7. 1.3 Единицы физических величин

Определение единицы физической величины дано в разделе 1.1. Единицы величин разделяют на основные и производные. Последние образуются с помощью уравнений между основными величинами.

Совокупность принятых единиц образует систему единиц. Например, ранее в России использовались следующие единицы величин: верста, сажень, аршин, фут, дюйм, линия, точка, сотка и др., в Англии — ярд, фут, дюйм, кабельтов и др., в Америке — галлон, баррель и др.

Единица длины — метр, являющейся основной метрической системы, появился во Франции в XVIII веке. Специальная комиссия Национального собрания Франции в 1790 г. предложила принять за единицу длины одну сорокамиллионную часть меридиана, проходящего через Париж, и назвать его метром (так называемый «естественный» эталон). В результате измерений указанная часть меридиана были воспроизведена в виде линейки из платины («архивный» метр).

В 1889 г. Первая Генеральная конференция по мерам и весам окончательно утвердила международные прототипы метра (за основу был взят архивный метр) и килограмма, копии которых были распределены между странами, присоединившимися к Метрической конвенции. России достались копии метра № 28 и № 11. Эталон и копии метра представляют собой стержни Х — образного сечения из платиноиридиевого сплава (Pt 90%, Ir 10%) с нанесенными по краям штрихами. Точность воспроизведения метра с помощью такого эталона ~ 10^-7 м.

Развитие интерференционных методов измерения, а также применение для измерений так называемых плоскопараллельных концевых мер длины привели к появлению иных эталонов длины в виде заранее обусловленной суммы волн излучения. В 1960 г. метр считался равным 1650763,73 длины волны излучения атомов криптона (Kr⁸⁶), позже появился «лазерный» метр, который воспроизводится в виде набора длин волн излучения гелий-неонового лазера с точностью на два порядка выше. Сейчас метр - длина, проходимая светом в вакууме за 1/299792458 с. Эталон длины соответствует современным требованиям к измерениям в геодезии, картографии, навигации, радиоэлектронике, машиностроении и др.

В 1954 г. Х Генеральная конференция по мерам и весам установила шесть основных единиц (метр, килограмм, секунда, кельвин, свеча) практической системы единиц СИ (SI — начальные буквы наименования Systeme International di Unites). Был утвержден перечень шести основных, двух дополнительных и 27 производных единиц, а также приставки для образования кратных и дольных единиц. Основные единицы приведены в таблице 1., приставки для образования десятичных кратных и дольных единиц измерения – в таблице 2.

Таблица 1 - Основные единицы физических величин

Физическая величина	Единица измерения	Сокращенное обозначение единицы
		Русское	Международное
Длина	метр	м	m
Масса	килограмм	кг	kg
Время	секунда	с	s
Сила электрического тока	ампер	А	A
Термодинамическая температура	кельвин	К	K
Сила света	кандела	кд	cd
Количество вещества	моль	моль	mol

Таблица 2 - Приставки для образования десятичных кратных и дольных единиц измерения

Множитель	Приставка	Обозначение приставки			Множитель	Приставка	Обозначение приставки
		Русское	Между-народное				Русское	Между-народное
1018	экса	Э		E	10-1	деци	д		d
1015	пета	П		P	10-2	санти	с		c
1012	тера	Т		T	10-3	милли	м		m
109	гига	Г		G	10-6	микро	мк		μ
106	мега	М		M	10-9	нано	н		n
103	кило	к		k	10-12	пико	п		p

Продолжение таблицы 2

Множитель	Приставка	Обозначение приставки		Множитель	Приставка	Обозначение приставки
		Русское	Между-народное			Русское	Между-народное
102	гекто	г	h	10-15	фемто	ф	f
101	дека	да	da	10-18	атто	а	A
Например. Микрометр (микрон) мкм = 10-6 метра

Определение метра дано ранее.

Килограмм — масса международного прототипа килограмма.

Секунда — 9192631770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия 133.

Ампер — сила неизменяющегося тока при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового сечения, расположенными на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, которая вызывает на каждом участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия, равную 2ּ10^-7 Н.

Кельвин — 1/273,16 часть термодинамической температуры тройной точки воды.

Моль — количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде 12 массой 0,012 кг.

Кандела — сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540ּ10¹² Гц при определенной силе света.

Производные величины получают из основных с помощью алгебраических действий. Некоторым из них в системе СИ присвоены собственные названия. Например, единица силы — Ньютон:

1Н = 1Мּ1L/Т² = МLТ^-2, (1.3)

где М — dimּm (размерность массы, dim от лат. dimension — измерение), L — dimּL (размерность длины), T — dimּТ (размерность времени).

В России действует ГОСТ 8.417-2002, в соответствии с которым обязательно использование системы СИ. На международных документах и на шкалах приборов допускается использовать только международные обозначения. Во внутренних документах или публикациях используют международные или русские обозначения.