Лекція №1 Вступ. Основні поняття про метрологію

Метрологія – вчення про міри.

Початок взаємовідносин між людьми неодмінно було пов’язано з необхідністю вимірювань і, відповідно, винайдення мір. В сиву давнину люди почали вимірювати довжину, пощу, об’єм, вагу, час та ін. Сама людина стала прототипом багатьох мір (крок, фут, лікоть, аршин та ін.). всі ці міри в різних країнах були різними за абсолютними значеннями. Тому у народі ходить приказка „Всяк міряє на свій аршин”.

По цей час захоплюються логічністю та стрункістю системи одиниць стародавнього Вавилону. Його основа – одиниця довжини лікоть – міра , що розповсюдилась практично по всьому стародавньому світі:

Міра площі – квадрат із стороною один лікоть,

Міра об’єму – куб зі стороною один лікоть,

Міра ваги – вага води в об’ємі кубічного ліктя.

Для того, щоб оцінити геніальність безіменних творців цієї системи, достатньо згадати, що той же самий принцип все виражати через одиницю довжини (метр) здійснили засновники сучасної метричної системи.

Цікаво:при польоті на Марс похибка в швидкості на 1 м/с (при третій космічній швидкості ≈9000 км/с) викличе відхилення траєкторії апарату на ≈100000км.

Вислови стародавніх вчених кажуть: „Людина – міра всіх речей”.

Одиниці вимірювання в стародавні часи.

Одиниці довжини:

Вершок – довжина фаланги вказівного пальця (≈4,445 см).

Махова сажень – відстань між кінцями пальців витягнутих рук .

Сажень косий – відстань від п’яти однієї ноги до кінця пальців витягнутої руки навпроти.

Лікоть (з перської мови – арш, тобто аршин) – відстань від ліктьового згину руки людини до кінця середнього пальця витягнутої руки (≈0,7112 м).

Дюйм – довжина другого суглобу великого пальця руки (≈25,4 мм).

Фут – довжина ступні людини (≈1фут=12 дюймів=304,8 мм).

Ярд – відстань від кінчика носа англійського короля Генріха 1 (XΙ-XΙΙ ст.) до кінця середнього пальця його витягнутої руки

1 ярд = 3 фута=914,4 мм (точно).

1 Аршин = 711,2 мм - стародавня руська міра довжини. Аршином, також називали мірну лінійку, на яку, зазвичай наносили поділки у вершках

Для мелких мер длины базовой величиной была, применяемая испокон на Руси мера - "пядь" (c 17-го века - длину равную пяди называли уже иначе – "четверть аршина", "четверть", "четь"), из которой глазомерно, легко можно было получить меньшие доли – два вершка (1/2 пяди) или вершок (1/4 пяди).

„Законний дюйм” – довжина трьох ячмінних зерен.

1 миля = 5280 футів =1760 ярдів =1609,344 м.

1 миля морська (Великобританія) =1853,18 м.

1 миля морська (міжнародна)=1852 м (точно).

1 миля морська (США)=1852 м (точно).

1 миля (міжнародна)=1609,34 м (точно).

Якщо чехові або словакові сказати, що до місця призначення „пара шагов”, то останні шукатимуть попутний транспорт так як в Чехословччині – ШАГ=1,9 км.

Аршин та лікоть одного походження (аршин з персидської мови – лікоть). Ця міра довжини збереглась в Болгарії та Югославії:

1 Лок’ть = 65 см – в Болгарії ;

1 Аршин = 71,2 см – в Югославії.

   Міри довжини вживані в XVII сторіччі в Росії.

Мера	Значення
	в руських мерах	в метричних мерах
Верста	100 сажнів	2,16 км
	50 сажнів	1,08 км
Сажень	3 аршина	2,16 м
Аршин	4 четверті	72 см
Лікоть	10 2/3 вершка	48 см
Четверть аршина ("пядь")	4 вершка	18 см
Вершок	—	4,5 см

Винные меры

Устав о вине 1781 года устанавливал в каждом питейном заведении иметь «засвидетельствованные в Казённой палате меры».

Ведро – русская дометрическая мера объема жидкостей, равная 12 литров

Четверть <четвёртая часть ведра> = 3 литра (раньше это была узкогорлая стеклянная бутылка)

Мера "бутылка" появилась в России при Петре I.

Русская бутылка = 1/20 ведра = 1/2 штофа = 5 чарок = 0,6 литра (поллитровка появилась позже – в двадцатые годы XX века)

Поскольку в ведре вмещалось 20 бутылок (2 0 * 0,6 = 12 л), а в торговле счет шел на ведра, то ящик до сих пор вмещает 20 бутылок.

Для вина русская бутылка была больше - 0,75 литра.

В России производить стекло заводским способом начали с 1635 года. К этому же времени относится и выпуск стеклянных сосудов. Первую отечественную бутылку выпустили на заводе, который был построен на территории современной подмосковной станции Истра, и продукция была, вначале, предназначена исключительно для аптекарей.

За границей, стандартная бутылка вмещает одну шестую галлона – в разных странах это составляет от 0,63 до 0,76 литра

Плоская бутылка называется флягою.

Штоф (от нем. Stof) = 1/10 ведра = 10 чаркам = 1,23 л. Появился при Петре I. Служил мерой объема всех алкогольных напитков. По форме штоф был похож на четверть.

Кружка (слово означает - 'для пития по кругу') = 10 чаркам = 1,23 л.

Современный граненый стакан раньше назывался "досканом" ("строганые доски"), состоящим из обвязанных верёвкой ладов-дощечек, вокруг деревянного донца.

Чарка (рус. мера жидкости) = 1/10 штофа = 2 шкаликам = 0,123 л.

Стопка = 1/6 бутылки = 100 грамм   Считалась величиной разовой дозы приёма.

Шкалик (народное название - 'косушка', от слова 'косить', по характерному движению руки) = 1/2 чарки = 0,06 л.

Четвертинка (полшкалика или 1/16 часть бутылки) = 37,5 грамма.

Меры веса, употреблявшиеся в XVIII веке:

Меры веса	Значение в золотниках		Значение в граммах	В килограммах	Примечание
Берковец	38400	10 пудов 400 гривны (фунтов) 800 гривенок	163800	163,8
Ласт		72 пуда		1179 (1 тонна)
Кадь		14 пудов		230
Конгарь (Контарь)	9600	2,5 пуда	40950	40,95
Пуд	3840	40 фунтов	16380	16,38 (0,1638 центнера)
Полпуда	1920		8190	8,19
Безмен	240	2,5 гривны	1022	1,022 (1,024)
Полубезмен	120		511	0,511
Ансырь	128		546	0,546
Гривенка большая (гривна) Фунт торговый	96	32 лота 1/40 пуда	409,5	0,4095
Фунт аптекарский			307,3		по другим источникам - 358,8г
Либра	72	72 золотника	307,1	0,3071
Гривенка малая (гривенка)	48	1200 почки 4800 пирогов	204,8	0,2048
Полугривенка	24		102,4	0,1024
Лот	3	3 золотника	12,797		старорусская единица измерения массы
Золотник	1	96 долей 25 почек	4,266		старорусская единица измерения массы;  золотник использовался  для взвешивания  мелких, но дорогих  товаров
Скрупул (аптекарский)		20 гран	1,24 грамм		старинная единица аптекарского веса
Почка			171 миллиграмм
Гран (аптекарский)			0,062 грамма		применялся в старой Русской аптекарский практике
Доля	1/96		0,044 грамма 44,43 мг
Пирог			43миллиграмм

Примечание: выделены наиболее употребимые в то время (XVIII век)

З розвитком точних наук та технічного прогресу виникла необхідність в розробці нових методів та засобів вимірювання, які могли б забезпечити єдність (единство рус.) вимірювання.

Велику роль у встановленні сучасної метрології, як однієї з наук фізичного циклу відіграв Д.І. Мендєлєєв, керівник вітчизняної метрології в період 1892-1907 рр. Д.І.Мендєлєєв визначив значення вимірів для науки наступним чином: „Наука починається з тих пір, як начинають міряти. Точна наука втрачає сенс без міри”.

Ці терміни широко використовуються для якісного оцінювання вимірювань. На запитання, яка точність вимірювання, часто можна почути відповідь висока. При цьому передбачаються малі похибки всіх видів в порівнянні з нормальною. При необхідності оцінити точність кількісно, то називають або абсолютну, або відносну похибки.

На точність вимірювання впливає точність засобів вимірювання, зовнішні умови (вологість повітря, температура навколишнього середовища, вимірювального приладу та температура вимірюваного об’єкту) та індивідуальна особливість оператора. З цих похибок складається загальна похибка вимірювання, а точність вимірювання характеризується похибкою вимірювання.

Вибір точності вимірювання залежить від експлуатаційних характеристик об’єкту вимірювання:

Приклад– при побудові однопролітного моста через невелику річку точність нижча, а похибка більша; при побудові багатопрлітного мосту через велику річку точність вимірювання вища, а похибка менша для забезпечення міцності та точності виготовлення.