Основные единицы системы СИ

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО  ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

МОСКОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ «Городское строительство и хозяйство»

Кафедра  ТЕХНИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ 
 

РЕФЕРАТ

ОСНОВНЫЕ  ЕДИНИЦЫ СИСТЕМЫ  СИ 

 
 
 

г.Москва, 2011г. 

СОДЕРЖАНИЕ

Сокращения…………………………………………………………3

Введение…………………………………………………………….4

Создание и  развитие метрической системы мер...……………….5

Характеристика  международной системы единиц……………….7

Международная единица…………………………………………..9

Основные единицы  системы СИ…………………….………...….11

Правила написаний  обозначений единиц………………………..16

Приставки единиц системы СИ и правила их написания...……..18

Заключение…………………………………………………………22

Список литературы……………………….………………………..24 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

СОКРАЩЕНИЯ 

CИ (SI, фр. Le Système International d'Unités) - Система Интернациональная

ГДР - Германская Демократическая Республика

СССР - Союз Советских Социалистических Республик

ГОСТ  – Государственный стандарт

МКРЕ - Международная комиссия по радиологическим единицам и измерениям

ГКМВ - Генеральная конференция по мерам и весам

США – Соединенные Штаты Америки 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ

 Многообразие единиц физических величин на определенной ступени развития общества стало тормозить экономические, торговые и научные связи. Даже отдельные государства и их административные области для одних и тех же величин вводили свои единицы. В разных областях науки и техники появлялись свои, специфические единицы, удобные только именно для этой отрасли.  
В связи с этим возникла тенденция к унификации единиц физических величин, необходимость в системах единиц, которые охватывали бы единицы величин как можно больших разделов науки и техники.

 В представленном реферате будут рассмотрены основные единицы системы СИ, история создания системы и актуальность использования  её в настоящее время. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

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. 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 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 них 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.

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:

"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). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ОСНОВНЫЕ  ЕДИНИЦЫ СИСТЕМЫ СИ

Основными единицами Международной системы  единиц СИ (SI) являются:

метр (м) – длина пути, проходимого светом в вакууме за интервал времени 1/299 792 458 с;

килограмм (кг) – единица массы, равная массе международного прототипа килограмма;

секунда (с) – время, равное 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133;

ампер (А) – сила 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, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия, равную 2·10-7 Н;

кельвин (К) – единица термодинамической температуры, равная 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды;

кандела (кд) – сила света в заданном направлении от источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540·1012 Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср;