Международная система единиц СИ с примерами

Содержание:

Международная система единиц СИ:

Международная система единиц СИ - это современная форма метрической системы, рекомендованная в 1960 году Генеральной конференцией мер и весов в качестве практической системы единиц для измерения физических величин. Она представляет собой набор стандартов (в Украине - ДСТУ 3651.0-97, ДСТУ 3651.1-97, ДСТУ 3651.2-97), в котором отражены единицы измерения и их определения, соответствующие международным соглашениям и согласующиеся с уровнем современного развития измерительных технологий. СИ построена на основе семи основных (независимых) единиц: метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль, кандела.

Основные единицы

Единица длины метр (м) равна длине пути, который проходит свет в вакууме за 1/299 792 458 секунды.

Единица массы килограмм (кг) точно равна массе международного прототипа килограмма (платино-иридиевого цилиндра), который хранится в Международном бюро мер и весов (г. Севр, Франция).

Единица времени секунда (с) равна времени, за которое происходит точно 9 192 631 770 периодов излучения, соответствующих переходу между двумя сверхтонкими уровнями невозбужденного атома Цезия-133 при температуре ноль градусов кельвина.

Единица силы тока ампер (А) - это сила постоянного электрического тока, который, протекая по двум прямым параллельным бесконечным проводникам ничтожно малого поперечного сечения, находящимся на расстоянии 1 метра друг от друга в вакууме, создает между этими проводниками силу взаимодействия, равную

Единица температуры кельвин (К) равна 1/273,16 термодинамической температуры тройной точки воды (Тройная точка воды - это температура, при которой вода находится сразу в трех агрегатных состояниях - твердом (лед), жидком (вода), газообразном (водяной пар)).

Единица количества вещества моль (моль) - это количество вещества, содержащее столько же элементарных микрочастиц (атомов, молекул, электронов и т. п.), сколько атомов находится в 0,012 килограмма Углерода-12.

Единица силы света кандела (кд) - это сила света в определенном направлении от источника, которую дает монохроматическое излучение частотой 540*1012 герц и интенсивностью в данном направлении 1/683 ватт на стерадиан.

Правила правописания единиц

Обозначения единиц пишутся обычным прямым шрифтом в отличие от обозначений физических величин, которые пишутся курсивом. Например, м (метр) и m (масса).

Обозначения единиц всегда пишутся со строчной буквы, за исключением тех единиц, которые названы в честь ученых. Если единица названа в честь ученого, то первая буква обозначения всегда большая, однако при написании названия единицы полностью его пишут со строчной буквы. Например, 15 кг; 60 с; 2 Н, но 2 ньютона; 200 кПа, но 200 килопаскалей.

Если применяются префиксы, то их ставят перед базовой единицей и пишут его с ней вместе. Префикс никогда не применяется отдельно; также запрещено применять составные префиксы.

Обозначения единиц являются математическими выражениями, а не сокращениями. Поэтому после них не ставят точку, за исключением случаев, когда обозначение стоит в конце предложения.

При образовании единиц как произведения или частного от деления единиц используют обычные алгебраические правила умножения и деления. Умножение обозначается пропуском либо точкой посредине высоты строки (•). Деление обозначается горизонтальной или косой чертой либо отрицательным показателем степени. Например, для умножения: Н м, или Н • м; для деления:

Запрещено использовать сокращенные названия единиц СИ, например «сек.» вместо с или «кв. м» вместо

Физические величины

Физическая величина - это свойство, общее в качественном отношении для многих материальных объектов и индивидуальное в количественном отношении для каждого из них.

Чтобы измерить физическую величину, необходимо определить единицу, с которой ее будут сравнивать.

Физика относится к точным наукам, поэтому физики пытаются количественно определить свойства изучаемых физических тел, явлений и процессов. Это можно сделать при помощи физических величин, которые их характеризуют. Например, время - это физическая величина, которая определяет продолжительность определенного события; скорость - темп перемещения тела в пространстве со временем; сила характеризует взаимодействие тел и т. д.

Для того чтобы количественно определить физическую величину, необходимо выбрать единицу, с которой ее будут сравнивать. Выбор единицы физической величины условный. Например, в качестве единицы длины можно выбрать метровую линейку или шаг и затем измерить расстояние от дома до школы в метрах или шагах соответственно. Очевидно, что результат измерения расстояния до школы, определенный при помощи метровой линейки, будет более достоверный, чем полученный в шагах, поскольку длина шага у разных людей различна, и поэтому каждый из нас получит разные значения для одного и того же расстояния.

Чтобы измерить физическую величину, необходимо определить единицу, с которой ее будут сравнивать.

Значение физической величины = числовое значение + единица физической величины.

В физике принято в значении физической величины обязательно указывать ее единицу. Следовательно, оно состоит из числового значения и единицы физической величины: 7 м/с; 3 г; 0,8 с; 26 км/ч и т. д. Нельзя записывать числовое значение величины без указания ее единицы, потому что тогда практически невозможно определить ее значение - больше она или меньше других. Например, длина 30 см и 0,3 м имеет разные числовые значения, но она одинакова; нам известно, что 5 кг больше 300 г, хотя число 300 больше 5.

С целью упорядочения единиц физических величин их объединяют в системы. Сейчас большинство стран мира пользуется Международной системой единиц (сокращенно СИ). В ее основу положено семь основных единиц, при помощи которых определяют остальные единицы. Это единица длины метр, единица времени секунда, единица массы килограмм, единица количества вещества моль, единица температуры кельвин, единица силы тока ампер, единица силы света кандела.

На практике для удобства часто применяют кратные и долевые единицы. Их названия образуются при помощи префиксов, присоединяемых к основным названиям единиц: километр (км), декалитр (дал), мегаджоуль (МДж), сантиметр (см), миллилитр (мл), микрограмм (мкг), нанометр (нм). Следует отметить, что нельзя одновременно использовать два префикса (например, «милликилограмм» или «микросантиметр»).

Префиксы СИ, чаще всего применяемые для образования кратных и долевых единиц.

Измерение и погрешности измерения

Физика как экспериментальная наука основывается на результатах опытов. Поэтому наблюдение, измерение и эксперимент являются основными методами научного познания в физике.

Количественно физические величины определяют при помощи измерительных приборов и мер: линеек, мензурок, хронометров, термометров, весов и т. д. Это так называемое прямое измерение. Одну и ту же величину можно определить разными способами. Например, атмосферное давление можно измерить барометром-анероидом, стрелка которого показывает значение давления, как в часах, или измерив высоту столбика ртути в барометре Э. Торричелли.

Однако не всегда физическую величину можно измерить непосредственно прибором. В таком случае ученые поступают иначе: они ищут ее значение на основании формулы, отражающей соотношение данной физической величины с другими величинами, которые можно измерить. Например, так определяют скорость тела, измеряя пройденный путь и время движения:

Поскольку измерения всегда имеют приближенный характер (абсолютно точных измерений не существует), в физике оценивают точность измерения при помощи абсолютной и относительной погрешностей. Они зависят от избранного метода измерения, класса точности средств измерения, учета систематических погрешностей.

Приближение результата к истинному значению измеренной величины характеризует абсолютная погрешность измерения Относительная погрешность определяется как процентное отношение абсолютной погрешности
Физические величины можно измерить непосредственно, при помощи мер и приборов, или определить опосредствованно, на основании формулы.
к значению величины X:

• Заказать решение задач по физике

Инструментальная погрешность указывается в паспорте прибора.

Существует много способов вычисления погрешностей, с которыми вы ознакомитесь во время выполнения лабораторных работ. Чаще всего для прямых измерений абсолютная погрешность равна сумме инструментальной погрешности (задается классом точности прибора) и погрешности отсчета (как правило, половина цены деления шкалы прибора). Иногда, когда производят прямые измерения одной и той же величины несколько раз, вычисляют также случайную погрешность измерения, которая учитывает отклонение полученных результатов от среднего арифметического значения величины.