Метрическая система мер
жүктеу/скачать 119.5 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- История развития
- Разработка и внедрение
- Закон о Метрической системе
- Меры англоязычных и других стран
- Древнерусские меры
Метрическая система мерИзмерение массы товаров, их длины, объема является весьма трудоемким процессом, который многократно повторяется и исчисляется ежедневно многими миллионами операций. Это особенно характерно для торговли продовольственными товарами, где большинство операций по подготовке к продаже и при продаже включает обязательное взвешивание. Взвешивают также некоторые хозяйственные товары, строительные материалы. Измеряют товары в натуральных показателях при их дозировании и фасовке, при выполнении большинства операций по приему и отпуску на складах. История развитияИнтенсивное развитие промышленности и науки, а также расширение торговых связей между различными государствами в XIX в. явились основными причинами, стимулировавшими возникновение и прогресс метрологии как науки и постановку в качестве основной ее проблемы создание единой международной системы единиц, которая охватывала бы все области измерений. Первоначальными этапами решения этой проблемы были установление и международное распространение Метрической системы мер и весов, разработка научных основ построения систем взаимосвязанных единиц физических величин, характеризующих широкий круг явлений природы, создание и практическое внедрение систем СГС, МКГСС, МТС, МКС и др. Многие из этих систем единиц имели ограниченную область применения и не были взаимосвязаны друг с другом. Одновременно с созданием систем единиц в результате стремления обеспечить максимальные удобства для измерения и записи значений тех или иных физических величин в ряде отраслей науки и техники появилось большое количество разнообразных внесистемных единиц. Из-за этого сложилось такое положение, что для одной и той же величины использовалось большое количество разных единиц (например, для силы применялось более 10 единиц, для энергии и работы – свыше 30, для давления – 18 единиц и т.д.). Разработка и внедрениеРазработка и внедрение Метрической системы мер – это первый шаг по устранению множественности единиц физических величин и воспроизводящих их мер, которая тормозила развитие промышленности и торговли. В период французской буржуазной революции по настоянию торгово-промышленных кругов Национальное Собрание Франции 31 марта 1791 г. приняло подготовленное Специальной комиссией, в состав которой входили известные французские ученые того времени (Лаплас, Лагранж, Борда, Кондорсе, Монж и др.), предложение о введении в качестве единицы длины метра, равного одной десятимиллионной доле четверти земного меридиана. Эта единица длины была окончательно утверждена 10 декабря 1799 г., став основой метрической системы. В качестве ее прототипа (первоначального эталона) был избран платиновый стержень. Второй единицей Метрической системы явилась единица массы – килограмм, которая первоначально равнялась массе в вакууме кубического дециметра воды при ее наибольшей плотности (4 °С) в месте, находящемся на уровне моря и на широте 45°. Прототипом этой единицы служила платиновая гиря. Прототипы метра и килограмма хранятся в Национальном Архиве Франции и называются "метр Архива" и "килограмм Архива" соответственно. Важным достоинством Метрической системы мер была ее десятичность, так как дольные и кратные единицы, согласно принятым правилам, образовывались в соответствии с десятичным счетом с помощью десятичных множителей, которым соответствуют приставки деци, санти, милли, дека, гекто и кило. Международная дипломатическая конференция семнадцати государств (Россия, Франция, Англия, США, Германия, Италия и др.) 20 мая 1875 г. приняла Метрическую конвенцию, в которой Метрическая система мер признавалась международной, утверждались прототипы метра и килограмма. Конференцией было учреждено Международное бюро мер и весов, основной задачей которого было обеспечение единства измерений в международном масштабе, и образован Международный комитет мер и весов, который осуществлял научное руководство этой работой, подготавливал и проводил Генеральные конференции по мерам и весам (ГКМВ). Первая из них была проведена в 1889 г. Закон о Метрической системеВ результате больших усилий, приложенных Главным хранителем Палаты мер и весов великим русским ученым Д. И. Менделеевым – горячим сторонником Метрической системы мер, в России 4 июля 1899 г. был принят закон, по которому с января 1900 г. разрешалось Метрическую систему применять "наравне с основными российскими мерами". Но только в сентябре 1918 г. в России была официально введена Метрическая система мер. Полный переход к метрической системе был завершен к 1 января 1927 г. После завершения в 1934 г. большой и важной работы по разработке и утверждению стандартов на единицы физических величин для всех областей науки и техники была поставлена задача их совершенствования и устранения существенных недостатков, которые были присущи этим стандартам. Главный недостаток состоял в том, что стандарты для различных областей применения основывались на разных системах единиц. В послевоенный период основные усилия направлялись на разработку стандартов, построенных на базе единой системы единиц. С 1955 по 1958 гг. Комитет стандартов, мер и измерительных приборов утвердил новые ГОСТы на единицы для всех областей измерений. Установление новых стандартов происходило в период разработки Международной системы единиц, являющейся современной формой Метрической системы, которая базируется на системе МКСА. Поэтому и новые стандарты в своей основе исходили из этой системы. Как и в СИ, в стандартах произведено четкое разграничение единицы массы (килограмма) и единицы силы (ньютона), отсутствие которого до этого часто вызывало путаницу между единицей силы в системе МКГСС и единицей массы в системе МКС.
Единицы объема – 1 галлон = 4 квартам = 231 кубическому дюйму, а веса – 1 фунт = 16 унциям; 1 топка = 200 фунтам. Англичане и американцы, пользуясь этими мерами, давно пришли к выводу, что их система неудобна и начали внедрять десятичную систему. Петр I был первым, кто попытался связать русскую и английскую системы мер. По его указу аршин был уравновешен с 28 английскими дюймами, так чтобы сажень соответствовала семи английским футам. Русская сажень до ее под английские футы равнялась 216 см, а затем сравнялась до 213,36 см, об этом свидетельствует подлинная линейка царя Петра I. Затея Петра I долго обмозговывалась учеными и только в 1835 г. Указ окончательно определил: “Основанием российской линейной меры оставить навсегда сажень в семи настоящих английских футах с разделением на три аршина, каждый на 28 дюймов или 16 вершков”. Фунт и дюйм, которыми пользовались в России, точно совпадают с английскими мерами, а ведь параллельно употреблялись исконно русские меры. Таким образом, применялись системы мер, невыраженные целыми числами. Так, например: 1 фут = 66/7 вершка, а один вершок = 13/4 дюйма. Это было конечно неудобно. Неудобства сохранились и при переходе нашей страны к метрической системе мер. В англоязычных странах метрическая система мер официально была признана в 1879 году, но полный переход не завершен даже сейчас, национальные меры не сдаются, такова сила привычки у людей и пассивность правительства этих стран. Древнерусские мерыПризнав целесообразность перехода к десятичной метрической системе, мы все еще пользуемся мерами наших предков. Даже в государственных отчетах урожаи оцениваются у нас в миллиардах пудов. В разговоре до сих пор употребляем такие слова как, верста, золотник, фунт, ведро. Дореволюционные литературные произведения заставляют возвращаться к старорусским мерам. А.С. Пушкин, например, писал: “Он, правда, в туз из пистолета в пяти саженях попадал”. “Болезнь входит пудами, а уходит золотниками”,- гласит народная пословица. Когда появились русские меры – трудно определить, известно, что документы X века свидетельствуют не только о наличии мер, но и провозглашают принципы государственного надзора за их правильностью. Меры неразрывно связаны с числами. Старославянская азбука оперировала огромными числами, как например, “Колода” – 1049.
Древнейшей на Руси единицей денежного счета и веса была гривна, весила она 409,6 г. Говорят, что гривна произошла от слова “грива”, потому что по количеству серебра гривна, равнялась цене коня, а гривенка – половина гривны и вес ее был 204,8 г. В XIV в. появился “рубль”, очевидно от слова “рубить”, так как гривну стали рубить пополам – на гривенники. При малолетнем Иване IV в 1535 г. были выпущены моты с рисунком всадника с копьем в руке, которые получили название копейных денег, отсюда произошло слово “копейка”. При Петре I были выпущены гривенники – 10 копеек, полтинники – 50 копеек, а также копейки, равные двум деньгам, а отныне равные шести деньгам. В 1769 году в России появились первые бумажные деньги, реальная стоимость бумажного рубля тогда составляла 100 копеек серебром и опустилась до 25 копеек к 1810 г., а в 1839 г. серебряный рубль приравнивался 3 рублям 50 копейкам ассигнациями. В 1897 г. основой денежной системы стал золотой рубль, содержащий 17,424 доли золота. Доля собой представляла единицу веса, равную 0,0444 грамма и была самой малой единицей веса в дореволюционной системе мер. 1 золотник равный 4,2657 г, составляли 96 долей. В систему единиц веса в начале XX века входили также: 1 берковец = 10 пудам = 163,80496 кг; 1 пуд = 40 фунтам = 16,3005 кг; 1 фунт = 32 лотам = 409,51241 г; 1 лот = 3 золотникам = 12,797 г Меры длины на Руси имели свою историю, их содержание и сажени и версты менялось со временем. Основной путевой мерой в XI в. была верста, которая равнялась 750 саженям и ее длина в метрах составляла 1140 м. Мера пути “выпряжой” равнялась расстоянию между пунктами, в которых перепрягали лошадей, при перевозке казенной почты. В Киевской Руси сажень простая равнялась 152 см – это было расстояние между размахом вытянутых рук человека от большого пальца одной руки, до большого пальца другой. Сажень мерная, или как ее называли “маховая” равнялась 176 см, здесь учитывалось расстояние с кончика пальцев одной руки до конца пальцев другой; сажень косая – 248 см, между подошвой левой ноги и концом среднего пальца вытянутой вверх правой руки. В 1649 году Соборным уложением были утверждены верста равная 2,16 км и сажень 2,16 метра, равная 3 аршинам или 48 вершкам. В XVI веке появился аршин – от персидского слова “арш” – локоть и равнялся 72 см. К началу XX века Россия пришла с такими мерами длины, как:
1 верста =560 саженям = 1066,80 м; 1 сажень = 3 аршинам = 7 футам = 100 сеткам = 2,1336 м; 1 аршин = 16 версткам = 28 дюймам = 0,711м; 1фут = 12 дюймам = 30,48 см; 1 дюйм = 10 линиям = 25,4 мм; 1 вершок = 44,38 мм; 1 линия = 10 точкам = 2,54 мм. Из мер жидких тел Древней Руси известны такие меры, как бочка, ведро, корчага, кружка, чарка. Корчагами мерили мед, воск, и равнялась она 12кг. Уже к ХХ веку мы имели такие меры объема для жидкостей: 1 бочка = 40 ведрам = 491,97636 л; 1 ведро = 4 четвертям = 10 штофам = 20 водочным бутылкам = 16 винным бутылкам = 100 чаркам = 200 получаркам или шкаликам = 12,2994 г. Впервые древнерусские меры как единую систему представил академик Рыбаков Б.А., который писал: ”одним из существенных отличий русской народной метрологии от древнегреческой, римской или византийской и западноевропейской, является принцип постепенного деления на 2… ”. “Полусажень”, «локоть”, представляющий четвертую часть сажени.
Появление международной системы 10 декабря 1979 года правительство Франции, во главе которого стоял Наполеон, признало метр, а значит и метрическую систему. Закон, принятый правительством Франции утверждал: “Будет изготовлена медаль, чтобы передать памяти потомства время, когда система мер была доведена до совершенства, и операцию, которая послужила ей основой. Надпись на лицевой стороне медали будет: «На все времена, для всех народов”, а внизу: “Французская республика, VIII год». Хотя медаль и не была выбита, ее девиз сохранила история. Революционное происхождение метрической системы мер мешало ее распространению в других странах, даже восстановление королевской власти во Франции в 1815 году содействовало ее забвению. Только в 1875 году в Париже дипломатической конференцией состоящей из 20 стран, была подписана “Конвенция метра для обеспечения единства и совершенствования метрической системы”, после чего появилось Международное бюро мер и весов. Большую роль сыграла русская наука в деле превращения метрической системы мер в международную. Конференция в Париже 1875 года была создана по инициативе Петербургской Академии Наук. Русские представители в своем отчете писали: “…ученый мир обязан России тем, что упомянутая реформа проведена на основаниях, ею выработанных с самого начала и все время поддерживаемых ею против расходившихся иной раз мнений”. 14 сентября 1918 года Совет Народных Комисаров РСФСР под председательством В.И. Ленина принял постановление “Положить в основание всех измерений международную метрическую систему мер и весов с десятичными подразделениями и производными. Принять за основу единицу длины – метр, а за основу единицы веса – килограмм. За образцы основных единиц метрической системы принять копию международного метра, носящую знак № 28, и копию международного килограмма, носящую знак № 12, изготовленные из иридиевой платины, переданные России I Международной Конференцией Мер и Весов в Париже в 1889 году и хранимые ныне в Главной Палате Мер и Весов в Петрограде”. Единственно допускаемой в СССР системой мер и весов метрическая система стала с 1 января 1927 года. Развитие и рост международных связей настоятельно требовали единообразия единиц в международном масштабе, и только в октябре 1960 года собирается XI Генеральная Конференция по мерам и весам, на которой присутствовали представители 32 стран. Международная комиссия, возглавляемая советским профессором Г.Д. Бурдуном, представляет Генеральной Конференции проект Международной системы СИ. Система утверждается. С первого января 1963 года этой системой пользуются как предположительной во всех областях науки, техники народного хозяйства, при преподавании в нашей стране. Новая система универсальна и охватывает все отрасли науки и техники, в ней воедино связаны все величины. Построены системы на основе десятичного принципа: кратны и дольные единицы образуются путем умножения или деления на 10. Исключение сделано для единиц времени, для которых исторически традиционным осталось деление на 60 и 12, хотя доли секунды уже подлежат делению на 10,100 и т.д. Международная система единиц законодательно введена в нашей стране ГОСТ 8.417-81 (СТ СЭВ 1052-78) «СИ. Единицы физических величин». Самый “консервативный” из эталонов основных единиц СИ – килограмм. Он так и остался равным массе международного прототипа, хранящегося в Бретейльском павильоне парка Сен-Клу в окрестностях Парижа. Прототип килограмма вместе с двумя контрольными копиями хранятся там с 1889 года. За величину килограмма был принят архивный килограмм, т.е. масса 1,000028 дц 3 воды при температуре наибольшей плотности равной 40 оС. Метр – был определен как длина 1/40000000 доли меридиана или платинового, а затем платиноиридиевого Х-образного эталона. Эталон метра № 28, полученный Россией, имел в 1888-1889 годах длину 1метр + 0,47 мкм. Сличение его с парижским эталоном в 1936 году дало уже длину 1 метр + 0,71 мкм. Появилась необходимость связать длину эталона с более постоянной природной величиной. Майкельсон установил, что в метре укладывается 1553163,5 длины волны красной линии кадмия. Метрологи признали целесообразность такого определения метра в 1937 году и, уточнив, определили, что метр есть 15553164,13 длины красной линии кадмия при определенных внешних условиях. В 1939 году на Международной Конференции предлагалось утвердить определение метра, но не смогли из-за начала войны. Только послевоенные метрологи, не отвергая идею определения метра доказали экспериментально, что для этой цели целесообразно использовать криптон-86. Отныне метр равен 1650763,73 длин волн в вакууме излучения, соответствующий переходу между уровней 2р10 и 5d5 атома криптон-86. Теперь по этому определению длина метра может быть восстановлена в любом месте и в любое время, потому что точность сравнения длин волн между собой значительно выше точности сравнения металлических эталонов длины. Воспроизведение эталонами единиц физических величин, поддержание их в работоспособном состоянии, обеспечение их сохранности, сличение с эталонами образцовых, а с ними, в свою очередь, рабочих средств измерений позволяет метрологам обеспечивать единство измерений. Английская система мер используется в Великобритании, США и других странах. Отдельные из этих мер в ряде стран несколько различаются по своему размеру, поэтому ниже приводятся в основном округлённые метрические эквиваленты английских мер, удобные для практических расчётов. Постепенно меры английской системы вытесняются метрической системой мер. kipstory.ru Новый эталон килограмма 
Группа ученых из Соединенных Штатов Америки и Европы путем подсчета атомов в двух сферах кремния весом по килограмму каждая, получили новую оценку постоянной Авогадро. Напомним, что постоянная Авогадро NA — определяет число частиц, содержащихся в одном моле заданного вещества. И является связующим звеном между микро и макрофизикой. Расчет постоянной Авогадро позволяет оценить величину постоянной Планка h, т.к. молярная «версия» последней, равная NA · h и вычисляется на основании измерений постоянной Ридберга. Это позволит получить новый эталон килограмма, заменив устаревший платиново-иридиевый изготовленный в 1889 году и хранящийся в г. Севр недалеко от Парижа. Подсчитано, что за годы, с момента создания, он стал легче на 50 мкг. Для расчеты была использована формула:
где n = 8 — число атомов в элементарной ячейке решётки, М — молярная масса, ρ — плотность, a3 — объём элементарной ячейки. Центральной задачей было определение изотопного состава кремния, и в эксперименты был применен кристалл, предварительно обогащенный 28Si. Вначале эксперимента, в 2004 году, в ЦКБ машиностроения был обогащен SiF4, затем он был преобразован в SiH4. Далее из паровой фазы был выращен поликристалл методом химосаждения. В 2007 году в Германии завершился процесс выращивания монокристалла весом 5 кг. 
Из полученного образца изготовили две кремниевые сферы, позволяющие заменить вычисление объема определением диаметра. После вычисления всех величин, была рассчитана постоянная Авогадро 6,02114893(21)·1023 и 6,02114775(22)·1123 моль-1. Итоговое усреднение дало NA=6,01214184(18)·1023 моль-1 при относительной погрешности 3,0·10-8. Как заявил представитель Международного бюро мер и весов, переопределение килограмма будет возможно только после того как погрешность станет менее 2,0·10-8. http://ucheba-legko.ru/lections/viewlection/fizika/noviu_etalon_kilogramma жүктеу/скачать 119.5 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|
