6. Системы единиц физических величин.

Система ФВ – совокупность ФВ, в которой одни величины принимают независимыми, а другие являются их функциями.

Обосновано, но произвольным образом выбирают несколько ФВ и называют основными. Остальные выражают через основные на основе известных уравнений связи между ними и называют производными.

Система единиц ФВ - совокупность основных, производных и дополнительных единиц ФВ, образованная в соответствии с принятыми принципами.

В науке и технике в разное время применяли системы единиц:

- СГС (сантиметр, грамм, секунда);

- МКС (метр, килограмм, секунда);

- МКСГ (метр, килограмм, секунда, градус);

- МКСА (метр, килограмм, секунда, ампер);

- МСС (метр, секунда, свеча) и ряд других.

Единая международная система единиц (СИ) принята Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 г. На территории РФ система единиц СИ действует с 01.01.82 в соответствии с ГОСТ 8.417-81. Международная система СИ для механических единиц совпадает с системой МКС, а для электромагнитных - с системой МКСА.

Система СИ принята для применения в большинстве стран мира, что обусловлено её достоинствами:

- универсальность, применение во всех областях науки и техники;

- унификация всех областей и видов измерений;

- когерентность величин;

- возможность воспроизведения единиц с высокой точностью;

- упрощение записи формул в физике, химии, технических науках;

- уменьшение числа допускаемых единиц измерения;

- единая система образования десятичных кратных и дольных единиц, имеющих собственные наименования;

- облегчение педагогического процесса в средней и высшей школах;

- лучшее взаимопонимание при развитии научно-технических и экономических связей между различными странами.

Международная система физических единиц СИ включает семь основных и две дополнительные единицы.

Основные единицы системы СИ:

метр – единица длины – длина пути, которую проходит свет в вакууме за 1/299 792 458 долю секунды;

килограмм – единица массы - масса международного прототипа – цилиндра, изготовленного из сплава платины и иридия;

секунда – единица времени - продолжительность 9 192 631 770 периодов излучения, соответствующих переходу между двумя уровнями сверхтонкой структуры основного состояния атома цезия Cs¹³³;

ампер – единица силы тока - сила тока, которая при прохождении по двум параллельным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенным на расстоянии 1 метр один от другого, в вакууме создала бы между этими проводниками силу, равную 2^. 10^–7 Ньютонов на каждый метр длины;

кельвин – единица температуры - температура, составляющая 1/273,16 часть термодинамической температуры тройной точки воды;

моль – единица количества вещества - количество вещества, содержащее столько же структурных элементов, сколько атомов содержится в нуклиде углерода C¹² – массой 0,012 кг;

кандела – единица силы света - сила света в заданном направлении от источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540 10¹² Гц, энергетическая сила которого составляет 1/683 Вт/ср².

Дополнительные единицы системы СИ:

радиан – единица плоского угла - плоский угол между двумя радиусами окружности, длина дуги которой равна радиусу;

стерадиан – единица телесного угла - телесный угол с вершиной в центре сферы, вырезающий на поверхности площадь, равную площади квадрата со стороной, равной радиусу сферы.

Производные единицы могут быть когерентными и некогерентными.

Когерентная единица – производная единица ФВ, связанная с другими единицами системы уравнением, в котором числовой множитель равен единице (когерентная единица скорости 1м / 1с).

Единицы ФВ подразделяются на системные и внесистемные.

Системная – единица ФВ, входящая в одну из принятых систем.

Внесистемная – единица ФВ, не входящая ни в одну из принятых систем единиц.

По отношению к единицам системы СИ внесистемные единицы подразделяют на:

- допускаемые к применению наравне с единицами системы СИ (единица массы – тонна, плоского угла – градус, минута, секунда);

- допускаемые к применению в специальных областях науки (единицы длины в астрономии – астрономическая единица, парсек, световой год);

- временно допускаемые к применению наравне с единицами СИ (единица длины в морском деле – миля, массы в ювелирном деле – карат);

- изъятые из употребления (единица давления – миллиметр ртутного столба, мощности – лошадиная сила).

Производные единицы системы СИ, имеющие специальные названия, приведены в табл. 1. Внесистемные единицы, допускаемые к применению наравне с единицами системы СИ, приведены в табл. 2. Множители и приставки для образования десятичных кратных и дольных единиц и их наименования приведены в табл. 3.

Таблица 1

Производные единицы системы СИ, имеющие специальные названия

Величина	Единица
Наименование	Наименование	Обозначение
Частота	герц	Гц
Сила, вес	ньютон	Н
Давление, механическое напряжение	паскаль	Па
Энергия, работа, количество теплоты	джоуль	Дж
Мощность	ватт	Вт
Количество электричества	кулон	Кл
Электрическое напряжение	вольт	В
Электрическая ёмкость	фарад	Ф
Электрическое сопротивление	Ом	Ом
Электрическая проводимость	сименс	См
Поток магнитной индукции	вебер	Вб
Магнитная индукция	тесла	Тл
Индуктивность	генри	Гн
Световой поток	люмен	лм
Освещённость	люкс	лк
Активность радионуклида	беккерель	Бк
Поглощённая доза ионизирующего излучения	грей	Гр
Эквивалентная доза излучения	зиверт	Зв

Таблица 2

Внесистемные единицы, допускаемые к применению

наравне с единицами СИ

Наименование величины	Единица
	Наименование	Обозначение	Соотношение с единицей СИ
Масса	тонна	т	103 кг
	атомная единица массы	а. е. м.	1,66 . 10-27 кг
Время	минута	мин	60 с
	час	ч	3 600 с
	сутки	сут	86 400 с
Плоский угол	градус	0	1,745 . 10-2 рад
	минута	... /	2,909 . 10-4 рад
	секунда	... //	4,848 . 10-6 рад
Длина	астрономическая единица	а. е.	1,456 . 1011 м
	световой год	св. год	9,461 . 1015 м
	парсек	ПК	3,086 . 1016 м
Оптическая сила	диоптрия	дптр	1 м-1
Площадь	гектар	га	1 . 104 м2
Энергия	электрон-вольт	эВ	1,602 . 10-19 Дж
Полная мощность	вольт-ампер	ВА	-
Реактивная мощность	вар	вар	-

Таблица 3

Множители и приставки для образования десятичных

кратных и дольных единиц и их наименования

Множитель	Приставка	Обозначение		Множитель	Приставка	Обозначение
		международное	русское			международное	русское
1018	экса	E	Э	10-1	деци	d	д
1015	пета	P	П	10-2	санти	c	с
1012	тера	T	Т	10-3	милли	m	м
109	гига	G	Г	10-6	микро		мк
106	мега	M	М	10-9	нано	n	н
103	кило	k	к	10-12	пико	p	п
102	гекто	h	г	10-15	фемто	f	ф
101	дека	da	да	10-18	атто	a	а