امروز به نظر بدیهی است که یک کیلوگرم شکر در روسیه و آفریقا یک کیلوگرم شکر خواهد بود. تعجب خواهید کرد اگر بدانید که فقط 200 سال پیش، وزن 1 پود حتی در استان های همسایه متفاوت بود. سیستم بین المللی SI که امروزه اکثر کشورهای جهان از آن استفاده می کنند، ما را به یک مخرج مشترک رسانده است. اما همیشه چنین نیست. درباره تاریخچه معرفی استانداردهای اندازه گیری و سیستم یکپارچه SI - در ادامه مقاله.
چرا به استانداردها نیاز داریم؟
توسعه تمدن معیارها و معیارهای بسیاری را شناخته است که در طول قرن ها تغییر کرده است. به عنوان مثال، معیار وزن در مصر باستان کیککار، در روم باستان استعداد، در روسیه پود است. و همه این اقدامات، که جایگزین یکدیگر شدند، بشر را ملزم به توافق بر روی واحدهای مشترک پارامترهای فیزیکی کرد که با یک واحد قراردادی واحد (استاندارد) برای همه قابل مقایسه باشد.
با توسعه پیشرفت علمی و فناوری، نیاز به چنین سیستم استاندارد استانداردی تنها افزایش یافت. با شروع از حوزه تجاری و اقتصادی فعالیت، این سیستم استاندارد تبدیل شده استیک ضرورت در همه زمینه های دیگر - ساخت و ساز (نقشه ها)، صنعتی (به عنوان مثال، یکپارچگی آلیاژها) و حتی فرهنگی (فاصله های زمانی).
نحوه تعیین کنتور
تقریبا تا پایان قرن هفدهم، اندازه گیری طول در کشورهای مختلف متفاوت بود. اما اکنون زمان آن فرا رسیده است که توسعه علم به یک اندازه گیری طول نیاز دارد - متر کاتولیک.
اولین استاندارد توسط دانشمند و فیلسوف بریتانیایی جان ویلکینز پیشنهاد شد - طول یک آونگ را که نیمی از دوره آن برابر با یک ثانیه است، به عنوان واحد طول در نظر گرفت. اما به سرعت مشخص شد که این مقدار بسته به مکان اندازه گیری بسیار متفاوت است.
در سال 1790، مجلس ملی فرانسه، به پیشنهاد وزیر وقت تالیران، یک استاندارد از متر را به تصویب رساند، در سال 1791، آکادمی علوم فرانسه قبلاً به عنوان استاندارد طول یک ده میلیونیم آن را پذیرفته بود. فاصله بین استوا و قطب شمال که در امتداد نصف النهار پاریس اندازه گیری می شود. موافقم، بسیار دشوار است.
تلاش های آرام ادامه یافت
نمونه اولیه سیستم مدرن SI سیستم متریک در فرانسه بود که توسط کنوانسیون ملی در سال 1795 برای توسعه توسط دانشمندان برجسته آن زمان پیشنهاد شد. کار بر روی توسعه استانداردهای طول و جرم Ch. Coulomb, J. Lagrange, P.-S. لاپلاس و دیگران. چندین پیشنهاد وجود داشت، اما نصف النهار هنوز اندازه گیری می شد. و اولین استاندارد متر از برنج در سال 1975 ساخته شد.
و با این حال، 22 ژوئن 1799 را باید روز تولد سیستم یکپارچه اقدامات و نمونه اولیه سیستم واحدهای مدرن SI در نظر گرفت. پس از آن بود که در فرانسه پلاتین ساخته شداولین استانداردهای متر و کیلوگرم.
سالها می گذرد، سیستم مطلق گاوسی واحدها (1832) و پیشوندهای چند واحد ماکسول و تامسون ظاهر می شوند.
و در سال 1875، 17 ایالت کنوانسیون متر را امضا کردند. دفتر بین المللی اندازه گیری و کمیته بین المللی اندازه گیری را تصویب کرد و کنفرانس عمومی اوزان و معیارها فعالیت خود را آغاز کرد. در اولین کنفرانس خود در سال 1889، اولین سیستم متریک یکپارچه بر اساس متر، کیلوگرم، دوم به تصویب رسید.
تاریخ بنچمارک ها ادامه دارد
توسعه برق و اپتیک تنظیمات خاص خود را در مفهوم استانداردها ایجاد می کند. علم ثابت نمی ماند و به واحدهای اندازه گیری جدید نیاز دارد.
در سال 1954، در دهمین کنفرانس عمومی اوزان و اندازه ها، شش واحد به تصویب رسید - متر، کیلوگرم، ثانیه، آمپر، کاندلا، درجه کلوین. در سال 1960 این سیستم Systeme International d'Unites نام گرفت و در سال 1960 استاندارد سیستم بین المللی واحدها با نام اختصاری SI به تصویب رسید. "SI" به زبان روسی مخفف سیستم بین المللی است. این سیستم اندازه گیری SI است که امروزه تمام دنیا از آن استفاده می کنند. ایالات متحده آمریکا، نیجریه، میانمار استثنا بودند.
تعریف سیستم SI
لازم به ذکر است که این تنها سیستم استاندارد نیست. برخی از شاخه‌های فیزیک کاربردی از سیستم‌های واحدهای دیگر استفاده می‌کنند.
امروزه سیستم بین المللی مقادیر فیزیکی SI پر استفاده ترین سیستم متریک در جهان است. شرح تفصیلی رسمی آن در شرح داده شده است"بروشور SI" (1970). تعریف رسمی "سیستم بین المللی واحدها SI سیستمی از واحدها است که بر اساس سیستم بین المللی واحدها همراه با نام ها و نمادها و همچنین مجموعه ای از پیشوندها … با قوانین کاربردی …".
سیستم پایه
اصول واحدهای SI به شرح زیر است:
- هفت واحد اصلی کمیت های فیزیکی تعریف شده است. در سیستم SI، آنها را نمی توان از مقادیر دیگر مشتق کرد. اینها عبارتند از کیلوگرم (وزن)، متر (طول)، ثانیه (زمان)، آمپر (جریان)، کلوین (دما)، مول (مقدار ماده)، کاندلا (شدت نور).
- کمیت های مشتق شده از مقادیر سیستم SI پایه تعیین می شود که با عملیات ریاضی با کمیت های پایه به دست می آیند.
- پیوندهای کمیت ها و قوانین استفاده از آنها تعریف شده است. پیشوندها به این معنی است که واحد باید در یک عدد صحیح تقسیم / ضرب شود که توان 10 است.
معنا در زندگی و علم
همانطور که قبلا ذکر شد، اکثر کشورهای جهان از واحدهای SI استفاده می کنند. حتی اگر در زندگی عادی از واحدهای سنتی برای کشور استفاده کنند، با تبدیل به سیستم SI با استفاده از ضرایب ثابت تعیین می شوند.
همه واحدهای اساسی سیستم SI با استفاده از ثابت‌های فیزیکی یا پدیده‌هایی تعریف می‌شوند که غیرقابل تغییر هستند و می‌توانند در هر نقطه از جهان با دقت بالا بازتولید شوند. تنها استثنا کیلوگرم است که استاندارد آن تاکنون تنها نمونه اولیه فیزیکی باقی مانده است.
سیستم واحدهای MKS (متر، کیلوگرم،دوم) به شما امکان می دهد مسائل مکانیک، ترمودینامیک و سایر زمینه های فیزیک نظری و علوم عملی را حل کنید.
اما در برخی از صنایع (مثلاً در الکترودینامیک)، سیستم SI نسبت به سایر سیستم های متریک ضرر می کند. به همین دلیل است که چندین سیستم متریک در جهان وجود دارد که مقادیر آنها تا حدی با استانداردهای اصلی - کیلوگرم، متر و ثانیه مرتبط است.
واحد SI
واحدهای اساسی (یادآوری - هفت مورد از آنها وجود دارد) و نامگذاری آنها در جدول ارائه شده است، اما آنها برای همه ما به خوبی شناخته شده هستند. نام واحدها در این سیستم با حروف کوچک نوشته می شود و پس از تعیین واحدها نقطه ای قرار نمی گیرد.
واحدهای مشتق شده (۲۲ عدد وجود دارد) از طریق محاسبات ریاضی بیان می شوند و از قوانین فیزیکی پیروی می کنند. به عنوان مثال، سرعت مسافتی است که یک جسم در واحد زمان طی می کند - m / s. برخی از واحدهای مشتق شده نام خود را دارند (رادیان، هرتز، نیوتن، ژول) و می توان آنها را به روش های مختلفی نوشت.
واحدهایی هستند که در سیستم SI گنجانده نشده‌اند، اما اجازه دارند با هم استفاده شوند. آنها توسط کنوانسیون عمومی اوزان و اندازه ها تایید شده اند. برای مثال، دقیقه، ساعت، روز، لیتر، گره، هکتار.
همچنین استفاده از واحدهای مقادیر لگاریتمی و همچنین مقادیر نسبی مجاز است. به عنوان مثال، درصد، اکتاو، دهه.
استفاده از مقادیری که به طور گسترده استفاده می شود نیز مجاز است. به عنوان مثال، هفته، سال، قرن.
کنوکتورهایی برای تبدیل مقادیر از سیستم های مختلف طراحی شده است. تعداد زیادی از آنها وجود دارد، اما همه آنها به آنها تکیه می کنندمقادیر متریک یکنواخت.
مزایای سیستم بین المللی SI
جهانی بودن این سیستم آشکار است. همه پدیده های فیزیکی، همه شاخه های مدیریت و فناوری تحت پوشش یک سیستم کمیت واحد هستند. فقط سیستم SI واحدهایی را می دهد که مهم و آسان برای استفاده هستند.
این سیستم در انعطاف پذیری ذاتی است، که امکان استفاده از واحدهای خارج از سیستم و امکان توسعه را فراهم می کند - در صورت لزوم، تعداد مقادیر SI را می توان افزایش داد. واحدها مطابق با توافق نامه های بین المللی و سطح توسعه فناوری های اندازه گیری قابل تنظیم هستند.
یکسان سازی واحدها باعث شده است که این سیستم به طور گسترده (در بیش از 130 کشور) مورد استفاده قرار گیرد و توسط بسیاری از سازمان های بین المللی تأثیرگذار (UN، یونسکو، اتحادیه بین المللی فیزیک محض و کاربردی) به رسمیت شناخته شود.
سیستم SI بهره وری طراحان و دانشمندان را افزایش می دهد، فرآیند آموزشی و تمرین تماس های بین المللی را در همه زمینه ها ساده و تسهیل می کند.
آخرین نمونه اولیه فیزیکی
همه واحدها در سیستم SI با ثابت های فیزیکی تعریف می شوند. استثنا کیلوگرم است. تنها این استاندارد تاکنون نمونه اولیه فیزیکی خود را دارد و این در خط باریکی از واحدهای اندازه گیری برجسته است.
استاندارد کیلوگرم استوانه ای است که از آلیاژی از 9 قسمت پلاتین و 1 قسمت ایریدیوم ساخته شده است. جرم آن معادل یک لیتر آب در بالاترین چگالی (4 درجه سانتیگراد، فشار استاندارد بالاتر از سطح دریا) است. در سال 1889، 80 مورد از آنها ساخته شد که 17 مورد از آنها ساخته شدبه کشورهای امضاکننده کنوانسیون متریک منتقل شد.
امروزه اصل این استاندارد زیر سه کپسول مهر و موم شده در شهر Sevres در حومه پاریس در گاوصندوق دفتر بین المللی اوزان و اندازه ها قرار دارد. هر سال بطور رسمی حذف و آشتی می شود.
نسخه روسی استاندارد کیلوگرم در مؤسسه تحقیقاتی مترولوژی تمام روسیه است. مندلیف (سن پترزبورگ). اینها نمونه های اولیه 12 و 26 هستند.
آیفون شما به دلیل از دست دادن استاندارد جرم در سیستم SI شکسته می شود
کل سیستم متریک بشریت امروز در معرض تهدید است. و این به این دلیل اتفاق می افتد که تنها استاندارد فیزیکی موجود "کاهش سریع وزن" است.
به طور تجربی ثابت شده است که هر قرن استاندارد کیلوگرم 3×10-8 کیلوگرم سبکتر می شود. این به دلیل جدا شدن اتم ها در طول بررسی های سالانه است. بدیهی است که نقض ثابت این مقدار لزوماً تغییر در سایر مقادیر را به دنبال خواهد داشت.
پروژه Electronic kg (موسسه ملی استاندارد و فناوری، ایالات متحده آمریکا) برای نجات وضعیت فراخوانده شده است، که امکان ایجاد دستگاهی با چنین قدرتی را فراهم می کند که می تواند 1 کیلوگرم جرم را در یک میدان الکترومغناطیسی بلند کند. کار روی ایجاد هنوز در حال انجام است.
جهت دیگر مکعبی با 2250 x 281489633 اتم کربن-12 است. ارتفاع آن 8.11 سانتی متر خواهد بود و به مرور زمان از آن کاسته نخواهد شد. این پروژه نیز در حال توسعه است.
حقایق جالب در مورد استانداردها و نه تنها
زمان یک مقدار ثابت است. که دردر تمام مناطق زمانی سیاره ما، زمان نسبت به زمان جهانی UTC تعیین می شود. جالب اینجاست که این مخفف رمزگشایی ندارد.
ملوانان همچنان از واحد "گره" استفاده می کنند. افراد کمی می دانند، اما این واحد سابقه طولانی دارد. برای اندازه‌گیری سرعت کشتی‌ها، قبلاً از کنده‌ای با گره‌هایی که در همان فاصله بسته شده بود استفاده می‌شد. سرعت‌سنج‌های مدرن بسیار عالی‌تر شده‌اند، اما نام آن حفظ شده است.
و اندازه گیری اسب بخار وسیله نقلیه موتوری نیز بر اساس یک واقعیت واقعی است. مخترع موتور بخار، جیمز وایت، مزایای کشف خود را از این طریق به نمایش گذاشت. زیر 1 اسب بخار، او جرم باری را که اسب در دقیقه بلند می کند محاسبه کرد.