Международная система единиц и их эталоны

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Южно-Уральский государственный университет»

(национальный исследовательский  университет)

Факультет «Архитектурно-строительный»

Кафедра «Строительные конструкции и инженерные сооружения»

 

 

 

 

 

 

Реферат на тему:

«Международная система единиц и их эталоны»

 

 

 

 

 

 

             Выполнил: 

             студент группы АС-393

 Брызгова Е.Ю 

           Проверил:

           старший преподаватель 

           кафедры СКиИС

           Фердер А.В

 

 

 

 

Челябинск  2014

         Содержание

Введение……………………………………………………………………….....3

Основная часть  ……………………………………………………………….....4

1. Общие сведения о системе СИ…………………...................................4          2. История создания системы СИ…………….…………………………..5 
3. Основные единицы системы СИ…….…………………………...…....7 
4. Производные единицы системы СИ ……………………………..…..  8 
5. Приставки СИ ……………………………………………..……....…... 9  
6. Единицы не входящие в СИ………………………………………….. 11 7. Эталоны и их классификация …..………………………………….. ..12 
8. Хранение, применение и сличение эталонов ………...………….….. 18 
9. Эталонная база России ………...……………………………………....19 
10. Перспективы развития международной системы единиц….….….. 18

Заключение ……………………………………………………………………...19

Список литературы……………………………………………………………...20

 

 

 

 

 

 

 

 

 Введение

Метрология – это наука, об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. 
В современном мире не существует такой области науки и техники, такой сферы практической деятельности людей, где одним из решающих факторов прогресса не были бы измерения.  
          Измерения, являясь единственным источником объективной количественной информации об окружающем нас мире, не только служат основой научно-технических знаний, но и имеют первостепенное значение для учета материальных ценностей, планирования, обеспечения высокого качества продукции, достижения взаимозаменяемости узлов и деталей, для совершенствования технологии, обеспечения безопасности труда и т.д. 
          Важной задачей метрологии является создание эталонов физических величин, привязанных к физическим константам и имеющих диапазоны, необходимые для современной науки и техники.  
           Цель данной работы ознакомиться с международной системой единиц, ее использованием в России и мире, а также рассмотреть  понятие эталон и его классификацию.

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Общие сведения о системе СИ

Международная система единиц — система единиц физических величин, современный вариант метрической системы. СИ является наиболее широко используемой системой единиц в мире, как в повседневной жизни, так и в науке и технике. В настоящее время СИ принята в качестве основной системы единиц большинством стран мира.

Строгое определение СИ формулируется таким образом:

Международная система единиц (СИ) — система единиц, основанная на Международной системе величин, вместе с наименованиями и обозначениями, а также набором приставок и их наименованиями и обозначениями вместе с правилами их применения, принятая Генеральной конференцией по мерам и весам. — Международный словарь по метрологии.

СИ была принята XI Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 году, некоторые последующие конференции внесли в СИ ряд изменений.

СИ определяет семь основных и производные единицы физических величин, а также набор приставок. Установлены стандартные сокращённые обозначения для единиц и правила записи производных единиц.

 

 

 

 

 

 

 

2. История создания системы СИ

СИ является развитием метрической системы мер, которая была создана французскими учёными и впервые широко внедрена после Великой французской революции. До введения метрической системы единицы выбирались независимо друг от друга, поэтому пересчёт из одной единицы в другую был сложным. К тому же в разных местах применялись разные единицы, иногда с одинаковыми названиями. Метрическая система должна была стать удобной и единой системой мер и весов.

В 1799 году во Франции были изготовлены два эталона — для единицы длины (метр) и для единицы массы (килограмм).

В 1874 году была представлена система СГС, основанная на трёх единицах — сантиметр, грамм и секунда — и десятичных приставках от микро до мега.

В 1875 году представителями семнадцати государств (Россия, Германия, США, Франция, Италия и др.) была подписана Метрическая конвенция, в соответствии с которой были созданы Международный комитет мер и весов и Международное бюро мер и весов, а также предусмотрен регулярный созыв Генеральных конференций по мерам и весам  Были начаты работы по разработке международных эталонов метра и килограмма.

В 1889 году I Генеральная конференция по мерам и весам приняла систему мер, сходную с СГС, но основанную на метре, килограмме и секунде, так как эти единицы были признаны более удобными для практического использования.

В 1954 году X Генеральная конференция по мерам и весам приняла в качестве основных единиц вновь разрабатываемой системы следующие шесть единиц: метр, килограмм, секунда, ампер, градус Кельвина, кандела.

 

В 1960 году XI Генеральная конференция по мерам и весам приняла стандарт, который впервые получил название «Международная система единиц», и установила международное сокращённое наименование этой системы «SI». Основными единицами в ней стали метр, килограмм, секунда, ампер, градус Кельвина и кандела.

С 1 января 1963 года Международная система единиц (СИ) была введена в СССР в качестве предпочтительной во всех областях науки, техники и народного хозяйства, а также при преподавании.

В 1971 году XIV Генеральная конференция по мерам и весам внесла изменения в СИ, добавив, в частности, в число основных единиц единицу количества вещества (моль).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Основные единицы системы СИ

Основные единицы системы СИ: метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела.

• единица длины — метр — длина пути, которую проходит свет в вакууме за 1/299792458 долю секунды;
• единица массы — килограмм — масса, равная массе международного прототипа килограмма;
• единица времени — секунда — продолжительность 9192631770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя уровнями сверхтонкой структуры основного состояния атома цезия-133 при отсутствии возмущения со стороны внешних полей;
• единица силы электрического тока — ампер — сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, создал бы между этими проводниками силу, равную 2 • 10-7 Н на каждый метр длины;
• единица термодинамической температуры — кельвин — 1/273,16 часть термодинамической температуры тройной точки воды. Допускается также применение шкалы Цельсия
• единица количества вещества — моль — количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько атомов содержится в нуклиде углерода-12 массой 0,012 кг;
• единица силы света — кандела — сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540 • 1012 Гц, энергетическая сила которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср.

 

4. Производные единицы системы СИ

 

Производные единицы получаются из основных с помощью алгебраических действий, таких как умножение и деление. Некоторым из производных единиц в СИ присвоены собственные названия.

 

Такие единицы также можно использовать в математических выражениях для образования других производных единиц.

Математическое выражение для производной единицы измерения вытекает из физического закона, с помощью которого эта единица измерения определяется или определения физической величины, для которой она вводится. Например, скорость — это расстояние, которое тело проходит в единицу времени; соответственно, единица измерения скорости — м/с (метр в секунду).

 

 

 

 

5. Приставки СИ

 

Приставки СИ (десятичные приставки) — приставки перед названиями или обозначениями единиц измерения физических величин, применяемые для формирования кратных и дольных единиц, отличающихся от базовой в определённое целое, являющееся степенью числа 10, число раз.

Десятичные приставки служат для сокращения количества нулей в численных значениях физических величин.

Приставки вводились в СИ постепенно. В 1960 г. XI Генеральная конференция по мерам и весам (ГКМВ) приняла ряд наименований приставок и соответствующих символов для множителей в пределах от 10—12 до 1012. Приставки для 10-15 и 10-18 были добавлены XII ГКМВ в 1964 г., а для 1015 и 1018 — XV ГКМВ в 1975 г. Последнее по времени дополнение списка приставок состоялось на XIX ГКМВ в 1991 г., когда были приняты приставки для множителей 10-24 , 10-21, 1021 и 1024.

Приставки означают, что единицу нужно умножить или разделить на определённое целое число, степень числа 10. Например, приставка «кило» означает умножение на 1000 (1 километр = 1000 метров).

 

 

Кратные единицы — единицы, которые в целое число раз (10 в какой-либо степени) превышают основную единицу измерения некоторой физической величины.

Дольные единицы, составляют определённую долю (часть) от установленной единицы измерения некоторой величины.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Единицы не входящие в СИ

 

Некоторые единицы, не входящие в СИ, по решению Генеральной конференции по мерам и весам «допускаются для использования совместно с СИ».

 

Кроме того, ГОСТ 8.417-2002 разрешает применение следующих единиц: град, световой год, парсек, диоптрия, киловатт-час, вольт-ампер, вар, ампер-час, карат, текс, гал, оборот в секунду, оборот в минуту. Разрешается применять единицы относительных и логарифмических величин, такие как процент, промилле, миллионная доля, фон, октава, декада. Допускается также применять единицы времени, получившие широкое распространение, например, неделя, месяц, год, век, тысячелетие.

 

 

 

 

 

7. Эталоны и их классификация

 

Для обеспечения единства всех проводимых измерений создаются эталоны.

Эталон — это высокоточная мера, предназначенная для воспроизведения и хранения единицы величины с целью передачи ее размера другим средствам измерений.

Эталоны классифицируют на первичные, вторичные и рабочие.

Первичный эталон — это эталон, воспроизводящий единицу физической величины с наивысшей точностью, возможной в данной области измерений на современном уровне научно-технических достижений. Первичный эталон может быть национальным (государственным) и международным.

Государственный первичный эталон — первичный эталон, признанный решением уполномоченного на то государственного органа в качестве исходного на территории государства.

Международный эталон — эталон, принятый по международному соглашению в качестве международной основы для согласования с ним размеров единиц, воспроизводимых и хранимых национальными эталонами.

Национальный эталон утверждается в качестве исходного средства измерения для страны национальным органом по метрологии. В России национальные (государственные) эталоны утверждает Госстандарт РФ.

 

Международные эталоны хранит и поддерживает Международное бюро мер и весов (МБМВ). Важнейшая задача деятельности МБМВ состоит в систематических международных сличениях национальных эталонов крупнейших метрологических лабораторий разных стран с международными эталонами, а также и между собой, что необходимо для обеспечения достоверности, точности и единства измерений как одного из условий международных экономических связей. Сличению подлежат как эталоны основных величин системы СИ, так и производных.

Установлены определенные периоды сличения. Например, эталоны метра и килограмма сличают каждые 25 лет, а электрические и световые эталоны — один раз в 3 года.

Вторичный эталон — эталон, получающий размер единицы непосредственно от первичного эталона данной единицы.

Вторичные эталоны  могут утверждаться либо Госстандартом РФ, либо государственными научными метрологическими центрами, что связано с особенностями их использования.

По своему назначению вторичные эталоны делятся на эталоны-копии, эталоны сравнения, эталоны-свидетели и рабочие эталоны.

Эталон-копия предназначен для передачи размера единицы рабочим эталонам.

Эталон сравнения применяется для сличения эталонов, которые по каким-либо причинам не могут быть непосредственно сличены друг с другом.

Эталон-свидетель применяется для проверки сохранности государственного эталона и для его замены в случае потери или утраты.

Рабочие эталоны воспринимают размер единицы от вторичных эталонов и в свою очередь служат для передачи размера менее точному рабочему эталону (или эталону более низкого разряда) и рабочим средствам измерений.