Одиниці фізичних величин. Міжнародна система одиниць SI

 

В Україні (згідно статті б Закону України про метрологію та метрологічну діяльність) при вимірах застосовуються одиниці вели­чин Міжнародної системи одиниць, прийнятою Генеральною конфере­нцією з мір та ваг і рекомендованої Міжнародною організацією зако­нодавчої метрології. Найменування, позначення, правила написання і застосування одиниць величин, а також застосування на території держави, нарівні з ними, несистемних одиниць величин встановлює Уряд, за винятком випадків, передбачених актами національного зако­нодавства. Характеристики і параметри продукції, що поставляється на експорт, утому числі засобів вимірів, можуть бути виражені в одини­цях величин, установлених замовником.

Системи одиниць фізичних величин. Питання про системи оди­ниць, принципи їх побудови, вибір раціональної системи одиниць ба­гаторазово обговорювалось метрологами, фізиками, та міжнародними організаціями.

Система одиниць — це сукупність незалежних і похід­них одиниць, які охоплюють всі або деякі частини вимірів, яка створена таким чином, що співвідношення між одини­цями визначаються рівняннями залежності, за винятком відносин між одиницями вибраними незалежними. Система одиниць складається із основних, похідних та додаткових, системних та позасистемних, кратних та часткових, розмірних та без­розмірних. Сукупність основних та похідних одиниць називають сис­темою одиниць фізичних величин ОФВ (метр, кілограм, секунда, ам­пер, кельвін, кандела, моль). Якщо одиниці деяких розмірів установ­люють довільно, незалежно один від одного такі одиниці називають основними, а одиниці інших розмірів, що виражаються через основні - називають похідними. Одиниці величин, які не належать ні до основних, ні до похідних, називаються додатковими. Одиниці фізичних ве­личин, що задовольняють будь-якій системі одиниць, називають сис­темними, а які не входять до жодної із систем - позасистемними (літр, калорія тощо). Позасистемні одиниці, що визначаються із відношення двох значень величин, називаються логарифмічними (наприклад, бел, децибел). Одиниця, що в ціле число разів більша системної або поза­системної одиниці, називається кратною (1 км, хвилина тощо). Оди­ниця, що в ціле число разів менша від системної, або позасистемної одиниці, називається частковою (міліметр, мілісекунда тощо). Вели­чина, в розмірності якої хоча б один показник розмірності відмінний від 0, називається розмірною величиною, в розмірності якої всі показ­ники розмірності дорівнюють нулю - безрозмірною.

При проведенні вимірювань користуються прийнятою міжнарод­ними стандартами системою одиниць 57.

Міжнародна система одиниць фізичних величин 57. Генера­льна конференція з мір та ваг (ГКМВ) у 1954 р. визначила шість осно­вних одиниць фізичних величин для використання у міжнародних від­носинах: метр, кілограм, секунда, ампер, градус кельвіна і світла.

11-а Генеральна конференція з мір та ваг у 1960 році затвердила міжнародну систему одиниць, що позначається 57 (від початкових лі­тер французької назви Systeme International d 'Unites), на українській мові - СІ. В наступних роках Генеральна конференція прийняла ряд доповнень і змін, у результаті яких в системі стало сім основних оди­ниць, додаткові і похідні одиниці фізичних величин, а також розроби­ла наступне визначення основних одиниць.

Основні одиниці SI:

• одиниця довжини - метр - довжина шляху, котру проходить світло у вакуумі за 1/299792458 долю секунди;

• одиниця маси - кілограм - маса, що дорівнює масі міжнародного прототипу кілограма;

• одиниця часу - секунда - тривалість 9192631770 періодів ви­промінювання, яке відповідає переходу між двома надтонкими рівня­ми основного стану атома цезію - 133 при відсутності збурення з боку зовнішніх полів;

• одиниця сили електричного струму — ампер - сила незмінного струму, який при проходженні по двох паралельних провідниках безконечної довжини та мізерно малого кругового перерізу, що знаходяться на відстані 1 м один від одного у вакуумі, створював би між цими провідниками силу, що дорівнює 2*10^-7 на кожний метр довжини;

• одиниця термодинамічної температури - кельвін -1/273,16
частина термодинамічної температури потрійної точки води. Допускається також застосування шкали Цельсія;

• одиниця кількості речовини - моль - кількість речовини сис­теми, що містить стільки ж структурних елементів, скільки атомів міс­тить нуклід вуглецю - 12, масою 0,012 кг;

• одиниця сили світла - кандела - сила світла у заданому напрямку джерела, що випромінює монохроматичне випромінювання частотою 540*10¹² Гц, енергетична сила якого в цьому напрямку скла­дає 1/683 Вт/ср.

Міжнародна система SI вважається найбільш досконалою і універсаль­ною в порівнянні з попередніми. Крім основних одиниць в системі SI є до­даткові одиниці для вимірювання плоского і просторового куга - радіан і стерадіан відповідно, а також велика кількість похідних одиниць простору і часу, механічних величин, електричних і магнітних величин, теплових, сві­тлових, акустичних величин, а також іонізуючих випромінювань.

Після прийняття Міжнародної системи одиниць ГКМВ практично всі найкрупніші міжнародні організації включили її в свої рекоменда­ції з метрології і закликали всі країни - членів цих організацій прийня­ти її. В Україні система SI офіційно була прийнята у 1963 році шляхом введення відповідного державного стандарту, причому слід врахувати, що в той час всі державні стандарти мали силу закону і були суворо обов'язковими для виконання. На сьогоднішній день система SI дійсно стала міжнародною, але разом з тим застосовуються і несистемні оди­ниці, наприклад, тонна, доба, літр, гектар та ін. Основними перевагами системи є: універсальність (тобто вона охоплює всі аспекти галузі вимірів); узгодженість SI (всі похідні одиниці утворені за єдиним прави­лом, яке виключає появу у формулах коефіцієнтів, що значно спрощує розрахунки); можливість створення нових похідних одиниць в міру розвитку науки і техніки на основі існуючих одиниць фізичних вели­чин; одиниці системи у своїй більшості цілком практичні в користу­ванні та ін.