Heute scheint es offensichtlich, dass ein Kilogramm Zucker in Russland und Afrika ein Kilogramm Zucker sein wird. Sie werden überrascht sein zu erfahren, dass 1 Pud noch vor 200 Jahren selbst in benachbarten Provinzen anders wog. Durch das internationale SI-System, das heute von den meisten Ländern der Welt betrieben wird, sind wir auf einen gemeinsamen Nenner gebracht worden. Aber es war nicht immer so. Über die Geschichte der Einführung von Messstandards und des einheitlichen SI-Systems - später im Artikel.
Warum brauchen wir Standards?
Die Entwicklung der Zivilisation hat viele Standards und Maßstäbe von Maßstäben gekannt, die sich im Laufe der Jahrhunderte geändert haben. Zum Beispiel ist ein Gewichtsmaß im alten Ägypten ein Kikkar, im alten Rom ein Talent, in Russland ein Pud. Und all diese Maßnahmen, die sich gegenseitig ersetzten, erforderten, dass sich die Menschheit auf gemeinsame Einheiten physikalischer Parameter einigte, die mit einer einzigen vertraglichen Einheit (Standard) für alle vergleichbar wären.
Mit der Entwicklung des wissenschaftlichen und technologischen Fortschritts stieg die Notwendigkeit für ein solches einheitliches System von Standards nur noch an. Ausgehend vom handels- und wirtschaftswissenschaftlichen Tätigkeitsbereich hat sich dieses Normensystem entwickelteine Notwendigkeit in allen anderen Bereichen - Konstruktion (Zeichnungen), Industrie (z. B. die Einheit von Legierungen) und sogar Kultur (Zeitintervalle).
Wie der Zähler ermittelt wurde
Fast bis Ende des 17. Jahrhunderts waren Längenmaße in verschiedenen Ländern unterschiedlich. Aber jetzt ist die Zeit gekommen, in der die Entwicklung der Wissenschaft ein einziges Längenmaß erforderte - das katholische Meter.
Der erste Standard wurde von dem britischen Wissenschaftler und Philosophen John Wilkins vorgeschlagen - die Länge eines Pendels, dessen halbe Periode gleich einer Sekunde ist, als Längeneinheit zu nehmen. Doch schnell wurde klar, dass dieser Wert je nach Messort stark schwankt.
1790 verabschiedete die Nationalversammlung in Frankreich auf Vorschlag des damaligen Ministers Talleyrand ein Metermaß, 1791 akzeptierte die französische Akademie der Wissenschaften bereits ein Zehnmillionstel als Längenmaß die Entfernung zwischen dem Äquator und dem Nordpol, gemessen entlang des Pariser Meridians. Stimme zu, ziemlich schwierig.
Beruhigungsversuche fortgesetzt
Der Prototyp des modernen SI-Systems war das metrische System in Frankreich, das 1795 vom Nationalkonvent vorgeschlagen wurde, um von den führenden Wissenschaftlern dieser Zeit entwickelt zu werden. Mitarbeit an der Entwicklung von Längen- und Massennormalen Ch. Coulomb, J. Lagrange, P.-S. Laplace und andere. Es gab mehrere Vorschläge, aber der Meridian wurde trotzdem gemessen. Und der erste Meterstandard wurde 1975 aus Messing hergestellt.
Und doch sollte der 22. Juni 1799 als Geburtstag des einheitlichen Maßsystems und als Prototyp des modernen SI-Einheitensystems gelten. Damals wurde in Frankreich Platin hergestelltdie ersten Standards des Meters und des Kilogramms.
Jahre vergehen, das Gaußsche absolute Einheitensystem (1832) und Präfixe für mehrere Einheiten von Maxwell und Thomson erscheinen.
Und 1875 unterzeichneten 17 Staaten die Meterkonvention. Sie genehmigte das Internationale Maßbüro und das Internationale Maßkomitee, und die Generalkonferenz für Maß und Gewicht nahm ihre Tätigkeit auf. Auf seiner ersten Konferenz im Jahr 1889 wurde das erste einheitliche metrische System angenommen, basierend auf Meter, Kilogramm, Sekunde.
Die Geschichte der Benchmarks geht weiter
Die Entwicklung von Elektrizität und Optik nimmt ihre eigenen Anpassungen am Konzept der Standards vor. Die Wissenschaft steht nicht still und erfordert neue Maßeinheiten.
1954 wurden auf der Zehnten Generalkonferenz für Maß und Gewicht sechs Einheiten angenommen - Meter, Kilogramm, Sekunde, Ampere, Candela, Grad Kelvin. 1960 wurde dieses System Systeme International d'Unites genannt, und 1960 wurde der Standard des International System of Units, abgekürzt als SI, übernommen. Das russischsprachige „SI“steht für Internationales System. Dies ist das SI-Maßsystem, das heute auf der ganzen Welt verwendet wird. Ausnahmen waren die USA, Nigeria, Myanmar.
Definition des SI-Systems
Es sei gleich darauf hingewiesen, dass dies nicht das einzige Normensystem ist. Einige Zweige der angewandten Physik verwenden andere Einheitensysteme.
Heute ist das International System of Physical Quantities SI das am häufigsten verwendete metrische System der Welt. Die offizielle detaillierte Beschreibung ist in dargelegt"SI-Broschüre" (1970). Offizielle Definition "Das Internationale Einheitensystem SI ist ein Einheitensystem, das auf dem Internationalen Einheitensystem basiert, zusammen mit Namen und Symbolen, sowie einer Reihe von Präfixen … mit Anwendungsregeln …".
Grundsystem
Die Prinzipien der SI-Einheiten lauten wie folgt:
- Sieben Grundeinheiten physikalischer Größen sind definiert. Im SI-System können sie nicht aus anderen Größen abgeleitet werden. Diese sind Kilogramm (Gewicht), Meter (Länge), Sekunde (Zeit), Ampere (Strom), Kelvin (Temperatur), Mol (Stoffmenge), Candela (Lichtstärke).
- Es werden abgeleitete Größen aus den Werten des SI-Grundsystems ermittelt, die man durch mathematische Operationen mit den Grundgrößen erhält.
- Präfixe für Mengen und Regeln für deren Verwendung sind definiert. Präfixe bedeuten, dass die Einheit mit einer ganzen Zahl dividiert/multipliziert werden muss, die eine Potenz von 10 ist.
Sinn in Leben und Wissenschaft
Wie bereits erwähnt, verwenden die meisten Länder der Welt SI-Einheiten. Auch wenn sie im Alltag landesübliche Einheiten verwenden, werden sie durch Umrechnung in das SI-System mit festen Koeffizienten bestimmt.
Alle Grundeinheiten des SI-Systems sind durch physikalische Konstanten oder Phänomene definiert, die unveränderlich sind und überall auf der Welt mit hoher Genauigkeit reproduziert werden können. Einzige Ausnahme ist das Kilogramm, dessen Maßstab bisher der einzige physische Prototyp bleibt.
MKS Einheitensystem (Meter, Kilogramm,zweitens) ermöglicht es Ihnen, Probleme der Mechanik, Thermodynamik und anderer Bereiche der theoretischen Physik und der praktischen Wissenschaft zu lösen.
Aber in manchen Branchen (zum Beispiel in der Elektrodynamik) verliert das SI-System gegenüber anderen metrischen Systemen. Aus diesem Grund gibt es auf der Welt mehrere metrische Systeme, deren Werte teilweise an die wichtigsten Standards gebunden sind - Kilogramm, Meter und Sekunde.
SI-Einheiten
Grundeinheiten (Erinnerung - es gibt sieben davon) und ihre Bezeichnungen sind in der Tabelle aufgeführt, aber sie sind uns allen gut bekannt. Die Namen der Einheiten in diesem System werden mit Kleinbuchstaben geschrieben, und nach der Bezeichnung der Einheiten wird kein Punkt gesetzt.
Abgeleitete Einheiten (es gibt 22 davon) werden durch mathematische Berechnungen ausgedrückt und folgen aus physikalischen Gesetzen. Geschwindigkeit ist beispielsweise die Entfernung, die ein Körper pro Zeiteinheit zurücklegt - m / s. Einige abgeleitete Einheiten haben ihre eigenen Namen (Bogenmaß, Hertz, Newton, Joule) und können auf unterschiedliche Weise geschrieben werden.
Es gibt Einheiten, die nicht im SI-System enth alten sind, aber zusammen verwendet werden dürfen. Sie sind vom Allgemeinen Übereinkommen über Maß und Gewicht zugelassen. Zum Beispiel Minute, Stunde, Tag, Liter, Knoten, Hektar.
Es ist auch erlaubt, Einheiten von logarithmischen Werten sowie relative zu verwenden. Zum Beispiel Prozent, Oktave, Dekade.
Die Verwendung von weit verbreiteten Werten ist ebenfalls erlaubt. Zum Beispiel Woche, Jahr, Jahrhundert.
Es gibt Konvektoren zum Konvertieren von Werten aus verschiedenen Systemen. Es gibt viele von ihnen, aber sie alle verlassen sich daraufeinheitliche metrische Werte.
Vorteile des internationalen SI-Systems
Die Universalität dieses Systems ist offensichtlich. Alle physikalischen Phänomene, alle Bereiche des Managements und der Technik werden durch ein einziges Größensystem abgedeckt. Nur das SI-System gibt wichtige und einfach zu verwendende Einheiten an.
Das System zeichnet sich durch Flexibilität aus, die die Verwendung von Einheiten außerhalb des Systems und die Möglichkeit der Entwicklung ermöglicht - bei Bedarf kann die Anzahl der SI-Werte erhöht werden. Einheiten unterliegen Anpassungen in Übereinstimmung mit internationalen Vereinbarungen und dem Entwicklungsstand der Messtechnologien.
Durch die Vereinheitlichung der Einheiten wurde dieses System weit verbreitet (in mehr als 130 Ländern) und von vielen einflussreichen internationalen Organisationen (UNO, UNESCO, International Union of Pure and Applied Physics) anerkannt.
Das SI-System steigert die Produktivität von Designern und Wissenschaftlern, vereinfacht und erleichtert den Bildungsprozess und die Praxis internationaler Kontakte in allen Bereichen.
Letzter physischer Prototyp
Alle Einheiten im SI-System werden durch physikalische Konstanten definiert. Ausnahme ist das Kilogramm. Nur dieser Standard hat bisher einen eigenen physikalischen Prototypen und dieser zeichnet sich durch eine schmale Reihe von Maßeinheiten aus.
Der Kilogramm-Standard ist ein Zylinder aus einer Legierung aus 9 Teilen Platin und 1 Teil Iridium. Seine Masse entspricht einem Liter Wasser bei höchster Dichte (4 Grad Celsius, Normaldruck über NN). 1889 wurden 80 davon hergestellt, davon 17an Länder übertragen, die die Metric Convention unterzeichnet haben.
Heute befindet sich das Original dieser Norm unter drei versiegelten Kapseln in der Stadt Sevres am Stadtrand von Paris im Tresor des Internationalen Büros für Maß und Gewicht. Jedes Jahr wird es feierlich entfernt und versöhnt.
Die russische Version des Kilogrammstandards befindet sich im Allrussischen Forschungsinstitut für Metrologie. Mendelejew (St. Petersburg). Dies sind die Prototypen Nr. 12 und Nr. 26.
Ihr iPhone wird durch den Wegfall des Massennormals im SI-System kaputt gehen
Das gesamte metrische System der Menschheit ist heute bedroht. Und das, weil nur der einzige physisch existierende Standard schnell „abnehmen“ist.
Experimentell wurde nachgewiesen, dass der Kilogrammstandard jedes Jahrhundert um 3 x 10−8 Kilogramm leichter wird. Dies liegt an der Ablösung von Atomen während der jährlichen Vermessungen. Offensichtlich zieht eine Verletzung der Konstante dieses Wertes zwangsläufig eine Änderung aller anderen Werte nach sich.
Das Electronic Kilogram Project (National Institute of Standards and Technology, USA) wird aufgerufen, die Situation zu retten, das die Schaffung eines Geräts mit einer solchen Leistung vorsieht, das 1 Kilogramm Masse in einem elektromagnetischen Feld heben kann. An der Erstellung wird noch gearbeitet.
Die andere Richtung ist ein Würfel aus 2250 x 281489633 Kohlenstoff-12-Atomen. Seine Höhe beträgt 8,11 Zentimeter und nimmt mit der Zeit nicht ab. Dieses Projekt befindet sich ebenfalls in der Entwicklung.
Wissenswertes über Normen und nicht nur
Zeit ist ein konstanter Wert. InIn allen Zeitzonen unseres Planeten wird die Zeit relativ zur Weltzeit UTC bestimmt. Interessanterweise hat diese Abkürzung keine Dekodierung.
Segler verwenden weiterhin die Einheit "Knoten". Nur wenige wissen es, aber diese Einheit hat eine lange Geschichte. Um die Geschwindigkeit von Schiffen zu messen, wurde früher ein Baumstamm mit im gleichen Abstand gebundenen Knoten verwendet. Moderne Tachometer sind viel perfekter geworden, aber der Name ist geblieben.
Und auch die Messung der Motorleistung von Kraftfahrzeugen basiert auf einer realen Tatsache. Der Erfinder der Dampfmaschine, James White, demonstrierte auf diese Weise den Nutzen seiner Entdeckung. Unter 1 PS berechnete er die Masse der Last, die das Pferd pro Minute heben würde.
