Princípy konštrukcie medzinárodného systému jednotiek. Relatívne a logaritmické veličiny a jednotky
Princípy konštrukcie sústavy jednotiek veličín Ø Sústava fyzikálnych veličín - Súbor fyzikálnych veličín vytvorený v súlade s prijatými zásadami, keď niektoré veličiny sú brané ako nezávislé (základné veličiny), a iné (odvodené veličiny) sú definované ako funkcie nezávislé veličiny. Ø Sústavy fyzikálnych veličín, ktoré existovali v r rôzne časy a v rôznych štátoch mali veľa rozdielov: Ø používali rôzne miery, Ø mali rôznu multiplicitu použitých jednotiek, Ø mali rôzny počet základných a odvodených jednotiek. 2
Sústavy jednotiek, ktoré sa používali pred zavedením medzinárodného systému Gaussov systém (LMT - milimeter, miligram, sekunda); 2. Systém CGS (LMT + QJ - centimeter, gram, sekunda + kelvin, kandela) zasahuje do oblasti tepelných a optických veličín; 3. Systém ISS (LMT + QJ - meter, kilogram, sekunda + kelvin, kandela) zasahuje do oblasti tepelných a svetelných veličín; 4. Systém MTS (LMT - meter, tona, sekunda); 5. Systém MKGSS (LFT - meter, kilogram-force, second). Oblasť distribúcie je mechanika, tepelná technika. Kilogram-sila - sila rovnajúca sa hmotnosti telesa s hmotnosťou 1 kg pri normálne zrýchlenie voľný pád g 0 \u003d 9,80665 m/s2 1 kgf \u003d 9,80655 N 1. 3
Sústavy jednotiek elektromagnetických veličín Elektrostatická sústava jednotiek (systém CSSE) Pri konštrukcii tejto sústavy prvá derivácia elektrickej jednotky zavádza jednotku elektrického náboja pomocou Coulombovho zákona ako definujúcej rovnice. V tomto prípade sa absolútna permitivita považuje za bezrozmernú elektrickú veličinu. V dôsledku toho sa v niektorých rovniciach týkajúcich sa elektromagnetických veličín objavuje v výslovne druhá odmocnina rýchlosti svetla vo vákuu. n Elektromagnetický systém jednotiek (SGSM systém). Pri konštrukcii tohto systému je jednotka sily prúdu zavedená prvou deriváciou elektrickej jednotky pomocou Ampérovho zákona ako definujúcej rovnice. V tomto prípade sa absolútna magnetická permeabilita považuje za bezrozmernú elektrickú veličinu. V tomto ohľade sa v niektorých rovniciach týkajúcich sa elektromagnetických veličín objavuje druhá odmocnina rýchlosti svetla vo vákuu v explicitnej forme. n4
Symetrický systém jednotiek (systém CGS). Tento systém je kombináciou systémov SGSE a SGSM. V systéme CGS sa jednotky systému CGSE používajú ako jednotky elektrických veličín a jednotky systému CGSM sa používajú ako jednotky magnetických veličín. V dôsledku kombinácie týchto dvoch systémov sa v niektorých rovniciach týkajúcich sa elektrických a magnetických veličín objavuje druhá odmocnina rýchlosti svetla vo vákuu v explicitnej forme. n 5
Princípy konštrukcie sústavy jednotiek veličín Ø Pri všetkých týchto rozdieloch mali existujúce sústavy fyzikálnych veličín spoločné znaky: Ø prítomnosť všeobecne uznávaných (pre daný štát legalizovaných) opatrení na reprodukciu jednotiek fyzikálnych veličín, Ø prítomnosť väzby medzi jednotlivými mierami na tvorbu odvodených jednotiek, Ø prítomnosť systému na prenos veľkostí jednotiek fyzikálnych veličín. Ø Prenos veľkosti jednotky - prispôsobenie veľkosti jednotky fyzikálnej veličiny uloženej meracím prístrojom na veľkosť jednotky reprodukovanej alebo uloženej normou 6
Princípy konštrukcie sústavy jednotiek veličín Vzťah fyzikálnych veličín v sústave sa odráža pomocou takého dôležitého pojmu, akým je dimenzia - (od dimenzie). Dimenzia veličiny je výraz vo forme mocninového polynómu, odhaľujúci vzťah fyzikálnej veličiny Q so základnými fyzikálnymi veličinami. Napríklad v systéme LMT prijatom v mechanike, v ktorom sa ako základné jednotky používajú dĺžka L, hmotnosť M, čas T, má rozmer tvar: Indikátory a, b, g sa nazývajú indikátory rozmerov. Najmä rozmer rýchlosti a rozmer sily, 7
Princípy konštrukcie sústavy jednotiek veličín Nad dimenziami môžete vykonávať operácie: násobenie, delenie, umocnenie a extrakciu odmocniny. Koncept rozmeru je široko používaný: Ø na prenos jednotiek z jedného systému do druhého; Ø skontrolovať správnosť výpočtových vzorcov získaných ako výsledok teoretického záveru; Ø pri objasňovaní vzťahu medzi nimi; Ø v teórii fyzickej podobnosti. osem
Princípy konštrukcie sústavy jednotiek veličín Dimenzia odvodenej veličiny je najjednoduchšia vzťahová rovnica určujúca veličinu, pričom koeficient úmernosti sa rovná jednej. Rozmer však neodráža fyzickú povahu množstva. Najmä pre množstvo veličín, ktoré sú svojou povahou odlišné, sú rozmery rovnaké. Napríklad práca a moment sily majú rovnaký rozmer: Okrem toho rozmer neprezrádza, ako sa veličina meria, okrem najjednoduchších prípadov, keď sa vzťahová rovnica zhoduje s rozmerovým vyjadrením, ktoré je typické pre oblasť napríklad štvorec. 9
Princípy konštrukcie sústavy jednotiek veličín 1. Vzťahové rovnice medzi veličinami, v ktorých sa písmenové symboly chápu ako fyzikálne veličiny: X=f (X 1, X 2, ... Xm) (1) X 1, X 2, ... Xm - veličiny spojené s nameranou hodnotou X nejakou rovnicou spojenia. 2. Vzťahové rovnice medzi číselnými hodnotami veličín, v ktorých sa písmenové symboly chápu ako číselné hodnoty fyzikálnych veličín: n X = q [X]; X 1 \u003d q 1; X 2 \u003d q 2; X m = q m [ X m] Kde q, q 1, …qm sú číselné hodnoty; [X], , …, – jednotky veličín Vzťahovú rovnicu medzi číselnými hodnotami možno redukovať na rozmerovú rovnicu. desať
Princípy konštrukcie sústavy jednotiek veličín Závislosti medzi jednotkami merania, prejavujúce sa vo fyzikálnych zákonoch, umožňujú získať odvodené jednotky sústavy, ktorej pojem ako prvý zaviedol K. Gauss. Názvy a označenia odvodených veličín možno získať: Ø z názvov a označení základných jednotiek; Ø pomocou špeciálnych mien a symbolov; Ø z názvov a označení hlavných a osobitných názvov a označení odvodených jednotiek; Ø pomocou viacnásobných a podnásobných predpôn a násobiteľov. jedenásť
Princípy konštrukcie sústavy jednotiek veličín Odvodené jednotky sú: koherentné a nekoherentné. Odvodená jednotka sa nazýva koherentná jednotka, spojená s ostatnými jednotkami systému rovnicou, v ktorej sa číselný faktor rovná jednej. Napríklad jednotka rýchlosti sa vytvorí pomocou rovnice, ktorá určuje rýchlosť priamočiareho rovnomerného pohybu bodu: v = L / t, kde L je dĺžka prejdenej dráhy; t je čas pohybu. Substitúcia jednotiek za L a t dáva v = 1 m/s. Preto je jednotka rýchlosti koherentná. 12
Princípy konštrukcie sústavy jednotiek veličín n n n n Pri konštrukcii sústavy fyzikálnych veličín sa volí taká postupnosť definujúcich rovníc, v ktorej každá nasledujúca rovnica obsahuje len jednu novú odvodenú veličinu, čo umožňuje túto veličinu vyjadriť prostredníctvom množiny vopred určené veličiny a v konečnom dôsledku cez hlavné veličiny systémových veličín. Na nájdenie dimenzie derivácie fyzikálnej veličiny v určitom systéme veličín je potrebné pravá strana z určujúcej rovnice tejto veličiny namiesto označení veličín dosaďte ich rozmery. Ak teda napríklad do konštitutívnej rovnice rýchlosti rovnomerného pohybu v = ds/dt namiesto ds dáme rozmer dĺžky L a namiesto dt rozmer času T, dostaneme dim v = L / T = LT- 1 Dosadením do konštitutívnej rovnice zrýchlenia a = dv/dt namiesto dt je rozmer času T a namiesto dv rozmer rýchlosti LT-1 zistený vyššie, dostaneme dim a = LT-2 , môžete nájsť rozmer práce, potom 13 dimenzia moci atď.
Princípy konštrukcie sústavy jednotiek veličín Poznámka: Ak rovnica vzťahu obsahuje číselný koeficient iný ako jedna, potom na vytvorenie koherentnej jednotky SI sa na pravú stranu rovnice dosadia veličiny s hodnotami v jednotkách SI, ktoré , po vynásobení koeficientom uveďte celkovú číselnú hodnotu rovnajúcu sa jednej. štrnásť
Princípy konštrukcie sústavy jednotiek veličín Napríklad, ak sa rovnica použije na vytvorenie koherentnej jednotky energie, kde m je hmotnosť telesa; v je jeho rýchlosť, potom môže byť koherentná jednotka energie vytvorená dvoma spôsobmi: Preto je koherentnou jednotkou SI joule, ktorý sa rovná newtonu vynásobenému metrom. V uvažovaných prípadoch sa rovná kinetickej energii 2 kg telesa pohybujúceho sa rýchlosťou 1 m/s, alebo 1 kg telesa pohybujúceho sa rýchlosťou m/s. pätnásť
Medzinárodná sústava jednotiek (SI) Na území Ruskej federácie je sústava jednotiek (SI) v platnosti od 1. 1982. V súlade s GOST 8. 417 -81 (teraz GOST 8. 417 -2002) V súčasnosti obsahuje 7 základných jednotiek 16
Definícia a obsah základných jednotiek SI n n n Definícia a obsah základných jednotiek SI. V súlade s rozhodnutiami Generálnej konferencie pre váhy a miery (CGPM) prijatými v rôznych cieľoch sú v súčasnosti v platnosti nasledujúce definície základných jednotiek SI. Jednotkou dĺžky je meter – dĺžka dráhy, ktorú prejde svetlo vo vákuu za 1/299792458 sekundy (rozhodnutie XVII. CGPM v roku 1983). Jednotka hmotnosti - kilogram - je hmotnosť rovnajúca sa hmotnosti medzinárodného prototypu kilogramu (rozhodnutie I CGPM v roku 1889). Jednotkou času je sekunda - trvanie 9192631770 periód žiarenia, ktoré zodpovedajú prechodu medzi dvoma veľmi jemnými úrovňami základného stavu atómu cézia-133, ktorý nie je narušený vonkajšími poľami (rozhodnutie XIII CGPM z roku 1967). Jednotka sily elektrický prúd- ampér - sila nemenného prúdu, ktorý by pri prechode cez dva rovnobežné vodiče nekonečnej dĺžky a zanedbateľného kruhového prierezu, umiestnené vo vzdialenosti 1 m od seba vo vákuu, vytvoril medzi týmito vodičmi silu rovnajúcu sa 2 10 -7 N na každý meter dĺžky (schválené IX CGPM v roku 1948). 17
Definícia a obsah základných jednotiek SI n n n Jednotkou termodynamickej teploty je kelvin (pred rokom 1967 mal názov Kelvin) - 1/273, 16 termodynamickej teploty trojného bodu vody. Vyjadrenie termodynamickej teploty v stupňoch Celzia je povolené (rezolúcia XIII CGPM v roku 1967). Jednotka svietivosti - kandela - je svietivosť zdroja vyžarujúceho monochromatické žiarenie s frekvenciou 540 ∙ 1012 Hz v danom smere, ktorého svietivosť v tomto smere je 1/683 W/sr (rozlíšenie XVI. CGPM v roku 1979). Jednotka množstva látky - mol - je látkové množstvo systému obsahujúceho toľko štruktúrnych prvkov, koľko je atómov v nuklide uhlíka-12 s hmotnosťou 0,012 kg (rozlíšenie XIV CGPM v roku 1971) 18
Definícia a obsah základných jednotiek SI n n Krtek nie je vo svojej čistej forme základnou jednotkou, pretože má vzťah s ďalšou základnou jednotkou - kilogramom. Všeobecne povedané, jednotka množstva látky nedostala široké uplatnenie, ako iné základné jednotky SI. Krtkové štandardy ešte neboli vytvorené. Jedným z dôvodov je, že hmotnosť jedného mólu pre rôzne látky (štrukturálne prvky) je rôzna. AT posledné roky Metrológovia na vedeckých konferenciách navrhujú vylúčiť krtka zo základných jednotiek SI a preradiť ho do kategórie špeciálnej jednotky hmotnosti alebo odvodenej veličiny. V posledných rokoch však nastal „zvrat“ v činnosti hodnotenia množstva látky, spojený s využitím metrológie v medicíne, chémii, farmácii, potravinárstve, bezpečnosti životné prostredie: Medzinárodný výbor pre váhy a miery vytvoril nový Poradný výbor pre kvantitu hmoty, medzinárodný „Projekt Avogadro“ prebieha od roku 1999 na vytvorenie nového hmotnostného štandardu založeného na čistom izotope kremíka. Nový derivát jednotka SI - katal (mol za sekundu) bola oficiálne zavedená na meranie katalytickej aktivity enzýmov. Jednotka bola prijatá na žiadosť Poradného výboru pre jednotky (ACU), Medzinárodnej federácie klinickej chémie a laboratórnej medicíny, Medzinárodnej únie biochemikov. 19
GOST 8. 417 -2002 GSI. Jednotky veličín Tvorba odvodených jednotiek veličín: 1. z názvov a označení základných jednotiek: Označenie Merná jednotka medzinárodná Ruská Rozmer Vyjadrenie cez základné jednotky Plocha meter štvorcový m 2 m 2 L 2 m 2 Objem meter kubický m 3 m 3 L 3 m 3 Merač rýchlosti za sekundu m/s m/s LT-1 m-1∙kg∙s-2 Hustota kubický meter na kilogram m 3/kg m 3/kg L 3 M-1 m 3 ∙ kg-1 Názov hodnoty 20
GOST 8. 417 -2002 GSI. Jednotky veličín Tvorba odvodených jednotiek veličín: 2. s použitím špeciálnych názvov a označení: Označenie Názov veličiny Jednotka merania medzinárodná Ruská Rozmer Vyjadrenie cez základné jednotky Frekvencia hertz Hz Hz T-1 s-1 Newton sila N N LMT- 2 m∙ kg∙s-2 Tlak pascal Pa Pa L-1 MT-2 m-1∙kg∙s-2 Energia, práca, joule množstvo tepla J J L 2 MT-2 m 2∙kg∙s-2 Príkon watt W W L 2 MT-3 m 2∙kg∙s-3 Závesný elektrický náboj C C TI s∙A 21
GOST 8. 417 -2002 GSI. Jednotky veličín Tvorba odvodených jednotiek veličín: 3. z názvov a označení hlavných a osobitných názvov a označení odvodených jednotiek: Označenie Merná jednotka medzinárodná Ruská Rozmer Vyjadrenie v základných jednotkách Moment sily newtonmeter N∙m N∙m L 2 M -2 T m 2∙kg-2∙s Tepelná kapacita joule na kelvin J/K J/K L 2 MT-2 -1 m∙kg∙s-2 Intenzita elektrického poľa volt na meter V/m V /m LMT-3 I-1 m∙kg∙s-3∙A-1 Svietivosť kandela na meter štvorcový kd/m 2 cd/m 2 L-2 J m-2∙kd Názov hodnoty 22
GOST 8. 417 -2002 GSI. Jednotky veličín Tvorenie odvodených jednotiek veličín: 4. pomocou násobných a čiastkových predpôn a násobiteľov: Desatinný násobič Predpona Označenie Desatinné ruské tic množné Predpona Označenie medzinárodné 1015 peta R P 10 -1 deci d d 1012 gigatera T T 10 - 2 centi s G 109 23
GOST 8. 417 -2002 GSI. Jednotky hodnôt Z pravidiel pre zápis jednotiek hodnôt: Pravidlo Správne Nesprávne 100 k. W 20 ° C 80 % 100 k. W 20 ° C 80 % 30 ° 30 ° Ak je k dispozícii desatinný zlomok v číselnej hodnote je označenie umiestnené za všetkými číslami 423,06 m 423 m.06 Číselné hodnoty s maximálnymi odchýlkami sú uzavreté v zátvorkách a označenia jednotiek sú umiestnené mimo zátvoriek (100,0 ± 0,1) kg 100,0 ± 0,1 kg Medzi poslednými číslica čísla a označenie jednotky nechávajú medzeru Výnimkou sú označenia vo forme znaku vyvýšeného nad čiaru, pred ktorým sa medzera nenecháva 24
Problém výberu sústavy jednotiek fyzikálnych veličín celkom nedávno nemohol súvisieť s našou svojvôľou. Z hľadiska materialistickej filozofie nebolo pre nás ľahké presvedčiť nikoho, že veľké odvetvie prírodných vied, súvisiace so zabezpečením jednoty meraní, je založené na závislosti hlavných bodov na našom vedomí. Je možné diskutovať o tom, či je systém jednotiek fyzikálnych jednotiek dobre alebo zle zložený, ale skutočnosť, že v podstate akýkoľvek systém veličín a jednotiek má svojvoľnosť spojenú s ľudským vedomím, zostáva nespochybniteľná.
V tejto časti na rôznych príkladoch zvážime možnosti konštrukcie sústav jednotiek fyzikálnych veličín tak, aby v budúcnosti pri popise sústavy jednotiek SI alebo akýchkoľvek iných sústav bolo možné hodnotiť pozitívne a negatívne aspekty každého z nich.
V prvom rade začnime s definíciami.
Jednotky fyzikálnych veličín delíme na základné a odvodené. Do roku 1995 ešte existovali ďalšie jednotky - jednotky plochých a priestorových uhlov, radiány a steradiány - ale pre zjednodušenie systému boli tieto jednotky prevedené do kategórie bezrozmerných odvodených jednotiek.
Základné fyzikálne veličiny sú veličiny zvolené ľubovoľne a nezávisle od seba.
Základné jednotky sa volia tak, že pomocou pravidelného vzťahu medzi veličinami by bolo možné vytvárať jednotky iných veličín. Podľa toho sa takto vytvorené veličiny a jednotky nazývajú deriváty.
Najdôležitejšou otázkou pri konštrukcii sústav jednotiek je, koľko základných jednotiek by malo byť, alebo presnejšie, aké zásady by sa mali dodržiavať pri zostavovaní konkrétneho systému? Čiastočne v metrologickej literatúre možno nájsť tvrdenie, že hlavný princíp systému by mal spočívať v minimálnom počte základných jednotiek. V skutočnosti je tento prístup nesprávny, pretože podľa tohto princípu môže byť takáto hodnota a jednotka jedna. Napríklad takmer akékoľvek fyzikálne množstvo možno vyjadriť prostredníctvom energie, pretože v mechanike sa energia rovná:
Kinetická energia
(1.3)
kde m je hmotnosť, -o je rýchlosť telesa;
potenciálna energia
(1.4)
kde m - hmotnosť, d - zrýchlenie, H - výška (dĺžka).
Pri elektrických meraniach nabíjacia energia
(1.5)
kde q je náboj, U je potenciálny rozdiel.
V optike a kvantovej mechanike energia fotónu
kde P je Planckova konštanta, v je frekvencia žiarenia.
V tepelnej fyzike energia tepelného pohybu častíc
(1.7)
kde k je Boltzmannova konštanta, T je teplota.
Pomocou týchto zákonov a spoliehajúc sa na zákon zachovania energie môžete určiť akúkoľvek fyzikálnu veličinu bez ohľadu na to, na aké javy sa vzťahuje - mechanické, elektrické, optické alebo tepelné.
Aby to, čo bolo povedané, bolo presvedčivejšie, uvažujme o základných mechanických jednotkách používaných vo väčšine systémov – o jednotkách dĺžky, času a hmotnosti. Tieto veličiny sú základné, to znamená, že sa volia ľubovoľne a nezávisle od seba. Zvážte teraz, aký je stupeň tejto nezávislosti a či je možné znížiť počet ľubovoľne zvolených základných mechanických jednotiek.
Väčšina z nás je zvyknutá, že druhý Newtonov zákon sa píše ako
(1.8)
kde F je sila interakcie, m je hmotnosť telesa a zrýchlenie pohybu a tento výraz je definíciou zotrvačnej hmotnosti. Na druhej strane gravitačná hmotnosť sa podľa zákona univerzálnej gravitácie určuje zo vzťahu
(1.9)
kde r je vzdialenosť medzi telesami a γ je gravitačná konštanta rovná
Berúc do úvahy napr. rovnomerný pohyb jedno teleso okolo druhého v kruhu, keď sila zotrvačnosti F i je rovná sile gravitácie F g a vzhľadom na to, že hmotnosť m v oboch zákonoch je rovnaká, dostaneme:
(1.11)
(1.12)
kde T je doba obehu, dostaneme
(1.13)
Toto je výraz pre tretí Kepplerov zákon, ktorý je už dlho známy pre pohyb nebeských telies, t.j. vzťah medzi časom T, dĺžkou r a hmotnosťou m sme dostali v tvare
(1.14)
To znamená, že stačí nastaviť koeficient K rovný jednej a jednotka hmotnosti bude určená z hľadiska dĺžky a času. Hodnota tohto koeficientu
(1.15)
je len dôsledok toho, že sme si svojvoľne zvolili jednotku hmotnosti a aby sme situáciu uviedli do súladu s fyzikálnymi zákonmi, musíme do Kepplerovho zákona zaviesť dodatočný faktor K, t.j. úplne závisí od nášho výber, ktorý je určený pohodlnosťou praktického používania systému.
Prirodzene, keď sme si ľubovoľne vybrali akúkoľvek jednotku ako hlavnú, ľubovoľne zvolíme veľkosť tejto jednotky. Pri mechanických meraniach máme možnosť porovnať dĺžku, čas a hmotnosť s ľubovoľnými veličinami rovnakého mena, ktoré boli vybraté ako počiatočné. Ako sa metrológia vyvíjala, definície veľkosti hodnôt základných jednotiek sa opakovane menili, neovplyvnilo to však fyzikálne zákony ani jednotu meraní.
Ukážme, že svojvoľnosť voľby veľkosti jednotky prebieha nielen pre základné, ľubovoľne zvolené veličiny, ale aj pre veličiny derivačné, teda spojené s nejakým základným fyzikálnym zákonom. Ako príklad sa vráťme k definíciám sily cez zotrvačné vlastnosti telies alebo cez gravitačné vlastnosti. Predpokladáme, že hlavnými veličinami sú dĺžka, čas a hmotnosť. Nič nám nebráni v zákone univerzálnej gravitácie považovať koeficient proporcionality rovný jednote, t.j. predpokladať, že
(1.16)
Potom v druhom Newtonovom zákone budeme musieť zaviesť súčiniteľ úmernosti nazývaný inerciálna konštanta, t.j.
(1.17)
Hodnota zotrvačnej konštanty by sa mala rovnať
(1.18)
Podobný obraz možno vysledovať vyjadrením a prijatím jednotkovej oblasti. Sme zvyknutí, že jednotkou plochy je plocha štvorca s jednotkou dĺžky strany - meter štvorcový, centimeter štvorcový atď. Nikto však nezakazuje vybrať si plochu kruhu s priemer 1 meter ako jednotka plochy, t.j. zvážte aký
V tomto prípade je plocha námestia
(1.20)
Takáto jednotka plochy, nazývaná "okrúhly meter", je veľmi vhodná pri meraní plôch kruhov. Je zrejmé, že "guľatý meter" bude 4/tg krát menší ako "meter štvorcový".
Ďalším problémom pri výbere jednotiek sústavy je určenie účelnosti zavedenia nových základných jednotiek pri uvažovaní o novej triede fyzikálnych javov. Začnime elektromagnetickými javmi. Je dobre známe, že elektrické javy sú založené na Coulombovom zákone, ktorý dáva do vzťahu mechanické veličiny - silu interakcie a vzdialenosť medzi nábojmi - s elektrickou veličinou - náboj:
(1.21)
V Coulombovom zákone, ako aj v iných zákonoch, kde sa spomínajú vektorové veličiny, z dôvodu jednoduchosti vynechávame jednotkový vektor. V Coulombovom zákone je koeficient úmernosti rovný 1. Ak to vezmeme za základ, čo sa robí v niektorých sústavách jednotiek, potom elektrická základná jednotka nie je potrebná, pretože jednotku sily prúdu je možné získať z pomer
(1.22)
kde q je náboj definovaný Coulombovým zákonom; t - čas. Všetky ostatné jednotky elektrických veličín sú určené zo zákonov elektrostatiky a elektrodynamiky. Napriek tomu vo väčšine sústav jednotiek, vrátane sústavy SI, elektrické javy svojvoľne zavádzajú vlastnú elektrickú základnú jednotku. V sústave SI je to ampér. Ľubovoľným výberom Ampere sa náboj vyjadrí z pomeru as
(1.23)
V dôsledku toho sa opakovala situácia diskutovaná vyššie, keď sa rovnaká fyzikálna veličina určuje dvakrát. Raz cez mechanické veličiny - vzorec (1.21), inokedy cez Ampérov vzorec (1.23). Takáto nejednoznačnosť nás núti zaviesť do Coulombovho zákona dodatočný koeficient, nazývaný „vákuová permitivita“. Coulombov zákon má podobu:
(1.24)
Často sa pýtajú na fyzikálny význam vákuovej dielektrickej konštanty, keď chcú zistiť mieru pochopenia podstaty Coulombovho zákona. Z metrologického hľadiska je všetko jednoduché a jasné: pri ľubovoľnom zavádzaní základnej jednotky elektriny - ampéra - musíme prijať opatrenia, aby sme zabezpečili súlad medzi skôr zavedenými mechanickými jednotkami a ich novým možným vyjadrením pomocou ampéra.
Presne tú istú situáciu možno vysledovať pri meraní teploty so zavedením ľubovoľne základnej jednotky – Kelvina, ako aj v r. optické merania so zavedením kandely.
Tu sa podrobne zvažuje situácia s výberom jednotiek základných fyzikálnych veličín a s voľbou ich veľkosti, aby sa dokázala podstata hlavného princípu konštrukcie sústav jednotiek fyzikálnych jednotiek.
Tento princíp spočíva v pohodlí praktického použitia. Len tieto úvahy určujú počet základných jednotiek, výber ich veľkosti a od toho sa odpudzujú všetky dodatočné, vedľajšie princípy ako od hlavného. Takým je napríklad známy princíp, ktorý hovorí, že ako hlavnú veličinu treba zvoliť takú, ktorej jednotku možno reprodukovať s čo najvyššou presnosťou. To je však žiaduce, no v niektorých prípadoch nepraktické. Najmä pri mechanických meraniach je jednotka frekvencie - hertz - reprodukovaná s najvyššou presnosťou, frekvencia však nespadala do kategórie základných jednotiek.
V elektrických meraniach môže byť ampér presnejšie reprodukovaný Volt - jednotka potenciálneho rozdielu. V optike bola dosiahnutá najvyššia presnosť meraní energie počítaním kvant. Z týchto dôvodov všeobecne akceptované vyjadrovanie veličín a jednotiek prevláda nad túžbou vybrať si za základnú jednotku tú, ktorá je najpresnejšie reprodukovaná.
Konečným potvrdením výberu systému jednotiek na princípe použiteľnosti sú dva body.
Prvým je prítomnosť dvoch základných jednotiek množstva látky v medzinárodnom systéme SI - kilogram a krtek. Nič iné ako pohodlnosť použitia v chemických procesoch, zavedenie ďalšej základnej jednotky - krtka - túto skutočnosť nemožno vysvetliť.
Druhým je skutočnosť, že v mnohých prípadoch sa používajú iné sústavy jednotiek ako sústava SI. Už mnoho rokov a desaťročí sa metrológovia snažia opustiť jeden jediný systém jednotiek. Pri výpočtoch atómových a molekulárnych štruktúr je však systém SI nepohodlný a ľudia naďalej používajú atómový systém jednotiek, v ktorom sú hlavné množstvá určené veľkosťou atómu a procesmi prebiehajúcimi v atóme. Pri zvažovaní rôznych systémov jednotiek sa budeme podrobne venovať konštrukcii tohto systému. Podobne sa systém SI ukazuje ako nepohodlný pri meraní vzdialeností k vesmírnym objektom. Táto oblasť má vyvinutý vlastný špecifický systém jednotiek a veličín.
Stručne povedané, výber systému jednotiek fyzikálnych veličín v metrológii súvisí najmä s pohodlnosťou ich použitia a do značnej miery sa opiera o tradície pri riešení problému zabezpečenia jednotnosti meraní.
Lístok číslo 2
Štátna norma „Metrológia. Pojmy a definície"". GOST 16263-70. Základné metrologické pojmy.
Meranie- proces zisťovania hodnoty požadovanej fyzikálnej veličiny pomocou špeciálnych technických prostriedkov.
Meranie- špeciálny technický nástroj používaný pri meraniach a majúci normalizované metrologické vlastnosti.
Odkaz- meradlo určené na reprodukciu a uloženie jednotky fyzikálnej veličiny za účelom prenosu jej veľkosti na nižšie meradlá podľa overovacej schémy a úradne schválené predpísaným spôsobom ako etalón.
Štátny štandard- primárna alebo špeciálna norma prijatá a schválená ako referenčná pre krajinu.
Overenie- zisťovanie chyby meradiel orgánmi štátnej metrologickej služby za účelom zistenia ich vhodnosti na ďalšie použitie.
Kalibrácia- súbor operácií vykonávaných na určenie a potvrdenie metrologických charakteristík s.i. Tieto s.i. nepodliehajú štátnej metrologickej kontrole a dozoru.
metrologická služba. Ciele a ciele. Štruktúra služby.
Najdôležitejšie úlohy HMS: dozor nad stavom a používaním meradiel (s.i.), certifikované metódy vykonávania meraní, jednotkové etalóny, dodržiavanie metrologických pravidiel a noriem, regulačné dokumenty (RD) na zabezpečenie jednotnosti meraní.
Gosstandart Ruska: VNII, NPO (výskumné a výrobné združenie), TOGOstRF - centrá normalizácie a metrológie, MS všetkých organizácií a podnikov.
Lístok číslo 3
Definícia pojmu ""Jednotka fyzikálnej veličiny"". Klasifikácia jednotiek f.v.: základné a odvodené, systémové a nesystémové, viacnásobné a viacnásobné, koherentné a nekoherentné.
Jednotka fyzikálnej veličiny- f.v., ktorému je podľa definície priradená číselná hodnota rovnajúca sa jednej.
Fyzikálne množstvo- vlastnosť, ktorá je kvalitatívne vlastná mnohým fyzickým objektom, ale pre každý kvantitatívne individuálna.
Základnou jednotkou f.v.– jednotka hlavného f.v., zvolená ľubovoľne pri konštrukcii sústavy jednotiek.
Hlavná f.v. - f.v., zahrnuté v systéme a podmienečne akceptované ako nezávislé od iných hodnôt systému.
F.V. systém- súbor f.v., vzájomne prepojené závislosťami.
Odvodená jednotka f.v.– jednotka derivácie f.v., vytvorená podľa rovnice definujúcej túto jednotku z iných jednotiek sústavy.
Derivát f.v.- f.v., zahrnuté v systéme a určené prostredníctvom hlavných množstiev tohto systému.
Systémová jednotka f.v.- základná alebo odvodená jednotka sústavy jednotiek.
Nesystémová jednotka f.v.- jednotka, ktorá nie je zahrnutá v žiadnej sústave jednotiek.
Sústava jednotiek f.v.- súbor základných a odvodených jednotiek súvisiacich s určitou sústavou veličín a tvorených podľa prijatých zásad.
Viacnásobná jednotka f.v.- jednotka, ktorá je celé číslo viackrát väčšia ako systémová alebo nesystémová jednotka.
Pozdĺžna jednotka f.v. - jednotka, ktorá je celé číslo, koľkokrát je menšia ako systémová alebo nesystémová jednotka.
Koherentná odvodená jednotka f.v.- odvodená jednotka spojená s inými jednotkami sústavy rovníc, v ktorej sa koeficient úmernosti berie rovný jednej.
Štruktúra normalizačných orgánov a služieb.
Gosstandart: VNII, NPO, Územné orgány - centrá normalizácie a metrológie, metrologické služby organizácií a podnikov.
Lístok číslo 4
Sústava jednotiek fyzikálnych veličín. Konštrukčné princípy.
1) Spôsob konštrukcie systému nesúvisí s koherentnými rozmermi základných jednotiek. Nastavujú sa alebo vyberajú množstvá, ktorých jednotky by sa mali stať základom systému. Veľkosti derivátov závisia od veľkostí hlavných.
2) V zásade je konštrukcia sústavy jednotiek možná pre akékoľvek veličiny, medzi ktorými existuje vzťah vyjadrený matematickým vzorcom vo forme rovnice.
3) Voľba veličín, ktorých jednotka by sa mala stať hlavnou, je limitovaná úvahami o racionalite (voľba minimálneho počtu základných jednotiek, ktoré by umožnili vytvorenie maximálneho počtu odvodených jednotiek).
4) Systém musí byť koherentný, t.j. vo všetkých vzorcoch, ktoré určujú odvodené jednotky v závislosti od hlavných, koeficient proporcionality vždy sa rovná jednej.
Zákon Ruskej federácie „o certifikácii“. Základné ustanovenia.
nariadenia- dokument obsahujúci záväzné právne normy prijaté úradom.
Testovacia metóda- stanovený postup vykonávania testov.
Technická kontrola- overenie zhody objektu so stanovenými technickými požiadavkami.
Skúška- experimentálne zisťovanie kvantitatívnych a kvalitatívnych charakteristík, vlastností objektu v podmienkach prevádzky, skladovania, prepravy počas jeho prevádzky alebo pri modelovaní nárazov alebo objektu.
Certifikácia zhody— opatrenie tretej strany preukazujúce, že je poskytnuté potrebné uistenie, že riadne identifikovaný výrobok je v súlade s konkrétnou normou alebo n.d.
Zhoda— súlad so všetkými špecifikovanými požiadavkami na produkt, proces alebo službu.
Tretia strana- osoba alebo orgán uznaný ako nezávislý od strán zapojených do posudzovaného problému.
Certifikačný orgán- orgán, ktorý osvedčuje zhodu.
Osvedčenie o zhode- doklad vydaný podľa pravidiel certifikačného systému na potvrdenie zhody certifikovaného PRU so stanovenými požiadavkami.
Značka zhody- riadne registrovaný znak, ktorý podľa pravidiel stanovených v tomto certifikačnom systéme potvrdzuje zhodu označených výrobkov so stanovenými požiadavkami.
Akreditácia- oficiálne uznanie oprávnenia vykonávať akúkoľvek činnosť (v oblasti certifikácie).
Systém kvality- agregát Organizačná štruktúra, metodiky, procesy a zdroje potrebné na implementáciu celkového manažérstva kvality.
Certifikačná schéma- zloženie a postupnosť činností tretej strany pri certifikácii.
Lístok číslo 5
Medzinárodná sústava jednotiek SI: konštrukcia a obsah. Výhody sústavy SI oproti iným sústavám jednotiek.
Sedem základných jednotiek: meter (L), kilogram (M), sekunda (T), ampér (I), kandela (J), mol (N), kelvin (q).
Zjednodušený výpočet a odvodenie mnohých veličín používaných v mnohých vedách. Je medzinárodný. 1954 – 6 základných jednotiek, 1971 – zavedený krtek.
Prednáška 1
Úvodná lekcia. Predmet "Metrológia", úlohy, princípy, predmety a prostriedky metrológie, normalizácie a certifikácie. Zákon Ruskej federácie „o zabezpečení jednotnosti meraní“. Medzinárodné organizácie pre metrológiu.
Slovo metrológie tvorené z dvoch Grécke slová metronóm(miera) a logá(učenie, zručnosť) a prostriedky – náuka o opatreniach. Metrológia v modernom ponímaní je veda o meraniach, metódach a prostriedkoch zabezpečujúcich ich jednotu a spôsoby dosiahnutia požadovanej presnosti.
jednota meraní volá sa stav meraní, v ktorých sú ich výsledky vyjadrené v zákonných jednotkách a chyby sú známe s danou pravdepodobnosťou.
Na dlhú dobu metrológia bola v podstate deskriptívna veda o rôznych mierach a vzťahoch medzi nimi. Ale v procese rozvoja spoločnosti vzrástla úloha meraní a od konca minulého storočia sa metrológia vďaka pokroku fyziky dostala na kvalitatívne novú úroveň.
Dnes je metrológia nielen náukou o meraniach, ale aj činnosťou, ktorá zahŕňa štúdium fyzikálnych veličín, ich reprodukciu a prenos, používanie etalónov, základných princípov a metód tvorby meracích prístrojov, posudzovanie ich chyby, ako napr. ako aj metrologickú kontrolu a dozor.
Účelom metrológie je zabezpečiť jednotnosť meraní, t.j. porovnateľnosť a konzistentnosť ich výsledkov bez ohľadu na to, kde, kedy a kým boli tieto výsledky získané.
Keďže zodpovedné rozhodnutia sa prijímajú na základe výsledkov meraní, musí byť zabezpečená primeraná presnosť, spoľahlivosť a včasnosť meraní.
Možno rozlíšiť tri hlavné funkcie merania v národnom hospodárstve:
1) účtovanie produktov národného hospodárstva vypočítané z hľadiska hmotnosti, dĺžky, objemu, spotreby, výkonu, energie;
2) merania vykonávané na kontrolu a reguláciu technologických procesov a zabezpečiť normálne fungovanie doprava a komunikácie;
3) merania fyzikálnych veličín, technických parametrov, zloženia a vlastností látok, vykonávané pri vedecký výskum, testovanie a kontrola výrobkov v rôznych odvetviach národného hospodárstva.
Význam meraní je dôležitý najmä pri prechode na trhové vzťahy spojené s konkurenciou medzi výrobcami, a teda aj so zvýšenými požiadavkami na kvalitu a technické parametre výrobkov. Zvyšovanie kvality meraní a zavádzanie nových metód merania závisí od úrovne rozvoja metrológie.
Hlavnými úlohami metrológie sú;
Poskytovanie výskumu, výroby a prevádzky technických zariadení;
kontrola stavu životného prostredia;
Zabezpečenie inštitúcií organizácií vhodnými meracími prístrojmi.
Metrológia sa delí na
všeobecné - teoretické a experimentálne;
aplikovaný (praktický);
legislatívne.
Teoretická metrológia sa zaoberá problematikou základného výskumu, vytváraním sústavy meracích jednotiek, fyzikálnych konštánt, vývojom nových metód merania.
Experimentálna metrológia- problematika tvorby noriem, vzoriek mier, vývoj nových meracích prístrojov, prístrojov a informačných systémov.
Aplikovaná (praktická) metrológia sa zaoberá problémami praktické uplatnenie v rôznych oblastiach činnosti výsledky teoretického výskumu v rámci metrológie.
legálna metrológia zahŕňa komplex vzájomne prepojených a vzájomne závislých všeobecné pravidlá, ako aj ďalšie otázky, ktorých regulácia a kontrola je potrebná zo strany štátu a na zabezpečenie jednotnosti meraní a jednotnosti systému merania.
Metrologická služba- súbor predmetov činnosti a druhov prác zameraných na zabezpečenie jednotnosti meraní.
To určuje zákon Štátna metrologická služba je pod jurisdikciou Štátnej normy Ruska a zahŕňa: štátne vedecké metrologické centrá; orgány Štátnej metrologickej služby na území republík v rámci Ruskej federácie, autonómnej oblasti, autonómnych okresov, území, regiónov, miest Moskva a Petrohrad.
Gosstandart Ruska riadi Štátnu službu pre čas a frekvenciu a určovanie parametrov rotácie Zeme (GSVCH), Štátnu službu pre referenčné materiály zloženia a vlastností látok a materiálov (GSSO) a Štátnu službu pre štandardné referenčné údaje o fyzikálnych konštantách a vlastnostiach látok a materiálov (GSSSD) a koordinuje ich činnosť.
Predmetom štátneho dozoru sú:
1. normatívne dokumenty o normalizácii a technická dokumentácia;
2. produkty, procesy a služby;
3. iné predmety v súlade s platnou právnou úpravou štátneho dozoru.
V roku 1993 bol prijatý „Zákon Ruská federácia o zabezpečení jednotnosti meraní“, ktorý ustanovuje právny základ na zabezpečenie jednotnosti meraní v Ruskej federácii. Zákon upravuje vzťahy štátnych orgánov Ruskej federácie s právnickými a fyzickými osobami pri výrobe, výrobe, prevádzke, oprave, predaji a dovoze meradiel a je zameraný na ochranu práv a oprávnených záujmov občanov, ustanoveného právneho poriadku. a ekonomiku Ruskej federácie pred negatívnymi dôsledkami nespoľahlivých výsledkov meraní .
Zákon „o zabezpečení jednotnosti meraní“ pozostáva zo siedmich častí: všeobecné ustanovenia; jednotky veličín, prostriedky a metódy na vykonávanie meraní; metrologické služby; štátna metrologická kontrola a dozor; Kalibrácia a certifikácia meracích prístrojov; zodpovednosť za porušenie zákona a financovanie prác na zabezpečenie jednotnosti meraní.
V prvej časti zákon „o zabezpečení jednotnosti meraní“ ustanovuje a upravuje základné pojmy prijaté na účely zákona: jednotnosť meraní, meradlo, štátny etalón jednotky množstva, regulačné dokumenty pre zabezpečenie jednotnosti meraní, metrologická služba, metrologická kontrola a dozor, overovanie a kalibrácia meradiel, osvedčenie o schválení typu meradiel, akreditácia na právo overovať meradlá a osvedčenie o kalibrácii. Prvý článok zákona uvádza nasledujúcu definíciu pojmu „rovnomernosť meraní“.
jednota meraní- stav meraní, v ktorých sú ich výsledky vyjadrené v zákonných jednotkách veličín a chyby merania neprekračujú s danou pravdepodobnosťou stanovené hranice.
Pojem „rovnomernosť meraní“ pokrýva najdôležitejšie úlohy metrológie: zjednotenie jednotiek, vývoj systémov na reprodukciu jednotiek a prenos ich veľkostí na pracovné meracie prístroje. s stanovenú presnosť, vykonávanie meraní s chybou nepresahujúcou stanovené limity atď. Jednota meraní musí byť zachovaná s akoukoľvek presnosťou merania požadovanou priemyslom.
Zabezpečenie jednotnosti meraní jeúlohou metrologických služieb.
Súbor regulačných, regulačných, technických a metodických dokumentov medzirezortnej úrovne, ktorý ustanovuje pravidlá, normy, požiadavky zamerané na dosiahnutie a udržanie jednotnosti meraní v krajine s požadovanou presnosťou, je štátny systém zabezpečenia jednotnosti meraní(GSI).
GSI identifikuje základné štandardy, ktoré stanovujú Všeobecné požiadavky, pravidlá a predpisy, ako aj normy týkajúce sa konkrétnej oblasti alebo typu merania.
Medzi základné základné normy patrí napríklad GOST 8.417 „GSI. Jednotky fyzikálnych veličín“, GOST 16363 „Metrológia. Pojmy a definície". Základné normy možno rozdeliť do skupín v závislosti od predmetu normalizácie:
normy jednotiek fyzikálnych veličín;
prenos informácií o veľkosti jednotky z noriem na meracie prístroje;
· poradie normalizácie metrologických charakteristík meradiel;
pravidlá implementácie a prezentácie výsledkov meraní;
Jednotnosť meracích prístrojov;
metrologický dozor nad vývojom, stavom a používaním meracích prístrojov;
· verejná služba štandardných referenčných údajov.
V súčasnosti regulačný rámec GS I zahŕňa viac ako 2 600 dokumentov vrátane 388 GOST, približne 2 000 usmernenia metrologické ústavy, 77 smerníc a 87 pokynov.
Metrologickú službu tvorí sieť organizácií, ktoré sú zodpovedné za metrologickú podporu meraní. Sú dva stupne metrologickej služby - štátna metrologická služba a metrologické služby právnických osôb (podnikov a združení).
Štátna služba zahŕňa územné orgány a štátne vedecké metrologické centrá (NII Gosstandart Ruska). Do štruktúry štátnej metrologickej služby patria aj špecializované služby: štátna služba času a frekvencie - GSVCH, štátna služba referenčných vzoriek - GSSO, štátna služba štandardných referenčných údajov - GSSSD.
Medzi hlavné druhy metrologických činností patrí metrologická podpora prípravy výroby, štátne skúšanie meradiel, overovanie meradiel.
Metrologická podpora prípravy výroby- ide o súbor organizačných a technických opatrení, ktorých cieľom je s požadovanou presnosťou určovať parametre výrobkov (výrobkov, zostáv, materiálov) a surovín, technologických postupov a zariadení a umožňujúcich dosiahnuť vysokú kvalitu výrobkov, ako aj znížiť neproduktívne náklady na jeho výrobu.
Práce na metrologickom zabezpečení prípravy výroby sú vykonávané metrologickými, projekčnými, technologickými službami podnikov od okamihu prijatia prvotných podkladov pre osvojovaný výrobok.
Testy meracích prístrojov vykonávajú štátne vedecké centrá Štátnej normy Ruska.
Výbor sa skladá zo zástupcov:
· štátne stredisko skúšania meradiel;
zákazník meracích prístrojov;
rezortná metrologická služba;
organizácia rozvoja;
výrobca meracích prístrojov.
V prípade úspešného testovania meracieho prístroja, v dôsledku čoho sú potvrdené všetky parametre a vlastnosti meracích prístrojov, je dokumentácia predložená Štátnej norme Ruska a je prijaté rozhodnutie o schválení typu meracieho prístroja. Toto rozhodnutie je osvedčené osvedčením o schválení typu meradiel. Schválený typ je zapísaný v štátnom registri meradiel.
Štátna metrologická kontrola a dozor je technicko-právna činnosť, ktorú vykonávajú orgány štátnej metrologickej služby za účelom overenia dodržiavania pravidiel legálnej metrológie - Zákona Ruskej federácie "O zabezpečení jednotnosti meraní", predpisov o metrológie.
Medzi predmety štátnej metrologickej kontroly a dozoru patrí:
meracie prístroje;
normy používané na overovanie meracích prístrojov;
metódy vykonávania meraní;
počet zabalených tovarov v balíkoch akéhokoľvek druhu pri ich predaji a balení.
Štátna metrologická kontrola (GMK) je distribuovaná:
1. pre zdravie, veterinárstvo, ochranu životného prostredia, bezpečnosť;
2. obchodné operácie a vzájomné vysporiadanie medzi kupujúcim a predávajúcim;
3. účtovné operácie štátu;
4. zabezpečenie obrany;
5. geodetické a hydrometeorologické práce;
6. bankové, daňové, colné a poštové operácie;
7. produkty dodávané na základe vládnych zmlúv;
8. testovanie a kontrola kvality výrobkov na zhodu s povinnými požiadavkami noriem a s povinnou certifikáciou výrobkov;
9. merania vykonávané v mene súdu, prokuratúry, arbitráže, iných štátnych orgánov;
10. registrácia národných a medzinárodných športových rekordov.
Charakteristický typy verejnosti metrologická kontrola a dozor.Štátna metrologická kontrola a dozor zahŕňa:
1. štátny metrologický dozor nad množstvom tovaru odcudzeného v rámci obchodných operácií; na množstvo baleného tovaru v balíkoch akéhokoľvek druhu pri jeho balení a predaji;
2. overovanie meradiel vrátane etalónov;
3. schválenie typu meradiel;
udeľovanie licencií na činnosť právnických a fyzických osôb pri výrobe, oprave, predaji, prenájme meradiel. Obchodné operácie podliehajú štátnej metrologickej kontrole, pri ktorej sa zisťuje hmotnosť, objem, spotreba a iné veličiny charakterizujúce množstvo odcudzeného tovaru.
Štátnemu metrologickému dozoru v oblasti bankových operácií podliehajú meracie prístroje na identifikáciu cenných papierov a mien (napríklad detektory mien, počítadlá bankoviek), elektronické podpisy, hodnoty kolaterálu. Banky musia pri prijímaní do úschovy cenností, akými sú napríklad drahé kovy, drahé kamene, zabezpečiť, aby sa ich množstvo a zloženie merali s požadovanou presnosťou.
Štátny metrologický dozor podlieha baleným tovarom v obaloch akéhokoľvek druhu pri ich predaji alebo balení v prípadoch, keď obsah obalu nemožno zmeniť bez jeho otvorenia alebo deformácie a množstvo obsahu je označené hodnotou hmotnosti vytlačenou na balík. Pri výkone dozoru kontrolujú súlad skutočnej hodnoty hmotnosti, objemu a iných množstiev s množstvom tovaru skutočne obsiahnutým v balíku a hodnotou vytlačenou na balíku.
Meradlá používané v určených oblastiach štátnej metrologickej kontroly a dozoru podliehajú overovaniu orgánmi štátnej metrologickej služby pri výrobe a po oprave, pri prevádzke a predaji a dovoze. Overovanie meradiel vykonávajú osoby s osvedčením ako overovatelia v orgánoch štátnej metrologickej služby. Kladné výsledky overovania meradiel sa osvedčujú overovacou značkou alebo overovacím certifikátom. Znak overovacej značky sa aplikuje na meradlá a na prevádzkovú dokumentáciu a v prípade vydania osvedčenia o overení na osvedčenie. Pri poškodení znaku overovacej značky a tiež pri strate certifikátu je meradlo uznané ako nevhodné na použitie.
Meradlá určené na uvoľnenie alebo dovoz dovozom podliehajú povinným skúškam, po ktorých nasleduje schválenie typu. Rozhodnutie o schválení typu meradla prijíma štátna norma Ruska a je certifikované certifikátom. Schválený typ je zapísaný do Štátneho registra meradiel. V nevyhnutných prípadoch podlieha typ meradla aj povinnej certifikácii bezpečnosti používania v súlade s legislatívou o ochrane zdravia, života a majetku občanov, ochrane práce a životného prostredia.
Organizácia štátnej metrologickej kontroly a dozoru. Kontrolu a dozor vykonávajú štátni inšpektori orgánov štátnej metrologickej služby. Štátni inšpektori voľne navštevujú zariadenia, v ktorých sa používajú meradlá, za účelom ich overovania, výberu vzoriek tovaru na kontrolu pri jeho predaji a balení a iných druhov kontrol. Ak sa zistí porušenie, štátny inšpektor má právo zakázať používanie meradiel neschválených, ako aj neoverených typov; zhasnúť značky alebo zrušiť osvedčenie o overení v prípadoch, keď meradlo uvádza nesprávne údaje alebo je prekročený interval kalibrácie; dávať povinné pokyny a stanovovať lehoty na odstránenie porušení metrologických pravidiel; vypracováva protokoly o administratívnej zodpovednosti porušovateľov metrologických pravidiel za rozhodovanie o uplatnení sankcií.
Právnické a fyzické osoby sú povinné pomáhať inšpektorovi pri plnení jeho úloh. Osoby, ktoré bránia výkonu štátnej metrologickej kontroly a dozoru, zodpovedajú v zmysle platnej legislatívy.
V súlade s platnou legislatívou, porušenie pravidiel legálnej metrológie stanovuje správnu a trestnoprávnu zodpovednosť, ekonomické sankcie.
Administratívnu zodpovednosť za porušenie pravidiel nesú vedúci a funkcionári právnických osôb, ako aj fyzické osoby, ktorých vinou boli porušenia spáchané. Správne sankcie sa ukladajú vo forme pokuty. Podkladom pre pokutu je nedodržiavanie pravidiel metrológie pri predaji a balení tovaru do obalov, nedodržiavanie pravidiel overovania meradiel, marenie výkonu metrologickej kontroly a dozoru oprávnenými orgánmi.
Trestná zodpovednosť vzniká v prípade použitia neoverených alebo iných nevhodných meradiel v maloobchodnej sieti alebo v oblasti verejného stravovania, zdravotníctva, ochrany životného prostredia a bezpečnosti. V závislosti od stupňa porušenia metrologických pravidiel sa poskytuje vysoká pokuta, nápravná práca, odňatie práva zastávať pozície súvisiace s meraním a väzenie. Ekonomické sankcie sa spravidla uplatňujú na právnické osoby. Výšku sankcií určuje platná legislatíva.
| Zloženie Štátnej metrologickej služby Ruskej federácie (GMS). | |||
| Názov inštitúcie | Funkcie inštitúcie | ||
| Federálna agentúra pre technickú reguláciu a metrológiu - vedená Štátnou migračnou službou | Vývoj, prerokovanie, schvaľovanie a účtovanie technických predpisov, národných noriem, celoruských klasifikátorov, katalogizačných systémov a pod. Vedenie_koordinácia aktivít GMS. Organizovanie súťaží o ocenenia vlády Ruskej federácie. | ||
| Štátne vedecké metrologické centrá (GNMC) -7VNII | Skladovanie štátnych noriem, výskum; vývoj vysoko presných metód merania a regulačných dokumentov | ||
| Regionálne centrá pre normalizáciu, metrológiu a certifikáciu (CSM a C) - viac | Štátna kontrola a dozor nad zabezpečením jednotnosti meraní v kraji, metrologická podpora podnikov, overovanie a kalibrácia meradiel, akreditácia meracích laboratórií, školenie a certifikácia overovateľov, vývoj nových meradiel, údržba a opravy. | ||
| Verejná služba pre parametre času, frekvencie a rotácie Zeme (GSWH) | Medziregionálna a medziodborová koordinácia prác v tejto oblasti, ukladanie a prenos jednotky času a frekvencie, súradnice zemských pólov. Informácie o meraní využívajú navigačné a riadiace služby pre lode, lietadlá a satelity atď. | ||
| Štátna služba pre referenčné materiály zloženia a vlastností materiálov (GSSO) | Poskytujú vývoj prostriedkov na porovnávanie štandardných vzoriek s charakteristikami látok a materiálov, ktoré vyrábajú priemyselné a poľnohospodárske podniky, na ich identifikáciu a kontrolu. | ||
| Štátna služba pre štandardné referenčné údaje o fyzikálnych konštantách a vlastnostiach látok a materiálov (GSSSD) | Zabezpečujú vývoj spoľahlivých údajov o fyzikálnych konštantách, vlastnostiach látok, rope, plyne atď. Informácie využívajú organizácie, ktoré vytvárajú nové technológie. | ||
| Medzinárodné metrologické organizácie | ||
| Názov spoločnosti | Ciele, zámery a činnosti organizácie | |
| 1. Medzinárodná organizácia legálnej metrológie (OIML) | Vytvorené v roku 1955. Združuje viac ako 80 štátov. Ciele: rozvoj všeobecnej problematiky legálnej metrológie vr. stanovenie tried presnosti MI, zabezpečenie jednotnosti v definícii typov a vzoriek systémov MI, odporúčania na skúšanie a školenie. Najvyšší orgán Medzinárodná konferencia legálnej metrológie. Zvoláva sa raz za 4 roky. Rozhodnutia majú poradný charakter. Rusko v OIML zastupuje Federálna agentúra pre technickú reguláciu a metrológiu, ako aj 12 ministerstiev a oddelení. Účasť Ruska umožňuje ovplyvňovať obsah prijatých odporúčaní, dosiahnuť ich súlad s ruskými normami a umožňuje zlepšiť metrologickú prácu. | |
| 2. Medzinárodná organizácia pre miery a váhy (IOMB) | Vznikla v roku 1875 - bol podpísaný Metrologický dohovor. Ciele: zjednotenie národných jednotiek merania a vytvorenie spoločných skutočných noriem dĺžky a hmotnosti. BIPM je výskumné laboratórium, ktoré uchováva a udržiava medzinárodné štandardy. JA hlavnou úlohou- porovnanie národných noriem s medzinárodnými, zlepšenie systémov merania. Najvyšším orgánom MOMB je Generálna konferencia mier a váh. (1 krát za 4 roky). Prácu IPM medzi konferenciami riadi Medzinárodný výbor pre váhy a miery, v ktorom sú najväčší fyzici a metrológovia sveta vrátane. ruskí predstavitelia. Spolu má 18 členov. Najdôležitejším výsledkom činnosti je prechod krajín na spoločné jednotky a štandardy. | |
| 3. Medzinárodná organizácia pre normalizáciu (ISO) | Založená v roku 1946. Členovia ISO sú národné organizácie pre normalizáciu krajín sveta. Zastúpených je 135 krajín. Rozsah ISO pokrýva všetky oblasti okrem elektrotechniky a elektroniky. Hlavné úlohy: rozvoj normalizácie, metrológie a certifikácie s cieľom zabezpečiť výmenu tovarov a služieb, rozvoj spolupráce vo vedeckej, technickej a ekonomickej oblasti. Normy ISO sú vo svete najpoužívanejšie, ich celkový počet presahuje 12 000. Ročne je prijatých a revidovaných asi 1 000 noriem. Nie sú záväzné pre členské krajiny ISO. Všetko závisí od miery účasti krajiny na medzinárodnej deľbe práce a od stavu jej zahraničného obchodu. V Rusku prebieha aktívny proces zavádzania noriem ISO a národného systému normalizácie. | |
| 4. Medzinárodná elektrotechnická komisia (IEC) | Založená v roku 1906. Autonómna organizácia v rámci ISO. Hlavný cieľ definuje charta – podporovať medzinárodnú spoluprácu v normalizácii v oblasti elektrotechniky a rádiotechniky prostredníctvom tvorby noriem. Krajiny sú v IEC zastúpené ich národnými orgánmi | |
| normalizácie (RF - Federal Agency for Technical Regulation and Metrology) Najvyšším riadiacim orgánom IEC je Rada národných výborov všetkých krajín. IEC prijala viac ako 2000 noriem. Sú špecifickejšie ako normy ISO, a preto sú vhodnejšie na použitie v členských krajinách IEC. Viac ako polovica noriem prijatých IEC bola implementovaná v Rusku. | ||
| Európska organizácia pre metrológiu (EUROMET) | Regionálna medzinárodná organizácia. Pôsobí v oblasti výskumu a vývoja národných noriem, podporuje rozvoj overovacích služieb, vyvíja metódy najvyššej presnosti. | |
Medzinárodná organizácia pre miery a váhy(IOM) zabezpečuje uchovávanie a udržiavanie medzinárodných etalónov rôznych jednotiek a porovnávanie štátnych etalónov s nimi a pozostáva z Generálnej konferencie pre váhy a miery, Medzinárodného výboru pre váhy a miery, Medzinárodného úradu pre váhy a miery (BIPM). ).
Vo väčšine krajín sveta sú opatrenia na zabezpečenie jednotnosti meraní stanovené zákonom. Preto je jedna zo sekcií metrológie tzv legálna metrológia a zahŕňa súbor všeobecných pravidiel, požiadaviek a noriem zameraných na zabezpečenie jednotnosti meraní a jednotnosti meracích prístrojov. Pre jednotnosť v jednotkách merania bol v roku 1978 schválený medzinárodný štandard „Jednotky fyzikálnych veličín“ (SI), ktorý bol zavedený 1. januára 1979 ako povinný vo všetkých oblastiach národného hospodárstva, vedy, techniky a výučby.
Základné pojmy a definície akceptované v metrológii. Fyzikálne veličiny. Typy mierok. Pojmy o sústave fyzikálnych veličín.
Hlavné pojmy a definície sú formulované v množstve normatívnych a technických dokumentov.
Fyzikálne množstvo- vlastnosť fyzického predmetu, javu alebo procesu, ktorá je kvalitatívne spoločná pre mnohé fyzické predmety, ale z kvantitatívneho hľadiska je pre každý z nich individuálna, napríklad dĺžka, hmotnosť, elektrický odpor.
Meranie- súbor operácií na použitie technického prostriedku, ktorý uchováva jednotku fyzikálnej veličiny, spočívajúci v porovnaní meranej veličiny s jednotkou.
Rozsah merania- rozsah hodnôt, v rámci ktorých sú normalizované limity prípustnej chyby. Hodnoty množstva, ktoré obmedzujú rozsah merania zdola alebo zhora (vľavo alebo vpravo), sa nazývajú dolná hranica alebo horná hranica meraní.
Prah citlivosti- najmenšia hodnota nameranej hodnoty, ktorá spôsobí badateľnú zmenu výstupného signálu. Napríklad, ak je prah citlivosti váhy $Q mi" až, znamená to, že pri takej malej zmene hmotnosti, ako je 10 mg, sa dosiahne viditeľný pohyb ihly váhy.
MERACIA STUPNICA
Meracia stupnica- je to usporiadaná množina hodnôt fyzikálnej veličiny, ktorá slúži ako základ pre meranie tejto veličiny. Zoradenie hodnôt fyzikálnych veličín možno dosiahnuť rôznymi spôsobmi.
Menná stupnica charakterizuje len ekvivalenčný vzťah rôznych kvalitatívnych prejavov vlastnosti. Tieto stupnice nemajú nulovú značku, jednotky merania, nemajú porovnávacie vzťahy typu viac, menej, lepšie, horšie atď. Napríklad vo farebnej škále sa proces merania dosiahne určením ekvivalencie testovanej vzorky s jedným zo štandardov zahrnutých do farebného atlasu počas vizuálneho pozorovania.
Najjednoduchší spôsob získanie informácií, ktoré vám umožnia získať určitú predstavu o veľkosti nameranej hodnoty, je porovnať ju s inou podľa princípu „čo je viac (menej)?“ alebo „čo je lepšie (horšie)?“.
V tomto prípade môže byť počet veľkostí v porovnaní so sebou dosť veľký. Zoradené vzostupne alebo zostupne tvoria rozmery meraných veličín objednávkové váhy.
Operácia usporiadania rozmerov vo vzostupnom alebo zostupnom poradí s cieľom získať informácie o meraní na stupnici poradia sa nazýva poradie . Na uľahčenie meraní na objednávkovej stupnici je možné opraviť niektoré body ako referencia (referencia). Bodom mierky možno priradiť čísla, často označované ako bodov. Napríklad vedomosti sa hodnotia na štvorbodovej referenčnej škále, ktorá vyzerá takto: neuspokojivá, uspokojivá, dobrá, výborná. Referenčné stupnice merajú tvrdosť minerálov, citlivosť filmov a ďalšie veličiny (intenzita zemetrasení sa meria na 12-bodovej stupnici, ktorá sa nazýva medzinárodná seizmická stupnica).
Intervalová stupnica (rozdiely) popisuje vlastnosti veličiny nielen pomocou vzťahov ekvivalencie, ale aj pomocou súčtu a proporcionality intervalov medzi kvantitatívnymi prejavmi vlastnosti. Príkladom je časová mierka, ktorá je rozdelená na veľké intervaly – roky, na menšie – dni atď.
Na stupnici intervalov možno posúdiť nielen to, že jedna veľkosť je väčšia ako druhá, ale aj to, o koľko väčšia. Na stupnici intervalov však nie je možné odhadnúť, koľkokrát je jedna veľkosť väčšia ako druhá. Je to spôsobené tým, že na intervalovej stupnici je známa iba mierka a počiatok je možné zvoliť ľubovoľne.
Najdokonalejší je vzťahová škála. Príkladom je Kelvinova teplotná stupnica, Celziova stupnica, hmotnostné stupnice atď.
Na stupnici pomerov môžete určiť nielen to, o koľko je jedna veľkosť väčšia ako druhá, ale aj koľkokrát väčšia alebo menšia.
FYZIKÁLNE MNOŽSTVÁ
hlavný objekt merania v metrológii sú fyzikálne veličiny. Fyzikálna veličina sa používa na opis hmotných systémov, predmetov, javov, procesov študovaných v akejkoľvek vede. Existujú základné a odvodené veličiny. Hodnoty, ktoré charakterizujú základné vlastnosti hmotného sveta, sú vybrané ako hlavné. GOST 8. 417 stanovuje sedem základných fyzikálnych veličín: dĺžka, hmotnosť, čas, termodynamická teplota, látkové množstvo, intenzita svetla, intenzita prúdu. Merané veličiny majú kvantitatívne a kvalitatívne charakteristiky.
Formalizovaným odrazom kvalitatívneho rozdielu medzi meranými veličinami je ich rozmer. V súlade s dokumentmi ISO sa rozmer označuje symbolom dim (z latinčiny rozmer - meranie).
Rozmer základných fyzikálnych veličín - dĺžka, hmotnosť, čas - sa označuje príslušnými veľkými písmenami:
matná t= T.
Rozmer fyzikálnej veličiny sa zapisuje ako súčin symbolov príslušných základných fyzikálnych veličín zvýšených o určitý stupeň - ukazovateľ rozmeru:
kde L, M, T- rozmery základných fyzikálnych veličín;
Ukazovatele rozmerov (exponenty miery zväčšovania rozmerov základných fyzikálnych veličín).
Napríklad: rozmer zrýchlenia je m/s2
Každá miera môže byť kladná alebo záporná, celé číslo alebo zlomok, nula. Ak sú všetky rozmery rovné nule, potom sa volá hodnota bezrozmerný.
Kvantitatívna charakteristika meranej veličiny je jej veľkosť. Získanie informácie o veľkosti fyzikálnej veličiny je obsahom každého merania.
Meraná hodnota- odhad veľkosti fyzikálnej veličiny vo forme určitého počtu pre ňu prijatých jednotiek.
Napríklad: L= 1 m = 100 cm = 1000 mm.
Abstraktné číslo v ňom obsiahnuté je tzv číselná hodnota. V uvedenom príklade je to 1, 100, 1000.
Hodnota fyzikálnej veličiny sa získa ako výsledok jej merania alebo výpočtu v súlade so základnou rovnicou merania:
kde Q je hodnota fyzikálnej veličiny;
X- číselná hodnota meranej veličiny v akceptovanej jednotke; [Q] - zvolená jednotka merania.
Predpokladajme, že dĺžka priameho segmentu 10 cm sa meria pomocou pravítka s delením v centimetroch a milimetroch. Pre tento prípad:
Súčasne použitie rôznych jednotiek (1 cm a 1 mm) viedlo k zmene číselnej hodnoty výsledku merania.
Princípy konštrukcie Medzinárodnej sústavy jednotiek. Výhody SI.
Jednotka fyzikálnej veličiny je fyzikálna veličina, ktorej je podľa definície priradená číselná hodnota rovnajúca sa jednej (1 m, 1 libra, 1 cm). Sústava jednotiek fyzikálnych veličín- súbor základných a odvodených jednotiek súvisiacich s určitou sústavou veličín a tvorených podľa prijatých zásad.
V Rusku, rovnako ako takmer vo všetkých krajinách sveta, funguje Medzinárodná sústava jednotiek, ktorej hlavné fyzikálne veličiny sú meter, kilogram, sekunda, ampér, kandela, kelvin, mol. Medzinárodný systém bol schválený v roku 1960 na XI. konferencii váh a mier.
Jednotky fyzikálnych veličín medzinárodného systému fyzikálnych veličín sú tvorené na základe zákonov stanovujúcich vzťah medzi fyzikálnymi veličinami, alebo na základe fyzikálnych veličín akceptovaných v niektorých výskumných ústavoch.
Pre jednotnosť v jednotkách merania bol v roku 1978 schválený medzinárodný štandard „Jednotky fyzikálnych veličín“ (SI), ktorý bol zavedený 1. januára 1979 ako povinný vo všetkých oblastiach národného hospodárstva, vedy, techniky a výučby.
SI obsahuje sedem základných jednotiek, ktoré ovplyvňujú meranie rôznych parametrov: mechanické, tepelné, elektrické, magnetické, svetelné, akustické a ionizujúce žiarenie a v oblasti chémie. Hlavné jednotky sú nastavené: meter (m) - na meranie dĺžky; kilogram (kg) - na meranie hmotnosti; sekunda (s) - na meranie času; ampér (A) - na meranie sily elektrického prúdu; Kelvin (K) - na meranie teploty; candela (sviečka) cd - na meranie intenzity svetla, mol - na meranie množstva látky.
Do roku 1960 sa vzdialenosť medzi stredmi dvoch ťahov na tyči v tvare X zo zliatiny platiny a irídia považovala za medzinárodnú normu a za národnú normu dĺžky 1 m. S touto normou sa vzdialenosť medzi stredmi zdvihov nedala merať presnejšie ako ±0,1 µm, čo nespĺňalo požiadavky stav techniky veda a technika. Nevýhodou štandardu bol aj fakt, že išlo o kovovú tyč, ktorá pri živelnej pohrome (napríklad zemetrasenie či povodeň) mohla časom zmiznúť alebo stratiť presnú hodnotu merača.
Princípy konštrukcie Medzinárodnej sústavy jednotiek
Prvú sústavu jednotiek fyzikálnych veličín, hoci to ešte nebola sústava jednotiek v modernom zmysle, prijalo Národné zhromaždenie Francúzska v roku 1791. Zahŕňala jednotky dĺžky, plochy, objemu, kapacity a hmotnosti, hlavné z toho boli dve jednotky: meter a kilogram.
Systém jednotiek ako súbor základných a odvodených jednotiek prvýkrát navrhol v roku 1832 nemecký vedec K. Gauss. Zostavil systém jednotiek, kde za základ vzal jednotky dĺžky (milimeter), hmotnosti (miligram) a času (sekunda) a nazval ho absolútnym systémom.
Jednotka dĺžky(meter) je dĺžka dráhy, ktorú prejde svetlo vo vákuu za 1/299 792 458 sekundy.
Jednotka hmotnosti(kilogram)- hmotnosť rovnajúca sa hmotnosti medzinárodného prototypu kilogramu.
základných jednotiek fyzikálnych veličín) a pri výbere ich veľkosti. Z tohto dôvodu pri určovaní základných veličín a ich jednotiek možno sústavy jednotiek fyzikálnych veličín stavať veľmi rozdielne. K tomu treba dodať, že aj odvodené jednotky fyzikálnych veličín možno definovať rôznymi spôsobmi. To znamená, že je možné postaviť veľa systémov jednotiek. Zastavme sa pri všeobecných vlastnostiach všetkých systémov.
Hlavným spoločným znakom je jasné vymedzenie podstaty a fyzikálneho významu základných fyzikálnych jednotiek a veličín sústavy. Je žiaduce, ale nie je nevyhnutné, ako je uvedené v predchádzajúcej časti, aby sa základná fyzikálna veličina dala reprodukovať s vysokou presnosťou a aby sa dala prenášať meracím prístrojom s minimálnou stratou presnosti.
Ďalším dôležitým krokom pri budovaní systému je stanovenie veľkosti základných jednotiek, teda odsúhlasenie a uzákonenie postupu reprodukcie základnej jednotky.
Od všetkého fyzikálnych javov sú vzájomne prepojené zákonitosťami napísanými vo forme rovníc vyjadrujúcich vzťah medzi fyzikálnymi veličinami, pri stanovovaní odvodených jednotiek je potrebné zvoliť konštitutívny pomer pre odvodenú veličinu. Potom by sa v takomto výraze mal prirovnať koeficient proporcionality zahrnutý v definujúcom pomere k jednému alebo druhému konštantnému číslu. Vzniká tak odvodená jednotka, ktorá môže mať nasledujúcu definíciu: „ Odvodená jednotka fyzikálnej veličiny- jednotka, ktorej veľkosť je spojená s veľkosťami základných jednotiek pomocou pomerov vyjadrujúcich fyzikálne zákony, prípadne definície zodpovedajúcich veličín.
Pri konštrukcii systému jednotiek pozostávajúceho zo základných a odvodených jednotiek je potrebné zdôrazniť dva najdôležitejšie body:
Po prvé, rozdelenie jednotiek fyzikálnych veličín na základné a odvodené neznamená, že prvé majú nejakú výhodu alebo sú dôležitejšie ako druhé. V rôznych systémoch môžu byť základné jednotky rôzne a počet základných jednotiek v systéme môže byť tiež odlišný.
Po druhé, treba rozlišovať medzi rovnicami spojenia medzi veličinami a rovnicami spojenia medzi ich číselnými hodnotami a hodnotami. Spojovacie rovnice sú vzťahy vo všeobecnej forme, nezávislé od jednotiek. Vzťahové rovnice medzi číselnými hodnotami môžu mať iný druh v závislosti od zvolených jednotiek pre každú z veličín. Ak napríklad ako základné veličiny zvolíte meter, kilogram hmotnosti a sekundu, potom sa pomery medzi mechanicky odvodenými jednotkami, ako je sila, práca, energia, rýchlosť atď., budú líšiť od pomerov, ak sú základnými jednotkami centimetre. , gram, sekunda alebo meter, tona, sekunda.
Pri charakterizácii rôznych systémov jednotiek fyzikálnych veličín si to pripomíname prvý krok v budovaní systémov bol spojený so snahou dať do súvislosti základné jednotky s veličinami nachádzajúcimi sa v prírode. Takže v ére Veľkej Francúzska revolúcia v rokoch 1790-1791 Bolo navrhnuté považovať jednu štyridsaťmilióntinu zemského poludníka za jednotku dĺžky. V roku 1799 bola táto jednotka legalizovaná v podobe prototypu metra - špeciálneho platino-irídiového pravítka s dielikmi. Kilogram bol zároveň definovaný ako hmotnosť jedného kubického decimetra vody pri 4°C. Na uloženie kilogramu bola vyrobená ukážková váha - prototyp kilogramu. Ako časová jednotka bola legalizovaná 1/86400 priemerného slnečného dňa.
V budúcnosti sa muselo upustiť od prirodzenej reprodukcie týchto veličín, pretože reprodukčný proces je spojený s veľkými chybami. Tieto jednotky boli stanovené zákonom podľa charakteristík ich prototypov, a to:
Tento základ všetkých moderné systémy jednotky fyzikálnych veličín sa zachovali dodnes. K mechanickým základným jednotkám pribudli tepelné (Kelvin), elektrické (Ampér), optické (kandela), chemické (mol), no základ prežil dodnes. Treba dodať, že voj meracej techniky a najmä objavenie a zavedenie laserov do meraní umožnilo nájsť a legitimizovať nové, veľmi presné spôsoby reprodukcie základných jednotiek fyzikálnych veličín. Pri takýchto momentoch sa pozastavíme v nasledujúcich častiach venovaných jednotlivým typom meraní.
Stručne uvádzame najpoužívanejšie sústavy jednotiek v prírodných vedách 20. storočia, z ktorých niektoré dodnes existujú vo forme nesystémových alebo žargónových jednotiek.
V Európe boli v posledných desaťročiach široko používané tri systémy jednotiek: CGS (centimeter, gram, sekunda), MKGSS (meter, kilogram-sila, sekunda) a systém SI, ktorý je hlavným medzinárodným systémom a preferovaným v území bývalého ZSSR „vo všetkých oblastiach vedy, techniky a národného hospodárstva, ako aj vo výučbe.
Posledný citát v úvodzovkách je z štátna norma ZSSR GOST 9867-61 "Medzinárodný systém jednotiek", vstúpil do platnosti 1. januára 1963. Podrobnejšie sa tomuto systému budeme venovať v ďalšom odseku. Tu len upozorňujeme, že základnými mechanickými jednotkami v sústave SI sú meter, kilogram-hmotnosť a sekunda.
Systém CGS existuje už viac ako sto rokov a je veľmi užitočný v niektorých vedeckých a inžinierskych oblastiach. Hlavnou výhodou systému CGS je dôslednosť a konzistentnosť jeho konštrukcie. Pri opise elektromagnetických javov existuje len jedna konštanta – rýchlosť svetla. Tento systém bol vyvinutý v rokoch 1861 až 1870. Britský výbor pre elektrické normy. Systém CGS bol založený na sústave jednotiek nemeckého matematika Gaussa, ktorý navrhol metódu na zostrojenie sústavy založenej na troch základných jednotkách - dĺžke, hmotnosti a čase. Gaussov systém používal milimeter, miligram a sekundu.
Pre elektrické a magnetické veličiny dve rôzne možnosti Systémy CGS - absolútny elektrostatický systém CGSE a absolútny elektromagnetický systém CGSM. Celkovo bolo pri vývoji systému ČGS sedem rôznych systémov, ktoré mali ako súčasť základných jednotiek centimeter, gram a sekundu.
Na konci minulého storočia sa objavil systém MKGSS, ktorého hlavnými jednotkami boli meter, kilogram-sila a sekunda. Tento systém je široko používaný v aplikovanej mechanike, tepelnej technike a príbuzných oblastiach. Tento systém má veľa nedostatkov, počnúc zmätkom v názvoch základnej jednotky – kilogram, čo znamenalo kilogram-sila, na rozdiel od bežne používaného kilogram-hmotnosť. Pre jednotku hmotnosti v systéme MKGSS nebol ani názov a bola označená ako m. (Technická jednotka hmotnosti). Napriek tomu je systém MKGSS stále čiastočne využívaný, aspoň pri určovaní výkonu motora v konských silách. - výkon rovnajúci sa 75 kgf m / s - sa stále používa v technike ako slangová jednotka.
V roku 1919 Francúzsko prijalo systém MTS - meter, tona, sekunda. Tento systém je tiež prvým sovietskym štandardom pre mechanické jednotky, ktorý bol prijatý v roku 1929.
V roku 1901 taliansky fyzik P. Giorgi navrhol sústavu mechanických jednotiek postavenú na troch základných mechanických jednotkách - meter, kilogram hmoty a druhý. Výhodou tohto systému bolo, že sa dal ľahko spojiť s absolútnym praktickým systémom elektrických a magnetických jednotiek, pretože jednotky práce (joule) a výkonu (watt) sa v týchto systémoch zhodovali. Našla sa teda príležitosť využiť komplexnú a pohodlný systém CGS s túžbou „šiť“ elektrické a magnetické jednotky s mechanickými jednotkami.
Dosiahlo sa to zavedením dvoch konštánt – elektrickej (ε 0) permeability vákua a magnetickej permeability vákua (μ 0). Pri písaní vzorcov, ktoré opisujú interakčné sily pokojových a pohybujúcich sa elektrických nábojov, a teda pri určovaní fyzikálneho významu týchto konštánt, sú určité nepríjemnosti. Tieto nedostatky sú však do značnej miery kompenzované takými vymoženosťami, ako je jednota vyjadrenia energie pri opise mechanických aj elektromagnetických javov, keďže
1 joule = 1 newton, meter = 1 volt, coulomb = 1 ampér, weber.
Výsledkom hľadania optimálneho variantu medzinárodného systému jednotiek v roku 1948 IX generálna konferencia o mierach a hmotnostiach na základe prieskumu členských krajín Metrického dohovoru prijal variant, v ktorom sa ako základné jednotky navrhlo akceptovať meter, kilogram hmotnosti a sekundu. Kilogramová sila a súvisiace odvodené jednotky boli navrhnuté tak, aby boli vylúčené z úvahy. Konečné rozhodnutie, založené na výsledkoch prieskumu v 21 krajinách, bolo sformulované na desiatej generálnej konferencii pre váhy a miery v roku 1954.
Uznesenie znelo:
„Ako základné jednotky praktického systému medzinárodných vzťahov berte:
Neskôr na naliehanie chemikov bola medzinárodná sústava doplnená o siedmu základnú jednotku množstva hmoty – krtka.
Neskôr sa medzinárodný systém SI alebo v anglickom prepise Sl (System International) trochu spresnil, napríklad jednotka teploty sa nazývala Kelvin namiesto „stupňa Kelvin“, systém noriem pre elektrické jednotky sa preorientoval z ampérov na volty, keďže bol vytvorený štandard potenciálneho rozdielu založený na kvantovom efekte - Josephsonov jav, ktorý umožnil znížiť chybu pri reprodukcii jednotky potenciálneho rozdielu - Volt - o viac ako rád. V roku 1983 bola na XVIII. Generálnej konferencii pre váhy a miery prijatá nová definícia meradla. Podľa novej definície je meter vzdialenosť, ktorú prejde svetlo za 1/2997925 sekundy. Takáto definícia, či skôr redefinícia bola potrebná v súvislosti so zavedením laserov do referenčnej technológie. Malo by sa okamžite uviesť, že veľkosť jednotky, v tomto prípade meradla, sa nemení. Menia sa len spôsoby a prostriedky jeho reprodukcie, ktoré sa vyznačujú menšou chybou (väčšou presnosťou).
