Աշխարհում եղել են և կան շատ տարբեր չափման համակարգեր: Դրանք ծառայում են մարդկանց հնարավորություն տալ փոխանակել տարբեր տեղեկություններ, օրինակ՝ գործարքներ կատարելիս, դեղեր նշանակելիս կամ տեխնոլոգիայի օգտագործման ուղեցույցներ մշակելիս: Շփոթությունից խուսափելու համար մշակվել է Ֆիզիկական մեծությունների չափման միջազգային համակարգը։
Ի՞նչ է ֆիզիկական մեծությունների չափման համակարգը:
Այնպիսի հասկացություն, որպես ֆիզիկական մեծությունների միավորների համակարգ, կամ պարզապես SI համակարգ, հաճախ կարելի է գտնել ոչ միայն դպրոցական ֆիզիկայի և քիմիայի դասերին, այլև առօրյա կյանքում: Ժամանակակից աշխարհում մարդիկ առավել քան երբևէ կարիք ունեն որոշակի տեղեկատվության՝ օրինակ՝ ժամանակը, քաշը, ծավալը, որպեսզի արտահայտվեն ամենաօբյեկտիվ և կառուցվածքային ձևով: Հենց դրա համար ստեղծվեց չափման միասնական համակարգ՝ պաշտոնապես ընդունված չափման միավորների մի շարք, որոնք առաջարկվում են օգտագործել առօրյա կյանքում ևգիտություն.
Ինչ չափման համակարգեր կային մինչև SI համակարգի գալուստը
Իհարկե, մարդու մոտ միջոցառումների անհրաժեշտությունը միշտ էլ եղել է, սակայն, որպես կանոն, այդ միջոցառումները պաշտոնական չէին, որոշվում էին իմպրովիզացված նյութերի միջոցով։ Սա նշանակում է, որ նրանք ստանդարտ չեն ունեցել և կարող են տարբերվել դեպքից դեպք։
Վառ օրինակ է Ռուսաստանում ընդունված երկարության չափումների համակարգը։ Թեք, արմունկ, արշին, սազեն - այս բոլոր միավորներն ի սկզբանե կապված են եղել մարմնի մասերին՝ ափին, նախաբազուկին, տարածված ձեռքերի միջև եղած հեռավորությանը: Անշուշտ, վերջնական չափումները արդյունքում սխալ էին։ Հետագայում պետությունը ջանքեր գործադրեց ստանդարտացնելու այս չափման համակարգը, բայց այն դեռևս անկատար մնաց։
Այլ երկրներ ունեին ֆիզիկական մեծությունների չափման իրենց համակարգերը: Օրինակ, Եվրոպայում չափումների անգլիական համակարգը տարածված էր՝ ոտքեր, դյույմներ, մղոններ և այլն:
Ինչու՞ է մեզ անհրաժեշտ SI համակարգը:
XVIII-XIX դարերում ակտիվացել է գլոբալացման գործընթացը։ Ավելի ու ավելի շատ երկրներ սկսեցին միջազգային կապեր հաստատել։ Բացի այդ, գիտատեխնիկական հեղափոխությունը հասել է իր գագաթնակետին։ Աշխարհի գիտնականները չէին կարող արդյունավետ կերպով կիսվել իրենց գիտական հետազոտությունների արդյունքներով, քանի որ նրանք օգտագործում էին տարբեր համակարգեր ֆիզիկական մեծությունների չափման համար: Հիմնականում համաշխարհային գիտական հանրության ներսում կապերի նման խախտումների պատճառով տարբեր գիտնականների կողմից մի քանի անգամ «հայտնաբերվեցին» բազմաթիվ ֆիզիկական և քիմիական օրենքներ, ինչը մեծապես խոչընդոտեց գիտության և տեխնիկայի զարգացմանը:
Այսպիսով, անհրաժեշտություն կար ֆիզիկական միավորների չափման միասնական համակարգի, որը ոչ միայն թույլ կտար ամբողջ աշխարհի գիտնականներին համեմատել իրենց աշխատանքի արդյունքները, այլև օպտիմալացնել համաշխարհային առևտրի գործընթացը։
Չափման միջազգային համակարգի պատմություն
Ֆիզիկական մեծությունները կառուցելու և ֆիզիկական մեծությունները չափելու համար անհրաժեշտ է դարձել միավորների համակարգ, որը նույնն է ողջ համաշխարհային հանրության համար: Սակայն ստեղծել այնպիսի համակարգ, որը կհամապատասխանի բոլոր պահանջներին և կլինի ամենաօբյեկտիվը, իսկապես բարդ խնդիր է։ Ապագա SI համակարգի հիմքը մետրային համակարգն էր, որը լայն տարածում գտավ 18-րդ դարում Ֆրանսիական հեղափոխությունից հետո։
Եկակետ, որտեղից սկսվել է ֆիզիկական մեծությունների չափման միջազգային համակարգի զարգացումն ու կատարելագործումը, կարելի է համարել 1799 թվականի հունիսի 22-ը։ Հենց այս օրը հաստատվեցին առաջին չափորոշիչները՝ մետրը և կիլոգրամը։ Դրանք պատրաստված էին պլատինից։
Չնայած դրան, Միավորների միջազգային համակարգը պաշտոնապես ընդունվեց միայն 1960 թվականին Կշիռների և չափումների 1-ին գլխավոր կոնֆերանսում։ Այն ներառում էր ֆիզիկական մեծությունների չափման 6 հիմնական միավոր՝ վայրկյան (ժամանակ), մետր (երկարություն), կիլոգրամ (զանգված), կելվին (թերմոդինամիկական ջերմաստիճան), ամպեր (հոսանք), կանդելա (լույսի ինտենսիվություն):
1964 թվականին նրանց ավելացվեց յոթերորդ արժեքը՝ մոլը, որը չափում է նյութի քանակությունը քիմիայում։
Բացի այդ, կան նաևստացված միավորներ, որոնք կարող են արտահայտվել հիմնական միավորներով՝ օգտագործելով պարզ հանրահաշվական գործողություններ:
Հիմնական SI միավոր
Քանի որ ֆիզիկական մեծությունների համակարգի հիմնական միավորները պետք է լինեին հնարավորինս օբյեկտիվ և կախված չլինեին արտաքին պայմաններից, ինչպիսիք են ճնշումը, ջերմաստիճանը, հեռավորությունը հասարակածից և այլն, դրանց սահմանումները և ստանդարտները պետք է ձևակերպվեն. սկզբունքորեն վերաբերվել:
Եկեք ավելի մանրամասն դիտարկենք ֆիզիկական մեծությունների չափման համակարգի հիմնական միավորներից յուրաքանչյուրը։
Երկրորդ. Ժամանակի միավորը. Սա համեմատաբար հեշտ քանակություն է արտահայտելու համար, քանի որ այն ուղղակիորեն կապված է Արեգակի շուրջ Երկրի պտույտի ժամանակաշրջանի հետ։ Երկրորդը տարվա 1/31536000 է: Այնուամենայնիվ, կան ստանդարտ երկրորդը չափելու ավելի բարդ եղանակներ, որոնք կապված են ցեզիումի ատոմի ճառագայթման ժամանակաշրջանների հետ: Այս մեթոդը նվազագույնի է հասցնում սխալը, որը պահանջում է գիտության և տեխնիկայի զարգացման ներկա մակարդակը։
մետր. Երկարության և հեռավորության չափման միավոր: Տարբեր ժամանակներում փորձեր են արվել արտահայտել մետրը որպես հասարակածի մաս կամ մաթեմատիկական ճոճանակի օգնությամբ, սակայն այս բոլոր մեթոդները բավականաչափ ճշգրիտ չեն եղել, այնպես որ վերջնական արժեքը կարող է տատանվել միլիմետրերի սահմաններում: Նման սխալը կրիտիկական է, ուստի երկար ժամանակ գիտնականները փնտրում էին հաշվիչի ստանդարտը որոշելու ավելի ճշգրիտ ուղիներ: Այս պահին մեկ մետրը լույսի անցած ճանապարհի երկարությունն է (1/299,792,458) վայրկյանում։
կիլոգրամ. Զանգվածային միավոր. Մինչ օրս կիլոգրամը իրական ստանդարտով սահմանված միակ քանակությունն է, որըպահվում է Կշիռների և չափումների միջազգային բյուրոյի կենտրոնակայանում։ Ժամանակի ընթացքում ստանդարտը փոքր-ինչ փոխում է իր զանգվածը կոռոզիոն պրոցեսների, ինչպես նաև իր մակերեսի վրա փոշու և այլ փոքր մասնիկների կուտակման պատճառով: Այդ իսկ պատճառով նախատեսվում է մոտ ապագայում դրա արժեքը արտահայտել հիմնարար ֆիզիկական հատկությունների միջոցով։
- Քելվին. Ջերմոդինամիկական ջերմաստիճանի չափման միավոր: Կելվինը հավասար է ջրի եռակի կետի թերմոդինամիկական ջերմաստիճանի 1/273, 16-ին։ Սա այն ջերմաստիճանն է, որի դեպքում ջուրը գտնվում է միանգամից երեք վիճակում՝ հեղուկ, պինդ և գազային: Ցելսիուսի աստիճանները վերածվում են Կելվինի բանաձևով. t K \u003d t C ° + 273
- Ամպ. Ընթացիկ ուժի միավոր: Անփոփոխ հոսանք, որի անցման ժամանակ երկու զուգահեռ ուղիղ հաղորդիչներով նվազագույն լայնական հատվածով և անսահման երկարությամբ, որոնք գտնվում են միմյանցից 1 մետր հեռավորության վրա (ուժը հավասար է 2 10-7.առաջանում է այս հաղորդիչների յուրաքանչյուր հատվածի վրա H), հավասար է 1 ամպերի:
- Կանդելա. Լուսավորության ինտենսիվության չափման միավորը որոշակի ուղղությամբ աղբյուրի պայծառությունն է: Հատուկ արժեք, որը հազվադեպ է օգտագործվում գործնականում: Միավորի արժեքը ստացվում է ճառագայթման հաճախականության և լույսի էներգիայի ինտենսիվության միջոցով:
- Ցեց. Նյութի քանակի միավոր։ Այս պահին խալը տարբեր քիմիական տարրերի համար տարբեր միավոր է։ Այն թվայինորեն հավասար է այս նյութի ամենափոքր մասնիկի զանգվածին։ Հետագայում նախատեսվում է Ավոգադրոյի համարով արտահայտել ուղիղ մեկ խալ։ Դա անելու համար, սակայն, անհրաժեշտ է ճշտել հենց թվի իմաստը։Ավոգադրո.
SI նախածանցները և ինչ են դրանք նշանակում
SI համակարգում ֆիզիկական մեծությունների հիմնական միավորներն օգտագործելու հարմարության համար գործնականում ընդունվել է ունիվերսալ նախածանցների ցանկ, որոնց օգնությամբ ձևավորվում են կոտորակային և բազմակի միավորներ։
Ստացված միավորներ
Ակնհայտ է, որ կան շատ ավելի, քան յոթ ֆիզիկական մեծություններ, ինչը նշանակում է, որ անհրաժեշտ են նաև միավորներ, որոնցում պետք է չափվեն այդ մեծությունները: Յուրաքանչյուր նոր արժեքի համար ստացվում է նոր միավոր, որը կարող է արտահայտվել հիմնականների տեսքով՝ օգտագործելով ամենապարզ հանրահաշվական գործողությունները, ինչպիսիք են բաժանումը կամ բազմապատկումը:
Հետաքրքիր է, որ, որպես կանոն, ածանցյալ միավորները կոչվում են մեծ գիտնականների կամ պատմական գործիչների անուններով։ Օրինակ՝ աշխատանքի միավորը Ջուլն է կամ ինդուկտիվության միավորը՝ Հենրին։ Կան բազմաթիվ ածանցյալ միավորներ՝ ընդհանուր առմամբ քսանից ավելի:
Համակարգից դուրս միավորներ
Չնայած ֆիզիկական մեծությունների SI համակարգի միավորների համատարած և համատարած օգտագործմանը, չափման ոչ համակարգային միավորները դեռևս կիրառվում են պրակտիկայում բազմաթիվ ոլորտներում: Օրինակ՝ բեռնափոխադրման մեջ՝ ծովային մղոն, ոսկերչության մեջ՝ կարատ։ Առօրյա կյանքում մենք գիտենք այնպիսի ոչ համակարգային միավորներ, ինչպիսիք են օրերը, տոկոսները, դիոպտրերը, լիտրերը և շատ ուրիշներ:
Պետք է հիշել, որ չնայած իրենց ծանոթությանը, ֆիզիկական կամ քիմիական խնդիրներ լուծելիս ոչ համակարգային միավորները պետք է վերածվեն չափման միավորների.ֆիզիկական մեծություններ SI համակարգում։
