Hoje parece óbvio que um quilo de açúcar na Rússia e na África será um quilo de açúcar. Você ficará surpreso ao saber que há apenas 200 anos, 1 pood pesava de maneira diferente, mesmo nas províncias vizinhas. Fomos levados a um denominador comum pelo sistema internacional de SI, que a maioria dos países do mundo opera hoje. Mas não foi sempre assim. Sobre a história da introdução dos padrões de medição e do sistema SI unificado - mais adiante no artigo.
Por que precisamos de padrões?
O desenvolvimento da civilização conheceu muitos padrões e padrões de medidas que mudaram ao longo dos séculos. Por exemplo, uma medida de peso no antigo Egito é um kikkar, na Roma antiga é um talento, na Rússia é um pood. E todas essas medidas, substituindo umas às outras, exigiram que a humanidade concordasse com unidades comuns de parâmetros físicos que seriam comparáveis a uma única unidade contratual (padrão) para todos.
Com o desenvolvimento do progresso científico e tecnológico, a necessidade de tal sistema unificado de padrões só aumentou. A partir da esfera de atividade comercial e econômica, este sistema de normas tornou-seuma necessidade em todas as outras áreas - construção (desenhos), industrial (por exemplo, a unidade de ligas) e até cultural (intervalos de tempo).
Como o medidor foi determinado
Quase até o final do século XVII, as medidas de comprimento eram diferentes em diferentes países. Mas agora chegou o momento em que o desenvolvimento da ciência exigia uma única medida de comprimento - o metro católico.
O primeiro padrão foi proposto pelo cientista e filósofo britânico John Wilkins - para tomar o comprimento de um pêndulo, metade do período do qual é igual a um segundo, como unidade de comprimento. Mas logo ficou claro que esse valor varia muito dependendo do local de medição.
Em 1790, a Assembleia Nacional da França, por sugestão do então Ministro Talleyrand, adotou um padrão do metro, em 1791, a Academia Francesa de Ciências já aceitava como padrão de comprimento um décimo milionésimo de a distância entre o equador e o Pólo Norte, medida ao longo do meridiano de Paris. Concordo, bastante difícil.
Continuação das tentativas de calma
O protótipo do sistema SI moderno foi o sistema métrico na França, que foi proposto pela Convenção Nacional em 1795 para ser desenvolvido pelos principais cientistas da época. Trabalhou no desenvolvimento de padrões de comprimento e massa Ch. Coulomb, J. Lagrange, P.-S. Laplace e outros. Houve várias propostas, mas o meridiano ainda era medido. E o primeiro padrão de metro foi feito de latão em 1975.
E, no entanto, 22 de junho de 1799 deve ser considerado o aniversário do sistema unificado de medidas e o protótipo do moderno sistema de unidades SI. Foi então que na França, a platina foi feitaos primeiros padrões do metro e do quilograma.
Anos se passam, o sistema absoluto de unidades gaussianas (1832) e prefixos para múltiplas unidades de Maxwell e Thomson aparecem.
E em 1875, 17 estados assinaram a Convenção do Metro. Aprovou o Bureau Internacional de Medidas e o Comitê Internacional de Medidas, e a Conferência Geral de Pesos e Medidas iniciou suas atividades. Em sua primeira conferência em 1889, o primeiro sistema métrico unificado foi adotado, baseado no metro, quilograma, segundo.
A história dos benchmarks continua
O desenvolvimento da eletricidade e da ótica faz ajustes próprios ao conceito de padrões. A ciência não para e exige novas unidades de medida.
Em 1954, na Décima Conferência Geral de Pesos e Medidas, seis unidades foram adotadas - metro, quilograma, segundo, ampère, candela, grau Kelvin. Em 1960, esse sistema foi denominado Systeme International d'Unites e, em 1960, foi adotado o padrão do Sistema Internacional de Unidades, abreviado como SI. A língua russa "SI" significa Sistema Internacional. Este é o sistema de medição SI que o mundo inteiro usa hoje. As exceções foram os EUA, Nigéria, Mianmar.
Definindo o sistema SI
Deve-se notar imediatamente que este não é o único sistema de padrões. Alguns ramos da física aplicada usam outros sistemas de unidades.
Hoje o Sistema Internacional de Quantidades Físicas SI é o sistema métrico mais utilizado no mundo. A sua descrição oficial detalhada consta do"Folheto SI" (1970). Definição oficial "O Sistema Internacional de Unidades SI é um sistema de unidades baseado no Sistema Internacional de Unidades, juntamente com nomes e símbolos, bem como um conjunto de prefixos … com regras de aplicação …"..
Sistema Básico
Os princípios das unidades do SI são os seguintes:
- Sete unidades básicas de grandezas físicas são definidas. No sistema SI, eles não podem ser derivados de outras quantidades. Estes são quilograma (peso), metro (comprimento), segundo (tempo), ampère (corrente), kelvin (temperatura), mol (quantidade de substância), candela (intensidade da luz).
- Determinam-se as grandezas derivadas dos valores do sistema básico do SI, que são obtidas por operações matemáticas com as grandezas básicas.
- Prefixos para quantidades e regras para seu uso são definidos. Os prefixos significam que a unidade deve ser dividida/multiplicada por um número inteiro, que é uma potência de 10.
Significado na vida e na ciência
Como já mencionado, a maioria dos países do mundo usa unidades SI. Mesmo que na vida cotidiana eles usem unidades tradicionais para o país, eles são determinados convertendo para o sistema SI usando coeficientes fixos.
Todas as unidades básicas do sistema SI são definidas por meio de constantes físicas ou fenômenos que são invariáveis e podem ser reproduzidos em qualquer lugar do mundo com alta precisão. A única exceção é o quilograma, cujo padrão até agora continua sendo o único protótipo físico.
MKS sistema de unidades (metro, quilograma,segundo) permite resolver problemas de mecânica, termodinâmica e outras áreas da física teórica e da ciência prática.
Mas em algumas indústrias (por exemplo, em eletrodinâmica), o sistema SI perde para outros sistemas métricos. É por isso que existem vários sistemas métricos no mundo, cujos valores estão, em certa medida, vinculados aos principais padrões - quilograma, metro e segundo.
unidades SI
Unidades básicas (lembre-se - são sete) e suas designações são apresentadas na tabela, mas são bem conhecidas por todos nós. Os nomes das unidades neste sistema são escritos com letra minúscula, e após a designação das unidades não é colocado um ponto.
Unidades derivadas (existem 22 delas) são expressas através de cálculos matemáticos e decorrem de leis físicas. Por exemplo, a velocidade é a distância que um corpo percorre por unidade de tempo - m/s. Algumas unidades derivadas têm seus próprios nomes (radiano, hertz, newton, joule) e podem ser escritas de diferentes maneiras.
Existem unidades que não estão incluídas no sistema SI, mas podem ser usadas juntas. São aprovados pela Convenção Geral de Pesos e Medidas. Por exemplo, minuto, hora, dia, litro, nó, hectare.
Também é permitido usar unidades de valores logarítmicos, bem como os relativos. Por exemplo, porcentagem, oitava, década.
Também é permitido o uso de valores que são amplamente utilizados. Por exemplo, semana, ano, século.
Existem convectores projetados para converter valores de diferentes sistemas. Existem muitos deles, mas todos eles dependemvalores de métrica uniformes.
Vantagens do sistema internacional SI
A universalidade deste sistema é óbvia. Todos os fenômenos físicos, todos os ramos da administração e da tecnologia são cobertos por um único sistema de quantidades. Somente o sistema SI fornece unidades importantes e fáceis de usar.
O sistema é inerente à flexibilidade, o que permite o uso de unidades fora do sistema e a possibilidade de desenvolvimento - se necessário, o número de valores SI pode ser aumentado. As unidades estão sujeitas a ajustes de acordo com os acordos internacionais e o nível de desenvolvimento das tecnologias de medição.
A unificação de unidades tornou este sistema amplamente utilizado (em mais de 130 países) e reconhecido por muitas organizações internacionais influentes (ONU, UNESCO, União Internacional de Física Pura e Aplicada).
O sistema SI aumenta a produtividade de designers e cientistas, simplifica e facilita o processo educacional e a prática de contatos internacionais em todas as áreas.
Último protótipo físico
Todas as unidades no sistema SI são definidas por constantes físicas. A exceção é o quilo. Apenas este padrão até agora tem seu próprio protótipo físico e isso se destaca em uma linha esbelta de unidades de medida.
O quilograma padrão é um cilindro feito de uma liga de 9 partes de platina e 1 parte de irídio. Sua massa corresponde a um litro de água em sua maior densidade (4 graus Celsius, pressão padrão acima do nível do mar). Em 1889, 80 deles foram feitos, 17 dos quais foramtransferido para países que assinaram a Convenção Métrica.
Hoje, o original deste padrão sob três cápsulas seladas está localizado na cidade de Sevres, nos arredores de Paris, no cofre do Bureau Internacional de Pesos e Medidas. Todos os anos é solenemente removido e reconciliado.
A versão russa do padrão do quilograma está no All-Russian Research Institute of Metrology. Mendeleev (São Petersburgo). Estes são os protótipos 12 e 26.
Seu iPhone irá quebrar devido à perda do padrão de massa no sistema SI
Todo o sistema métrico da humanidade está sob ameaça hoje. E isso acontece porque o único padrão fisicamente existente é “perder peso rapidamente”.
Foi provado experimentalmente que a cada século o padrão do quilograma se torna mais leve em 3 x 10−8 quilogramas. Isso se deve ao desprendimento de átomos durante as pesquisas anuais. Obviamente, uma violação da constante deste valor necessariamente acarretará uma mudança em todos os outros valores.
O projeto Electronic Kilogram (Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia, EUA) é chamado para salvar a situação, que prevê a criação de um dispositivo de tal potência que pode levantar 1 quilograma de massa em um campo eletromagnético. O trabalho de criação ainda está em andamento.
A outra direção é um cubo de 2250 x 281489633 átomos de carbono-12. Sua altura será de 8,11 centímetros e não diminuirá com o tempo. Este projeto também está em desenvolvimento.
Fatos interessantes sobre padrões e não apenas
Tempo é um valor constante. DentroEm todos os fusos horários do nosso planeta, o tempo é determinado em relação ao horário universal UTC. Curiosamente, esta abreviação não tem decodificação.
Os marinheiros continuam a usar a unidade "nó". Poucas pessoas sabem, mas esta unidade tem uma longa história. Para medir a velocidade dos navios, uma tora com nós amarrados na mesma distância foi previamente utilizada. Os velocímetros modernos tornaram-se muito mais perfeitos, mas o nome foi preservado.
E a medição da potência do veículo motorizado também é baseada em um fato real. O inventor da máquina a vapor, James White, demonstrou dessa maneira os benefícios de sua descoberta. Com menos de 1 cavalo-vapor, ele calculou a massa da carga que o cavalo levantaria por minuto.
