Telah ada dan masih terdapat banyak sistem pengukuran yang berbeza di dunia. Ia berfungsi untuk membolehkan orang ramai bertukar-tukar pelbagai maklumat, contohnya, semasa membuat transaksi, memberi preskripsi ubat atau membangunkan garis panduan untuk penggunaan teknologi. Untuk mengelakkan kekeliruan, Sistem Antarabangsa untuk Pengukuran Kuantiti Fizikal telah dibangunkan.
Apakah itu sistem untuk mengukur kuantiti fizik?
Konsep sedemikian sebagai sistem unit kuantiti fizik, atau ringkasnya sistem SI, selalunya boleh didapati bukan sahaja dalam pelajaran fizik dan kimia sekolah, tetapi juga dalam kehidupan seharian. Dalam dunia moden, orang lebih daripada sebelumnya memerlukan maklumat tertentu - contohnya, masa, berat, isipadu - untuk dinyatakan dengan cara yang paling objektif dan tersusun. Untuk ini sistem pengukuran bersatu telah dicipta - satu set unit ukuran yang diterima secara rasmi yang disyorkan untuk digunakan dalam kehidupan seharian dansains.
Sistem pengukuran yang wujud sebelum kemunculan sistem SI
Sudah tentu, keperluan untuk langkah-langkah sentiasa wujud dalam diri seseorang, namun, sebagai peraturan, langkah-langkah ini tidak rasmi, mereka ditentukan melalui bahan-bahan yang telah diubahsuai. Ini bermakna mereka tidak mempunyai standard dan mungkin berbeza dari satu kes ke kes.
Contoh yang jelas ialah sistem ukuran panjang yang diterima pakai di Rusia. Span, siku, arshin, sazhen - semua unit ini pada asalnya terikat pada bahagian badan - tapak tangan, lengan bawah, jarak antara lengan yang dihulurkan. Sudah tentu, ukuran akhir adalah tidak tepat akibatnya. Selepas itu, kerajaan telah berusaha untuk menyeragamkan sistem pengukuran ini, tetapi ia masih kekal tidak sempurna.
Negara lain mempunyai sistem mereka sendiri untuk mengukur kuantiti fizikal. Contohnya, di Eropah, sistem ukuran Inggeris adalah biasa - kaki, inci, batu, dll.
Mengapa kita memerlukan sistem SI?
Pada abad XVIII-XIX, proses globalisasi menjadi aktif. Semakin banyak negara mula menjalin hubungan antarabangsa. Di samping itu, revolusi saintifik dan teknologi telah mencapai kemuncaknya. Para saintis di seluruh dunia tidak dapat berkongsi hasil penyelidikan saintifik mereka dengan berkesan kerana fakta bahawa mereka menggunakan sistem yang berbeza untuk mengukur kuantiti fizikal. Sebahagian besarnya disebabkan oleh pelanggaran hubungan dalam komuniti saintifik dunia, banyak undang-undang fizikal dan kimia telah "ditemui" beberapa kali oleh saintis yang berbeza, yang sangat menghalang perkembangan sains dan teknologi.
Oleh itu, terdapat keperluan untuk sistem bersatu untuk mengukur unit fizikal, yang bukan sahaja membenarkan saintis di seluruh dunia membandingkan hasil kerja mereka, tetapi juga mengoptimumkan proses perdagangan dunia.
Sejarah Sistem Pengukuran Antarabangsa
Untuk menstruktur kuantiti fizik dan mengukur kuantiti fizik, sistem unit, yang sama untuk seluruh masyarakat dunia, telah menjadi perlu. Walau bagaimanapun, untuk mencipta sistem sedemikian yang akan memenuhi semua keperluan dan menjadi yang paling objektif adalah tugas yang sangat sukar. Asas sistem SI masa hadapan ialah sistem metrik, yang tersebar luas pada abad ke-18 selepas Revolusi Perancis.
Titik permulaan bermulanya pembangunan dan penambahbaikan Sistem Antarabangsa untuk mengukur kuantiti fizik boleh dipertimbangkan pada 22 Jun 1799. Pada hari inilah piawaian pertama telah diluluskan - meter dan kilogram. Ia diperbuat daripada platinum.
Walaupun begitu, Sistem Unit Antarabangsa secara rasmi diterima pakai hanya pada tahun 1960 pada Persidangan Agung Pertama mengenai Timbang dan Sukat. Ia termasuk 6 unit asas pengukuran kuantiti fizikal: saat (masa), meter (panjang), kilogram (jisim), kelvin (suhu termodinamik), ampere (semasa), candela (keamatan cahaya).
Pada tahun 1964, nilai ketujuh telah ditambahkan kepada mereka - tahi lalat, yang mengukur jumlah bahan dalam kimia.
Selain itu, terdapat jugaunit terbitan yang boleh dinyatakan dalam sebutan asas menggunakan operasi algebra mudah.
Unit SI asas
Memandangkan unit asas sistem kuantiti fizik mestilah seobjektif mungkin dan tidak bergantung kepada keadaan luaran seperti tekanan, suhu, jarak dari khatulistiwa dan lain-lain, perumusan definisi dan piawaiannya perlu diperlakukan secara asas.
Mari kita pertimbangkan setiap unit asas sistem pengukuran kuantiti fizik dengan lebih terperinci.
Kedua. Unit masa. Ini adalah kuantiti yang agak mudah untuk dinyatakan, kerana ia berkaitan secara langsung dengan tempoh revolusi Bumi mengelilingi Matahari. Satu saat ialah 1/31536000 setahun. Walau bagaimanapun, terdapat cara yang lebih kompleks untuk mengukur detik piawai, yang dikaitkan dengan tempoh sinaran atom cesium. Kaedah ini meminimumkan ralat, yang diperlukan oleh tahap perkembangan sains dan teknologi semasa
Meter. Satu unit ukuran untuk panjang dan jarak. Pada pelbagai masa, percubaan dibuat untuk menyatakan meter sebagai sebahagian daripada khatulistiwa atau dengan bantuan bandul matematik, tetapi semua kaedah ini tidak cukup tepat, supaya nilai akhir boleh berubah dalam milimeter. Ralat sedemikian adalah kritikal, jadi untuk masa yang lama saintis telah mencari cara yang lebih tepat untuk menentukan standard meter. Pada masa ini, satu meter ialah panjang laluan yang dilalui oleh cahaya dalam (1/299,792,458) saat
Kilogram. Unit jisim. Sehingga kini, kilogram adalah satu-satunya kuantiti yang ditakrifkan melalui piawaian sebenar, yangdisimpan di ibu pejabat Biro Timbang dan Sukat Antarabangsa. Dari masa ke masa, piawaian sedikit mengubah jisimnya disebabkan oleh proses kakisan, serta pengumpulan habuk dan zarah kecil lain di permukaannya. Itulah sebabnya ia dirancang untuk menyatakan nilainya dalam masa terdekat melalui sifat fizikal asas
- Kelvin. Unit ukuran untuk suhu termodinamik. Kelvin adalah sama dengan 1/273, 16 daripada suhu termodinamik bagi titik tiga air. Ini adalah suhu di mana air berada dalam tiga keadaan sekaligus - cecair, pepejal dan gas. Darjah Celsius ditukar kepada Kelvin dengan formula: t K \u003d t C ° + 273
- Amp. Satu unit kekuatan semasa. Arus tidak berubah, semasa laluannya melalui dua konduktor lurus selari dengan luas keratan rentas minimum dan panjang tak terhingga, terletak pada jarak 1 meter antara satu sama lain (daya yang sama dengan 2 10-7timbul pada setiap bahagian konduktor ini H), bersamaan dengan 1 ampere.
- Candela. Unit ukuran untuk keamatan cahaya ialah kecerahan sumber dalam arah tertentu. Nilai khusus yang jarang digunakan dalam amalan. Nilai unit diperoleh melalui kekerapan sinaran dan keamatan tenaga cahaya.
- Moth. Unit kuantiti bahan. Pada masa ini, tahi lalat adalah unit yang berbeza untuk unsur kimia yang berbeza. Ia secara berangka sama dengan jisim zarah terkecil bahan ini. Pada masa hadapan, ia dirancang untuk menyatakan tepat satu tahi lalat menggunakan nombor Avogadro. Untuk melakukan ini, bagaimanapun, adalah perlu untuk menjelaskan maksud nombor itu sendiri. Avogadro.
Awalan SI dan maksudnya
Untuk kemudahan menggunakan unit asas kuantiti fizik dalam sistem SI, dalam praktiknya, senarai awalan universal telah diterima pakai, dengan bantuan unit pecahan dan berbilang dibentuk.
Unit terbitan
Jelas sekali, terdapat lebih daripada tujuh kuantiti fizik, yang bermaksud unit juga diperlukan di mana kuantiti ini harus diukur. Untuk setiap nilai baharu, satu unit baharu diterbitkan, yang boleh dinyatakan dalam sebutan yang asas menggunakan operasi algebra termudah, seperti pembahagian atau pendaraban.
Adalah menarik bahawa, sebagai peraturan, unit terbitan dinamakan sempena saintis atau tokoh sejarah yang hebat. Sebagai contoh, unit untuk kerja ialah Joule atau unit untuk induktansi ialah Henry. Terdapat banyak unit terbitan - lebih daripada dua puluh jumlahnya.
Unit luar sistem
Walaupun penggunaan unit sistem SI kuantiti fizik yang meluas dan meluas, unit ukuran bukan sistem masih digunakan dalam amalan dalam banyak industri. Sebagai contoh, dalam perkapalan - batu nautika, dalam barang kemas - karat. Dalam kehidupan seharian, kita mengetahui unit bukan sistemik seperti hari, peratusan, dioptri, liter dan banyak lagi.
Perlu diingat bahawa, walaupun mereka sudah biasa, apabila menyelesaikan masalah fizikal atau kimia, unit bukan sistemik mesti ditukar kepada unit ukurankuantiti fizik dalam sistem SI.
