Системы единиц физических величин.

В 1790 г. во Франции было принято решение о создании системы новых мер, "основанных на неизменном прототипе, взятом из природы, с тем, чтобы ее могли принять все нации". Большое значение принятия в России метрической системы мер, принятой во Франции, подчеркнул Д.И.Менделеев, предсказав большую роль всеобщего распространения метрической системы как средства содействия "будущему желанному сближению народов".

В метрической системе за основную единицу длины был принят метр, за единицу веса ( в то время не делали различий между понятиями "вес" и "масса") - вес 1 см³ химически чистой воды при температуре около +4° С - грамм (позже - килограмм). В 1799 г. были изготовлены первые прототипы (эталоны) метра и килограмма. Кроме этих двух единиц метрическая система в своем первоначальном варианте включала еще и единицы площади (ар-площадь квадрата со стороной 10 м) объем (стер, равный объему куба с ребром 10 м), вместимости (литр, равный объему куба с ребром 0,1 м). И в этой первой системе единиц еще не было четкого подразделения единиц на основные и производные.

Впервые понятие о системе единиц как совокупности основных и производных ввел немецкий ученый К.Ф.Гаусс в 1832 г. По его методу построения систем единиц различных величин сначала устанавливают или выбирают произвольно несколько величин независимо друг от друга. Единицы этих величин называют основными, так как они являются основой построения системы единиц других величин. Единицы, выраженные через основные единицы, называют производными. Полная совокупность основных и производных единиц, установленных таким путем, и является системой единиц физических величин.

В качестве основных единиц в системе, предложенной К.Ф.Гауссом, были приняты: единица длины - миллиметр, единица массы - миллиграмм, единица времени - секунда. Эту систему единиц назвали абсолютной.

Первоначально были созданы системы единиц, основанные на трех единицах и предпочтение отдавалось системам, построенным на единицах длины-массы-времени. Это такие системы, как МКС:

метр-килограмм-секунда; СГС: сантиметр-грамм-секунда.

Наличие ряда систем единиц измерения физических величин, большое число внесистемных единиц и неудобства, возникающие на практике в связи с перечетами при переходе от одной системы к другой, вызвали необходимость создания единой универсальной системы единиц, которая охватывала бы все отрасли науки и техники и была бы принята в международном масштабе.

После многих предложений в 1960 г. XI Генеральная конференция по мерам и весам окончательно приняла новую систему, присвоив ей наименование Международная система единиц (Systeme International d'Unites -фр.) с сокращенным обозначением "SY", в русской транскрипции "СИ".

В последующие годы Генеральная конференция приняла ряд дополнений и изменений, в результате чего в системе стало семь основных единиц (метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль, кандела), дополнительные и производные единицы физических величин. Табл. 2.

Таблица 2. Основные единицы международной системы единиц (СИ).

Для образования кратных и дольных единиц должны использоваться специальные приставки (Табл. 3.)

Таблица 3. Множители и приставки для образования десятичных кратных и дольных единиц и их наименований ( выборочно)

Множитель Приставка

1000000 = 10⁶ мега

1000 = 10³ кило

100 = 10² гекто

10 = 10¹ дека

0,1 = 10^-1 деци

0,01 = 10^-2 санти

0,001 = 10^-3 милли

0,000001 = 10^-6 микро

Организация объединенных наций по образованию, науке и культуре (ЮНЕСКО) призвала все страны- члены организации-принять эту Международную систему единиц.

В нашей стране система СИ официально была принята путем введения в 1963 г. соответствующего государственного стандарта, причем следует учесть, что в то время все государственные стандарты имели силу закона и были строго обязательны для выполнения.

На сегодняшний день система СИ действительно стала международной, но вместе с тем, применяются и внесистемные единицы, например, тонна, сутки, литр, гектар и др. Метрологи имеют дело с большим массивом так называемых «внесистемных единиц» и поэтому возникает необходимость в классификации этих « единиц». Существует несколько подходов к решению этого вопроса.

В Международном документе № 2 МОЗМ единицы, не вошедшие в СИ, группируются следующим образом:

1. Внесистемные единицы, допускаемые к применению наравне с единицами СИ;

2. Единицы и их наименования, которые временно могут применяться до срока, который должен быть установлен национальным предписанием и которые не должны применяться там, где это не было принято;

3. Единицы и их наименования, которые изымаются из обращения и не должны применяться.

Близкая к названной группировка приводится в словаре-справочнике основных терминов в области метрологии (1989):

1. Допускаемые к применению наравне с единицами СИ.

2. Допускаемые к применению в специальных областях.

3. Временно допускаемые.

4. Изъятые из употребления.

В силу традиции, в научных исследованиях и спортивной практике часто используются единицы измерения, не относящиеся ни к СИ, ни к какой-либо другой системе единиц измерения. Примеры таких единиц приведены в двух правых столбцах табл.4.

Таблица 4. Важнейшие единицы системы СИ и некоторые внесистемные единицы,