Метрическая система

Красным цветом отмечены регионы, не использующие метрическую систему

Метрическая система - общее название международной десятичной системы единиц, основанной на использовании метра и грамма . На протяжении двух последних веков существовали различные варианты метрической системы, различающиеся выбором основных единиц . В настоящее время международно признанной является система СИ . При некоторых различиях в деталях, элементы системы одинаковы во всем мире. Метрические единицы широко используются по всему миру как в научных целях, так и в повседневной жизни.

Основное отличие метрической системы от применявшихся ранее традиционных систем заключается в использовании упорядоченного набора единиц измерения. Для любой физической величины существует лишь одна главная единица и набор дольных и кратных единиц, образуемых стандартным образом с помощью десятичных приставок . Тем самым устраняется неудобство от использования большого количества разных единиц (таких, например, как дюймы , футы , фадены , мили и т. д. ) со сложными правилами преобразования между ними. В метрической системе преобразование сводится к умножению или делению на степень числа , то есть к простой перестановке запятой в десятичной дроби .

Предпринимались попытки введения метрических единиц для измерения времени (путём деления суток, например, на миллисутки) и углов (путем деления оборота на 1000 миллиоборотов либо на 400 градов), но они не имели успеха. В настоящее время в системе СИ используются секунды (делятся на миллисекунды и т.п.) и радианы.

История

Метрическая система выросла из постановлений, принятых Национальным собранием Франции в и по определению метра как одной десятимиллионной доли участка земного меридиана от Северного полюса до экватора .

XIX век

Определяя метр как десятимиллионную долю четверти земного меридиана, создатели метрической системы стремились добиться инвариантности и точной воспроизводимости системы. За единицу массы они взяли грамм, определив его как массу одной миллионной кубического метра воды при ее максимальной плотности . Для облегчения применения новых единиц в повседневной практике были созданы металлические эталоны , с предельной точностью воспроизводящие указанные идеальные определения.

Вскоре выяснилось, что металлические эталоны длины можно сравнивать друг с другом, внося гораздо меньшую погрешность, чем при сравнении любого такого эталона с четвертью земного меридиана. Кроме того, стало ясно, что и точность сравнения металлических эталонов массы друг с другом гораздо выше точности сравнения любого подобного эталона с массой соответствующего объема воды.

В связи с этим Международная комиссия по метру в постановила принять за эталон длины «архивный» метр, хранящийся в Париже , «такой, каков он есть». Точно так же члены Комиссии приняли за эталон массы архивный платино-иридиевый килограмм, «учитывая, что простое соотношение, установленное создателями метрической системы, между единицей веса и единицей объема представляется существующим килограммом с точностью, достаточной для обычных применений в промышленности и торговле, а точные науки нуждаются не в простом численном соотношении подобного рода, а в предельно совершенном определении этого соотношения».

Новая международная организация незамедлительно занялась разработкой международных эталонов длины и массы и передачей их копий всем странам-участницам.

ХХ век

Метрическая система мер была допущена к применению в России (в необязательном порядке) законом от 4 июня , проект которого был разработан Д. И. Менделеевым , и введена в качестве обязательной декретом Временного правительства от 30 апреля года, а для СССР - постановлением СНК СССР от 21 июля .

На основе метрической системы была разработана и принята в 1960 году XI Генеральной конференцией по мерам и весам Международная система единиц (СИ). В течение второй половины XX века большинство стран мира перешло на систему СИ.

Конец XX века - XXI век

В 90-х годах ХХ века широкое распространение компьютерной и бытовой техники из Азии, в которых отсутствовали инструкции и надписи на русском языке и других языках бывших соцстран, но имелись на английском, привело к оттеснению метрической системы в ряде направлений техники. Так, размеры компакт-дисков, дискет, жёстких дисков, диагонали мониторов и телевизоров, матриц цифровых фотоаппаратов в России обычно указываются в дюймах .

К настоящему времени метрическая система официально принята во всех государствах мира, кроме США, Либерии и Мьянмы (Бирмы). Последней страной из уже завершивших переход к метрической системе стала Ирландия (2005 год). В Великобритании и Сент-Люсии процесс перехода к СИ до сих пор не закончен. В Антигуа и Гайане фактически этот переход далёк от завершения. Китай, завершивший этот переход, тем не менее использует для метрических единиц древнекитайские названия. В США для использования в науке и изготовления научных приборов принята система СИ, для всех остальных областей - американский вариант британской системы единиц.

Метрические варианты традиционных единиц

Были также попытки немного изменить традиционные единицы так, чтобы соотношение между ними и метрическими единицами стало более простым; это позволяло также избавиться от неоднозначного определения многих традиционных единиц. Например:

• метрическая тонна (ровно 1000 кг)
• метрический карат (ровно 0,2 г)
• метрический фунт (ровно 500 г)
• метрический фут (ровно 300 мм)
• метрический дюйм (ровно 25 мм)
• метрическая лошадиная сила (ровно 75 кгс·м/с)

Часть этих единиц прижилась; в настоящее время в России «тонна», «карат» и «лошадиная сила» без уточнения всегда обозначают метрические варианты этих единиц.

См. также

• Традиционные системы мер

Ссылки

• Краткая история СИ (англ.)
• имперские и метрические автоматические преобразования
• NASA полностью переходит на метрическую систему (рус.) Компьюлента -

Wikimedia Foundation . 2010 .

• Метрическая секунда
• Метрическая система мер и весов

Смотреть что такое "Метрическая система" в других словарях:

метрическая система - система мер и весов, получившая широкое распространение в различных странах и называемая поэтому международной. Впервые метрическая система была введена во Франции в 1793 году. В России до 1918 года метрическая система допускалась к применению… … Справочный коммерческий словарь

МЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА - МЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА, десятичная система ЕДИНИЦ МЕР и ВЕСОВ, основанная на единице длины МЕТРЕ (м) и единице массы КИЛОГРАММЕ (кг). Большие и меньшие единицы высчитываются умножением или делением на степени 10 ти. Метрическая система была… … Научно-технический энциклопедический словарь

МЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА - (metric system) Система измерения, основывающаяся на десятеричной системе. Она впервые получила признание во Франции в конце XVIII в. и к 1830 м гг. широко распространилась в Европе. В Великобритании законопроекты о ее обязательном введении не… … Словарь бизнес-терминов

метрическая система - — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN metric systemMS … Справочник технического переводчика

метрическая система - metrinė sistema statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. metric system; metrical system vok. metrisches System, n rus. метрическая система, f pranc. système métrique, m … Fizikos terminų žodynas

МЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА - METRIC SYSTEMДесятичная система мер и весов, возникшая во Франции. Основной единицей этой системы является метр, приблизительно равный одной десятимиллионной части расстояния по меридиану от экватора до полюса, или ок. 39,37 дюймаПредложения о… … Энциклопедия банковского дела и финансов

МЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА - в применении к измерению длины звуковых волн, cм. Футовый тон … Музыкальный словарь Римана

МЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА МЕР - (десятичная система мер) система единиц физических величин, в основу которой положена единица длины метр. Кратные и дольные единицы метрической системы мер находятся в десятичных соотношениях. На основе метрической системы мер создана… … Большой Энциклопедический словарь

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

• Международная единица

Создание и развитие метрической системы мер

Метрическая система мер была создана в конце XVIII в. во Франции, когда развитие торговли промышленности настоятельно потребовало замены множества единиц длины и массы, выбранных произвольно, едиными, унифицированными единицами, какими и стали метр и килограмм.

Первоначально метр был определен как 1/40 000 000 часть Парижского меридиана, а килограмм - как масса 1 кубического дециметра воды при температуре 4 С, т.е. единицы были основаны на естественных эталонах. В этом заключалась одна из важнейших особенностей метрической систем, определившая ее прогрессивное значение. Вторым важным преимуществом являлось десятичное подразделение единиц, соответствующее принятой системе исчисления, и единый способ образования их наименований (включением в название соответствующей приставки: кило, гекто, дека, санти и милли), что избавляло от сложных преобразований одних единиц в другие и устраняло путаницу в названиях.

Метрическая система мер стала базой для унификации единиц во всем мире.

Однако в последующие годы метрическая система мер в первоначальном виде (м, кг, м, м. л. ар и шесть десятичных приставок) не могла удовлетворить запросы развивающейся науки и техники. Поэтому каждая отрасль знаний выбирала удобные для себя единицы и системы единиц. Так, в физике придерживались системы сантиметр - грамм - секунда (СГС); в технике нашла широкое распространение система с основными единицами: метр - килограмм-сила - секунда (МКГСС); в теоретической электротехнике стали одна за другой применяться несколько систем единиц, производных от системы СГС; в теплотехнике были принят системы, основанные, с одной стороны, на сантиметре, грамме и секунде, с другой стороны, - на метре, килограмме и секунде с добавлением единицы температуры - градуса Цельсия и внесистемных единиц количества теплоты - калории, килокалории и т.д. Кроме этого, нашли применение много других внесистемных единиц: например, единицы работы и энергии - киловатт-час и литр-атмосфера, единицы давления - миллиметр ртутного столба, миллиметр водяного столба, бар и т.д. В итоге образовалось значительное число метрических систем единиц, некоторые из них охватывали отдельные сравнительно узкие отрасли техники, и много внесистемных единиц, в основу определений которых были положены метрические единицы.

Одновременное их применение в отдельных областях привело к засорению многих расчетных формул числовыми коэффициентами, не равными единице, что сильно усложнило расчеты. Например, в технике стало обычным применение для измерения массы единицы системы МКС - килограмма, а для измерения силы единицы системы МКГСС - килограмм-силы. Это представлялось удобным с той точки зрения, что числовые значения массы (в килограммах) и ее веса, т.е. силы притяжения к Земле (в килограмм-силах) оказались равными (с точностью, достаточной для большинства практических случаев). Однако следствием приравнивания значений разнородных по существу величин было появление во многих формулах числового коэффициента 9,806 65 (округленно 9,81) и к смешению понятий массы и веса, которое породило множество недоразумений и ошибок.

Такое многообразие единиц и связанные с этим неудобства породили идею создания универсальной системы единиц физических величин для всех отраслей науки и техники, которая могла бы заменить все существующие системы и отдельные внесистемные единицы. В результате работ международных метрологических организаций такая система была разработана и получила название Международной системы единиц с сокращенным обозначением СИ (Система Интернациональная). СИ была принята ХI Генеральной конференцией по мерам и весам (ГКМВ) в 1960 г. как современная форма метрической системы.

Характеристика Международной системы единиц

Универсальность СИ обеспечивается тем, что семь основных единиц, положенных в ее основу, являются единицами физических величин, отражающих основные свойства материального мира и дают возможность образовывать производные единицы для любых физических величин во всех отраслях науки и техники. Этой же цели служат и дополнительные единицы, необходимые для образования производных единиц, зависящих от плоского и телесного углов. Преимуществом СИ перед другими системами единиц является принцип построения самой системы: СИ построена для некоторой системы физических величин, позволяющих представить физические явления в форме математических уравнений; некоторые из физических величин приняты основными и через них выражаются все остальные - производные физические величины. Для основных величин установлены единицы, размер которых согласован на международном уровне, а для остальных величин образуются производные единицы. Построенная таким образом система единиц и входящие в нее единицы называются когерентными, так как при этом выдержано условие, что соотношения между числовыми значениями величин, выраженными в единицах СИ, не содержат коэффициентов, отличных от входящих в первоначально выбранные уравнения, связывающие величины. Когерентность единиц СИ при их применении позволяет до минимума упростить расчетные формулы за счет освобождения их от переводных коэффициентов.

В СИ устранена множественность единиц для выражения величин одного и того же рода. Так, например, вместо большого числа единиц давления, применявшихся на практике, единицей давления в СИ является только одна единица - паскаль.

Установление для каждой физической величины своей единицы позволило разграничить понятие массы (единица СИ - килограмм) и силы (единица СИ - ньютон). Понятие массы следует использовать во всех случаях, когда имеется в виду свойство тела или вещества, характеризующее их инерционность и способность создавать гравитационное поле, понятие веса - в случаях, когда имеется в виду сила, возникающая вследствие взаимодействия с гравитационным полем.

Определение основных единиц. И возможно с высокой степенью точности, что в конечном счете не только позволяет повысить точность измерений, но и обеспечить их единство. Это достигается путем "материализации" единиц в виде эталонов и передачи от нх размеров рабочим средствам измерений с помощью комплекса образцовых средств измерений.

Международная система единиц благодаря своим преимуществам получила широкое распространение в мире. В настоящее время трудно назвать страну, которая бы не внедрила СИ, находилась бы на стадии внедрения или не приняла бы решения о внедрении СИ. Так, страны, ранее применявшие английскую систему мер (Англия, Австралия, Канада, США и др.) также приняли СИ.

Рассмотрим структуру построения Международной системы единиц. В табл.1.1 приведены основные и дополнительные единицы СИ.

Производные единицы СИ образуются из основных и дополнительных единиц. Производные единицы СИ, имеющие специальные наименования (табл.1.2), также могут быть использованы для образования других производных единиц СИ.

В связи с тем, что диапазон значений большинства измеряемых физических величин в настоящее время может быть весьма значительным и применять только единицы СИ неудобно, так как в результате измерения получаются слишком большие или малые числовые значения, в СИ предусмотрено применение десятичных кратных и дольных от единиц СИ, которые образуются с помощью множителей и приставок, приведенных в табл.1.3.

Международная единица

6 октября 1956 г. Международный комитет мер и весов рассмотрел рекомендацию комиссии по системе единиц и принял следующее важное решение, завершающее работу по установлению Международной системы единиц измерений:

"Международный комитет мер и весов, принимая во внимание задание, полученное от девятой Генеральной конференции по мерам и весам в ее резолюции 6, относительно установления практической системы единиц измерения, которая могла бы быть принята всеми странами, подписавшими Метрическую конвенцию; принимая во внимание все документы, полученные от 21 страны, ответивших на опрос, предложенный девятой Генеральной конференцией по мерам и весам; принимая во внимание резолюцию 6 девятой Генеральной конференции по мерам и весам, устанавливающую выбор основных единиц будущей системы, рекомендует:

1) чтобы называлась "Международной системой единиц" система, основанная на основных единицах, принятых десятой Генеральной конференцией и являющихся следующими;

2) чтобы применялись единицы этой системы, перечисленные в следующей таблице, не предопределяя другие единицы, могущие быть добавленные впоследствии".

На сессии в 1958 г. Международный комитет мер и весов обсудил и принял решение о символе для сокращенного обозначения наименования "Международная система единиц". Был принят символ, состоящий из двух букв SI (начальные буквы слов System International - международная система).

В октябре 1958 г. Международный комитет законодательной метрологии принял следующую резолюцию по вопросу о Международной системе единиц:

метрическая система мера вес

"Международный комитет законодательной метрологии, собравшись на пленарном заседании 7 октября 1958 г. в Париже, объявляет о присоединении к резолюции Международного комитета мер и весов об установлении международной системы единиц измерения (SI).

Основными единицами этой системы являются:

метр - килограмм-секунда-ампер-градус Кельвина-свеча.

В октябре 1960 г. вопрос о Международной системе единиц был рассмотрен на одиннадцатой Генеральной конференции по мерам и весам.

По этому вопросу конференция приняла следующую резолюцию:

"Одиннадцатая Генеральная конференция по мерам и весам, принимая во внимание резолюцию 6 десятой Генеральной конференции по мерам и весам, в которой она приняла шесть единиц в качестве базы для установления практической системы измерений для международных сношений принимая во внимание резолюцию 3, принятую Международным комитетом мер и весов в 1956 г., и принимая во внимание рекомендации, принятые Международным комитетом мер и весов в 1958 г., относящиеся к сокращенному наименованию системы и к приставкам для образования кратных и дольных единиц, решает:

1. Присвоить системе, основанной на шести основных единицах, наименование "Международная система единиц";

2. Установить международное сокращенное наименование этой системы "SI";

3. Образовывать наименования кратных и дольных единиц посредством следующих приставок:

4. Применять в этой системе нижеперечисленные единицы, не предрешая, какие другие единицы могут быть добавлены в будущем:

Принятие Международной системы единиц явилось важным прогрессивным актом, подытожившим большую многолетнюю подготовительную работу в этом направлении и обобщившим опыт научно-технических кругов разных стран и международных организаций по метрологии, стандартизации, физике и электротехнике.

Решения Генеральной конференции и Международного комитета мер и весов по Международной системе единиц учтены в рекомендациях Международной организации по стандартизации (ИСО) по единицам измерений и уже нашли свое отражение в законодательных положениях о единицах и в стандартах на единицы некоторых стран.

В 1958 г. в ГДР было утверждено новое Положение о единицах измерений, построенное на основе Международной системы единиц.

В 1960 г. в правительственном законоположении о единицах измерений Венгерской Народной Республики за основу принята Международная система единиц.

Государственные стандарты СССР на единиц 1955-1958 гг. были построены на основе системы единиц, принятой Международным комитетом мер и весов в качестве Международной системы единиц.

В 1961 г. Комитет стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР утвердил ГОСТ 9867 - 61 "Международная система единиц", в котором устанавливается предпочтительное применение этой системы во всех областях науки и техники и при преподавании.

В 1961 г. правительственным декретом узаконена Международная система единиц во Франции и в 1962 г. в Чехословакии.

Международная система единиц получила отражение в рекомендациях Международного союза чистой и прикладной физики, принята Международной электротехнической комиссией и рядом других международных организаций.

В 1964 г. Международная система единиц легла в основу "Таблицы единиц законного измерения" Демократической Республики Вьетнам.

В период 1962 по 1965 гг. в ряде стран были изданы законы о принятии Международной системы единиц в качестве обязательной или предпочтительной и стандарты на единицы СИ.

В 1965 г. в соответствии с поручением XII Генеральной конференции по мерам и весам Международное бюро мер и весов провело опрос относительно положения с принятием СИ в странах, присоединившихся к Метрической конвенции.

13 стран приняли СИ как обязательную или предпочтительную.

В 10 странах допущено применение Международной системы единиц и проводится подготовка к пересмотру законов с целью придания узаконенного, обязательного характера этой системе в данной стране.

В 7 странах СИ допущена как факультативная.

В конце 1962 г. вышла в свет новая рекомендация Международной комиссии по радиологическим единицам и измерениям (МКРЕ), посвященная величинам и единицам в области ионизирующих излучений. В отличие от предыдущих рекомендаций этой комиссии, которые в основном были посвящены специальным (внесистемным) единицам для измерений ионизирующих излучений, новая рекомендация включает таблицу, в которой на первом месте для всех величин поставлены единицы Международной системы.

На происходившей 14-16 октября 1964 г. седьмой сессии Международного комитета законодательной метрологии, в состав которого входили представители 34 стран, подписавших межправительственную конвенцию, учреждающую Международную организацию законодательной метрологии, была принята по вопросам внедрения СИ следующая резолюция:

"Международный комитет законодательной метрологии, принимая во внимание необходимость быстрого распространения Международной системы единиц СИ, рекомендует предпочтительное применение этих единиц СИ при всех измерениях и во всех измерительных лабораториях.

В частности, во временных международных рекомендациях. принятых и распространенных Международной конференцией законодательной метрологии, эти единицы должны применять предпочтительно для градуировки измерительных аппаратов и приборов, на которые распространяются эти рекомендации.

Иные единицы, применение которых разрешается этими рекомендациями, допускаются лишь временно, и их должны избегать насколько возможно скоро".

Международный комитет законодательной метрологии создал секретариат-докладчик по теме "Единицы измерений", задачей которого является разработка типового проекта законодательства по единицам измерений на основе Международной системы единиц. Ведение секретариата-докладчика по этой теме приняла на себя Австрия.

Преимущества Международной системы

Международная система универсальна. Она охватывает все области физических явлений, все отрасли техники и народного хозяйства. Международная система единиц органически включает в себя такие давно распространенные и глубоко укоренившиеся в технике частные системы, как метрическая система мер и система практических электрических и магнитных единиц (ампер, вольт, вебер и др.). Лишь система, в которую вошли эти единицы, могла претендовать на признание в качестве универсальной и международной.

Единицы Международной системы в большинстве достаточно удобны по своему размеру, а наиболее важные из них имеют удобные на практике собственные наименования.

Построение Международной системы отвечает современному уровню метрологии. Сюда относится оптимальный выбор основных единиц, и в частности их числа и размеров; согласованность (когерентность) производных единиц; рационализованная форма уравнений электромагнетизма; образование кратных и дольных единиц посредством десятичных приставок.

В результате различные физические величины обладают в Международной системе, как правило, и различной размерностью. Это делает возможным полноценный размерный анализ, предотвращая недоразумения, например, при контроле выкладок. Показатели размерности в СИ целочисленны, а не дробны, что упрощает выражение производных единиц через основные и вообще оперирование с размерностью. Коэффициенты 4п и 2п присутствуют в тех и только тех уравнениях электромагнетизма, которые относятся к полям со сферической или цилиндрической симметрией. Метод десятичных приставок, унаследованный от метрической системы, позволяет охватить огромные диапазоны изменения физических величин и обеспечивает соответствие СИ десятичной системе исчисления.

Международной системе присуща достаточная гибкость. Она допускает применение и некоторого числа внесистемных единиц.

СИ - живая и развивающаяся система. Число основных единиц может быть и еще увеличено, если это будет необходимо для охвата какой-либо дополнительной области явлений. В будущем не исключено также смягчение некоторых действующих в СИ регламентирующих правил.

Международная система, как говорит и само ее название, призвана стать повсеместно применяемой единственной системой единиц физических величин. Унификация единиц представляет давно назревшую необходимость. Уже сейчас СИ сделала ненужными многочисленные системы единиц.

Международная система единиц принята более чем в 130 странах мира.

Международная система единиц признана многими влиятельными международными организациями, включая Организацию Объединенных Наций по вопросам образования, науки и культуры (ЮНЕСКО). Среди признавших СИ - Международная организация по стандартизации (ИСО), Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ), Международная Электротехническая комиссия (МЭК), Международный союз чистой и прикладной физики и др.

Список используемой литературы

1. Бурдун, Власов А.Д., Мурин Б.П. Единицы физических величин в науке и технике, 1990

2. Ершов В.С. Внедрение Международной системы единиц, 1986.

3. Камке Д, Кремер К. Физические основы единиц измерения, 1980.

4. Новосильцев. К истории основных единиц СИ, 1975.

5. Чертов А.Г. Физические величины (Терминология, определения, обозначения, размерности), 1990.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

История создания международной системы единиц СИ. Характеристика семи основных единиц, ее составляющих. Значение эталонных мер и условия их хранения. Приставки, их обозначение и значение. Особенности применения системы СМ в международных масштабах.

презентация , добавлен 15.12.2013


История единиц измерения во Франции, их происхождение от римской системы. Французская имперская система единиц, распространенное злоупотребление стандартами короля. Правовая основа метрической системы, полученная в революционной Франции (1795-1812).

презентация , добавлен 06.12.2015


Принцип построения систем единиц физических величин Гаусса, базирующийся на метрической системе мер с отличающимися друг от друга основными единицами. Диапазон измерения физической величины, возможности и методы ее измерения и их характеристика.

реферат , добавлен 31.10.2013


Предмет и основные задачи теоретический, прикладной и законодательной метрологии. Исторически важные этапы в развитии науки об измерениях. Характеристика международной системы единиц физических величин. Деятельность Международного комитета мер и весов.

реферат , добавлен 06.10.2013


Анализ и определение теоретических аспектов физических измерений. История внедрения эталонов международной метрической системы СИ. Механические, геометрические, реологические и поверхностные единицы измерения, области их применения в полиграфии.

реферат , добавлен 27.11.2013


Семь основных системных величин в системе величин, которая определяется Международной системой единиц СИ и принята в России. Математические операции с приближенными числами. Характеристика и классификация научных экспериментов, средств их проведения.

презентация , добавлен 09.12.2013


История развития стандартизации. Внедрение российских национальных стандартов и требований к качеству продукции. Декрет "О введении международной метрической системы мер и весов". Иерархические уровни управления качеством и показатели качества продукции.

реферат , добавлен 13.10.2008


Правовые основы метрологического обеспечения единства измерений. Система эталонов единиц физической величины. Государственные службы по метрологии и стандартизации в РФ. Деятельность федерального агентства по техническому регулированию и метрологии.

курсовая работа , добавлен 06.04.2015


Измерения на Руси. Меры измерения жидкости, сыпучих веществ, единицы массы, денежные единицы. Применение правильных и клейменых мер, весов и гирь всеми торговцами. Создание эталонов для торговли с иностранными государствами. Первый прототип эталона метра.

презентация , добавлен 15.12.2013


Метрология в современном понимании – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Физические величины и международная система единиц. Систематические, прогрессирующие и случайные погрешности.

Международная десятичная система измерений, в основу которой положено использование таких единиц, как килограмм и метр, называется метрической . Разнообразные варианты метрической системы разрабатывались и использовались в течение последних двухсот лет, а различия между ними состояли в основном в выборе основных, базовых единиц. На данный момент практически повсеместно применяется так называемая Международная система единиц (СИ ). Те элементы, которые в ней используются, идентичны во всем мире, хотя в отдельных деталях и есть различия. Международная система единиц очень широко и активно используется во всем мире, причем как в повседневной жизни, так и в научных исследованиях.

На данный момент Метрическая система мер используется в большинстве стран мира. Есть, однако, несколько крупных государств, в которых по сей день применяется основанная на таких единицах, как фунт, фут и секунда – английская система мер. К ним относятся Великобритания, США и Канада. Однако эти страны также уже приняли несколько законодательных мер, направленных на переход к Метрической системе мер .

Сама она зародилась в средине XVIII столетия во Франции. Именно тогда учеными было принято решение о том, что следует создать систему мер , основу которой будут составлять взятые из природы единицы. Суть такого подхода состояла в том, что таковые постоянно остаются неизменными, и поэтому стабильной будет и вся система в целом.

Меры длины

• 1 километр (км) = 1000 метрам (м)
• 1 метр (м) = 10 дециметрам (дм) = 100 сантиметрам (см)
• 1 дециметр (дм) = 10 сантиметрам (см)
• 1 сантиметр (см) = 10 миллиметрам (мм)

Меры площади

• 1 кв. километр (км 2) = 1 000 000 кв. метрам (м 2)
• 1 кв. метр (м 2) = 100 кв. дециметрам (дм 2) = 10 000 кв. сантиметрам (см 2)
• 1 гектар (га) = 100 арам (а) = 10 000 кв. метрам (м 2)
• 1 ар (а) = 100 кв. метрам (м 2)

Меры объёма

• 1 куб. метр (м 3) = 1000 куб. дециметрам (дм 3) = 1 000 000 куб. сантиметрам (см 3)
• 1 куб. дециметр (дм 3) = 1000 куб. сантиметрам (см 3)
• 1 литр (л) = 1 куб. дециметру (дм 3)
• 1 гектолитр (гл) = 100 литрам (л)

Меры веса

• 1 тонна (т) = 1000 килограммам (кг)
• 1 центнер (ц) = 100 килограммам (кг)
• 1 килограмм (кг) = 1000 граммам (г)
• 1 грамм (г) = 1000 миллиграммам (мг)

Метрическая система мер

Необходимо отметить, что метрическая система мера получила признание далеко не сразу. Что касается России, то в нашей стране ее разрешили к использованию после того, как она подписала Метрическую конвенцию . При этом эта система мер в течение длительного времени использовалась параллельно с национальной, в основу которой были положены такие единицы, как фунт, сажень и ведро.

Некоторые старые русские меры

Меры длины

• 1 верста = 500 саженям = 1500 аршинам = 3500 футам = 1066,8 м
• 1 сажень = 3 аршинам = 48 вершкам = 7 футам = 84 дюймам = 2,1336 м
• 1 аршин = 16 вершкам = 71,12 см
• 1 вершок = 4,450 см
• 1 фут = 12 дюймам = 0,3048 м
• 1 дюйм = 2,540 см
• 1 морская миля = 1852,2 м

Меры веса

• 1 пуд = 40 фунтам = 16,380 кг
• 1 фунт = 0,40951 кг

Главное отличие Метрической системы мер от тех, которые применялись ранее, состоит в том, что в ней используется упорядоченный набор единиц измерения. Это означает, что любая физическая величина характеризуется некоей главной единицей, а все единицы дольные и кратные образуются по единому стандарту, а именно – с применением десятичных приставок.

Введение этой системы мер ликвидирует то неудобство, к которому ранее приводило обилие различных единиц измерения, имеющих достаточно сложные правила преобразований между собой. Таковые в метрической системе очень просты и сводятся к тому, что исходная величина умножается или делится на степень 10.

Назад

История создания метрической системы

Как известно, метрическая система зародилась во Франции в конце XVIII столетия. Многообразие мер и весов, стандарты которых порой значительно отличались в разных регионах страны, зачастую приводило к путанице и конфликтам. Таким образом, остро назрела необходимость реформировать действующую систему измерений или же разработать новую, взяв за основу простой и универсальный стандарт. В 1790 году на обсуждение в Национальное собрание был представлен проект небезызвестного князя Талейрана, впоследствии ставшего министром иностранных дел Франции. В качестве эталона длины деятель предложил принять длину секундного маятника на широте 45°.

К слову, идея с маятником была на тот момент уже не нова. Еще в XVII веке ученые делали попытки определить универсальные измерители на основе реальных предметов, сохранявших постоянную величину. Одно их таких исследований принадлежало голландскому ученому Христиану Гюйгенсу, проводившему опыты с секундным маятником и доказавшему, что его длина зависит от широты места, где проводился эксперимент. Еще за столетие до Талейрана на основании собственных опытов Гюйгенс предложил в качестве всемирного эталона длины применить 1/3 длину маятника с периодом колебаний 1 секунда, что приблизительно составляло 8 см.

И все же, предложение вычислить эталон длины на показаниях секундного маятника не нашло поддержки в Академии наук, а в основу будущей реформы легли идеи астронома Мутона, который рассчитывал единицу длины от дуги земного меридиана. Ему же принадлежало предложение создать новую систему измерений на десятичной основе.

В своем проекте Талейран подробно изложил порядок определения и введения единого стандарта длины. Во-первых, предполагалось со всех уголков страны собрать всевозможные меры и привезти в Париж. Во-вторых, Национальному собранию предстояло связаться с Британским парламентом с предложением создания международной комиссии из ведущих ученых обеих стран. После проведения эксперимента Французская академия наук должна была установить точное соотношение между новой единицей длины и мерами, которые ранее применялись в различных уголках страны. Копии эталонов и сравнительные таблицы со старыми мерами необходимо было разослать во все регионы Франции. Данный регламент был одобрен Национальным собранием, а 22 августа 1790 года его утвердил король Людовик XVI.

Работы по определению метра начались в 1792 году. Руководителями экспедиции, которой было поручено измерить дугу меридиана между Барселоной и Дюнкерком, были назначены французские ученые Мешен и Деламбр. Работа французских ученых была рассчитана на несколько лет. Однако в 1793 году Академия наук, проводившая реформу, была упразднена, что вызвало серьезную задержку и без того непростого трудоемкого исследования. Было принято решение не ждать окончательных результатов по измерению дуги меридиана и рассчитать дину метра на основе уже имеющихся данных. Так в 1795 году был определен временный метр как 1/10000000 часть парижского меридиана между экватором и северным полюсом. Работы по уточнению метра были завершены к осени 1798 года. Новый метр оказался короче на 0,486 линии или 0,04 французского дюйма. Именно это значение легло в основу нового эталона, узаконенного 10 декабря 1799 года.

Одним из основных положений метрической системы является зависимость всех мер от единого линейного стандарта (метра). Так, например, при определении основной единицы веса — — было решено взять за основу кубический сантиметр чистой воды.

К концу XIX века почти во всей Европе, за исключением Греции и Англии, была принята метрическая система. Быстрому распространению этой уникальной системы мер, которой мы пользуемся и поныне, способствовали простота, единство и точность. Несмотря на все преимущества метрической системы Россия на рубеже XIX - XX столетий так и не решилась присоединиться к большинству европейских стран, уже тогда сломав вековые привычки народа и отказавшись от использования традиционной русской системы мер. Впрочем, «Положение о весах и мерах» от 4 июня 1899 года официально допускало применение килограмма наряду с русским фунтом. Окончательный же измерений завершился лишь к началу 1930-х годов.

На фасаде Министерства Юстиции в Париже под одним из окон в мраморе вырезана горизонтальная линия и надпись «метр». Такая миниатюрная деталь едва заметна на фоне величественного здания Министерства и площади Вандома, но эта линия – единственная из оставшихся в городе «эталонов метра», которые были расположены по всему городу более 200 лет назад в попытке представить народу новую универсальную систему мер – метрическую.

Мы часто принимаем систему мер как должное и даже не задумываемся, какая история лежит за её созданием. Метрическая система, которую изобрели во Франции, является официальной по всему миру, за исключением трёх государств: США, Либерии и Мьянмы, хотя и в этих странах её используют в некоторых сферах вроде международной торговли.

Можете себе представить, каким был бы наш мир, если система мер была везде своя, наподобие привычной нам ситуации с валютами? А ведь всё так и было до французской революции, разгоревшейся в конце 18 века: тогда единицы мер и весов были разными не только между отдельными государствами, но даже в пределах одной страны. Почти в каждой французской провинции существовали свои единицы мер и веса, несопоставимые с единицами, применяемыми их соседями.

Революция принесла ветер перемен и в эту сферу: в период с 1789 по 1799 активисты стремились перевернуть не только правительственный режим, но и основательно изменить социум, изменив традиционные устои и привычки. К примеру, с целью ограничить влияние церкви на общественную жизнь, революционеры представили новый Республиканский календарь в 1793 году: он состоял из десятичасовых дней, один час равнялся 100 минутам, одна минута – 100 секундам. Этот календарь полностью соответствовал стремлению нового правительства ввести десятичную систему во Франции. Такой подход к исчислению времени так и не прижился, но людям пришла по вкусу десятичная система мер, которая базировалась на метрах и килограммах.

Над разработкой новой системы мер трудились первые научные умы Республики. Учёные намеревались изобрести систему, которая подчинялась бы логике, а не местным традициям или пожеланиям властей. Тогда они приняли решение основываться на том, что дала нам природа – эталонный метр должен был равняться одной десятимиллионной расстояния от Северного полюса до экватора. Это расстояние измерили по Парижскому меридиану, который проходил через здание Парижской обсерватории и делил его на две равные части.

В 1792 году учёные Жан-Батист Жозеф Деламбр и Пьер Мешен отправились вдоль меридиана: целью первого был город Дюнкерк на севере Франции, второй последовал на юг в Барселону. Используя новейшее оборудование и математический процесс триангуляции (метод построения геодезической сети в виде треугольников, в которых измерены их углы и некоторые из сторон) они рассчитывали измерить дугу меридиана между двумя городами, находившимися на уровне моря. Затем с помощью метода экстраполяции (метод научного исследования, состоящий в распространении выводов, полученных из наблюдения над одной частью явления, на другую его часть) они собирались рассчитать расстояние между полюсом и экватором. По первичной задумке на все замеры и создание новой универсальной системы мер учёные планировали потратить год, но в итоге процесс растянулся на целые семь лет.

Астрономы столкнулись с тем, что в те неспокойные времена люди часто воспринимали их с большой осторожностью и даже враждой. Кроме того, без поддержки местного населения, учёных часто не допускали к работе; бывали случаи, когда они получали травмы, забираясь на высочайшие точки в округе вроде куполов церквей.

С вершины купола Пантеона Деламбр производил измерения на территории Парижа. Изначально король Людовик XV возводил здание Пантеона для церкви, но республиканцы оборудовали его под центральную геодезическую станцию города. Сегодня Пантеон служит мавзолеем для героев Революции: Вольтера, Рене Декарта, Виктора Гюго и др. В те времена здание тоже выполняло функции музея – там хранились все старые эталоны мер и весов, которые присылали жители всей Франции в ожидании новой совершенной системы.

К сожалению, несмотря на все усилия учёных, потраченные на разработку достойной замены старым единицам измерения, никто не хотел использовать новую систему. Люди отказывались забыть привычные способы измерения, которые часто были тесно связаны с местными традициями, ритуалами и бытом. Например, эль – единица измерения ткани – как правило равнялась размеру ткацких станков, а размер пахотной земли исчислялся исключительно в днях, которые нужно было потратить на её обработку.

Парижские власти были настолько возмущены отказом жителей использовать новую систему мер, что часто отправляли полицию на местные рынки, чтобы те силой вводили её в оборот. В итоге в 1812 Наполеон забросил политику введения метрической системы – её всё ещё преподавали в школах, но людям позволялось использовать привычные единицы мер до 1840, когда политика была возобновлена.

Франции потребовалась почти сотня лет, чтобы полностью перейти на метрическую систему. Это наконец удалось, но не благодаря настойчивости правительства: Франция быстро двигалась в направлении индустриальной революции. Кроме того, было необходимо усовершенствовать карты местности в военных целях – этот процесс требовал точности, что не было возможным без универсальной системы мер. Франция уверенно выходила на международный рынок: в 1851 году в Париже состоялась первая Международная ярмарка, на которой участники мероприятия делились своими достижениями в сфере науки и промышленности. Метрическая система была просто необходима, чтобы избежать путаницы. Возведение Эйфелевой башни высотой 324 метра было приурочено к Международной ярмарке в Париже в 1889 году – тогда она стала самым высоким рукотворным строением в мире.

В 1875 году было учреждено Международное бюро мер и весов, штаб-квартира которого расположена в тихом предместье Парижа – в городе Севр. Бюро поддерживает международные стандарты и единство семи мер: метр, килограмм, секунда, ампер, Кельвин, Моль и Кандела. Там хранится эталон метра из платины, с которого раньше тщательно изготавливали копии-эталоны и рассылали в другие страны в качестве образца. В 1960 году Генеральная конференция мер и весов приняла определение метра на основе длины световой волны – таким образом сделав эталон ещё ближе к природе.

В штаб-квартире Бюро находится также и эталон килограмма: он размещён в подземном хранилище под тремя стеклянными колпаками. Эталон выполнен в виде цилиндра из сплава платины и иридиума, в ноябре 2018 стандарт будет пересмотрен и переопределён с помощью квантовой постоянной Планка. Резолюция о ревизии Международной системы единиц была принята ещё в 2011 году, однако ввиду некоторых технических особенностей процедуры, её проведение не представлялось возможным до недавнего времени.

Определение единиц мер и весов – очень трудоёмкий процесс, который сопровождается различными сложностями: от нюансов проведения экспериментов до финансирования. Метрическая система лежит в основе прогресса во многих сферах: в науке, экономике, медицине и пр., она жизненно важна для дальнейших исследований, глобализации и совершенствования нашего понимания вселенной.