Danas se čini očiglednim da će kilogram šećera u Rusiji i Africi biti kilogram šećera. Iznenadit ćete se kada saznate da je prije samo 200 godina 1 pud težio drugačije čak iu susjednim provincijama. Do zajedničkog nazivnika doveo nas je međunarodni SI sistem, kojim danas funkcioniše većina zemalja svijeta. Ali nije uvijek bilo tako. O istoriji uvođenja etalona i jedinstvenog SI sistema - kasnije u članku.
Zašto su nam potrebni standardi?
Razvoj civilizacije poznavao je mnoge standarde i standarde mjera koji su se mijenjali tokom stoljeća. Na primjer, mjera za težinu u starom Egiptu je kikkar, u starom Rimu je to talenat, u Rusiji je to pud. I sve ove mjere, zamjenjujući jedna drugu, zahtijevale su od čovječanstva da se dogovori o zajedničkim jedinicama fizičkih parametara koje bi bile uporedive s jednom ugovornom jedinicom (standardom) za sve.
Razvojom naučnog i tehnološkog napretka, potreba za ovako jedinstvenim sistemom standarda samo je rasla. Polazeći od trgovinsko-ekonomske sfere djelovanja, ovaj sistem standarda je postaoneophodnost u svim ostalim oblastima - građevinarstvu (crteži), industrijskoj (na primjer, jedinstvo legura) pa čak i kulturnoj (vremenski intervali).
Kako je mjerač određen
Skoro do kraja 17. veka mere dužine su bile različite u različitim zemljama. Ali sada je došlo vrijeme kada je razvoj nauke zahtijevao jednu mjeru dužine - katolički metar.
Prvi standard je predložio britanski naučnik i filozof Džon Vilkins - da se za jedinicu dužine uzme dužina klatna, čija je polovina perioda jednaka jednoj sekundi. Ali brzo je postalo jasno da ova vrijednost uvelike varira u zavisnosti od mjesta mjerenja.
1790. godine, Narodna skupština Francuske, na prijedlog tadašnjeg ministra Talleyranda, usvojila je jedan etalon metra, 1791. godine Francuska akademija nauka je već prihvatila kao standard dužine jedan desetmilioni dio udaljenost između ekvatora i sjevernog pola, mjereno duž pariškog meridijana. Slažem se, prilično teško.
Nastavljeni pokušaji smirivanja
Prototip modernog SI sistema bio je metrički sistem u Francuskoj, koji je predložila Nacionalna konvencija 1795. godine da bi ga razvili vodeći naučnici tog vremena. Radio na razvoju etalona dužine i mase Ch. Coulomb, J. Lagrange, P.-S. Laplace i drugi. Bilo je nekoliko prijedloga, ali se meridijan ipak mjerio. A prvi metar je napravljen od mesinga 1975.
A ipak, 22. jun 1799. treba smatrati rođendanom jedinstvenog sistema mjera i prototipom modernog SI sistema jedinica. Tada se u Francuskoj proizvodila platinaprvi etaloni metra i kilograma.
Godine prolaze, pojavljuju se Gausov apsolutni sistem jedinica (1832) i prefiksi za više jedinica Maxwella i Thomsona.
A 1875. godine 17 država je potpisalo Konvenciju o metru. Odobren je Međunarodni biro za mjere i Međunarodni komitet mjera, a sa radom je započela i Generalna konferencija za utege i mjere. Na svojoj prvoj konferenciji 1889. godine usvojen je prvi unificirani metrički sistem, zasnovan na metru, kilogramu, sekundi.
Historija benčmarka se nastavlja
Razvoj električne energije i optike čini svoja prilagođavanja konceptu standarda. Nauka ne miruje i zahtijeva nove mjerne jedinice.
1954. godine, na Desetoj generalnoj konferenciji o utezima i mjerama, usvojeno je šest jedinica - metar, kilogram, sekunda, amper, kandela, stepen Kelvina. Godine 1960. ovaj sistem je nazvan Systeme International d'Unites, a 1960. godine usvojen je standard Međunarodnog sistema jedinica, skraćeno SI. "SI" na ruskom jeziku je skraćenica za međunarodni sistem. Ovo je SI mjerni sistem koji danas koristi cijeli svijet. Izuzetak su bile SAD, Nigerija, Mjanmar.
Definisanje SI sistema
Odmah treba napomenuti da ovo nije jedini sistem standarda. Neke grane primijenjene fizike koriste druge sisteme jedinica.
Danas je Međunarodni sistem fizičkih veličina SI najčešće korišteni metrički sistem na svijetu. Njegov zvanični detaljni opis je dat u"SI Brošura" (1970). Zvanična definicija "Međunarodni sistem jedinica SI je sistem jedinica zasnovan na Međunarodnom sistemu jedinica, zajedno sa imenima i simbolima, kao i skupom prefiksa… sa pravilima primjene…".
Osnovni sistem
Principi SI jedinica su sljedeći:
- Definirano je sedam osnovnih jedinica fizičkih veličina. U SI sistemu, one se ne mogu izvesti iz drugih veličina. To su kilogram (težina), metar (dužina), sekunda (vrijeme), amper (struja), kelvin (temperatura), mol (količina supstance), kandela (intenzitet svjetlosti).
- Utvrđuju se izvedene veličine iz vrijednosti osnovnog SI sistema koje se dobijaju matematičkim operacijama sa osnovnim veličinama.
- Definisani su prefiksi za količine i pravila za njihovu upotrebu. Prefiksi znače da se jedinica mora podijeliti / pomnožiti cijelim brojem, što je stepen od 10.
Smisao u životu i nauci
Kao što je već spomenuto, većina zemalja u svijetu koristi SI jedinice. Čak i ako u običnom životu koriste jedinice tradicionalne za zemlju, one se određuju pretvaranjem u SI sistem koristeći fiksne koeficijente.
Sve osnovne jedinice SI sistema su definisane pomoću fizičkih konstanti ili fenomena koji su nepromenljivi i mogu se reprodukovati bilo gde u svetu sa velikom preciznošću. Jedini izuzetak je kilogram, čiji standard za sada ostaje jedini fizički prototip.
MKS sistem jedinica (metar, kilogram,drugo) omogućava rješavanje problema mehanike, termodinamike i drugih područja teorijske fizike i praktične nauke.
Ali u nekim industrijama (na primjer, u elektrodinamici), SI sistem gubi u odnosu na druge metričke sisteme. Zato u svijetu postoji nekoliko metričkih sistema čije su vrijednosti donekle vezane za glavne standarde - kilogram, metar i sekundu.
SI jedinice
Osnovne jedinice (podsjetimo - ima ih sedam) i njihove oznake prikazane su u tabeli, ali su nam svima dobro poznate. Nazivi jedinica u ovom sistemu pišu se malim slovom, a nakon oznake jedinica ne stavlja se tačka.
Izvedene jedinice (ima ih 22) izražene su matematičkim proračunima i slijede iz fizičkih zakona. Na primjer, brzina je udaljenost koju tijelo prijeđe u jedinici vremena - m/s. Neke izvedene jedinice imaju svoja imena (radijan, herc, njutn, džul) i mogu se pisati na različite načine.
Postoje jedinice koje nisu uključene u SI sistem, ali je dozvoljeno da se koriste zajedno. Odobrene su Općom konvencijom o utezima i mjerama. Na primjer, minuta, sat, dan, litar, čvor, hektar.
Takođe je dozvoljena upotreba jedinica logaritamskih vrijednosti, kao i relativnih. Na primjer, postotak, oktava, dekada.
Dozvoljena je i upotreba vrijednosti koje se široko koriste. Na primjer, sedmica, godina, vek.
Postoje dizajnirani konvektori za pretvaranje vrijednosti iz različitih sistema. Ima ih puno, ali se svi oslanjaju na njihuniformne metričke vrijednosti.
Prednosti međunarodnog SI sistema
Univerzalnost ovog sistema je očigledna. Sve fizičke pojave, sve grane menadžmenta i tehnologije obuhvaćene su jedinstvenim sistemom veličina. Samo SI sistem daje jedinice koje su važne i jednostavne za upotrebu.
Sustavu je svojstvena fleksibilnost, koja omogućava korištenje izvansistemskih jedinica, te mogućnost razvoja - ako je potrebno, broj SI vrijednosti se može povećati. Jedinice su podložne prilagođavanju u skladu sa međunarodnim ugovorima i stepenom razvoja mjernih tehnologija.
Ujedinjavanje jedinica učinilo je da se ovaj sistem široko koristi (u više od 130 zemalja) i priznat od strane mnogih uticajnih međunarodnih organizacija (UN, UNESCO, Međunarodna unija čiste i primenjene fizike).
SI sistem povećava produktivnost dizajnera i naučnika, pojednostavljuje i olakšava obrazovni proces i praksu međunarodnih kontakata u svim oblastima.
Posljednji fizički prototip
Sve jedinice u SI sistemu su definisane fizičkim konstantama. Izuzetak je kilogram. Samo ovaj standard do sada ima svoj fizički prototip i ovaj se ističe u tankom nizu mjernih jedinica.
Klogramski standard je cilindar napravljen od legure od 9 dijelova platine i 1 dijela iridija. Njegova masa odgovara jednom litru vode pri najvećoj gustini (4 stepena Celzijusa, standardni pritisak iznad nivoa mora). Godine 1889. napravljeno ih je 80, od čega 17prebačen u zemlje koje su potpisale Metričku konvenciju.
Danas se original ovog standarda ispod tri zatvorene kapsule nalazi u gradu Sevres na periferiji Pariza u sefu Međunarodnog biroa za mjere i utege. Svake godine se svečano uklanja i pomiruje.
Ruska verzija etalona kilograma nalazi se u Sveruskom istraživačkom institutu za metrologiju. Mendeljejev (Sankt Peterburg). Ovo su prototipovi 12 i 26.
Vaš iPhone će se pokvariti zbog gubitka standarda mase u SI sistemu
Cijeli metrički sistem čovječanstva danas je ugrožen. A to se dešava zato što je jedini fizički postojeći standard brzo "gubljenje težine".
Eksperimentalno je dokazano da svakog veka standard kilograma postaje lakši za 3 x 10−8 kilograma. To je zbog odvajanja atoma tokom godišnjih istraživanja. Očigledno, kršenje konstante ove vrijednosti će nužno dovesti do promjene u svim ostalim vrijednostima.
Projekat Electronic Kilogram (Nacionalni institut za standarde i tehnologiju, SAD) pozvan je da spasi situaciju, koji predviđa stvaranje uređaja takve snage koji može podići 1 kilogram mase u elektromagnetnom polju. Radovi na kreiranju su još u toku.
Drugi smjer je kocka od 2250 x 281489633 atoma ugljika-12. Njegova visina će biti 8,11 centimetara i neće se smanjivati tokom vremena. Ovaj projekat je također u razvoju.
Zanimljive činjenice o standardima i ne samo
Vrijeme je konstantna vrijednost. UU svim vremenskim zonama naše planete vrijeme se određuje u odnosu na univerzalno vrijeme UTC. Zanimljivo je da ova skraćenica nema dekodiranje.
Modri i dalje koriste jedinicu "čvor". Malo ljudi zna, ali ova jedinica ima dugu istoriju. Za mjerenje brzine brodova ranije se koristio balvan s čvorovima vezanim na istoj udaljenosti. Moderni brzinomjeri su postali mnogo savršeniji, ali je naziv sačuvan.
A mjerenje konjskih snaga motornih vozila je također zasnovano na stvarnoj činjenici. Pronalazač parne mašine Džejms Vajt je na ovaj način pokazao prednosti svog otkrića. Pod 1 konjskom snagom, izračunao je masu tereta koji bi konj podigao u minuti.
