Принципы построения Международной системы единиц физических величин

Системой единиц физических величин называется совокупность основных, дополнительных и производных единиц.

Основная физическая величина – это физическая величина, входящая в систему единиц и условно принятая в качестве независимой от других величин этой системы.

Первая система единиц физических величин была принята Национальным собранием Франции в 1791 г. Она включала в себя единицы длины, площади (ар – площадь квадрата со стороной 10 м), объема (стер, равный объему куба с ребром 10 м), вместимости (литр, равный объему куба с ребром 0,1 м) и массы. Основными были две единицы: метр и килограмм.

В 1832 г. немецкий ученый К. Гаусс предложил систему единиц и назвал её абсолютной, где за основу принял единицу длины (миллиметр), массы (миллиграмм) и времени (секунда).

В 1881 г. была принята система единиц физических величин СГС, основными единицами которой были: сантиметр – единица длины, грамм – единица массы, секунда – единица времени. Производными единицами системы считались единица силы – килограмм-сила и единица работы – эрг.

В начале ХХ в. итальянский ученый Джорджи предложил еще одну систему единиц, получившую название МКСА (в русской транскрипции) и довольно широко распространившуюся в мире. Основные единицы этой системы: метр, килограмм, секунда, ампер (единица силы тока), а производные: единица силы – ньютон, единица энергии – джоуль, единица мощности

Были и другие предложения, что указывает на стремление к единству измерений в международном аспекте. В то же время даже сейчас некоторые страны не отошли от исторически сложившихся у них единиц измерения. Известно, что Великобритания, США, Канада основной единицей массы считают фунт, причем его размер в системе "британских имперских мер" и "старых винчестерских мер" различен.

В 1960 г. XI Генеральной конференцией по мерам и весам принята Международная система единиц, сокращенно СИ (SI – от франц. Système International).

ГОСТ 8.417-2002 ГСИ. Единицы величин.

В ней в качестве основных выбраны семь единиц (табл.А): метр, килограмм, секунда, ампер, Кельвин, кандела и моль. Все остальные единицы относятся к производным. В системе СИ отсутствуют дополнительные единицы.

Единицы Международной системы

Величина		Единица
наименование	обозначение	наименование	обозначение
			международное	русское
Основные единицы
Длина	L	метр	m	м
Масса	M	килограмм	kg	кг
Время	T	секунда	s	с
Сила эл. тока	I	Ампер	A	А
Термодинамическая температура		Кельвин	K	К
Кол-во в-ва	N	моль	mol	моль
Сила света	J	кандела	cd	кд

Определения основных единиц:

• единица длины – метр – длина пути, которую проходит свет в вакууме за 1/299792458 долю секунды;

• единица массы – килограмм – масса, равная массе международного прототипа килограмма (платино-иридиевый цилиндр диаметром и высотой 39 мм), хранящегося в МБМВ;

• единица времени – секунда – продолжительность времени, равная 9192631770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133 при отсутствии возмущения со стороны внешних полей;

• единица силы электрического тока – ампер – сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, создал бы между этими проводниками силу взаимодействия, равную 2×10^-7 Н (Ньютон) на каждый метр длины;

• единица термодинамической температуры – Кельвин 1/273,16 часть термодинамической температуры тройной точки кипения воды. Допускается также применение шкалы Цельсия 1⁰С = 1 К, ;

• единица количества вещества – моль – количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько атомов содержится в нуклиде углерода -12 массой 0,012 кг;

• единица силы света – кандела – сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 54010¹² Гц, энергетическая сила которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср.

Ранее к дополнительным единицам относились:

• радиан – единица плоского угла, равная углу между двумя радиусами окружности, длина дуги между которыми равна радиусу. В градусном исчислении 1 рад = 57⁰ 7' 44,8'.

• стерадиан – единица, равная телесному углу с вершиной в центре сферы, вырезающему на поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной, равной радиусу сферы. Телесному углу в 1 ср соответствует плоский угол, равный 65⁰ 32', углу  ср – плоский угол 120⁰, углу 2 - плоский угол 180⁰.

Производные единицы СИ образуются из основных и дополнительных единиц.