną zaletą SI jest jego spójność (konsystencja), tj. wszystkie w nim jednostki pochodne uzyskuje się za pomocą wzorów definiujących (tzw. wzorów wymiarowych) poprzez pomnożenie lub podzielenie jednostek podstawowych bez wprowadzania współczynników liczbowych pokazujących, ile razy wartość jednostki pochodnej wzrasta lub maleje, gdy wartości jednostki podstawowej jednostki się zmieniają. np. dla jednostki prędkości ma ona następującą postać: w = kL×T-1~; Gdzie k- współczynnik proporcjonalności równy 1 , L- długość ścieżki, T- czas. Jeśli zamiast tego L I T podstawiając nazwy jednostek miary długości i czasu w układzie SI, otrzymujemy wzór na wymiar jednostki prędkości w tym układzie: V = SM, Lub w = m×s-1. Jeśli wielkość fizyczna jest stosunkiem dwuwymiarowych wielkości tego samego rodzaju, to nie ma ona wymiaru. Takimi bezwymiarowymi wielkościami są na przykład współczynnik załamania światła, ułamek masowy lub objętościowy substancji.

Jednostki wielkości fizycznych, ustalane niezależnie od innych, na których opiera się układ jednostek, nazywane są jednostkami podstawowymi układu. Jednostki zdefiniowane za pomocą wzorów i równań, które wiążą ze sobą wielkości fizyczne, nazywane są jednostkami pochodnymi układu. Jednostki podstawowe lub pochodne zawarte w systemie jednostek nazywane są jednostkami systemowymi.

Międzynarodowy układ jednostek miar obejmuje 7 głównych ( tabela 1 ), 2 dodatkowe ( tabela 2 ), a także jednostki pochodne utworzone z jednostek podstawowych i dodatkowych ( tabela 3 i 4 ). Jednostki dodatkowe (radiany i steradyny) są niezależne od jednostek podstawowych i mają wymiar zerowy. Nie stosuje się ich do pomiarów bezpośrednich ze względu na brak przyrządów pomiarowych kalibrowanych w radianach i steradianach. Jednostki te służą do badań teoretycznych i obliczeń.

Tabela 1.

Podstawowe jednostki SI i wielkości, które mierzą

Nazwa jednostki	Oznaczenie		Zmierzona ilość
	międzynarodowy
Kilogram
			Siła prądu elektrycznego
			Temperatura termodynamiczna*
		kret	Ilość substancji
			Moc światła

* Dopuszczalna jest także nazwa „temperatura Kelvina”. Oprócz temperatury Kelvina ( T) możesz użyć temperatury Celsjusza ( T), wyznaczane z wyrażenia: T = T – T 0 Gdzie T- temperatura termodynamiczna, T 0= 273,15 K. Dla różnicy temperatur 1°C = 1 K.

Tabela 2.

Dodatkowe jednostki SI i wielkości, które mierzą

Rozdział 1

PODSTAWOWE POJĘCIA I DEFINICJE

Krótka historia metrologii

W historii ludzkości rozwinęły się pewne wyobrażenia o rozmiarach, kształtach i właściwościach przedmiotów i procesów, w związku z czym powstały i rozwinęły się różne metody i środki pomiaru.

Każdy obiekt (obiekt, proces, zjawisko) można scharakteryzować za pomocą jego właściwości lub cech, które przejawiają się w większym lub mniejszym stopniu i dlatego podlegają ocenie ilościowej. Obecnie powszechnie znane jest stwierdzenie F. Engelsa: „Każda jakość ma nieskończenie wiele stopni ilościowych”. W jaki sposób dokonuje się ilościowej oceny tych właściwości lub cech przedmiotu? Oczywiście według pomiarów.

W starożytnej Rosji jednostkami miary długości były rozpiętość i łokieć. W wielu państwach (Babilon, Egipt) stosowano łokieć jako jednostkę miary. Naturalnie rozmiar łokcia był inny.

Przez długi czas jedną z głównych miar długości w Rosji był sazhen (wspomniany w kronikach z początku X wieku). Jego wielkość nie była stała: znane były proste sążnie, ukośne, zamkowe itp. Dekretem Piotra I uzgodniono rosyjskie miary długości z angielskimi (~ 1725 r.).

W 1835 roku Mikołaj I w swoim „Dekrecie do Senatu Rządu” zatwierdził sążnię jako główną miarę długości w Rosji, a za podstawową jednostkę masy przyjęto standardowy funt - cal sześcienny wody o temperaturze Według Reaumura w przestrzeni bez powietrza 13,3 stopnia (funt równał się 409,51241 g). Również w Rosji używano także arshin (0,7112 m) i werstu (w różnych okresach jego wielkość była inna, 500 sążni - 1,0668 km).

Aby zachować jedność ustalonych miar, istniały miary referencyjne (przykładowe), które znajdowały się w świątyniach i kościołach.

W 1841 r., zgodnie z dekretem „O systemie rosyjskich miar i wag”, który zalegalizował szereg miar długości, objętości i wagi, w Mennicy Petersburskiej zorganizowano Skład Wzorcowych Miar i Wag - pierwszą państwowa instytucja weryfikacyjna. Do głównych zadań Magazynu należało przechowywanie wzorców, sporządzanie tabel miar rosyjskich i zagranicznych, wytwarzanie miar wzorcowych i ich dystrybucja w regionach kraju. Weryfikację miar i wag powierzono radom miejskim, radom i izbom skarbowym. W 1892 r. Wielki rosyjski naukowiec D.I. został mianowany opiekunem naukowym Magazynu Wzorowych Miar. Mendelejew. Za jego namową, w 1893 roku Skład został przekształcony w Główną Izbę Miar, która szybko stała się wybitnym ośrodkiem naukowym i metodologicznym. Dla porównania można powiedzieć, że w Niemczech ośrodek metrologiczny powstał w 1887 r., w Anglii – w 1900 r., w USA – w 1901 r.

„Nauka zaczyna się… od chwili, gdy zaczynają mierzyć” – głosi naukowe credo D.I. Mendelejew wyraził w istocie najważniejszą zasadę rozwoju nauki, która nie straciła na aktualności we współczesnych warunkach.

DI. Mendelejew wniósł wielki wkład praktyczny i naukowy w rozwój nauki o pomiarach. W 1860 roku opracował urządzenie do określania gęstości cieczy, zwane piknometrem Mendelejewa. W 1865 roku stworzył oryginalną metodę ważenia przy stałym obciążeniu, eliminującą błędy temperaturowe i jest ona stosowana do dziś. W 1875 roku udoskonalił wzór Eulera do obliczania precyzyjnych wag laboratoryjnych z maksymalną czułością. W latach 1873-1874 zaproponował, niezależnie od Kelvina, nową skalę temperatury z „jednym możliwym do zrealizowania eksperymentalnie punktem”. W 1889 r. zatwierdzono „Przepisy o miarach i wagach”, w których zalegalizowano rosyjskie standardy arszyna i funta oraz wprowadzono ich dokładne korelacje z miarami metrycznymi. Rozporządzenie to pozwoliło na opcjonalne zastosowanie w Rosji postępowego systemu miar metrologicznych, któremu Mendelejew poświęcił wiele wysiłku.

Mendelejew jako pierwszy przemawiał z mównicy kongresu rosyjskich przyrodników, wzywając do wspierania przygotowań do reformy metrycznej poprzez stosowanie systemu metrycznego w badaniach naukowych, na wykładach i lekcjach. Mendelejew powiedział wtedy; „Ułatwmy także na naszym skromnym polu możliwość powszechnego rozpowszechnienia systemu metrycznego i w ten sposób przyczynimy się do wspólnych korzyści i pożądanego w przyszłości zbliżenia narodów. Nieprędko, krok po kroku, ale nadejdzie. Chodźmy się z nim spotkać.”

Praca Mendelejewa położyła solidne podstawy zarówno pod opcjonalnym, jak i późniejszym obowiązkowym wdrożeniem metrycznego systemu miar w naszym kraju. Rosja oficjalnie przeszła na system metryczny we wrześniu 1918 roku.

W 1849 roku ukazała się pierwsza książka naukowo-dydaktyczna F.I. Pietrusżewskiego „Metrologia ogólna” (w dwóch częściach), według której studiowały pierwsze pokolenia rosyjskich metrologów.

Ważnym etapem rozwoju rosyjskiej metrologii było podpisanie przez Rosję konwencji metrycznej 20 maja 1875 roku. W tym samym roku utworzono Międzynarodową Organizację Miar i Wag (IOMV), której siedziba znajdowała się w Sevres (niedaleko Paryża , Francja). Rosyjscy naukowcy aktywnie brali udział w pracach tej organizacji.

Obiekty pomiarowe

Typowymi przedmiotami pomiarów są wielkości fizyczne, czyli wszelkie właściwości obiektu fizycznego (obiektu, procesu), np. długość, masa, czas, temperatura itp. Jednak w ostatniej dekadzie oprócz wielkości fizycznych tzw. W metrologii stosowanej zaczęto stosować tzw. dyscypliny niefizyczne. Wynika to ze stosowania terminu „pomiar” w ekonomii, informatyce i zarządzaniu jakością.

Nieskończona liczba otaczających nas wielkości fizycznych ma nieskończoną liczbę różnych cech i właściwości. Z tej ogromnej liczby osoba identyfikuje pewną ograniczoną liczbę właściwości, które są jakościowo wspólne dla szeregu jednorodnych obiektów i są wystarczające do ich opisania. Z kolei w każdej takiej jakości można wyróżnić wiele gradacji. Jeżeli potrafimy ustalić wielkość gradacji, czyli wielkość danej właściwości i fizycznie zrealizować ją w postaci miary lub skali, to porównując wielkość właściwości interesującego nas obiektu z takiego miernika lub skali uzyskamy jej ocenę ilościową. Właściwości, dla których można ustalić i odtworzyć gradację o określonej wielkości, nazywane są wielkościami fizycznymi.

Innymi słowy, wielkość fizyczna– jedna z właściwości obiektu fizycznego (układu, zjawiska lub procesu fizycznego), która jest jakościowo wspólna dla wielu obiektów fizycznych, ale ilościowo indywidualna dla każdego z nich.

Strona jakościowa pojęcia „wielkość fizyczna” określa rodzaj wielkości (długość jako cecha rozciągłości w ogóle, opór elektryczny jako ogólna właściwość przewodników elektrycznych itp.), a strona ilościowa – jej wielkość (długość konkretnego obiektu, rezystancji konkretnego przewodnika). Rozmiar wielkości fizycznej istnieje obiektywnie, niezależnie od tego, czy o tym wiemy, czy nie.

Analiza istniejących wartości pokazuje, że można je podzielić na dwa typy: rzeczywiste i idealne (ryc. 2).

Nazwa jednostki	Oznaczenie		Zmierzona ilość
	międzynarodowy
	W latach 50-60 XX w. Coraz wyraźniejsze było dążenie wielu krajów do stworzenia jednego uniwersalnego systemu jednostek, który mógłby stać się międzynarodowym. Wśród ogólnych wymagań dotyczących jednostek podstawowych i pochodnych wysunięto wymóg spójności takiego układu jednostek. W 1954 r X Generalna Konferencja Miar i Wag ustaliła sześć podstawowych jednostek w stosunkach międzynarodowych: metr, kilogram, sekunda, amper, Kelvin, świeca. W 1960 Zatwierdzona przez XI Generalną Konferencję Miar i Wag Międzynarodowy układ jednostek, w skrócie SI.(początkowe litery francuskiej nazwy Systeme International d Unites), w transkrypcji rosyjskiej - SI. W wyniku modyfikacji przyjętych przez Generalne Konferencje Miar i Wag w latach 1967, 1971, 1979, system obejmuje obecnie siedem głównych jednostek (tabela 3.3.1). Tabela 3.3.1 Podstawowe i dodatkowe jednostki wielkości fizycznych układu SI Ogrom Jednostka Oznaczenie Nazwa Wymiar Zalecane oznaczenie Nazwa rosyjski międzynarodowy Długość Podstawowy L metr M M Waga M M kilogram kg kg Czas T T drugi Z S Siła prądu elektrycznego I I amper A A Temperatura termodynamiczna Q T kelwin DO DO Ilość substancji N n, w kret kret mol Moc światła J J kandela płyta CD płyta CD Płaski kąt Dodatkowy - - radian zadowolony rad Stały kąt - - steradian Poślubić senior Na terenie naszego kraju funkcjonuje układ jednostek SI. od 1 stycznia 1982 r. zgodnie z GOST 8.417–81. Układ SI stanowi logiczne rozwinięcie poprzednich układów jednostek GHS i MKGSS itp. Definicja i treść podstawowych jednostek SI. Zgodnie z przyjmowanymi w różnych latach decyzjami Generalnej Konferencji Miar i Wag (GCPM), obecnie obowiązują następujące definicje podstawowych jednostek SI. Jednostka długości– metr– długość drogi, jaką przebywa światło w próżni w czasie 1/299792458 sekundy (decyzja XVII CGPM z 1983 r.). Jednostka masy– kilogram– masa równa masie międzynarodowego prototypu kilograma (decyzja I CGPM z 1889 r.). Jednostka czasu– drugi– czas trwania 9192631770 okresów promieniowania odpowiadający przejściu pomiędzy dwoma nadsubtelnymi poziomami stanu podstawowego atomu cezu-133, niezakłóconymi polami zewnętrznymi (decyzja XIII CGPM z 1967 r.). Jednostka prądu elektrycznego– amper- siła prądu stałego, który przepływając przez dwa równoległe przewodniki o nieskończonej długości i znikomym przekroju kołowym, umieszczone w próżni w odległości 1 m od siebie, wytworzyłby między tymi przewodnikami siłę równą 2 10 -7 N na metr długości (zatwierdzony IX GCPM w 1948 r.). Termodynamiczna jednostka temperatury– kelwin(do 1967 roku nazywano to stopniami Kelvina) – 1/273,16 części temperatury termodynamicznej punktu potrójnego wody. Dopuszczalne jest wyrażanie temperatury termodynamicznej w stopniach Celsjusza (uchwała XIII CGPM z 1967 r.). Jednostka ilości substancji– kret– ilość substancji układu zawierającego tyle elementów strukturalnych, ile jest atomów zawartych w nuklidzie węgla-12 o masie 0,012 kg (uchwała XIV GCPM z 1971 r.). Jednostka natężenia światła– kandela– światłość w danym kierunku źródła emitującego promieniowanie monochromatyczne o częstotliwości 540 10 12 Hz, którego energetyczna światłość w tym kierunku wynosi 1/683 W/sr (uchwała XVI GCPM z 1979 r.). Wykład 4. Zapewnienie jednolitości pomiarów Jedność pomiarów Podczas przeprowadzania pomiarów należy zapewnić ich jedność. Pod jednorodność pomiarów jest zrozumiałe charakterystyczna dla jakości pomiarów, która polega na tym, że ich wyniki wyrażane są w jednostkach prawnych, których wielkości w ustalonych granicach są równe wielkościom odtwarzanych wielkości, a błędy wyników pomiarów są znane z z określonym prawdopodobieństwem i nie przekraczają ustalonych granic. Pojęcie „jedności pomiarów” jest dość pojemne. Obejmuje najważniejsze zadania metrologii: unifikacja jednostek PV, rozwój systemów odtwarzania wielkości i przenoszenia ich wielkości na działające przyrządy pomiarowe z ustaloną dokładnością i szereg innych pytań. Należy zapewnić jednorodność pomiarów z dowolną dokładnością wymaganą przez naukę i technologię. Działalność państwowych i resortowych służb metrologicznych, prowadzona zgodnie z ustalonymi zasadami, wymaganiami i normami, ma na celu osiągnięcie i utrzymanie jednolitości pomiarów na właściwym poziomie. Na poziomie państwowym działania mające na celu zapewnienie jednolitości pomiarów regulują standardy Państwowego Systemu Zapewnienia Jednolitości Pomiarów (GSI) lub dokumenty regulacyjne organów służby metrologicznej. Państwowy System Zapewnienia Jednolitości Pomiarów (GSI) to zbiór wzajemnie powiązanych zasad, przepisów, wymagań i norm ustanowionych przez normy, które określają organizację i metodologię wykonywania prac mających na celu ocenę i zapewnienie dokładności pomiarów. Podstawa prawna Aby zapewnić jednolitość pomiarów, stosuje się metrologię prawną, która jest zbiorem przepisów państwowych (Ustawa Federacji Rosyjskiej „O zapewnieniu jednolitości pomiarów”), aktów prawnych i dokumentów regulacyjnych i technicznych różnych poziomów regulujących zasady metrologiczne, wymagania i normy. Podstawa techniczna GSI to: 1. Podstawą odniesienia kraju jest system (zestaw) państwowych standardów jednostek i skal wielkości fizycznych. 2. System przenoszenia wielkości jednostek i skal wielkości fizycznych ze wzorców do wszystkich SI z wykorzystaniem wzorców i innych środków weryfikacji. 3. System opracowywania, wprowadzania do produkcji i wprowadzania do obrotu działających przyrządów pomiarowych, zapewniający badania, rozwój, określanie z wymaganą dokładnością charakterystyk wyrobów, procesów technologicznych i innych obiektów. 4. System badań państwowych przyrządów pomiarowych (homologacja typu przyrządów pomiarowych), przeznaczonych do produkcji seryjnej, masowej i importu partiami z zagranicy. 5. System państwowej i wydziałowej certyfikacji metrologicznej, weryfikacji i wzorcowania przyrządów pomiarowych. 6. System materiałów odniesienia dla składu i właściwości substancji i materiałów. System standardowych danych odniesienia dotyczących stałych fizycznych i właściwości substancji i materiałów.

Ryż. 2. Klasyfikacja wielkości

Do wielkości niefizycznych zalicza się te, którymi operują nauki niefizyczne (filozofia, socjologia, ekonomia zarządzania jakością itp.).

Ilość niefizyczna– wartość wielkości niematerialnej, szacowana metodami nieinstrumentalnymi, a także wartość wielkości przedmiotu niematerialnego. Wielkości niefizyczne służą do oceny inteligencji, wiedzy, bezpieczeństwa, atrakcyjności itp.

Aby dla każdego obiektu można było ustalić różnice w zawartości ilościowej właściwości odzwierciedlonej w wielkości fizycznej, w metrologii wprowadzono pojęcia jego wielkości i wartości.

Wielkość wielkości fizycznej – ilościowe określenie wielkości fizycznej właściwej konkretnemu obiektowi materialnemu, systemowi, zjawisku lub procesowi.

Wartość ilości – wyrażenie wielkości wielkości fizycznej w postaci pewnej liczby przyjętych dla niej jednostek.

Jednostka miary– wielkość fizyczna o ustalonej wielkości, której umownie przypisuje się wartość liczbową równą jedności i używa się do ilościowego wyrażania podobnych do niej wielkości fizycznych.

Generalnie, zgodnie z klasyfikacją (rys. 2), wszystkie wielkości fizyczne dzielą się na mierzone i szacowane. Zmierzone wielkości fizyczne można wyrazić ilościowo w postaci określonej liczby ustalonych jednostek miary wielkości fizycznej, a oszacowane są wynikiem operacji oceny. Oceny dokonuje się, gdy nie ma możliwości dokonania pomiaru: wielkość nie jest identyfikowana jako fizyczna i nie jest określona jednostka miary tej wielkości, np. intensywność barwy.

Identyfikując ogólne cechy metrologiczne poszczególnych grup wielkości fizycznych, możemy zaproponować ich klasyfikację według następujących kryteriów (rys. 3):

1) według rodzaju zjawisk(I grupa): o materiale, energii i charakterystyce przebiegu procesów w czasie;

2) poprzez przynależność do różnych grup procesów fizycznych(II grupa): z zakresu czasoprzestrzennego, mechanicznego, termicznego, elektrycznego, akustycznego, świetlnego, fizykochemicznego, promieniowania jonizującego, fizyki atomowej i jądrowej;

3) według stopnia warunkowej niezależności od innych wielkości(III grupa): na podstawowe (warunkowo niezależne), pochodne (warunkowo zależne) i dodatkowe;

4) przez obecność (wymiar) wielkości fizycznych(grupa IV): na te posiadające wymiar (wymiarowe) i bezwymiarowe.

Celem pomiaru i jego wyniku końcowego jest znalezienie wartości wielkości fizycznej. Aby osiągnąć ten cel, metrologia wykorzystuje pojęcia prawdziwej i rzeczywistej wartości wielkości fizycznej.

Znalezienie prawdziwej wartości mierzonej wielkości jest głównym problemem metrologii.

ILOŚCI FIZYCZNE

Według rodzaju zjawisk		Poprzez przynależność do różnych grup procesów fizycznych		Według stopnia warunku niezależności od innych wielkości		Na podstawie obecności wymiarów wielkości fizycznych
1. Prawdziwy (bierny)		1. Przestrzenno-czasowe		1. Podstawowe		1. Wymiary
2. Energia (aktywna)		2. Mechaniczne		2. Instrumenty pochodne		2. Bezwymiarowy
3. Charakterystyka procesów		3. Termiczne		3. Dodatkowe
		4. Elektryczne i magnetyczne
		5. Akustyka
		6. Światło
		7. Promieniowanie jonizujące
		8. Fizykochemiczne
		9. Fizyka atomowa i jądrowa

Ryż. 3. Klasyfikacja wielkości fizycznych

Prawdziwa wartość ilości – Jest to wartość wielkości fizycznej, która idealnie charakteryzuje odpowiednią wielkość fizyczną pod względem jakościowym i ilościowym. Tę wartość wielkości fizycznej uważa się za nieznaną i wykorzystuje się ją w badaniach teoretycznych. Wartość wielkości fizycznej uzyskana eksperymentalnie i na tyle bliska wartości prawdziwej, że można ją zamiast tego zastosować w zadaniu pomiarowym nazywa się konwencjonalna wartość prawdziwa.

Jak wiadomo, istnieją podstawowe i pochodne wielkości fizyczne. Najważniejsze z nich to wielkości charakteryzujące podstawowe właściwości świata materialnego. Mechanika opiera się na trzech podstawowych wielkościach, ciepłownictwo na czterech, cała fizyka na siedmiu: długość, masa, czas, temperatura termodynamiczna, ilość materii, natężenie światła, prąd elektryczny, za pomocą których cała różnorodność wyprowadzanych zjawisk fizycznych tworzone są wielkości i opis dowolnych właściwości obiektów i zjawisk fizycznych.

Ilość podstawowa– wielkość fizyczna wchodząca w skład układu wielkości i umownie przyjęta jako niezależna od innych wielkości tego układu.

Pochodna ilość– wielkość fizyczna wchodząca w skład układu wielkości i wyznaczana poprzez wielkości podstawowe tego układu.

Sformalizowanym odzwierciedleniem różnicy jakościowej pomiędzy mierzonymi wielkościami jest ich wymiar. Zgodnie z międzynarodową normą ISO wymiary głównych wielkości - długość, masa i czas - są oznaczone odpowiednimi literami:

ciemny l = L; ciemny m = M; ciemny t = T.

Wymiar ilości– wyrażenie w postaci jednomianu potęgowego, złożone z iloczynów symboli podstawowych wielkości fizycznych w różnych potęgach i odzwierciedlające związek danej wielkości fizycznej z wielkościami fizycznymi przyjętymi w danym układzie jednostek jako podstawowe:

Gdzie L, M, T – wymiary wielkości: odpowiednio długość, masa i czas;

a, b, g – wskaźniki wymiaru wielkości fizycznych (wskaźniki potęgi, do której podnoszone są wymiary wielkości podstawowych).

Każdy wymiar może być dodatni lub ujemny, całkowity, ułamkowy lub zerowy. Jeśli wszystkie wskaźniki wymiaru są równe zeru, wówczas wielkość nazywa się bezwymiarową.

Wynikiem pomiaru jest uzyskanie informacji o wielkości mierzonej wielkości fizycznej.

Na wymiarach można przeprowadzać operacje mnożenia, dzielenia, potęgowania i ekstrakcji pierwiastków, przy czym należy podkreślić, że ten sam wymiar może być immanentny w ilościach o różnym charakterze jakościowym i różniących się od siebie w postaci równań definiujących ich. Na przykład odległość przebyta przez samochód i obwód są długościami jakościowymi, ale są określone przez zupełnie inne równania.

Międzynarodowy układ jednostek wielkości fizycznych

Stosowany obecnie Międzynarodowy Układ Jednostek SI (Systeme International d`Unitas – SI) został zatwierdzony w 1960 roku przez XI Generalną Konferencję Miar i Wag (GCPM). Na terenie naszego kraju od 1 stycznia 1982 roku obowiązuje system jednostek SI zgodny z GOST 8.417-2000 GSI. Jednostki wielkości. W systemie tym dostępnych jest siedem jednostek głównych i dwie dodatkowe (tabela 1).

-L - długość. Jednostka miary – metr- długość drogi, jaką światło przebywa w próżni w czasie 1/299 792 458 sekundy;

- M - masa. Jednostka miary – kilogram– masa równa masie międzynarodowego prototypu kilograma;

- T–czas. Jednostka miary - drugi - czas trwania 9192631770 okresów promieniowania odpowiadający przejściu między dwoma nadsubtelnymi poziomami stanu podstawowego atomu cezu-133 przy braku zaburzeń od pól zewnętrznych;

- I–siła prądu elektrycznego.Jednostka miary – amper – siła, niezmienny prąd, który przechodząc przez dwa równoległe przewodniki o nieskończonej długości i znikomo małym kołowym polu przekroju poprzecznego, umieszczone w próżni w odległości 1 m od siebie, tworzy na każdym odcinku przewodnika 1 m długi siła oddziaływania równa 2 × 10 -7 N ;

-Q–temperatura termodynamiczna. Jednostka miary – kelwin(stopień Kelvina przed 1967 r.) – 1/273,16 części temperatury termodynamicznej punktu potrójnego wody;

- N–ilość substancji. Jednostka miary – ćma– ilość substancji układu zawierająca taką samą liczbę elementów strukturalnych, ile jest atomów w węglu ~ 12 o masie 0,012 kg (w przypadku stosowania pojęcia mola elementy strukturalne muszą być określone i mogą to być atomy, cząsteczki, jony i inne cząstki);

- J–natężenie światła. Jednostka miary – kandela– światłość w danym kierunku źródła emitującego promieniowanie monochromatyczne o częstotliwości 540×10 12 Hz, którego intensywność energii świetlnej w tym kierunku wynosi 1/683 W/sr (W/sr 2).

Tabela 1

Jednostki podstawowe i dodatkowe SI

Ogrom	Jednostka
Nazwa	Wymiar	Nazwa	Oznaczenie
rosyjski	międzynarodowy
Podstawowy
Długość	L	metr	M	M
Waga	M	kilogram	kg	kg
Czas	T	drugi	Z	S
Siła prądu elektrycznego	I	amper	A	F
Temperatura termodynamiczna	Q	kelwin	DO	R
Ilość substancji	N	kret	kret	mol
Moc światła	J	kandela	płyta CD	płyta CD
Dodatkowy
Płaski kąt	-	radian	zadowolony	rad
Stały kąt	-	steradian	Poślubić	kr

Złożoność powyższych sformułowań odzwierciedla rozwój współczesnej nauki, który pozwala przedstawić jednostki podstawowe z jednej strony jako rzetelne i dokładne, a z drugiej jako zrozumiałe i zrozumiałe dla wszystkich krajów świata. To właśnie czyni omawiany system prawdziwie międzynarodowym.

W 1960 roku w systemie SI wprowadzono dwie dodatkowe jednostki pomiaru kątów płaskich i przestrzennych – odpowiednio radiany i steradyny.

Płaski kąt. Jednostka miary – radian– kąt między dwoma promieniami okręgu, którego długość łuku jest równa promieniowi.

Stały kąt.Jednostka miary – steradian- kąt bryłowy z wierzchołkiem w środku kuli, wycinający na powierzchni kuli obszar równy polu kwadratu o boku równym promieniu kuli.

Wszystkie inne wielkości fizyczne można otrzymać jako pochodne wielkości podstawowych. Na przykład jednostka siły – niuton – jest jednostką pochodną utworzoną z jednostek podstawowych – kilograma, metra i sekundy. Korzystając z drugiego prawa Newtona: (), znajdujemy wymiar jednostki siły:

.

Pochodne jednostki SI, które mają specjalne nazwy, mogą być również używane do tworzenia innych jednostek pochodnych. Na przykład paskal – tę jednostkę pochodną tworzą jednostki pochodne – niuton i metr kwadratowy.

Jednostki nie zawarte w przyjętym systemie nazywane są niesystemowe i dzielą się na cztery typy:

Akceptowane na równi z jednostkami SI (tona, minuta, stopień, sekunda, litr itp.);

Dozwolone do stosowania w specjalnych dziedzinach (w astronomii - parsek, rok świetlny, w optyce - dioptrie, w fizyce - elektronowolt itp.);

Tymczasowo dopuszczony do użytku na równi z jednostkami SI (mile, karaty itp.), ale podlega wycofaniu z obiegu;

Wycofane (milimetr słupa rtęci, moc itp.).

Stosowanie pierwszej grupy jednostek niesystemowych jest dopuszczalne ze względu na ich wygodę i powszechność w określonych sytuacjach życiowych (które przetrwały próbę czasu), np.: tona, jednostka masy atomowej, godzina, stopień itp. Grupę drugą i trzecią tworzą konkretne, tradycyjne jednostki przeznaczone do konkretnego obszaru zastosowań (tabela 2).

Tabela 2

Niesystemowe jednostki wielkości fizycznych

Nazwa ilości	Jednostka
Nazwa	Oznaczenie	Związek z jednostką SI
Waga	tona	T	10 3 kg
jednostka masy atomowej	rano	1,66057×10 -27 kg (w przybliżeniu)
Czas	chwila	min	60 s
godzina	H	3600 s
dzień	dni	86400 s
Płaski kąt	stopień	… O	(π/180) rad =1,745329….10 -2 rad
chwila	…¢	(π/10800)rad = 2,908882...10 -4 rad
drugi	…²	(π/648000) rad = 4,8848137….10 -6 rad
grad	grad	(π/200) rad
Tom	litr	l	10 -3 m 3
Długość	Jednostka astronomiczna	tj.	1,45598·10 -11 m (w przybliżeniu)
rok świetlny	rok święty	9.4605·10 -15 m (w przybliżeniu)
parsek	komputer	3,0857·10 -16 m (w przybliżeniu)
Moc optyczna	dioptria	dioptria	1 m -1
Kwadrat	hektar	ha	10 4 m 3
Energia	elektronowolt	eV	1.60219·10 -19 J (w przybliżeniu)
Pełna moc	woltoamper	В×А	-
Moc bierna	odm	odm	-

Dla wygody stosowania jednostek wielkości fizycznych w układzie SI przyjęto przedrostki umożliwiające tworzenie dziesiętnych wielokrotności i podwielokrotności (mniejszych) jednostek, których współczynniki i przedrostki podano w tabeli. 3.

Tabela 3

Czynniki i przedrostki do tworzenia ułamków dziesiętnych

wielokrotności i podwielokrotności oraz ich nazwy

Jednostka wielokrotna jest jednostką wielkości fizycznej, która jest liczbą całkowitą większą niż zrazikowy– zmniejszenie jednostki systemowej lub niesystemowej o całkowitą liczbę razy.

Waga

W teorii pomiaru ogólnie przyjmuje się, że wyróżnia się cztery rodzaje skal: nazwy, porządek, przedziały i stosunki (ryc. 4).

Skala wielkości fizycznej - uporządkowany zbiór wartości wielkości fizycznej, który służy jako wyjściowa podstawa do pomiaru danej wielkości. W ogólnym przypadku można go przedstawić za pomocą zestawu konwencjonalnych znaków rozmieszczonych w określony sposób; w tym przypadku określone znaki wskazują początek i koniec skali, a odstępy między znakami charakteryzują przyjętą gradację skali (wartość podziału, szerokość widma) i mogą mieć kolor i wzór cyfrowy.

Skala nazw - Jest to rodzaj skali jakościowej, a nie ilościowej; nie zawiera zera ani jednostek miary. Przykładem jest atlas kolorów (skala kolorów). Proces pomiaru polega na wizualnym porównaniu pomalowanego przedmiotu z próbnikami kolorów (próbkami kolorów referencyjnych).

OCENA Pomiar Ryż. 4. Rodzaje skal

Ponieważ każdy kolor ma wiele odmian, takiego porównania może dokonać doświadczony ekspert, który ma nie tylko doświadczenie praktyczne, ale także odpowiednie szczególne cechy możliwości wizualnych. W przypadku oceny w skali nazewnictwa obiektowi przypisuje się numer lub znak wyłącznie w celu jego identyfikacji lub numeracji klasowej. To przypisanie liczb pełni w praktyce tę samą funkcję, co nazwa.

Skala zamówienia charakteryzuje uporządkowanie obiektów ze względu na określoną właściwość, czyli uporządkowanie obiektów w porządku malejącym lub rosnącym danej właściwości. Na przykład skala trzęsień ziemi, skala twardości ciał fizycznych itp. Powstała uporządkowana seria nazywana jest serią rankingową, a sama procedura nazywana jest rankingiem.

Skala porządkowa porównuje obiekty jednorodne, dla których nie są znane wartości interesujących ich właściwości. Dlatego seria rankingowa może odpowiedzieć na pytania typu: „Co znaczy więcej (mniej)?” lub „Co jest lepsze (gorsze)?” Skala zamówień nie jest w stanie dostarczyć bardziej szczegółowych informacji (o ile mniej lub więcej, ile razy gorzej lub lepiej). Oczywiście nazywanie procedury oceny właściwości obiektu w skali porządkowej pomiarem jest nadużyciem. Wyniki otrzymane ze skali porządkowej nie mogą być poddawane żadnym operacjom arytmetycznym.

Skala interwałowa. Różnica wartości wielkości fizycznej jest wykreślana na skali przedziałowej. Przykładami skal przedziałowych są skale temperatur. W skali Celsjusza za punkt wyjścia różnicy temperatur przyjmuje się temperaturę, w której topi się lód. Wszystkie inne temperatury są z nim porównywane. Dla ułatwienia korzystania ze skali odstęp między temperaturą topnienia lodu a temperaturą wrzenia wody dzieli się na 100 równych przedziałów - stopni. Skala Celsjusza rozciąga się zarówno w kierunku dodatnich, jak i ujemnych przedziałów. Kiedy mówią, że temperatura powietrza wynosi 25°C, oznacza to, że jest ona o 25°C wyższa od temperatury przyjętej jako zero na skali (powyżej zera). W skali temperatur Fahrenheita ten sam przedział jest podzielony na 180 stopni. Dlatego stopień Fahrenheita jest mniejszy niż stopień Celsjusza. Ponadto skala Fahrenheita jest przesunięta o 32 stopnie w kierunku niższych temperatur, przy temperaturze topnienia Fahrenheita wynoszącej 32°F.

Dzieląc skalę przedziałową na równe części-gradacje, ustala się jednostkę wielkości fizycznej, która pozwala nie tylko wyrazić wynik pomiaru w mierze numerycznej, ale także oszacować błąd pomiaru.

Wyniki pomiarów na skali przedziałowej można dodawać i odejmować od siebie, to znaczy określić, o ile jedna wartość wielkości fizycznej jest większa lub mniejsza od drugiej. Niemożliwe jest określenie na skali przedziałowej, ile razy jedna wartość wielkości jest większa lub mniejsza od drugiej, ponieważ pochodzenie wielkości fizycznej nie jest określone na skali. Ale jednocześnie można to zrobić w odniesieniu do przedziałów (różnic). Zatem różnica temperatur wynosząca 25 stopni jest 5 razy większa niż różnica temperatur wynosząca 5 stopni.

Skala relacji to skala przedziałowa o naturalnym początku zerowym, taka jak skala temperatury Kelvina, skala długości lub skala masy. Skala relacji jest najbardziej zaawansowana i zawiera najwięcej informacji. Wyniki pomiarów na skali ilorazowej można dodawać, odejmować, mnożyć i dzielić.

Nazywa się skale nazewnictwa i porządku niemetryczne (koncepcyjne), oraz skale interwałowe i ilorazowe metryczny (materiał).

W praktyce skale pomiarowe realizuje się poprzez standaryzację zarówno samych skal jednostek miar, jak i, w razie potrzeby, metod i warunków ich jednoznacznego odtwarzania.

Rozdział 2

POMIARY

Postulaty teorii pomiaru

Metrologia, jak każda inna nauka, opiera się na szeregu fundamentalnych postulatów opisujących jej główne aksjomaty. Obecnie można mówić o budowaniu podstaw teoretycznych metrologii w oparciu o kilka wspólnych właściwości dla całej gamy dowolnych obiektów fizycznych w postaci sformułowania następujących postulatów:

1) postulat α . W ramach przyjętego modelu przedmiotu badań istnieje pewna mierzalna wielkość fizyczna i jej rzeczywista wartość;

2) postulat β. Rzeczywista wartość mierzonej wielkości jest stała;

3) postulat γ. Istnieje rozbieżność pomiędzy zmierzoną wielkością a właściwością badanego obiektu.

Podczas dokonywania pomiarów fizycznie wyznaczana jest odległość pomiędzy dwoma punktami znajdującymi się pomiędzy stałymi elementami przyrządu pomiarowego. Każdemu wariantowi połączenia mierzonej części z narzędziem pomiarowym będzie odpowiadał konkretny wynik pomiaru. Na tej podstawie można argumentować, że zmierzona wartość istnieje tylko w ramach przyjętego modelu, czyli ma sens tylko wtedy, gdy model zostanie uznany za adekwatny do obiektu.

Za konkretną procedurę wykonywania pomiarów uważa się sekwencję złożonych i niejednorodnych działań, składających się z szeregu etapów, które mogą znacznie różnić się liczbą, rodzajem i pracochłonnością wykonywanych operacji. W każdym konkretnym przypadku proporcje i znaczenie każdego z etapów mogą ulegać zauważalnym zmianom, jednak jasna identyfikacja etapów oraz świadoma realizacja niezbędnej i wystarczającej liczby działań pomiarowych prowadzi do optymalizacji procesu realizacji pomiarów i eliminacji odpowiednie błędy metodologiczne. Główne etapy obejmują:

¨ ustawienie zadania pomiarowego;

¨ planowanie pomiarów;

¨ przeprowadzenie eksperymentu pomiarowego;

¨ przetwarzanie danych eksperymentalnych.

Tabela 4

Scena	Zawartość sceny
1. Sformułowanie problemu pomiarowego	1.1. Gromadzenie danych o warunkach pomiaru i badanej wielkości fizycznej.
1.2. Wybór konkretnych wielkości, według których zostanie znaleziona wartość mierzonej wielkości.	1.3. Formułowanie równania pomiarowego
2. Planowanie pomiarów	3.1. Oddziaływanie środków pomiarowych obiektów.
3.2. Rejestracja wyniku	4. Przetwarzanie danych eksperymentalnych

4.1. Wstępna analiza informacji uzyskanych na poprzednich etapach pomiaru.

4.2. Obliczanie i wprowadzenie możliwych poprawek błędów systematycznych.

4.3. Formułowanie i analiza problemu matematycznego przetwarzania danych.

4.4. Przeprowadzanie obliczeń, których wynikiem są wartości mierzonej wielkości i błędy pomiaru. 4,5. Analiza i interpretacja uzyskanych wyników.

4.6. Rejestrowanie wyników pomiarów i wskaźników błędów zgodnie z ustaloną formą prezentacji

Jakość przygotowania pomiaru zawsze zależy od stopnia, w jakim uzyskano i wykorzystano niezbędne informacje aprioryczne. Błędy popełnione podczas przygotowywania pomiarów są trudne do wykrycia i skorygowania na kolejnych etapach.

Gdzie Rodzaje i metody pomiarów Do przeprowadzenia eksperymentu pomiarowego wymagane są specjalne środki techniczne - przyrządy pomiarowe. Wynikiem pomiaru jest ocena wielkości fizycznej w postaci określonej liczby przyjętych dla niej jednostek.

Pomiar wielkości fizycznej– zespół operacji związanych z zastosowaniem środka technicznego przechowującego jednostkę wielkości fizycznej, zapewniających znalezienie związku (jawnego lub ukrytego) wielkości mierzonej z jej jednostką i otrzymanie wartości tej wielkości.

Pomimo tego, że pomiary stale ewoluują i stają się coraz bardziej złożone, istota metrologiczna pozostaje niezmienna i sprowadza się do podstawowego równania pomiarowego: Q = X[Q]

Q

– wielkość mierzona; Rodzaje i metody pomiarów X Pomiar wielkości fizycznej– wartość liczbowa mierzonej wielkości w przyjętej jednostce miary; [Q]

– jednostka wybrana do pomiaru. Rodzaje i metody pomiarów 2 = W zależności od tego, na jakie przedziały podzielona jest skala, ta sama wielkość jest prezentowana inaczej. Załóżmy, że długość odcinka prostej o długości 10 cm mierzy się za pomocą linijki z podziałką w centymetrach i milimetrach. Pomiar wielkości fizycznej Dla pierwszego przypadku 1 = 10 cm przy

1 = 10 i Q 1 = 1cm. 2 , Dla drugiego przypadku .

100 mm

Celem pomiaru jest uzyskanie określonej wielkości fizycznej w najwygodniejszej w użyciu postaci. Każdy pomiar polega na porównaniu danej wielkości z pewną wartością przyjętą jako jednostka porównania. Podejście to zostało opracowane w wyniku setek lat praktyki pomiarowej. Nawet wielki matematyk L. Euler argumentował: „Nie da się zdefiniować ani zmierzyć jednej wielkości inaczej, jak tylko biorąc za znaną inną wielkość tego samego rodzaju i wskazując zależność, w jakiej one istnieją”.

Pomiary jako procedury eksperymentalne są bardzo zróżnicowane i klasyfikowane według różnych kryteriów (ryc. 5).