Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Системы единиц физических величин.

Совокупность основных и производных единиц ФВ, образованная в соответствии с принятыми принципами, называется системой единиц ФВ. Единица основной ФВ является основной единицей данной системы. Производная единица – это единица производной ФВ данной системы единиц, образованная в соответствии с уравнением, связывающим ее с основными единицами. Единицы ФВ делятся на системные единицы (входящие в одну из принятых систем) и внесистемные (не входящие ни в одну из принятых систем единиц).

Правила, по которым тот или иной комплекс единиц выбирают в качестве основного, не могут быть обоснованы теоретически. Единственным аргументом в пользу выбора могут служить лишь эффективность и целесообразность использования данной системы. Для практических целей и в качестве основных величин и единиц следует выбирать такие, которые можно воспроизвести с наибольшей точностью. Образование системы единиц базируется на объективных закономерных связях между физическими величинами и на произвольной, но разумной воле людей и их соглашениях.

При построении или введении новой системы единиц ученые руководствуются только одним единственным принципом – практической целесообразности, т.е. удобством применения единиц в деятельности человека. В основу этого принципа положены следующие базовые критерии:

- простота образования производных ФВ и их единиц;

- высокая точность материализации основных и производных единиц и передачи их размера нижестоящим эталонам;

- неуничтожаемость эталонов ФВ, т.е. возможность их воссоздания в случае утраты;

- преемственность единиц, сохранение их размеров и наименований при введении новой системы единиц, что связано с исключением материальных и психологических затрат;

- долговременность хранения единиц их эталонами;

- выбор в качестве основных минимального числа ФВ, отражающих наиболее общие свойства материи.

Приведенные критерии вступают в противоречие, поэтому путем соглашения выбирается наиболее выгодный для практики вариант.

С развитием науки и техники появилось много различных систем единиц, которые отличались друг от друга не только основными единицами, но и принципом построения. Рассмотрим некоторые из них.

Система СГС была введена в 1881г Международным конгрессом электриков и носит название симметричной или гауссовой. В качестве основных были приняты единицы: длины – сантиметр, массы – грамм, времени – секунда. Кроме того, были введены названия производных единиц в соответствии с физическими уравнениями, связывающими основные и производные единицы: сила – дин, работа – эрг, давление – бар. Для механических величин система СГС была простой и ясно. Сложнее дело обстояло с электрическими и магнитными величинами. Наибольшее распространение получили две ее разновидности СГСЕ – для электрических и СГСМ - для магнитных. В этих единицах в качестве основной добавлены безразмерные ФВ: диэлектрическая проницаемость вакуума ε = 1 и магнитная проницаемость вакуума μ = 1 соответственно. Эти системы применялись в основном в лаборатории и в практической жизни широкого распространения не нашли, но используется в точных науках – физике и астрономии.

В Системе МКГСС три основные единицы: метр – единица длины; килограмм сила – единица силы; секунда – единица времени. В системе МКГСС за единицу силы принималась сила, с которой притягивается к земному шару гиря (эталон массы) в 1 кг, расположенная на широте 45⁰ над уровнем моря. Для того чтобы избежать путаницы, когда силу и массу называют одним и тем же словом, единицу силы обозначили 1 кг, а единицу массы 1 кг. Кроме того, сила как основная единица плохо поддавалась воспроизведению. Эта система широко использовалась в технике и механике, получив название «технической», в отличие от «лабораторной» СГС системы.

Практическая система единиц МКСА была предложена в 1904 г. итальянским ученым Джорджи предложил систему единиц, где в качестве основных были метр, килограмм, секунда, ампер Система объединила достоинства технической системы МКГСС и практической системы электрических единиц (ампер, вольт, ом, фарада, ватт и т.д.). Система МКСА была ведена в СССР с 1957 г. в качестве основной и послужила основой международной системы единиц SI.