2.2. Единицы физических величин

Единица физической величины – физическая величина фиксированного размера, которой по определению присвоено числовое значение, равное единице, и которая применяется для количественного выражения однородных с ней физических величин. Различают кратные, дольные, основные, производные, когерентные, системные и внесистемные единицы.

Кратной называется единица физической величины, которая в целое число раз больше системной или внесистемной единицы. Например, единица длины 1 км = 10³ м, единица активности радионуклидов 1 МБк (мегабеккерель) = 10⁶ Бк.

Под дольной понимают такую единицу физической величины, которая в целое число раз меньше системной или внесистемной единицы. Например, единица длины 1 нм = 10^9 м. Для образования кратных и дольных единиц физических величин используют приставки, приведенные в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Множители и приставки для образования десятичных кратных и дольных единиц

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

Основной называется единица физической величины, входящая в систему и условно принятая в качестве не зависящей от других величин этой системы. Единица физической величины, образованная в соответствии с уравнением из других единиц этой системы, называется производной. Например, ньютон (Н) – единица силы, образованная из основных единиц СИ – килограмма, метра и секунды.

Когерентная единица физической величины – производная единица ФВ, связанная с другими единицами системы уравнением, в котором числовой коэффициент принят равным 1.

Внесистемная единица физической величины – единица физической величины, не входящая ни в одну из существующих систем. К внесистемным относятся единицы:

• величин, характеризующих отношение одноименных физических величин (процент, децибел, промилле);

• различного происхождения, находящиеся в десятичном отношении к единицам СИ (тонна, центнер, гектар, литр);

• длины и скорости, применяемые в навигации (морская миля, узел);

• давления (миллиметр ртутного столба, миллиметр водяного столба, бар, техническая атмосфера);

• количества теплоты (калория);

• мощности (лошадиная сила)

и т. д.

Некоторые внесистемные единицы, допускаемые к применению наравне с единицами СИ, приведены в табл. 2.2.

Таблица 2.2

Внесистемные единицы, допускаемые к применению наравне с единицами СИ

Наименование величины	Единица измерения
	Наименование	Обозначение	Соотношение с единицей СИ
Масса	тонна	т	103 кг
	атомная единица массы	а. е. м	1,66057 · 1027 кг
Время	минута	мин	60 с
	час	ч	3 600 с
	сутки	сут	86 400 с
Объем	литр	л	103 м3
Площадь	гектар	га	104 м2

Системная единица физической величины – основная или производная единица, входящая в данную систему.

С древних времен люди использовали различные единицы измерения для количественной оценки массы тел, расстояния, продолжительности дня и т. д. Развитие науки, техники, торговли настоятельно требовало упразднения многих единиц измерений и создания новой метрической системы. В результате была разработана метрическая система мер, в основу которой были положены единицы длины, площади, объема, массы.

Понятие системы единиц физических величин было введено немецким математиком К. Гауссом. В 1832 г. он создал систему единиц магнитных величин. При построении этой системы К. Гаусс использовал принцип, который заключается в следующем. Сначала выбирается несколько величин, не зависящих друг от друга. Как известно, эти величины называются основными, а их единицы – основными единицами системы единиц. Основные единицы выбираются таким образом, чтобы, пользуясь формулами, выражающими связь между физическими величинами, можно было образовывать единицы других величин. В качестве основных единиц созданной системы К. Гаусс выбрал миллиметр, миллиграмм, секунду. Хотя система Гаусса и не получила широкого распространения, все последу-ющие системы строились на предложенных им принципах. К наиболее важным метрическим системам относятся:

система МКС – система единиц механических величин, в которой в качестве основных единиц приняты метр, килограмм, секунда. Она была предложена итальянским физиком Дж. Джорджи в 1901 г., входит как основная часть в Международную систему единиц (СИ);

система СГС – система единиц для механических, электрических, тепловых, оптических, магнитных и акустических величин, входящая как основная часть в Международную систему единиц (СИ). Была введена в 1881 г. на первом Международном конгрессе электриков. Кроме основных, в нее входят и производные единицы. В качестве основных единиц приняты сантиметр, грамм и секунда;

система МТС – устаревшая система, в которой в качестве основных единиц приняты метр, тонна и секунда. Была разработана во Франции в 1919 г., в СССР была принята в 1933 г. и применялась до 1955 г. (более 20 лет).