ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Выбор основных единиц из "Единицы физических величин и их размерности Изд.3 " Поскольку формой существования всех видов материи является пространство — время, естественно включить в число основных единицы протяженности и времени. Здесь уместно сделать следующее замечание. Хотя с точки зрения теории относительности длины отрезков и промежутков времени утратили свою абсолютность, поскольку они зависят от относительного движения систем отсчета, они сохранили свою объективность, подобно тому как в обычной геометрии проекции отрезка на координатные оси, будучи относительными (т.е. зависящими от системы координат), тем не менее остаются объективными. Эти соображения позволяют нам без всяких оговорок включить в число основных единицы длины и времени. То же в полной мере относится и к третьей величине — массе, единицы которой обычно также выбираются в качестве основных. [c.43] В светотехнике существенными являются величины, характеризующие субъективное восприятие света. Поэтому использование при определении единиц этих величин только энергетических параметров лишит их важнейшего качества — характеристики воздействия на наше зрение. Это потребовало введения специфических величин — силы света, светового потока, освещенности, яркости и др. Единица одной из них - силы света - бьша включена в число основных единиц. [c.44] Практические соображения потребовали включения в число величш , единицы которых принимаются за основные, одну из электрических или магнитных величин. После долгих дискуссий в качестве такой величины была принята сила тока. [c.44] В настоящее время в физике и химии приходится иметь депо с такими велич1шами, как число частиц, концентрация частиц и поток частиц. Для определения и измерения числа частиц бьша введена особая величина, которой присвоено наименование количество вещества . [c.44] Таким образом число основных единиц, на которых строятся системы единиц, достигло в настоящее время семи. Это едшицы длины, массы, времени, температуры, силы тока, силы света и количества вещества. Из чист основных величин бьшо исключено количество теплоты, учитьшая, как сказано вьпне, полную эквивалентность теплоты и работы. [c.44] При этом должны быть удовлетворены важные требования — возможность сохранения постоянства размера основных единиц, их воспроизведения, а в случае утраты - и их восстановления. Само собой разумеется, что должна быть обеспечена возможно более высокая точность, с которой могут сравниваться образцовые меры данной единицы, изготовленные в разных местах. [c.44] Ведь последующие измерения всех производных величин, опирающиеся на значения основных единиц, всегда буд гг иметь точность не большую, чем эти последние. Очень важно также иметь возможность сравнивать между собой результаты измерений произведенных с использованием разных единиц. Для этого необходимо знать соотношение между единицами, применимыми в разньк странах (а иногда и в городах), или, что еще лучше, иметь везде одинаковые единицы. Осуществить это единство лучше всего, если допытаться связать основные единицы с величинами, встречающимися в природе. [c.45] Для образования кратных и дольных единиц длины и веса (массы) была принята десятичная система, согласно которой все более крупные и более мелкие единицы получаются умножением основной единицы на положительную или отрицательную степень десяти. Поэтому совокупность всех единиц, построенных таким образом, назвали десятичной системой мер. Метрическая десятичная система включала в себя и ряд производных единиц единицу плопдади - квадратный метр, единицу объема -кубический метр и их кратные и дольные единицы. [c.46] В качестве единицы времени была узаконена секунда, определенная как 1/86400 часть средних солнечных суток. [c.46] Повышение точности измерений, связанное с развитием измерительной техники, позволило, однако, обнаружить, что между выбранными единицами и изготовленными для них прототипами существует хотя и небольшое, но вполне измеримое расхождение. Исключение составила лишь секунда, которая, благодаря высокой точности астрономических измерений, оставалась практических неизменной и требовала лишь уточнения самой формулировки. [c.46] В связи с этим встал вопрос о том, изготовить ли новые прототипы или примириться с имеющимся расхождением и принять в качестве законных единиц меры, определяемые существующими прототипами. Помимо того что изменение последних само по себе представило бы огромные затруднешдя и неудобства, не было гарантии, что новое уточнение не потребует их нового изменения. Поэтому было решено зафиксировать прототипы как основные эталоны едишгц этих величин. [c.46] Развитие молекулярной и атомной радиоспектроскопии дало возможность достаточно точно связать единицы времени с периодом колебагай, соответствующим какой-либо определенной спектральной линии. Поэтому решением XIII Генеральной конференции по мерам и весам (1967 г.) было дано новое определение секунды, согласно которому секунда есть продолжительность 9 192 631 770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133 (изотопа цезия с массовым числом 133). [c.48] Заметим при этом, что и единицу массы в принципе можно было, бы определить не массой эталонной гири, а связать ее с массой какой-либо атомной частицы (например, нейтрона). К сожалению, в настоящее время точность определения атомных масс уступает точности измерения массы путем взвешивания. [c.49] Введенные для тепловых измерений основные величины — температура и количество теплоты — потребовали установления соответствующих единиц. Температура, точнее разность температур, определялась жидкостными термометрами, причем в физике была принята шкала Цельсия, в которой интервал между точкой плавления льда и точкой кипения воды при нормальном давлении делился на сто частей. Впоследствии бьша введена абсолютная, а затем практически с ней совпадающая термодинамическая шкала температур. Подробнее об этой шкале сказано в гл. 5. [c.49] О единицах силы тока — ампере, силы света — канделе и количества вещества - моле будет сказано в 1.6 и соответствующих главах книги. [c.50] Уместно здесь обратить внимание на то, что некоторые основные единицы оказываются связанными с другими единицами, а потому не являются самостоятельными. Уже при создании метрической системы мер имела место подобная ситуация. Для определения килограмма, который устанавливался как основная единица веса (массы), необходима была производная единица объема, поскольку килограмм приравнивался весу кубического дециметра воды при температуре 4 °С. Для определения ампера нужна единица силы, для нового определения метра нужна единица времени и т.д. [c.51] Выше ( 1.3) говорилось об условности выбора величин, которые мы Принимаем за основные. Можно при этом, исходя из метрологических соображений точности и воспроизводимости измерений, считать основными одни велшшны, а при построении систем единиц — другие. Эта идея впервые была высказана проф. П.Л. Каланта-ровым, который для описания электрических и электромагнитных явлений предложил систему, в которой основными величинами бьши длина, время, электрический заряд и магнитный поток. [c.51] Вернуться к основной статье