ЧЕРТОВ А.Г. "ЕДИНИЦЫ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН", 1977

ГЛАВНАЯ СТРАНИЦА / МЕНЮ САЙТА / СОДЕРЖАНИЕ ДАННОЙ СТАТЬИ

Естественные системы единиц

Естественными системами единиц называют системы, основанные на физических константах. Первую такую систему предложил в 1906 г. Планк. В качестве основных единиц своей системы он выбрал: скорость света в вакууме, гравитационную постоянную, постоянные Больцмана и Планка.

Известны и другие естественные системы единиц. Так, в атомной физике применяется естественная система единиц Хартри, основными единицами которой являются: заряд и масса электрона, радиус первой боровской орбиты атома водорода и постоянная Планка. В релятивистской квантовой механике пользуются естественной системой единиц, основанной на постоянных Планка и Больцмана, скорости света в вакууме и массе электрона или протона.

Естественные системы имеют одно преимущество - их использование при построении физических теорий позволяет придать физическим законам более простой вид. При этом некоторые формулы освобождаются от числовых коэффициентов.

Единицы длины, массы, времени и других важнейших физических величин в естественных системах единиц имеют размер, неудобный для применения их на практике. Так, в системе Планка единица длины равна 4,03·10-35 м, единица массы - 5,42·10-8 кг, единица времени - 1,34·10-43 с, единица термодинамической температуры - 3,63·1032 К. В системе Хартри единица длины равна 5,29·10-11 м, единица массы - 9,11·10-31 кг, единица времени - 2,42·10-17 с, единица энергии - 4,36·10-18 Дж и т.д.

Вполне понятно, что системы с такими единицами имеют весьма ограниченные области применения.

Основные этапы подготовки Международной системы единиц

Многообразие систем единиц так же, как и многообразие внесистемных единиц, создает трудности в научных и экономических общениях. Поэтому еще в XIX в. возникла необходимость в создании единой международной системы, которая включала бы в себя единицы всех разделов физики. Однако соглашение о введении такой системы было принято только в 1960 г. Рассмотрим кратко основные этапы подготовки и введения Международной системы.

1. Как было указано выше, система МКС может быть легко распространена на область электрических величин путем добавления к трем основным единицам этой системы одной единицы основной электрической величины.

На это обстоятельство было обращено внимание на V Генеральной конференции по мерам и весам, состоявшейся в 1913 г., которая поручила Международному комитету мер и весов изучить вопрос о создании Международной системы единиц на основе системы МКС.

2. В 1948 г. Международный союз чистой и прикладной физики представил на IX Генеральную конференцию по мерам и весам предложение, в котором предусматривалось принятие Международной практической системы единиц с основными единицами - метр, килограмм (масса), секунда и одной единицей Абсолютной практической системы электрических единиц.

Одновременно с этим IX Генеральная конференция по мерам и весам получила от французского правительства проект международной унификации единиц. В этом проекте, в частности, предлагалось принять в качестве единиц механических величин единицы системы МКС, а в качестве единиц электромагнитных величин - единицы Абсолютной практической системы электрических единиц.

3. Вопрос о Международной системе единиц обсуждался в 1954 г. на X Генеральной конференции по мерам и весам, которая решила принять в качестве основных единиц этой системы следующие:

метр - единица длины, килограмм - единица массы, секунда - единица времени, ампер - единица силы тока,

градус Кельвина - единица термодинамической температуры, свеча - единица силы света.

4. В 1960 г. XI Генеральная конференция по мерам и весам приняла решение: а) присвоить системе, основанной на шести основных единицах, наименование "Международная система единиц"; б) установить международное сокращенное наименование этой системы "SI" *; в) ввести таблицу приставок для образования кратных и дольных единиц (см. табл. 2) **; г) образовать 27 производных единиц Международной системы, указав, что в будущем могут быть добавлены другие производные единицы.

Этим была завершена большая подготовительная работа по введению Международной системы единиц.

5. Вновь введенная система имеет ряд преимуществ перед другими существующими в настоящее время системами. Она является универсальной, т.е. охватывает все области измерений и представляет собой совокупность когерентных систем (МКС, МКСА и др.), в которых производные единицы всех величин получены при помощи определяющих уравнений с числовыми коэффициентами, равными единице ***. Как основные единицы, так и подавляющее большинство производных единиц Международной системы по своему размеру удобны для практического применения. Значительное число единиц этой системы (метр, килограмм, секунда, ватт, ампер, вольт, ом, кандела, люмен, люкс и др.) задолго до ее введения получило широкое распространение.

* "SI" означает первые буквы слов "system international" - международная система.

** Приставки пэта и экса, приведенные в этой таблице, были установлены позднее.

*** С включением в нее кратных и дольных единиц Международная система единиц утрачивает когерентность.

Переход на Международную систему существенно повысит уровень точности измерений, так как основные единицы ее могут быть воспроизведены точнее, чем единицы других систем (например, килограмм-сила в системе МКГСС).

6. В СССР Международная система единиц введена с 1 января 1963 г. ГОСТ 9867-61. Этим стандартом предусмотрено, что СИ должна применяться как предпочтительная во всех областях науки, техники и народного хозяйства, а также при преподавании.

Применение Международной системы единиц как в СССР, так и в других странах показало ее неоспоримые преимущества в сравнении с другими системами единиц.

Государственным стандартом "Единицы физических величин" установлена совокупность единиц, основой которой является Международная система единиц, а также десятичные кратные и дольные единицы от единиц СИ, образуемые с помощью приставок (см. табл. 2).

Кроме кратных и дольных единиц допускаются также некоторые внесистемные единицы как наравне с единицами СИ (см. табл. 13), так и временно (см. табл. 14).

В теоретических работах по физике и астрономии разрешается использовать единицы системы СГС, а также небольшое число внесистемных единиц (см. табл. 12).

§ 5. НАИМЕНОВАНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ ЕДИНИЦ

Наименования единиц

1. Многие единицы физических величин имеют собственные наименования. К их числу относятся основные и дополнительные единицы Международной системы, некоторые производные единицы СИ (ньютон, джоуль, ампер и др.) и системы СГС (дина, эрг, гаусс и т.д.), а также многие внесистемные единицы (ангстрем, парсек, электронвольт и др.).

Собственные наименования основных и производных единиц Международной системы устанавливаются Генеральными конференциями по мерам и весам.

2. Наименования производных единиц, не имеющих собственных наименований, являются сложными и образуются из наименований основных, дополнительных и имеющих собственные наименования производных единиц.

Если производная единица образована как произведение единиц, то ее наименование записывается через дефис. Например, ньютон-метр (единица момента силы в СИ), грамм-сантиметр в квадрате (единица момента инерции в системе СГС). В наименованиях таких единиц склоняется только последнее наименование и относящееся к нему прилагательное "квадратный" или "кубический". Например, момент силы равен пяти ньютон-метрам, магнитный момент равен трем ампер-квадратным метрам.

Если производная единица представляет собой частное от деления одних единиц на другие, то ее наименование образуется так: сначала записываются в именительном падеже наименования единиц, стоящих в числителе, а затем наименования единиц, стоящих в знаменателе, с предлогом "на". Например, вольт на метр (единица напряженности электрического поля в СИ), грамм на кубический сантиметр (единица плотности в системе СГС). Исключение составляют единицы величин, зависящих от времени в первой степени и характеризующих скорость протекания процесса. В наименованиях таких единиц предлог "на" заменяется предлогом "в". Например, метр в секунду (единица скорости в СИ), эрг в секунду (единица мощности в системе СГС). При склонении наименований единиц, содержащих знаменатель, изменяется только числитель. Например, поток излучения равен двум тысячам джоулей в секунду, электрическое смещение равно трем кулонам на квадратный метр.

В наименованиях единиц площади и объема применяются прилагательные "квадратный" или "кубический", например квадратный метр, кубический сантиметр. Эти же прилагательные применяются и в случаях, когда единица площади или объема входит в производную единицу другой величины, например, кубический метр в секунду (единица объемного расхода в СИ), дина на квадратный сантиметр (единица давления в системе СГС). Если же вторая или третья степень длины не представляет собой площади или объема, то в наименовании единицы вместо слов "квадратный" или "кубический" должны применяться выражения "в квадрате" или "во второй степени", "в кубе" или "в третьей степени". Например, килограмм-метр в квадрате в секунду (единица момента импульса в СИ).

Обозначения единиц

1. Для обозначения единиц физических величин применяются буквы или специальные знаки (. . . °, . . .ʹ, . . .ʹʹ, °С, %, ‰), причем устанавливается два вида обозначений: русские и международные (с использованием букв латинского и греческого алфавитов).

Допускается применять русские и международные обозначения. Одновременное применение в одном и том же издании обоих видов обозначений не допускается, за исключением публикаций по единицам физических величин.

2. Обозначения единиц следует применять только после числовых значений величин и помещать в строку с ними (без перевода на следующую строку). В тексте же следует писать полное название единиц. Например, "масса электрона 9,1·10-31 кг", но "единицей массы в Международной системе является килограмм"; или "ускорение свободного падения 9,81 м/с2", но "ускорение выражается в метрах на секунду в квадрате".

3. В обозначениях единиц точка как знак сокращения не применяется, за исключением случаев сокращения слов, которые входят в наименования единицы, но сами не являются наименованиями единиц. Например, мм рт. ст. (миллиметр ртутного столба), л. с. (лошадиная сила).

4. Обозначения единиц, наименования которых образованы по фамилиям ученых, пишутся с прописной (заглавной) буквы. Например, единица силы - ньютон (Н), единица мощности - ватт (Вт).

5. В обозначениях сложных производных единиц следует отдавать предпочтение точке как знаку умножения и косой черте как знаку деления. Например, Н·м, кг·м2, м/с. При применении косой черты произведения обозначений единиц в знаменателе следует заключать в скобки, например, Вт/(м·К).

6. При наличии десятичной дроби в числовом значении величины обозначение единицы следует помещать после всех цифр, например, 24,06 м; 3°24,5ʹ.

7. При указании значений величин с предельными отклонениями, указании интервала или перечислении нескольких значений следует приводить обозначение единицы не после каждого значения, а один раз и без применения скобок, например, 20 ± 5°C, но не 20°С ± 5°С; "от 20 до 30 кг", но не "от 20 кг до 30 кг"; "30 … 40 кг", но не "30 кг … 40 кг"; "2, 3 и 4 кг", но не "2 кг, 3 кг и 4 кг".

8. Допускается применять обозначения единиц в заголовках граф и в наименованиях строк таблиц и выводов, а также в пояснениях обозначений величин к формулам. Помещать обозначения единиц в строку с формулами, выражающими зависимости между величинами, не допускается.

⇦ Ctrl предыдущая страница / следующая страница Ctrl ⇨

ГЛАВНАЯ СТРАНИЦА / МЕНЮ САЙТА / СОДЕРЖАНИЕ ДАННОЙ СТАТЬИ 

cartalana.orgⒸ 2008-2021 контакт: koshka@cartalana.org