Система единиц физических величин
Объектом измерений являются физические величины, которые делятся на основные и производные.
Основные физические величины входят в систему величин и не зависят друг от друга. Они используются для установления связей с другими физическими величинами.
Производные физические величины входят в систему величин и определяются через уравнения, связывающие их с основными физическими величинами.
Основным величинам соответствуют основные единицы измерений, а производным — производные единицы измерений.
Совокупность основных и производных единиц называют системой единиц физических величин.
Первой системой единиц считается метрическая система, где за основную единицу длины был принят метр, за единицу массы — грамм, т. е. масса 1 см3 химически чистой воды при температуре плюс 4°С. В 1799 г. были изготовлены первые прототипы (эталоны) метра и килограмма. Кроме этих единиц метрическая система в своем первоначальном варианте включала еще единицу площади — ар (площадь квадрата со стороной 10 м), единицу объема — стер (куб с ребром 10 м) и единицу емкости — литр (куб с ребром 0,1 м).
В 1832 г. было введено понятие системы единиц (совокупность основных и производных единиц). В качестве основных единиц были приняты: единица длины — миллиметр, единица массы — миллиграмм, единица времени — секунда. Эту систему единиц назвали абсолютной.
В 1881 г. была принята система единиц физических величин СГС, названная по начальным буквам основных величин: сантиметр, грамм, секунда.
В начале XX в. была предложена еще одна система единиц, получившая название МКСА (в русской транскрипции). Основные единицы этой системы: метр, килограмм, секунда, ампер; производные: единица силы — ньютон, единица энергии — джоуль, единица мощности — ватт.
Необходимость в единстве измерений появилась давно, но даже сейчас некоторые страны не отказались от исторически сложившихся у них единиц измерения. Так в Великобритании, США, Канаде основной единицей массы считается фунт, причем его величина в Системе британских имперских мер и старой Системе винчестерских мер различна. Сегодня широкое распространение получила
Международная система единиц СИ, основными единицами которой являются:
• единица длины — метр, равен длине пути, которую проходит свет в вакууме за 1/299792458 долю секунды;
• единица массы — килограмм, равен массе международного прототипа килограмма, представляющего собой цилиндр из сплава платины и иридия;
• единица времени — секунда, равна продолжительности 9192631770 периодов излучения, соответствующих переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133 при отсутствии возмущения со стороны внешних полей;
• единица силы электрического тока — ампер, равен силе неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м один от другого, вызывает на каждом участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия, равную 2 • 10~7 Н;
• единица термодинамической температуры — кельвин, равен 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды (допускается также применение шкалы Цельсия);
• единица количества вещества — моль, количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько атомов содержится в углероде-12 массой 0,012 кг;
• единица силы света — кандела, сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540 • 1012 Гц, энергетическая сила излучения которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср (ватт на стерадиан).
СПРАВОЧНАЯ ТАБЛИЦА ПЕРЕВОДА НЕМЕТРИЧЕСКИХ ЕДИНИЦ ИЗМЕРЕНИЯ, В ЕДИНИЦЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ СИСТЕМЫ (СИ) СОГЛАСНО РЕКОМЕНДАЦИЯМ ИСО
| Наимено- вание величин | Единица измерения | Сокращенное обозначение ед. измерения | Перевод в единицы системы СИ или кратные и дольные их значения | |
| Длина | ярд | yd | 0,9144 м (точно) | |
| фут | ft | 0,3048 м (точно) | ||
| дюйм | in | 0,0254 м (точно) | ||
| миля | mile | 1609,344 м (точно) | ||
| морская миля | - | 1852 м (точно) | ||
| Площадь | квадратный ярд | yd2 | 0,836127 м2 | |
| квадратный фут | ft2 | 0,0929030 м2 | ||
| квадратный дюйм | in2 | 6,4516 см2 (точно) | ||
| Объем | кубический ярд | yd3 | 0,764555 м3 | |
| кубический фут | r | 28,3168 дм3 | ||
| кубический дюйм | in | 16,3871 см3 | ||
| галлон (английский) | gal (UK) | 4,54609 дм3(литр) | ||
| пинта (английская) | pt(UK) | 0,568261 дм3 | ||
| жидкостная унция (англ) | fl . oz (UK) | 28,4130 см3 | ||
| бушель (английский) | - | 36,3687 дм3 | ||
| галлон (США) | gal (US) | 3,78543 дм3 | ||
| жидкостная пинта (США) | liq . pt (US) | 0,473179 дм3 | ||
| жидкостная унция (США) | fl . oz (US) | 29,5737 см3 | ||
| нефтяной баррель (США) | - | 158,988 дм3 | ||
| бушель (США) | bu (US) | 35,2393 дм3 | ||
| Скорость | фут в секунду | ft/s | 0,3048 м/сек (точно) | |
| миля в час | mile/h | 0,44704 м/сек (точно) | ||
| Ускорение | фут на секунду в квадрате | try' | 0,3048 м/сек2 (точно) | |
| Масса | фунт (торговый) | lb | 0,45359237 кг | |
| слаг | - | 14,5939 кг | ||
| гран | Г | 64,79891 мг | ||
| унция (торговая) | OZ | 28,3195 г | ||
| центнер | cwt | 50,8023 кг | ||
| . | короткий центнер | sh cwt | 45,3592 кг | |
| тонна | 1016,05 кг | |||
| короткая тонна | sh tn | 907,185 кг | ||
| тройская унция | oz tr | 31,1635 г | ||
| унция аптекарская | oz ap (US) | 31,1035 г | ||
| Tc= 5/9 (Tf - 32)уравнение переводатемпературы Фаренгейта в градусы Цельсия | ||||
Кроме основных единиц в системе СИ есть дополнительные единицы для измерения плоского и телесного углов — радиан и стерадиан соответственно, а также большое число производных единиц пространства и времени, физических величин в механике, электронике, акустике и т.д. Используются также и внесистемные единицы, например, тонна, сутки, литр, гектар и др.