Физикалық шамалар жүйелеріне мысалдар

Гаусс жүйесі. Бірліктердің абсолюттік жүйесіне енетін кез келген физикалық шаманың туынды бірліктерін анықтағанда, сол шаманы негізгі бірліктер арқылы өрнекгелетін шамалармен байланыстыратын формула қолданылады. Бұл формуладағы тепе-теңдік коэффициент бірге тең деп ұйғарылады. Бірліктердің абсолюттік жүйесін ғылымға тұқғыш рет XIX ғасырдың 30-жылдары неміс ғалымы Карл Гаусс енгізген. Ол негізгі бірліктер ретінде: ұзындық бірлігіне миллиметрді, масса бірлігіне миллиграмды және уақыт бірлігіне секундты алған. Бірліктердің абсолюттік жүйесі қазіргі уақытта ескірген жүйе болып саналады.

Бірліктердің СГС жүйесі - үш негізгі өлшем бірлігінен (сантимстр, грамм, секунд: СГС) тұратын физикалықшамалардың бірліктер жүйесі. Ол 1881 жылы электриктердің Парижде өткен I -халықаралық конгресінде кабылданған. Бірліктердің СГС жүйесі механикалық және электр динамикасының өлшем бірліктерін қамтиды. Алғашында электр динамикасы үшін электрмагниттік (СГСМ) және электрстатикалық (СГСӘ) деп аталатын бірліктердің СГС жүйесінің екі түрі қолданылды. СГСӘ жүйесінің негізіне электр зарядының өзара әсерін, ал СГСМ жүйесінің негізіне магнит зарядының өзара әсерін силапайтын Кулон заңы алынады. Бірліктердің СГСМ жүйесінде вакуумның магниттік өтімділігі (машит тұрақтысы): µ₀ = 1, ал электрлік өтімділігі (электр тұрақтысы) ₀ = 1/с² с²/м², мұндағьі, с - жарық жылдамдығы. Бірліктердің СГСМ жүйесіндегі магнит ағынының өлшем бірлігі - максвелл (Мкс), магнит индукқиясының өлшем бірлігі - гаусс (Гс), магнит өрісі кернеулігінің өлшем бірлігі - эрстед (Э), магнит қозғаушы күшінің өлшем бірлігі - гильберт (Гб).

Бұл жүйеде электрлік өлшем бірліктеріне атау берілмейді. Ал бірліктердің СГСӘ жүйесінде е₀ = 1, µ₀ = 1 /с² с²/см² және онда электрлік бірліктердің атауы болмайды; олардың мөлшерін өлшеу қолайсыз, сондықтан бұл жүйенің бірліктері көбінесе, теориялық еңбектерде қолданылады. XX ғасырдың екінші жартысынан бірдіктердің симметриялық (аралас) СГС жүйесі (немесс Гаусс жүйесі) кеңінен қолданыла бастады. Бұл жүйеде µ₀ = 1 және е₀ = 1. Бұл жүйенің машиттік бірліктері бірліктердің СГСМ жүйесінің бірліктерімен, ал электрлік бірліктері бірліктердің СГСӘ жүйесімен бірдей болып келеді. Бірліктердің СГС жүйесінің негізінде жылу (Цельсий градусын қоса отырып; СГСӘС), жарық (люменді қоса отырып; СГСЛ), радиоактивтілік және иондағыш сәуле (рентгенді қоса отырып; СГСР) бірліктерінің жүйесі құрастырылады. Бірліктердің СГС жүйесінің өлшеу бірліктері физика мен астрономияның теориялық жұмыстарында ғана қолданылады.

Бірліктердің табиғи жүйесі - негізгі бірліктер ретінде іргелі физикалық тұрақтылар қабылданған (мысалы, гравитациялық тұрақты - G, вакуумдағы жарық жылдамдығы - с, Планк тұрақтысы - h, Больцман тұрақтысы - k, Авогадро саны - NА, электрон заряды - е, электронның тыныштық массасы - тле, т.б.) жүйе. Бірліктердің табиғи жүйесінің негізгі бірліктерінің шамасы табиғат құбылыстарына байланысты анықталады; бұл оның - өлшем бірліктерін таңдау лрактикалық өлшеу талабынан туатын басқа жүйелерден өзгешелігі. Бірліктердің табиғи жүйесінің алғашқы нұсқасын 1906 жылы неміс физигі Макс Планк ұсынған. Планк негізгі бірліктерге h, с, G, k сияқты бірліктерді алды. Бұл бірліктер жүйесі жер жағдайына тәуелсіз әрі ғаламның барлық уақытына және кез келген бөлігіне жарамды болып есептеледі.

Кейін Планктің жүйесінен басқа да табиғи жүйелер (мысалы, Льюистің, Хартридің, Лоль Дирактық, тағыда басқа жүйелері) кұрастырылды. Бірліктердің табиғи жүйесінде ұзындық, масса және уақыт сияқты өлшем бірліктерінің шамасы өте аз болса. (мысалы, Планк жүйесіндегі ұзындық 4,03µ10-35метр, масса 5,42h10-8 килограмм және уақыт 1,34h 10-43 секунд), керісінше, температураның өлшем бірлігі өте үлкен шама (3,63 h 1032К) болады.

Мұның үстіне бұл жүйенің өлшем бірліктерінің халықаралық жүйесінің (СИ) негізгі өлшем бірліктеріне қарағанда, қайталау дәлдігі бірнеше есе төмен. Сондықтан бірліктердің табиғи жүйесі практикалық өлшем жүргізуде тек қолданыс тапқан жоқ. Дегенмен, бұл жүйені теориялық физикада пайдалану кейбір физикалық теңдеулерді қарапайым түрге келтіруге мүмкіндік береді. Бірліктердің халықаралық жүйесі - Өлшем мен салмак жөніндегі 11-Бас конференқияда (1960) қабылданған физикалық шамалар бірліктерінің жүйесі. Кейін ол өлшем мен салмақ жөніндегі 12— 18-Бас конференқияларда дәлдене түсті. Оны КСРО-да колдану 1963 жылдан (ГОСТ 9867 - 61) енгізіледі, ал 1982 жылдан ол міндетті түрде қолданыла бастады.

Бірліктердің халықаралық жүйесінің артықшылығы - оның ғылым мен техниканың барлық саласын қамтитын әмбебалтығы және теле-теңдік коэффиқиенттері болмайтын теңдеулер негізінде құрылатын туынды бірліктерінің бір-бірімен үйлесімділігі. Сондықтан есептеу кезінде егер барлық шамалардың мәнін бірліктердің халықаралық жүйесінің бірліктері арқылы өрнектейтін болсақ, онда формулаға бірлік таңдауға тәуелді емес коэффиқиенттерді ендірудің қажеті болмайды. Берілген кестеде бірліктердің халықаралық жүйесінің негізгі, қосымша және кейбір туынды бірліктерінің аталуы мен белгіленуі келтірілген. Алғашқы үш негізгі бірлік (метр, килограмм, секунд) механикалық табиғаты бар барлық шамалардың үйлесімді туынды бірліктерін құрастыруға мүмкіндік береді. Ал қалған төрт негізгі бірлік (ампер, кельвин кандепа, моль) механикалық табиғаты болмайтын шамалардың үйлесімді туынды бірліктерін кұрастыру үшін қосылған (мысалы, ампер - электрлік және магниттік, кельвин - жылулық, кандепа - жарық, моль - молекулалық физика мен химия саласындағы шамалар үшін). Ондық еселік бірліктер мен үлестік бірліктердің аталуы арнаулы қосымша жалғаулардың көмегімен құрастырылады.