ТЕМА 2. Международная система единиц (СИ). Эталоны единиц физических величин.

Вопрос 3. Установление СИ. Основные, дополнительные и производные единицы СИ. Особенности применения СИ в строительстве.

Международная система единиц физических величин (Systeme International(S1)) (СИ) является наиболее совершенной и универсальной из всех существовавших до настоящего времени. Она охватывает физические величины механики, электродинамики, термодинамики и оптики, которые связаны между собой физическими законами.

СИ содержит семь основных единиц:

Метр - расстояние проходимое светом в вакууме за 1/299 792 458 долю секунды; Килограмм - единица массы, равная массе международного прототипа килограмма, хранимого в Международном бюро мер и весов.

Секунда - интервал времени, в течение которого совершается 9 192 631 770 колебаний, соответствующих резонансной частоте энергетического перехода между уровнями сверхтонкой структуры основного состояния атома цезия-133 при отсутствии возмущения внешними полями.

Ампер- - сила неизменяющегося электрического тока, который, проходя по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, создает

■7

между этими проводниками силу, равную 210^-7 Н на каждый метр длины.

Кельвин - единица термодинамической температуры, равная 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды.

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^-1.

Моль - количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько атомов содержится в 0,012 кг углерода-12.

Дополнительные единицы СИ:

Радиан - угол между двумя радиусами окружности, дуга между которыми по длине равна радиусу. Один радиан составляет 57°17 44.8^/.

Стерадиан - телесный угол, вершина которого расположена в центре сферы и который вырезает на сфере поверхность, площадь которой равна площади квадрата со стороной, по длине равной радиусу сферы.

Измеряют телесные углы путем определения плоских углов и проведения дополнительных расчетов по формуле:

Ώ = 2π (1 – соs α/2),

где Ώ - телесный угол; - α плоский угол при вершине конуса, образованного внутри сферы данным телесным углом.

Телесному углу 1 ср соответствует плоский угол, равный 65°32^/; углу πср - плоский угол, равный 120 °; углу 2 π ср - плоский угол, равный 180 °.

Производные единицы системы СИ образуются на основании законов, устанавливающих связь между величинами, выражающего данный физический закон или определение, если другие величины выражаются в единицах СИ.

Применявшаяся ранее для оценки прочностных характеристик и напряжений материалов единица давления килограмм-сила на квадратный сантиметр была более удобной (долее «ощутимой»), чем мелкоразмерная единица паскаль, требующая приставки мега. Кроме того, при проведении ряда расчетов требуется вычислять вес конструкций с использованием коэффициента 9,81.

В производственных условиях при оперативном контроле за набором прочности
бетона удобнее пользоваться старой характеристикой «марка» вместо введенной
характеристики «класс бетона» по прочности, которая необходимо и используется

только при расчете железобетонных конструкций.

Вопрос 4. Кратные и дольные единицы СИ

Десятичные и дольные единицы от единиц СИ образуются путем присоединения приставок.

Множители и приставки для образования десятичных кратных и дольных

Единиц в системе СИ

Множи- ­тель	При­ставка	Обозначение	Множи­тель	При­ставка	Обозначение
русское	между­народное	русское	между­народное
1018	Экса	Э	Е	10-1	Деци	д	d
1015	Пета	П	Р	10 -2	Санти	с	c
1012	Тера	Т	Т	10 -3	Милли	м	m
109	Гига	Г	С	10 -6	Микро	мк	μ
106	Мега	М	М	10 -9	Нано	н	n
103	Кило	к	K	10 -12	П и ко	n	p
102	Гекто	г	H	10 -15	Фемто	ф	f
101	Дека	да	dа	10 -18	Атто	а	а

Вопрос 5. Основные понятия об эталонах единиц физических величин.

Для обеспечения единства измерений необходима тождественность единиц, в которых проградуированы все средства измерений одной и той же физической величины. Это достигается путем точного воспроизведения и хранения единиц физических величин и передачи их размеров стоящим ниже в поверочной схеме средствам измерений с помощью эталонов.

По своему назначению и предъявляемым требованиям различают следующие виды эталонов.

Первичный эталон- обеспечивает воспроизведение и хранение единицы физической величины с наивысшей в стране (по сравнению с другими эталонами той же величины) точностью.

Специальный эталон- обеспечивает воспроизведение единицы физической величины в особых условиях, в которых прямая передача размера единицы от первичного эталона с требуемой точностью не осуществима, и служит для этих условий первичным эталоном.

Первичный или специальный эталон, официально утвержденный в качестве исходного для страны, называется государственным.

Вторичный эталон- хранит размер единицы физической величины, полученный путем сличения с первичным эталоном соответствующей физической величины. Обеспечивают сохранность и наименьший износ государственных первичных эталонов.

По своему метрологическому назначению вторичные эталоны подразделяются на эталоны-копии, эталоны сравнения, эталоны-свидетели и рабочие эталоны.

Эталон-копия - предназначен для передачи размера единицы физической величины рабочим эталонам при большом объеме поверочных работ. Он является копией государственного первичного эталона только по метрологическому назначению, но не всегда является физической копией.

Эталон-сравнения - применяется для сличения эталонов, которые по тем или иным причинам не могут непосредственно сличаться друг с другом.

Эталон-свидетель - предназначен для поверки сохранности и неизменности государственного эталона и замены его в случае порчи или утраты.

Рабочий эталон - применяется для передачи размера единицы физической величины рабочим средствам измерений.

Эталонная база России имеет в своем составе 114 государственных эталонов и более 250 вторичных эталонов единиц физических величин.