ერთეულების საერთაშორისო სისტემა (SI). ფიზიკური სიდიდეები დამოუკიდებელი სიდიდეების საზომი სისტემა

კოლჩკოვი V.I. მეტროლოგია, სტანდარტიზაცია და სერტიფიკაცია. მ.: სახელმძღვანელო

3. მეტროლოგია და ტექნიკური გაზომვები

3.3. ფიზიკური სიდიდეების ერთეულების საერთაშორისო სისტემა

ფიზიკური სიდიდეების ერთეულების ჰარმონიზებული საერთაშორისო სისტემა მიღებული იქნა 1960 წელს წონისა და საზომების XI გენერალურმა კონფერენციამ. საერთაშორისო სისტემა - SI (SI), SI- ფრანგული სახელის საწყისი ასოები Systeme International. სისტემა გთავაზობთ შვიდი ძირითადი ერთეულის ჩამონათვალს: მეტრი, კილოგრამი, წამი, ამპერი, კელვინი, კანდელა, მოლი და ორი დამატებითი ერთეული: რადიანი, სტერადიანი, ასევე პრეფიქსები მრავლობითი და ქვემრავლების ფორმირებისთვის.

3.3.1 SI საბაზისო ერთეული

• მეტრიუდრის სინათლის მიერ ვაკუუმში გავლილი ბილიკის სიგრძეს 1/299.792.458 წამში.
• კილოგრამი საერთაშორისო პროტოტიპის კილოგრამის მასის ტოლია.
• მეორე უდრის 9.192.631.770 გამოსხივების პერიოდს, რომელიც შეესაბამება ცეზიუმ-133 ატომის ძირითადი მდგომარეობის ორ ჰიპერწვრილ დონეს შორის გადასვლას.
• ამპერი უდრის ელექტრული დენის ძალას, რომელიც დროში არ იცვლება, რომელიც უსასრულო სიგრძის ორ პარალელურ სწორ გამტარზე გავლისას და უმნიშვნელოდ მცირე წრიული განივი კვეთის ფართობზე, რომელიც მდებარეობს ერთმანეთისგან 1 მ მანძილზე. ვაკუუმი, იწვევს ურთიერთქმედების ძალას 2-ის ტოლი გამტარის თითოეულ მონაკვეთზე 1 მ სიგრძით 10 მინუს მე-7 სიმძლავრის N.
• კელვინი უდრის წყლის სამმაგი წერტილის თერმოდინამიკური ტემპერატურის 1/273,16-ს.
• მოლი უდრის ნივთიერების რაოდენობას სისტემაში, რომელიც შეიცავს იმავე რაოდენობის სტრუქტურულ ელემენტებს, რამდენი ატომები ნახშირბად-12-ში, რომელთა წონაა 0,012 კგ.
• კანდელა უდრის მანათობელი ინტენსივობის მოცემულ მიმართულებით მონოქრომატულ გამოსხივებას 540 10 სიხშირით Hz-ის მე-12 ხარისხამდე, რომლის ენერგეტიკული მანათობელი ინტენსივობა ამ მიმართულებით არის 1/683 W/sr.

ცხრილი 3.1. SI ძირითადი და დამატებითი ერთეულები

3.3.2. მიღებული SI ერთეული

ერთეულთა საერთაშორისო სისტემის წარმოებული ერთეულები იქმნება უმარტივესი განტოლებების გამოყენებით ფიზიკურ სიდიდეებს შორის, რომლებშიც რიცხვითი კოეფიციენტები უდრის ერთიანობას. მაგალითად, წრფივი სიჩქარის განზომილების დასადგენად, გამოვიყენებთ გამოხატულებას ერთგვაროვანი მართკუთხა მოძრაობის სიჩქარისთვის. თუ გავლილი მანძილის სიგრძეა v = ლ/ტ(მ) და დრო, რომლის განმავლობაშიც ეს ბილიკი დაფარულია არის ტ(s), მაშინ სიჩქარე მიიღება მეტრებში წამში (მ/წმ). შესაბამისად, SI სიჩქარის ერთეული - მეტრი წამში - არის სწორხაზოვნად და ერთნაირად მოძრავი წერტილის სიჩქარე, რომლითაც იგი 1 წამში მოძრაობს 1 მ მანძილზე, ანალოგიურად იქმნება სხვა ერთეულები, მ.შ. ერთის არა ტოლი კოეფიციენტით.

ცხრილი 3.2. მიღებული SI ერთეულები (იხ. ასევე ცხრილი 3.1)

XX საუკუნის 50-60-იან წლებში. სულ უფრო და უფრო ვლინდებოდა მრავალი ქვეყნის სურვილი, შეექმნათ ერთეულების ერთიანი უნივერსალური სისტემა, რომელიც შეიძლება საერთაშორისო გამხდარიყო. ძირითადი და წარმოებული ერთეულების ზოგად მოთხოვნებს შორის წამოაყენეს ერთეულთა ასეთი სისტემის თანმიმდევრულობის მოთხოვნა.

1954 წელს წონისა და ზომების X გენერალურმა კონფერენციამ ჩამოაყალიბა საერთაშორისო ურთიერთობების ექვსი ძირითადი ერთეული: მეტრი, კილოგრამი, წამი, ამპერი, კელვინი, სანთელი.

IN 1960 წწონებისა და ზომების XI გენერალურმა კონფერენციამ დაამტკიცა ერთეულების საერთაშორისო სისტემა, შემოკლებით ს.ი.(ფრანგული სახელწოდების Systeme International d Unites საწყისი ასოები), რუსული ტრანსკრიფცია - SI.

1967, 1971, 1979 წლებში მიღებული წონისა და ზომების გენერალური კონფერენციების მიერ მიღებული გარკვეული ცვლილებების შედეგად, სისტემა ამჟამად მოიცავს შვიდ ძირითად ერთეულს (ცხრილი 3.3.1).

ცხრილი 3.3.1

SI სისტემის ფიზიკური სიდიდეების ძირითადი და დამატებითი ერთეულები

ერთეულების SI სისტემა მოქმედებს ჩვენი ქვეყნის ტერიტორიაზე. 1982 წლის 1 იანვრიდან. GOST 8.417–81 შესაბამისად. SI სისტემა არის GHS და MKGSS ერთეულების წინა სისტემების ლოგიკური განვითარება და ა.შ.

SI ძირითადი ერთეულების განმარტება და შინაარსი.

წონისა და ზომების გენერალური კონფერენციის (GCPM) გადაწყვეტილებების შესაბამისად, მიღებული სხვადასხვა წლებში, ამჟამად მოქმედებს ძირითადი SI ერთეულების შემდეგი განმარტებები.

სიგრძის ერთეული– მეტრი– სინათლე ვაკუუმში გავლილი ბილიკის სიგრძე წამის 1/299,792,458 ფრაქციაში (XVII CGPM-ის გადაწყვეტილება 1983 წ.).

მასის ერთეული– კილოგრამი– კილოგრამის საერთაშორისო პროტოტიპის მასის ტოლი მასა (1889 წლის CGPM-ის გადაწყვეტილება).

დროის ერთეული– მეორე– 9192631770 გამოსხივების პერიოდის ხანგრძლივობა, რომელიც შეესაბამება ცეზიუმ-133 ატომის ძირითადი მდგომარეობის ორ ჰიპერწვრილ დონეს შორის გადასვლას, რომელიც არ არის შეწუხებული გარე ველებით (XIII CGPM გადაწყვეტილება 1967 წელს).

ელექტრული დენის ერთეული– ამპერი- მუდმივი დენის სიძლიერე, რომელიც უსასრულო სიგრძისა და უმნიშვნელო წრიული კვეთის ორ პარალელურ დირიჟორზე გავლისას, რომლებიც მდებარეობს ვაკუუმში ერთმანეთისგან 1 მ მანძილზე, ამ გამტარებს შორის შექმნის ძალას 2-ის ტოლი. სიგრძის მეტრზე 10 -7 ნ (დამტკიცებულია IX GCPM 1948 წელს).

თერმოდინამიკური ტემპერატურის ერთეული– კელვინი(1967 წლამდე მას კელვინის გრადუსი ერქვა) – წყლის სამმაგი წერტილის თერმოდინამიკური ტემპერატურის 1/273,16 ნაწილი. დაშვებულია თერმოდინამიკური ტემპერატურის გამოხატვა გრადუს ცელსიუსში (რეზოლუცია XIII CGPM 1967 წ.).

ნივთიერების რაოდენობის ერთეული– მოლი– სისტემის ნივთიერების რაოდენობა, რომელიც შეიცავს იმავე რაოდენობის სტრუქტურულ ელემენტებს, რამდენი ატომები შეიცავს ნახშირბად-12 ნუკლიდს, რომლის წონაა 0,012 კგ (რეზოლუცია XIV GCPM 1971 წელს).

მანათობელი ინტენსივობის ერთეული– კანდელა- მანათობელი ინტენსივობა მოცემული მიმართულებით წყაროს, რომელიც ასხივებს მონოქრომატულ გამოსხივებას 540 10 12 ჰც სიხშირით, რომლის ენერგეტიკული მანათობელი ინტენსივობა ამ მიმართულებით არის 1/683 W/sr (რეზოლუცია XVI GCPM 1979 წელს).

ლექცია 4.

გაზომვების ერთგვაროვნების უზრუნველყოფა

გაზომვების ერთიანობა

გაზომვების ჩატარებისას აუცილებელია მათი ერთიანობის უზრუნველყოფა. ქვეშ გაზომვების ერთგვაროვნება გასაგებია გაზომვების ხარისხის მახასიათებელი, რომელიც მდგომარეობს იმაში, რომ მათი შედეგები გამოიხატება იურიდიულ ერთეულებში, რომელთა ზომები, დადგენილ ფარგლებში, უდრის რეპროდუცირებული რაოდენობების ზომებს და გაზომვის შედეგების შეცდომები ცნობილია მოცემული ალბათობა და არ გასცდეს დადგენილ საზღვრებს.

"გაზომვების ერთიანობის" კონცეფცია საკმაოდ ტევადია. იგი მოიცავს მეტროლოგიის ყველაზე მნიშვნელოვან ამოცანებს: PV ერთეულების გაერთიანება, რაოდენობების რეპროდუცირების სისტემების შემუშავება და მათი ზომების მუშა საზომ ინსტრუმენტებზე დადგენილი სიზუსტით გადატანა.და რიგი სხვა კითხვები. გაზომვების ერთგვაროვნება უნდა იყოს უზრუნველყოფილი მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების მიერ მოთხოვნილი ნებისმიერი სიზუსტით. სახელმწიფო და უწყებრივი მეტროლოგიური სამსახურების საქმიანობა, რომელიც ხორციელდება დადგენილი წესების, მოთხოვნებისა და სტანდარტების შესაბამისად, მიზნად ისახავს გაზომვების ერთგვაროვნების მიღწევასა და სათანადო დონეზე შენარჩუნებას.

სახელმწიფო დონეზე გაზომვების ერთგვაროვნების უზრუნველყოფის ღონისძიებები რეგულირდება გაზომვების ერთგვაროვნების უზრუნველყოფის სახელმწიფო სისტემის (GSI) სტანდარტებით ან მეტროლოგიური სამსახურის ორგანოების მარეგულირებელი დოკუმენტებით.

გაზომვების ერთგვაროვნების უზრუნველსაყოფად სახელმწიფო სისტემა (GSI) არის ურთიერთდაკავშირებული წესების, რეგულაციების, მოთხოვნებისა და ნორმების ერთობლიობა, რომელიც დადგენილია სტანდარტებით, რომლებიც განსაზღვრავს სამუშაოს ორგანიზებას და მეთოდოლოგიას გაზომვის სიზუსტის შესაფასებლად და უზრუნველსაყოფად.

სამართლებრივი საფუძველი გაზომვების ერთგვაროვნების უზრუნველსაყოფად გამოიყენება იურიდიული მეტროლოგია, რომელიც წარმოადგენს სახელმწიფო კანონების ერთობლიობას (რუსეთის ფედერაციის კანონი „გაზომვების ერთგვაროვნების უზრუნველსაყოფად“), აქტები და სხვადასხვა დონის მარეგულირებელი და ტექნიკური დოკუმენტები, რომლებიც არეგულირებს მეტროლოგიურ წესებს, მოთხოვნებს. და ნორმები.

ტექნიკური საფუძველი GSI არის:

1. ერთეულებისა და ფიზიკური სიდიდეების სტანდარტების სახელმწიფო სტანდარტების სისტემა (კომპლექტი) ქვეყნის საცნობარო ბაზაა.

2. სტანდარტებისა და გადამოწმების სხვა საშუალებების გამოყენებით სტანდარტებისა და სხვა საშუალებების გამოყენებით სტანდარტებიდან ყველა SI-ზე ფიზიკური სიდიდეების ერთეულებისა და მასშტაბების ზომის გადაცემის სისტემა.

3. მუშა საზომი ხელსაწყოების შემუშავების, წარმოებაში გაშვებისა და მიმოქცევაში გაშვების სისტემა, რომელიც უზრუნველყოფს პროდუქციის, ტექნოლოგიური პროცესების და სხვა ობიექტების მახასიათებლების საჭირო სიზუსტით კვლევას, განვითარებას, განსაზღვრას.

4. საზომი ხელსაწყოების სახელმწიფო გამოცდის სისტემა (საზომი ხელსაწყოების ტიპის დამტკიცება), განკუთვნილი სერიული ან მასობრივი წარმოებისთვის და საზღვარგარეთიდან შემოტანის პარტიაში.

5. საზომი ხელსაწყოების სახელმწიფო და უწყებრივი მეტროლოგიური სერტიფიცირების, დამოწმებისა და დაკალიბრების სისტემა.

6. საცნობარო მასალების სისტემა ნივთიერებებისა და მასალების შედგენილობისა და თვისებებისათვის, სტანდარტული საცნობარო მონაცემების სისტემა ნივთიერებებისა და მასალების ფიზიკურ მუდმივებზე და თვისებებზე.

ქვეშ ფიზიკური რაოდენობაგააცნობიეროს მატერიალური სამყაროს ფიზიკური ობიექტების ან ფენომენების მახასიათებლები, რომლებიც თვისებრივი გაგებით საერთოა მრავალი ობიექტისა თუ ფენომენისთვის, მაგრამ თითოეული მათგანისთვის ინდივიდუალური რაოდენობრივი გაგებით. მაგალითად, მასა არის ფიზიკური რაოდენობა. ეს არის ფიზიკური ობიექტების ზოგადი მახასიათებელი თვისებრივი გაგებით, მაგრამ რაოდენობრივი გაგებით მას აქვს თავისი ინდივიდუალური მნიშვნელობა სხვადასხვა ობიექტზე.

ქვეშ მნიშვნელობა ფიზიკური რაოდენობაგაიგეს მისი შეფასება, გამოხატული აბსტრაქტული რიცხვის ნამრავლით მოცემული ფიზიკური სიდიდისთვის მიღებული ერთეულით. მაგალითად, ატმოსფერული ჰაერის წნევის გამოხატულებაში რ= 95.2 kPa, 95.2 არის აბსტრაქტული რიცხვი, რომელიც წარმოადგენს ჰაერის წნევის რიცხვით მნიშვნელობას, kPa არის წნევის ერთეული მიღებული ამ შემთხვევაში.

ქვეშ ფიზიკური რაოდენობის ერთეულიგაიგოს ფიზიკური რაოდენობა, რომელიც ფიქსირებულია ზომით და მიღებულია, როგორც კონკრეტული ფიზიკური რაოდენობების რაოდენობრივი შეფასების საფუძველი. მაგალითად, სიგრძის ერთეულებად გამოიყენება მეტრი, სანტიმეტრი და ა.შ.

ფიზიკური სიდიდის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებელია მისი განზომილება. ფიზიკური სიდიდის განზომილებაასახავს მოცემული სიდიდის კავშირს განსახილველ რაოდენობათა სისტემაში საბაზისოდ მიღებულ რაოდენობებთან.

რაოდენობების სისტემა, რომელიც განისაზღვრება SI ერთეულების საერთაშორისო სისტემის მიერ და რომელიც მიღებულია რუსეთში, შეიცავს ცხრილ 1.1-ში წარმოდგენილ შვიდ ძირითად სისტემურ რაოდენობას.

არსებობს ორი დამატებითი SI ერთეული - რადიანები და სტერადიანები, რომელთა მახასიათებლები წარმოდგენილია ცხრილში 1.2.

ძირითადი და დამატებითი SI ერთეულებიდან ყალიბდება 18 წარმოებული SI ერთეული, რომლებსაც ენიჭებათ სპეციალური, სავალდებულო სახელები. თექვსმეტ ერთეულს მეცნიერთა სახელები აქვს, დანარჩენი ორი არის ლუქსი და ლუმენი (იხ. ცხრილი 1.3).

ერთეულების სპეციალური სახელები შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვა წარმოებული ერთეულების ფორმირებაში. გამოყვანილი ერთეულები, რომლებსაც არ აქვთ სპეციალური სავალდებულო სახელწოდება, არის: ფართობი, მოცულობა, სიჩქარე, აჩქარება, სიმკვრივე, იმპულსი, ძალის მომენტი და ა.შ.

SI ერთეულებთან ერთად ნებადართულია ათწილადების და მათი ქვემრავლების გამოყენება. ცხრილში 1.4 წარმოდგენილია ასეთი ერთეულების პრეფიქსების სახელები და აღნიშვნები და მათი მამრავლები. ასეთ პრეფიქსებს SI პრეფიქსებს უწოდებენ.

ამა თუ იმ ათობითი მრავალჯერადი ან ქვემრავალჯერადი ერთეულის არჩევანი, პირველ რიგში, განისაზღვრება მისი პრაქტიკაში გამოყენების მოხერხებულობით. პრინციპში, მრავალჯერადი და ქვემრავალჯერადი ერთეული არჩეულია ისე, რომ რაოდენობების რიცხვითი მნიშვნელობები იყოს 0.1-დან 1000-მდე. მაგალითად, 4,000,000 Pa-ის ნაცვლად, უმჯობესია გამოიყენოთ 4 MPa.

ცხრილი 1.1. ძირითადი SI ერთეული

* კელვინის ტემპერატურის გარდა (აღნიშვნა თ) ასევე შესაძლებელია ცელსიუსის ტემპერატურის გამოყენება (აღნიშვნა ტ), განისაზღვრება გამონათქვამით ტ = თ– 273,15 K. კელვინის ტემპერატურა გამოიხატება კელვინებში, ხოლო ცელსიუსის ტემპერატურა – გრადუსი ცელსიუსით (°C). კელვინის ტემპერატურის ინტერვალი ან განსხვავება გამოიხატება მხოლოდ კელვინებში. ცელსიუსის ტემპერატურის ინტერვალი ან განსხვავება შეიძლება გამოიხატოს როგორც კელვინებში, ასევე გრადუს ცელსიუსში.

ცხრილი 1.2

დამატებითი SI ერთეული

ცხრილი 1.3

მიღებული SI ერთეულები სპეციალური სახელებით

ცხრილი 1.4

SI პრეფიქსების სახელები და აღნიშვნები ათწილადების და ქვემრავლების ფორმირებისთვის და მათი ფაქტორები

* პრეფიქსები „ჰექტო“, „დეკა“, „დეცი“ და „სანტი“ დასაშვებია მხოლოდ ფართოდ გავრცელებული ერთეულებისთვის, მაგალითად: დეციმეტრი, სანტიმეტრი, დეცილიტრი, ჰექტოლიტრი.

მათემატიკური მოქმედებები მიახლოებითი რიცხვებით

გაზომვების შედეგად, ისევე როგორც მრავალი მათემატიკური ოპერაციის დროს, მიიღება სასურველი რაოდენობების სავარაუდო მნიშვნელობები. აქედან გამომდინარე, აუცილებელია გავითვალისწინოთ მთელი რიგი წესები გამოთვლებისთვის სავარაუდო მნიშვნელობებით. ეს წესები შესაძლებელს ხდის გამოთვლითი სამუშაოს რაოდენობის შემცირებას და დამატებითი შეცდომების აღმოფხვრას. მიახლოებით მნიშვნელობებს აქვთ ისეთი რაოდენობები, როგორიცაა , ლოგარითმები და ა.შ., სხვადასხვა ფიზიკური მუდმივები და გაზომვის შედეგები.

მოგეხსენებათ, ნებისმიერი რიცხვი იწერება რიცხვების გამოყენებით: 1, 2, ..., 9, 0; ამ შემთხვევაში მნიშვნელოვანი ციფრები ითვლება 1, 2, ..., 9. ნული შეიძლება იყოს მნიშვნელოვანი ციფრი, თუ რიცხვის შუაში ან ბოლოშია, ან უმნიშვნელო ციფრი, თუ ათწილადის წილადშია. მარცხენა მხარეს და მიუთითებს მხოლოდ დარჩენილი ციფრების წოდებას.

აღმოფხვრას ფიზიკური სიდიდეების ერთეულების თვითნებური არჩევანი, უზრუნველყოს სხვადასხვა საგნების, პროცესების, მდგომარეობის პარამეტრების, მახასიათებლებისა და თვისებების ხარისხის ერთგვაროვანი გამოხატვა და ადეკვატური გაგება, ე.ი. გაზომვების ერთგვაროვნების პირობების უზრუნველსაყოფად, ფიზიკური სიდიდეების ერთეულები უნდა იყოს ზოგადად მიღებული და ზოგადად მიღებული. ამ მოთხოვნებს სრულად აკმაყოფილებს ფიზიკური გაზომვების ერთეულების საერთაშორისო სისტემა (SI), რომელიც წარმოადგენს ზომების მეტრული სისტემის პრეზენტაციისა და განვითარების თანამედროვე ფორმას.

SI სისტემის უპირატესობებია:

• ? უნივერსალურობა, რაც გულისხმობს მის გაშუქებას მეცნიერების, ტექნოლოგიებისა და წარმოების ყველა სფეროს; ყველა მიღებული ერთეული იქმნება ერთი წესის მიხედვით. ეს შესაძლებელს ხდის ახალი წარმოებული ერთეულების შექმნას მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების განვითარებასთან ერთად;
• ? თანმიმდევრულობა, რომელიც საშუალებას გაძლევთ გაამარტივოთ გაანგარიშების ფორმულები მინიმუმამდე კონვერტაციის ფაქტორების აღმოფხვრის გზით (როდესაც რიცხვითი ფაქტორი 1-ის ტოლია). მაგალითად, სხეულების მოძრაობის სიჩქარე შეიძლება გამოიხატოს მიმართებით V = = ლ/ტ,სად ლ- ბილიკის სიგრძე მეტრებში; ტ- მოძრაობის დრო წამებში. მითითებული რაოდენობების ზომების ჩანაცვლება ფორმულაში იძლევა V== 1მ/წმ;
• ? გაზომვის ყველა სფეროს ერთეულების გაერთიანება, რაც გაგებულია, როგორც ერთეულების ერთგვაროვნებამდე მიყვანა მათი ჯიშების რაოდენობის რაციონალური შემცირების საფუძველზე.

სხვა სიდიდეებზე პირობითი დამოკიდებულებიდან გამომდინარე, ერთეულები იყოფა ძირითად (დამოუკიდებელ ფიზიკურ სიდიდეებად, რომლებიც მდებარეობს ერთეულთა ძირითად სისტემაში) და წარმოებულებად (პირობითად დამოკიდებულია ძირითად რაოდენობებზე).

SI სისტემაში არის შვიდი ძირითადი და ორი დამატებითი ერთეული. დამატებითი ერთეულები გამოიყენება წარმოებული ერთეულების ფორმირებისთვის, გარკვეული პირობებიდან გამომდინარე, რომლებიც დაკავშირებულია სიბრტყესა და მყარ კუთხეებთან.

საერთაშორისო სისტემის ძირითადი და დამატებითი ერთეულები მოცემულია ცხრილში. 1.1.

ცხრილი 1.1

საერთაშორისო სისტემის (SI) ერთეულები

დასასრული

წონისა და ზომების გენერალური კონფერენციის გადაწყვეტილებებმა ჩამოაყალიბა შემდეგი განმარტებები ძირითადი ერთეულები:

უ მეტრი - სინათლით გავლილი ბილიკის სიგრძე ვაკუუმში 1/299792458 წამში;

• ? კილოგრამი - კილოგრამის საერთაშორისო პროტოტიპის მასის ტოლი მასის ერთეული;
• ? მეორე უდრის 9,192,631,770 გამოსხივების პერიოდს, რომელიც შეესაბამება ცეზიუმ-133 ატომის ძირითადი მდგომარეობის ორ ჰიპერწვრილ დონეს შორის გადასვლას;
• ? ამპერი უდრის მუდმივი დენის სიძლიერეს, რომელიც გადის უსასრულო სიგრძის ორ ნორმალურ პარალელურ დირიჟორზე და უმნიშვნელოდ მცირე წრიულ განივი ფართობზე, რომლებიც მდებარეობს ვაკუუმში ერთმანეთისგან 1 მ მანძილზე, იწვევს ურთიერთქმედებას. ძალა გამტარებს შორის ტოლია 2 10 7 ნ სიგრძის თითოეულ მეტრზე;
• ? კელვინი - თერმოდინამიკური ტემპერატურის ერთეული, რომელიც უდრის წყლის სამმაგი წერტილის თერმოდინამიკური ტემპერატურის 1/273,16-ს;
• ? კანდელა უდრის 540 10 12 ჰც სიხშირით მონოქრომატული გამოსხივების წყაროს მოცემული მიმართულებით მანათობელ ინტენსივობას, რომლის მანათობელი ენერგიის ინტენსივობა ამ მიმართულებით არის 1/683 W/sr;
• ? მოლი -ნივთიერების რაოდენობა სისტემაში, რომელიც შეიცავს იმდენი სტრუქტურულ ელემენტს, რამდენი ატომია ნახშირბად-12-ში, რომლის წონაა 0,012 კგ.

დამატებითი ერთეულები- ეს არის სიბრტყის და მყარი კუთხეების ერთეულები (რადიანები და სტერადიანები). ისინი არ შედის ძირითადში, ბრუნვასთან დაკავშირებული რაოდენობების ზომების ინტერპრეტაციის სირთულეების გამო.

ისინი არ შეიძლება კლასიფიცირდეს წარმოებულებად, რადგან ისინი არ არიან დამოკიდებული ძირითად რაოდენობებზე. ეს ერთეულები დამოუკიდებელია სიგრძის ერთეულის ზომისგან.

რადიანი- სიბრტყის კუთხის ერთეული, რომელიც ტოლია კუთხის ორ რადიუსს შორის, რომელთა შორის რკალის სიგრძე უდრის რადიუსს. გრადუსებში, 1 რად = 57° 17"45".

სტერადიანი -მყარ კუთხის ტოლი ერთეული თავისი წვეროთი სფეროს ცენტრში, სფეროს ზედაპირზე ჭრის კვადრატის ფართობის ტოლ ფართობს, გვერდითი სფეროს რადიუსის ტოლი.

მიღებული ერთეულები SI ერთეულები იქმნება ძირითადი და დამატებითი ერთეულებისგან, ფიზიკური სიდიდეების განტოლებების საფუძველზე. მიღებული SI ერთეულები სპეციალური სახელებით მოცემულია ცხრილში. 1.2.

ცხრილი 1.2

მიღებული SI ერთეულები სპეციალური სახელებით

დასასრული

ფიზიკური რაოდენობების ძალიან დიდი ან მცირე მნიშვნელობების მიღების თავიდან ასაცილებლად, SI ადგენს SI ერთეულების ათობითი ჯერადებისა და ქვემრავლების გამოყენებას, რომლებიც იქმნება მულტიპლიკატორების გამოყენებით და შეიცავს მულტიპლიკატორების შესაბამის პრეფიქსებს (ცხრილი 1.3).

ცხრილი 1.3

ერთეულების მამრავლები და პრეფიქსები

ამ გზით წარმოქმნილი ფიზიკური სიდიდეების მრავალჯერადი და ქვემრავალჯერადი ერთეულების სახელები იწერება ძირითადი ან მიღებული SI ერთეულის სახელთან ერთად, მაგალითად, კილომეტრი - კმ, მეგავატი - MW, მიკრომეტრი - მიკრომეტრი, მილივოლტი - mV და ა.შ. ან მეტი პრეფიქსის გამოყენება შეუძლებელია.

Თავი 1

ძირითადი ცნებები და განმარტებები

მეტროლოგიის მოკლე ისტორია

კაცობრიობის ისტორიის განმავლობაში განვითარდა გარკვეული წარმოდგენები საგნებისა და პროცესების ზომის, ფორმისა და თვისებების შესახებ და ამასთან დაკავშირებით გაჩნდა და განვითარდა გაზომვის სხვადასხვა მეთოდი და საშუალება.

ნებისმიერი ობიექტი (ობიექტი, პროცესი, ფენომენი) შეიძლება დახასიათდეს თავისი თვისებებით ან თვისებებით, რომლებიც მეტ-ნაკლებად ვლინდება და, შესაბამისად, ექვემდებარება რაოდენობრივ შეფასებას. ამჟამად ცნობილია ფ. ენგელსის განცხადება „ყველა ხარისხს აქვს უსასრულოდ ბევრი რაოდენობრივი გრადაცია“. როგორ ხდება ობიექტის ამ თვისებების ან თვისებების რაოდენობრივი შეფასება? რა თქმა უნდა, გაზომვებით.

ძველ დროში რუსეთში სიგრძის საზომი ერთეული იყო სიგრძე და კუბიტი. კუბიტი, როგორც საზომი ერთეული, გამოიყენებოდა მრავალ სახელმწიფოში (ბაბილონი, ეგვიპტე). ბუნებრივია, იდაყვის ზომა განსხვავებული იყო.

დიდი ხნის განმავლობაში, რუსეთში სიგრძის ერთ-ერთი მთავარი საზომი იყო საჟენი (ნახსენები X საუკუნის დასაწყისის მატიანეში). მისი ზომა არ იყო მუდმივი: ცნობილი იყო უბრალო, ირიბი, სამთავრობო ფატომი და ა.შ.. პეტრე I-ის ბრძანებულებით რუსული სიგრძის ზომები შეთანხმებული იყო ინგლისურთან (~ 1725 წ.).

1835 წელს ნიკოლოზ I-მა თავის „განკარგულებაში სამთავრობო სენატისადმი“ დაამტკიცა სიგრძის ძირითადი საზომი რუსეთში, ხოლო სტანდარტული ფუნტი მიღებულ იქნა მასის ძირითად ერთეულად - წყლის კუბური ინჩი ტემპერატურაზე. 13,3 გრადუსი Reaumur-ის მიხედვით უჰაერო სივრცეში (ფუნტი უდრის 409,51241 გ). ასევე რუსეთში გამოიყენებოდა არშინი (0,7112 მ) და ვერსტი (სხვადასხვა დროს მისი ზომა განსხვავებული იყო, 500 ფატომი - 1,0668 კმ).

დადგენილი ღონისძიებების ერთიანობის შესანარჩუნებლად არსებობდა საცნობარო (სამაგალითო) ღონისძიებები, რომლებიც განთავსებული იყო ტაძრებსა და ეკლესიებში.

1841 წელს, „რუსული წონისა და ზომების სისტემის შესახებ“ დადგენილების შესაბამისად, რომელმაც დააკანონა სიგრძის, მოცულობისა და წონის მთელი რიგი ზომები, სანქტ-პეტერბურგის ზარაფხანაში მოეწყო მოდელის წონებისა და ზომების დეპო - პირველი. სახელმწიფო დამადასტურებელი დაწესებულება. დეპოს ძირითადი ამოცანები იყო სტანდარტების შენახვა, რუსული და უცხოური ზომების ცხრილების შედგენა, სტანდარტული ზომების წარმოება და ამ უკანასკნელის ქვეყნის რეგიონებში გავრცელება. წონების და ზომების შემოწმება დაეკისრა საქალაქო საკრებულოებს, საბჭოებსა და ხაზინის პალატებს. 1892 წელს დიდი რუსი მეცნიერი დ.ი დაინიშნა სანიმუშო წონისა და ზომების დეპოს მეცნიერ მცველად. მენდელეევი. მისი წინადადებით, დეპო 1893 წელს გადაკეთდა წონითა და ზომების მთავარ პალატად, რომელიც სწრაფად იქცა გამოჩენილ სამეცნიერო და მეთოდოლოგიურ ცენტრად. შედარებისთვის შეგვიძლია ვთქვათ, რომ გერმანიაში მეტროლოგიური ცენტრი დაარსდა 1887 წელს, ინგლისში - 1900 წელს, აშშ-ში - 1901 წელს.

”მეცნიერება იწყება... იმ მომენტიდან, როდესაც ისინი იწყებენ გაზომვას”, - ამ სამეცნიერო კრედოში D.I. მენდელეევმა, არსებითად, გამოხატა მეცნიერების განვითარების უმნიშვნელოვანესი პრინციპი, რომელსაც არ დაუკარგავს აქტუალობა თანამედროვე პირობებში.

DI. მენდელეევმა დიდი პრაქტიკული და სამეცნიერო წვლილი შეიტანა გაზომვების მეცნიერების განვითარებაში. 1860 წელს მან შეიმუშავა სითხეების სიმკვრივის განსაზღვრის მოწყობილობა, რომელსაც მენდელეევის პიკნომეტრი ეწოდა. 1865 წელს მან შექმნა მუდმივი დატვირთვით აწონვის ორიგინალური მეთოდი, აღმოფხვრა ტემპერატურის შეცდომები და დღემდე გამოიყენება. 1875 წელს მან დახვეწა ეილერის ფორმულა მაქსიმალური მგრძნობელობით ზუსტი ლაბორატორიული ნაშთების გამოსათვლელად. 1873-1874 წლებში შესთავაზა, კელვინისგან დამოუკიდებლად, ახალი ტემპერატურის მასშტაბი „ერთი ექსპერიმენტულად განხორციელებადი წერტილით“. 1889 წელს დამტკიცდა „წონების და ზომების დებულება“, რომელშიც დაკანონდა არშინისა და ფუნტის რუსული სტანდარტები და დაინერგა მათი ზუსტი კორელაცია მეტრულ ზომებთან. ეს რეგულაცია საშუალებას აძლევდა რუსეთში არჩევითად გამოეყენებინათ ზომების პროგრესული მეტროლოგიური სისტემა, რომლის განხორციელებასაც მენდელეევმა დიდი ძალისხმევა დაუთმო.

მენდელეევი იყო პირველი, ვინც ისაუბრა რუსი ბუნებისმეტყველების კონგრესის ტრიბუნიდან მოწოდებით, ხელი შეუწყოს მეტრული რეფორმის მომზადებას მეტრული სისტემის გამოყენებით სამეცნიერო კვლევებში, ლექციებსა და გაკვეთილებზე. მენდელეევმა მაშინ თქვა; „მოდით, ჩვენს თავმდაბალ სფეროშიც ხელი შევუწყოთ მეტრულ სისტემას საყოველთაო გავრცელების შესაძლებლობას და ამით ხელი შევუწყოთ საერთო სარგებელსა და ხალხთა სამომავლოდ სასურველ დაახლოებას. მალე არა, ნელ-ნელა, მაგრამ მოვა. მოდით წავიდეთ მასთან შესახვედრად."

მენდელეევის ნაშრომმა მყარი საფუძველი ჩაუყარა ჩვენს ქვეყანაში ღონისძიებების მეტრიკული სისტემის როგორც არჩევით, ისე სავალდებულო განხორციელებას. რუსეთი ოფიციალურად გადავიდა მეტრულ სისტემაზე 1918 წლის სექტემბერში.

1849 წელს გამოვიდა პირველი სამეცნიერო და საგანმანათლებლო წიგნი F.I. პეტრუშევსკის „ზოგადი მეტროლოგია“ (ორ ნაწილად), რომლის მიხედვითაც რუსი მეტროლოგების პირველი თაობები სწავლობდნენ.

რუსული მეტროლოგიის განვითარებაში მნიშვნელოვანი ეტაპი იყო 1875 წლის 20 მაისს რუსეთის მიერ მეტრულ კონვენციის ხელმოწერა. იმავე წელს შეიქმნა წონებისა და ზომების საერთაშორისო ორგანიზაცია (IOMV), რომელიც მდებარეობდა სევრში (პარიზთან ახლოს). , საფრანგეთი). რუსი მეცნიერები აქტიურად მონაწილეობდნენ ამ ორგანიზაციის მუშაობაში.

საზომი ობიექტები

საზომი ჩვეულებრივი ობიექტებია ფიზიკური სიდიდეები, ანუ ფიზიკური საგნის ნებისმიერი თვისება (ობიექტი, პროცესი), მაგალითად სიგრძე, მასა, დრო, ტემპერატურა და ა.შ. თუმცა, ბოლო ათწლეულში, ფიზიკური სიდიდეების გარდა, ე. -გამოყენებითი მეტროლოგიაში დაიწყო არაფიზიკური დისციპლინების გამოყენება. ეს გამოწვეულია ტერმინი „გაზომვა“ ეკონომიკაში, კომპიუტერულ მეცნიერებაში და ხარისხის მენეჯმენტში გამოყენების გამო.

ფიზიკური სიდიდეების უსასრულო რაოდენობა, რომელიც ჩვენს გარშემოა, აქვს უსასრულო რაოდენობის სხვადასხვა თვისებები და თვისებები. ამ უზარმაზარი რიცხვიდან ადამიანი განსაზღვრავს გარკვეულ შეზღუდულ თვისებებს, რომლებიც ხარისხობრივად საერთოა რიგი ერთგვაროვანი ობიექტებისთვის და საკმარისია მათი აღწერისთვის. თითოეულ ასეთ ხარისხში, თავის მხრივ, შეიძლება გამოირჩეოდეს მრავალი გრადაცია. თუ ჩვენ შევძლებთ დავადგინოთ გრადაციის ზომა, ანუ მოცემული თვისების სიდიდე და ფიზიკურად განვახორციელოთ იგი საზომის ან მასშტაბის სახით, მაშინ შევადარებთ ჩვენთვის საინტერესო ობიექტის საკუთრების ზომას. ასეთ საზომს ან მასშტაბს მივიღებთ მის რაოდენობრივ შეფასებას. თვისებებს, რომლებისთვისაც შესაძლებელია გარკვეული ზომის გრადაციების დადგენა და რეპროდუცირება, ფიზიკურ სიდიდეებს უწოდებენ.

Სხვა სიტყვებით, ფიზიკური რაოდენობა– ფიზიკური ობიექტის (ფიზიკური სისტემის, ფენომენის ან პროცესის) ერთ-ერთი თვისება, რომელიც ხარისხობრივად საერთოა მრავალი ფიზიკური ობიექტისთვის, მაგრამ რაოდენობრივად ინდივიდუალურია თითოეული მათგანისთვის.

„ფიზიკური სიდიდის“ ცნების ხარისხობრივი მხარე განსაზღვრავს სიდიდის ტიპს (სიგრძე, როგორც გაფართოების მახასიათებელი ზოგადად, ელექტრული წინააღმდეგობა, როგორც ელექტროგამტარების ზოგადი თვისება და ა.შ.), ხოლო რაოდენობრივი მხარე - მისი ზომა (სიგრძე კონკრეტული ობიექტი, კონკრეტული გამტარის წინააღმდეგობა). ფიზიკური სიდიდის ზომა ობიექტურად არსებობს, მიუხედავად იმისა, ვიცით თუ არა.

არსებული მნიშვნელობების ანალიზი გვიჩვენებს, რომ ისინი შეიძლება დაიყოს ორ ტიპად: რეალური და იდეალური (ნახ. 2).

ბრინჯი. 2. რაოდენობების კლასიფიკაცია

არაფიზიკურ რაოდენობებში შედის ისეთებიც, რომლებსაც არაფიზიკური მეცნიერებები (ფილოსოფია, სოციოლოგია, ხარისხის მართვის ეკონომიკა და ა.შ.) მართავს.

არაფიზიკური რაოდენობა– არამატერიალური ზომის ღირებულება, შეფასებული არაინსტრუმენტული მეთოდებით, ასევე არამატერიალური ობიექტის ზომის ღირებულება. არაფიზიკური რაოდენობები გამოიყენება ინტელექტის, ცოდნის, უსაფრთხოების, მიმზიდველობის შესაფასებლად და ა.შ.

იმისათვის, რომ თითოეულმა ობიექტმა შეძლოს ფიზიკური სიდიდის მიერ ასახული ქონების რაოდენობრივ შინაარსში განსხვავებების დადგენა, მეტროლოგიაში დაინერგა მისი ზომისა და ღირებულების ცნებები.

ფიზიკური რაოდენობის ზომა -კონკრეტული მატერიალური ობიექტის, სისტემის, ფენომენის ან პროცესის თანდაყოლილი ფიზიკური რაოდენობის რაოდენობრივი განსაზღვრა.

რაოდენობის ღირებულება -ფიზიკური სიდიდის ზომის გამოხატვა მისთვის მიღებული ერთეულების გარკვეული რაოდენობის სახით.

საზომი ერთეული– ფიქსირებული ზომის ფიზიკური რაოდენობა, რომელსაც პირობითად ენიჭება ერთის ტოლი რიცხვითი მნიშვნელობა და გამოიყენება მის მსგავსი ფიზიკური სიდიდეების რაოდენობრივი გამოხატვისთვის.

ზოგადად, კლასიფიკაციის მიხედვით (ნახ. 2) ყველა ფიზიკური სიდიდე იყოფა გაზომილ და შეფასებულად. გაზომილი ფიზიკური სიდიდეები რაოდენობრივად შეიძლება გამოიხატოს ფიზიკური სიდიდის საზომი დადგენილი ერთეულების გარკვეული რაოდენობის სახით, ხოლო შეფასებული არის შეფასების ოპერაციის შედეგი. შეფასება ხდება მაშინ, როდესაც შეუძლებელია გაზომვის გაკეთება: რაოდენობა არ არის განსაზღვრული, როგორც ფიზიკური და ამ რაოდენობის საზომი ერთეული, მაგალითად, ფერის ინტენსივობა, არ არის განსაზღვრული.

ფიზიკური სიდიდეების ცალკეული ჯგუფების ზოგადი მეტროლოგიური მახასიათებლების იდენტიფიცირებით, შეგვიძლია შემოგთავაზოთ მათი კლასიფიკაცია შემდეგი კრიტერიუმების მიხედვით (ნახ. 3):

1) ფენომენის ტიპის მიხედვით(I ჯგუფი): მატერიალურზე, ენერგიაზე და დროში პროცესების მიმდინარეობის დახასიათებაზე;

2) ფიზიკური პროცესების სხვადასხვა ჯგუფში მიკუთვნებით(II ჯგუფი): სივრცითი, მექანიკური, თერმული, ელექტრო, აკუსტიკური, მსუბუქი, ფიზიკოქიმიური, მაიონებელი გამოსხივების, ატომური და ბირთვული ფიზიკის შესახებ;

3) სხვა რაოდენობებისგან პირობითი დამოუკიდებლობის ხარისხის მიხედვით(III ჯგუფი): ძირითად (პირობითად დამოუკიდებელი), წარმოებულებად (პირობითად დამოკიდებული) და დამატებით;

4) ფიზიკური სიდიდეების არსებობით (განზომილებით).(IV ჯგუფი): განზომილებიანი (განზომილებიანი) და უგანზომილებიანი.

გაზომვის მიზანი და მისი საბოლოო შედეგი არის ფიზიკური სიდიდის მნიშვნელობის პოვნა. ამ მიზნის მისაღწევად მეტროლოგია იყენებს ფიზიკური სიდიდის ნამდვილი და რეალური მნიშვნელობის ცნებებს.

გაზომილი სიდიდის ნამდვილი მნიშვნელობის პოვნა მეტროლოგიის ცენტრალური პრობლემაა.

ბრინჯი. 3. ფიზიკური სიდიდეების კლასიფიკაცია

რაოდენობის ნამდვილი ღირებულება -ეს არის ფიზიკური სიდიდის მნიშვნელობა, რომელიც იდეალურად ახასიათებს შესაბამის ფიზიკურ რაოდენობას თვისებრივი და რაოდენობრივი თვალსაზრისით. ფიზიკური სიდიდის ეს მნიშვნელობა უცნობია და გამოიყენება თეორიულ კვლევებში. ფიზიკური სიდიდის მნიშვნელობა, რომელიც მიღებულია ექსპერიმენტულად და იმდენად ახლოსაა ნამდვილ მნიშვნელობასთან, რომ მის ნაცვლად შეიძლება გამოყენებულ იქნას მოცემულ საზომ ამოცანაში, ე.წ. ჩვეულებრივი ნამდვილი ღირებულება.

როგორც ცნობილია, არსებობს ძირითადი და მიღებული ფიზიკური სიდიდეები. მთავარია ის რაოდენობები, რომლებიც ახასიათებს მატერიალური სამყაროს ფუნდამენტურ თვისებებს. მექანიკა დაფუძნებულია სამ ძირითად რაოდენობაზე, სითბოს ინჟინერია - ოთხზე, ყველა ფიზიკა - შვიდზე: სიგრძე, მასა, დრო, თერმოდინამიკური ტემპერატურა, მატერიის რაოდენობა, სინათლის ინტენსივობა, ელექტრული დენი, რომლის დახმარებითაც მიღებული ფიზიკური სხვადასხვაობა. იქმნება რაოდენობები და აღწერს ფიზიკური ობიექტებისა და ფენომენების ნებისმიერი თვისებას.

საბაზისო რაოდენობა- ფიზიკური რაოდენობა, რომელიც შედის რაოდენობების სისტემაში და პირობითად მიღებულია ამ სისტემის სხვა რაოდენობებისგან დამოუკიდებლად.

მიღებული რაოდენობა- ფიზიკური რაოდენობა, რომელიც შედის რაოდენობთა სისტემაში და განისაზღვრება ამ სისტემის ძირითადი რაოდენობებით.

გაზომილ სიდიდეებს შორის ხარისხობრივი სხვაობის ფორმალიზებული ასახვა არის მათი განზომილება. საერთაშორისო ISO სტანდარტის მიხედვით, ძირითადი რაოდენობების ზომები - სიგრძე, მასა და დრო - მითითებულია შესაბამისი ასოებით:

დაბნელებული l = L;დაბნელებული m = M;დაბნელებული t = T.

რაოდენობის ზომა- გამოხატულება სიმძლავრის მონომიის სახით, რომელიც შედგება სხვადასხვა სიმძლავრის ძირითადი ფიზიკური სიდიდის სიმბოლოების პროდუქტებისგან და ასახავს მოცემული ფიზიკური სიდიდის ურთიერთობას ერთეულების მოცემულ სისტემაში მიღებულ ფიზიკურ სიდიდეებთან, როგორც ძირითად:

სად L, M, T -რაოდენობების ზომები: სიგრძე, მასა და დრო, შესაბამისად;

a, b, g -ფიზიკური სიდიდეების განზომილების ინდიკატორები (სიძლიერის ინდიკატორები, რომლებზედაც ამაღლებულია ძირითადი რაოდენობების ზომები).

თითოეული განზომილება შეიძლება იყოს დადებითი ან უარყოფითი, მთელი რიცხვი, წილადი ან ნულოვანი. თუ ყველა განზომილების მაჩვენებელი ნულის ტოლია, მაშინ რაოდენობას ეწოდება უგანზომილებიანი.

გაზომვის შედეგია ინფორმაციის მიღება გასაზომი ფიზიკური სიდიდის ზომის შესახებ.

გამრავლების, გაყოფის, სიძლიერის და ფესვის ამოღების ოპერაციები შეიძლება განხორციელდეს განზომილებებზე და ხაზგასმით უნდა აღინიშნოს, რომ ერთი და იგივე განზომილება შეიძლება თანდაყოლილი იყოს რაოდენობებში, რომლებსაც აქვთ განსხვავებული ხარისხობრივი ბუნება და განსხვავდებიან ერთმანეთისგან განტოლებების სახით, რომლებიც განსაზღვრავენ. მათ. მაგალითად, მანქანის მიერ გავლილი მანძილი და გარშემოწერილობა ხარისხობრივად სიგრძეა, მაგრამ განისაზღვრება სრულიად განსხვავებული განტოლებებით.

ფიზიკური სიდიდეების ერთეულების საერთაშორისო სისტემა

ამჟამად გამოყენებული ერთეულების საერთაშორისო სისტემა SI (Systeme International d`Unitas - SI) დამტკიცდა 1960 წელს წონებისა და ზომების XI გენერალური კონფერენციის (GCPM) მიერ. ჩვენი ქვეყნის ტერიტორიაზე SI ერთეულების სისტემა მოქმედებს 1982 წლის 1 იანვრიდან GOST 8.417-2000 GSI შესაბამისად. რაოდენობების ერთეულები. ეს სისტემა უზრუნველყოფს შვიდ ძირითად და ორ დამატებით ერთეულს (ცხრილი 1).

-L - სიგრძე.ერთეული - მეტრი- ბილიკის სიგრძე, რომელსაც სინათლე ვაკუუმში გადის 1/299,792,458 წამში;

- M - მასა.ერთეული - კილოგრამი– საერთაშორისო პროტოტიპის კილოგრამის მასის ტოლი მასა;

- თ–დრო.ერთეული - მეორე -რადიაციის 9192631770 პერიოდის ხანგრძლივობა, რომელიც შეესაბამება ცეზიუმ-133 ატომის ძირითადი მდგომარეობის ორ ჰიპერწვრილ დონეს შორის გადასვლას გარე ველებიდან დარღვევის არარსებობის შემთხვევაში;

- მე–ელექტრული დენის სიძლიერე.ერთეული - ამპერი -ძალა, უცვლელი დენი, რომელიც უსასრულო სიგრძისა და უმნიშვნელოდ მცირე წრიული კვეთის ორ პარალელურ გამტარზე გავლისას, რომელიც მდებარეობს ვაკუუმში ერთმანეთისგან 1 მ მანძილზე, ქმნის გამტარის თითოეულ მონაკვეთზე 1 მ. ხანგრძლივი ურთიერთქმედების ძალა, რომელიც უდრის 2 × 10 -7 N;

-ქ–თერმოდინამიკური ტემპერატურა.ერთეული - კელვინი(1967 წლამდე კელვინის ხარისხი) – წყლის სამმაგი წერტილის თერმოდინამიკური ტემპერატურის 1/273,16 ნაწილი;

- ნ–ნივთიერების რაოდენობა. ერთეული - თეთი -სისტემის ნივთიერების რაოდენობა, რომელიც შეიცავს იმავე რაოდენობის სტრუქტურულ ელემენტებს, რამდენიც ნახშირბადში არის ატომები ~ 12, 0,012 კგ მასით (მოლის კონცეფციის გამოყენებისას, სტრუქტურული ელემენტები უნდა იყოს მითითებული და შეიძლება იყოს ატომები, მოლეკულები, იონები და სხვა ნაწილაკები);

- ჯ–სინათლის ძალა. ერთეული - კანდელა- მანათობელი ინტენსივობა მონოქრომატული გამოსხივების წყაროს მოცემული მიმართულებით 540×10 12 ჰც სიხშირით, რომლის მანათობელი ენერგიის ინტენსივობა ამ მიმართულებით არის 1/683 W/sr (W/sr 2).

ცხრილი 1

SI ძირითადი და დამატებითი ერთეულები

ზემოაღნიშნული ფორმულირებების სირთულე ასახავს თანამედროვე მეცნიერების განვითარებას, რაც შესაძლებელს ხდის ძირითადი ერთეულების წარმოდგენას, ერთის მხრივ, როგორც სანდო და ზუსტი, ხოლო მეორეს მხრივ, როგორც ახსნილი და გასაგები მსოფლიოს ყველა ქვეყნისთვის. ეს არის ის, რაც ამ სისტემას მართლაც საერთაშორისოს ხდის.

1960 წელს SI სისტემამ შემოიტანა სიბრტყე და მყარი კუთხეების საზომი ორი დამატებითი ერთეული - რადიანები და სტერადიანები, შესაბამისად.

ბრტყელი კუთხე.ერთეული - რადიანი- კუთხე წრის ორ რადიუსს შორის, რომელთა შორის რკალის სიგრძე უდრის რადიუსს.

მყარი კუთხე.ერთეული - სტერადიანი- მყარი კუთხე, რომელსაც აქვს წვერო სფეროს ცენტრში, სფეროს ზედაპირზე ჭრის ფართობი, რომელიც ტოლია კვადრატის ფართობის გვერდით, სფეროს რადიუსის ტოლი.

ყველა სხვა ფიზიკური რაოდენობა შეიძლება მივიღოთ ძირითადის წარმოებულების სახით. მაგალითად, ძალის ერთეული - ნიუტონი - არის მიღებული ერთეული, რომელიც წარმოიქმნება ძირითადი ერთეულებით - კილოგრამი, მეტრი და წამი. ნიუტონის მეორე კანონის გამოყენებით: (), ვიპოვით ძალის ერთეულის განზომილებას:

.

მიღებული SI ერთეულები, რომლებსაც აქვთ სპეციალური სახელები, ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვა წარმოებული ერთეულების ფორმირებისთვის. მაგალითად, პასკალი - ეს წარმოებული ერთეული წარმოიქმნება წარმოებული ერთეულებით - ნიუტონი და კვადრატული მეტრი.

ერთეულები, რომლებიც არ შედის მიღებულ სისტემაში, ეწოდება არასისტემურიდა იყოფა ოთხ ტიპად:

მიღებულია SI ერთეულებთან (ტონა, წუთი, ხარისხი, წამი, ლიტრი და ა.შ.);

დაშვებულია სპეციალურ ველებში გამოყენება (ასტრონომიაში - პარსეკი, სინათლის წელი; ოპტიკაში - დიოპტრია; ფიზიკაში - ელექტრონ-ვოლტი და სხვ.);

დროებით მიღებულია SI ერთეულებთან (მილი, კარატი და ა.შ.) გამოყენებისთვის, მაგრამ ექვემდებარება მიმოქცევიდან გაყვანას;

შეწყვეტილია (მილიმეტრიანი ვერცხლისწყალი, ცხენის ძალა და ა.შ.).

პირველი ჯგუფის არასისტემური ერთეულების გამოყენება ნებადართულია მათი მოხერხებულობისა და გავრცელების გამო კონკრეტულ ცხოვრებისეულ სიტუაციებში (რომელმაც გაუძლო დროს), მაგალითად: ტონა, ატომური მასის ერთეული, საათი, ხარისხი და ა.შ. მეორე და მესამე ჯგუფები შედგება კონკრეტული, ტრადიციული ერთეულებისგან კონკრეტული გამოყენების სფეროსთვის (ცხრილი 2).

მაგიდა 2

ფიზიკური სიდიდეების არასისტემური ერთეულები

ფიზიკური სიდიდეების SI ერთეულების გამოყენების მოხერხებულობისთვის, მიღებულია პრეფიქსები ათწილადების და ქვემრავლობითი (პატარა) ერთეულების შესაქმნელად, რომელთა ფაქტორები და პრეფიქსები მოცემულია ცხრილში. 3.

ცხრილი 3

ათწილადების ფორმირების ფაქტორები და პრეფიქსები

მრავლობითი და ქვემრავლობითი და მათი სახელები

მრავალჯერადი ერთეულიარის ფიზიკური სიდიდის ერთეული, რომელიც არის მთელი რიცხვი ჯერ მეტი ლობულური– სისტემური ან არასისტემური ერთეულის შემცირება მთელი რიცხვით.

სასწორები

გაზომვის თეორიაში საყოველთაოდ მიღებულია სკალის ოთხი ტიპის გამოყოფა: სახელები, რიგი, ინტერვალები და თანაფარდობები (ნახ. 4).

ფიზიკური რაოდენობის მასშტაბი -ფიზიკური სიდიდის მნიშვნელობების შეკვეთილი ნაკრები, რომელიც ემსახურება მოცემული რაოდენობის გაზომვის საწყის საფუძველს. ის შეიძლება წარმოდგენილი იყოს ზოგად შემთხვევაში გარკვეული წესით მოწყობილი ჩვეულებრივი ნიშნების სიმრავლით; ამ შემთხვევაში, გარკვეული ნიშნები მიუთითებს მასშტაბის დასაწყისსა და დასასრულს, ხოლო ნიშანს შორის ინტერვალები ახასიათებს მასშტაბის მიღებულ გრადაციას (გაყოფის მნიშვნელობა, სპექტრის სიგანე) და შეიძლება ჰქონდეს ფერი და ციფრული დიზაინი.

სახელების მასშტაბი -ეს არის ერთგვარი ხარისხობრივი და არა რაოდენობრივი სკალა, ის არ შეიცავს ნულს ან საზომ ერთეულებს. მაგალითად არის ფერის ატლასი (ფერთა მასშტაბი). გაზომვის პროცესი გულისხმობს შეღებილი ნივთის ვიზუალურად შედარებას ფერთა სლოჩებთან (საცნობარო ფერის ნიმუშები).

ვინაიდან თითოეულ ფერს აქვს მრავალი ვარიაცია, ასეთი შედარება შეიძლება გაკეთდეს გამოცდილი ექსპერტის მიერ, რომელსაც აქვს არა მხოლოდ პრაქტიკული გამოცდილება, არამედ ვიზუალური შესაძლებლობების შესაბამისი განსაკუთრებული მახასიათებლები. როდესაც შეფასებულია დასახელების მასშტაბით, რიცხვი ან ნიშანი ენიჭება ობიექტს მხოლოდ მისი იდენტიფიკაციის ან კლასის ნუმერაციის მიზნით. რიცხვების ეს მინიჭება პრაქტიკაში ასრულებს იგივე ფუნქციას, რასაც სახელი.

შეკვეთის მასშტაბიახასიათებს ობიექტების დალაგებას კონკრეტულ თვისებასთან მიმართებაში, ანუ საგნების განლაგება მოცემული თვისების კლებადობით ან აღმავალი წესით. მაგალითად, მიწისძვრის მასშტაბი, ფიზიკური სხეულების სიმტკიცე და ა.შ. მიღებულ შეკვეთილ სერიას ეწოდება რანჟირებული სერია, ხოლო თავად პროცედურას ეწოდება რანჟირება.

შეკვეთის მასშტაბი ადარებს ერთგვაროვან ობიექტებს, რომლებისთვისაც საინტერესო თვისებების მნიშვნელობები უცნობია. ამიტომ, რანჟირებულ სერიას შეუძლია უპასუხოს კითხვებს: „რა არის მეტი (ნაკლები)?“ ან, "რომელია უკეთესი (უარესი)?" შეკვეთის მასშტაბი არ იძლევა უფრო დეტალურ ინფორმაციას (რამდენად მეტი ან ნაკლები, რამდენჯერ უარესი ან უკეთესი). ცხადია, რომ ობიექტის თვისებების შეფასების პროცედურას შეკვეთის მასშტაბით გაზომვა უწოდეს მხოლოდ მონაკვეთია. შეკვეთის სკალიდან მიღებული შედეგები არ შეიძლება დაექვემდებაროს რაიმე არითმეტიკულ ოპერაციებს.

ინტერვალის მასშტაბი.ფიზიკური სიდიდის მნიშვნელობებში სხვაობა გამოსახულია ინტერვალის მასშტაბზე. ინტერვალის სასწორების მაგალითებია ტემპერატურის სასწორები. ცელსიუსის ტემპერატურის სკალაზე, ტემპერატურა, რომლის დროსაც ყინული დნება, აღებულია, როგორც საწყისი წერტილი ტემპერატურის სხვაობისთვის. ყველა სხვა ტემპერატურა შედარებულია მასთან. სასწორის მოხერხებულობისთვის, ყინულის დნობის ტემპერატურასა და წყლის დუღილის ტემპერატურას შორის ინტერვალი იყოფა 100 თანაბარ ინტერვალებად - გრადუსად. ცელსიუსის მასშტაბი ვრცელდება როგორც დადებითი, ასევე უარყოფითი ინტერვალებისკენ. როდესაც ამბობენ, რომ ჰაერის ტემპერატურა 25 ° C-ია, ეს ნიშნავს, რომ ის 25 ° C-ით უფრო მაღალია ვიდრე მასშტაბის ნულოვანი ნიშნით აღებული ტემპერატურა (ნულზე ზემოთ). ფარენჰაიტის ტემპერატურის შკალაზე იგივე ინტერვალი იყოფა 180 გრადუსად. აქედან გამომდინარე, ფარენჰეიტის გრადუსი ზომით უფრო მცირეა ვიდრე ცელსიუსის გრადუსი. გარდა ამისა, ფარენჰეიტის შკალა 32 გრადუსით არის გადაადგილებული უფრო ცივ ტემპერატურებზე, ფარენჰეიტის დნობის ტემპერატურა 32°F-ია.

ინტერვალის შკალის თანაბარ ნაწილებად დაყოფა-გრადაციები ადგენს ფიზიკური სიდიდის ერთეულს, რომელიც საშუალებას იძლევა არა მხოლოდ გამოვხატოთ გაზომვის შედეგი რიცხვითი საზომით, არამედ შეაფასოთ გაზომვის შეცდომა.

ინტერვალის შკალაზე გაზომვების შედეგები შეიძლება დაემატოს და გამოკლდეს ერთმანეთს, ანუ იმის დადგენა, თუ რამდენია ფიზიკური სიდიდის ერთი მნიშვნელობა მეორეზე მეტი ან ნაკლები. შეუძლებელია ინტერვალის სკალაზე დადგინდეს, რამდენჯერ არის სიდიდის ერთი მნიშვნელობა მეორეზე მეტი ან ნაკლები, რადგან ფიზიკური სიდიდის წარმოშობა არ არის განსაზღვრული სკალაზე. მაგრამ ამავე დროს, ეს შეიძლება გაკეთდეს ინტერვალებთან (განსხვავებებთან) მიმართებაში. ამრიგად, 25 გრადუსიანი ტემპერატურის სხვაობა 5-ჯერ მეტია, ვიდრე 5 გრადუსიანი ტემპერატურის სხვაობა.

ურთიერთობის მასშტაბიარის ბუნებრივი ნულოვანი წარმოშობის ინტერვალის სკალა, როგორიცაა კელვინის ტემპერატურის მასშტაბი, სიგრძის მასშტაბი ან მასის მასშტაბი. ურთიერთობის მასშტაბი არის ყველაზე მოწინავე და ყველაზე ინფორმატიული. თანაფარდობის შკალაზე გაზომვების შედეგები შეიძლება დაემატოს, გამოკლდეს, გამრავლდეს და გავყოთ.

დასახელებისა და რიგის სასწორები ე.წ არამეტრული (კონცეპტუალური),და ინტერვალისა და თანაფარდობის მასშტაბები მეტრიკა (მასალა).

პრაქტიკაში, საზომი სასწორები ხორციელდება როგორც თავად საზომი ერთეულების სკალის სტანდარტიზაციით, ასევე, საჭიროების შემთხვევაში, მათი ცალსახა რეპროდუქციის მეთოდებისა და პირობების სტანდარტიზაციით.

თავი 2

გაზომვები

გაზომვის თეორიის პოსტულატები

მეტროლოგია, ისევე როგორც ნებისმიერი სხვა მეცნიერება, აგებულია უამრავ ფუნდამენტურ პოსტულატზე, რომელიც აღწერს მის მთავარ აქსიომებს. ამჟამად, ჩვენ შეგვიძლია ვისაუბროთ მეტროლოგიის თეორიული საფუძვლის აგებაზე, რომელიც დაფუძნებულია რამდენიმე საერთო თვისებაზე, ნებისმიერი ფიზიკური ობიექტის მთელი მრავალფეროვნებისთვის, შემდეგი პოსტულატების ფორმულირების სახით:

1) პოსტულატი α . კვლევის ობიექტის მიღებული მოდელის ფარგლებში არის გარკვეული გაზომვადი ფიზიკური სიდიდე და მისი ნამდვილი მნიშვნელობა;

2) პოსტულატი β. გაზომილი სიდიდის ნამდვილი მნიშვნელობა მუდმივია;

3) პოსტულატი γ. არსებობს შეუსაბამობა გაზომილ რაოდენობასა და შესასწავლი ობიექტის თვისებას შორის.

გაზომვების მიღებისას ფიზიკურად განისაზღვრება მანძილი საზომი ხელსაწყოს ფიქსირებულ ელემენტებს შორის მდებარე ორ წერტილს შორის. გაზომილი ნაწილისა და საზომი ხელსაწყოს შეერთების თითოეული ვარიანტი შეესაბამება გაზომვის კონკრეტულ შედეგს. ამის საფუძველზე შეიძლება ითქვას, რომ გაზომილი მნიშვნელობა არსებობს მხოლოდ მიღებული მოდელის ფარგლებში, ანუ აზრი აქვს მხოლოდ მანამ, სანამ მოდელი აღიარებულია, როგორც ობიექტის ადეკვატური.

გაზომვების განხორციელების სპეციფიკური პროცედურა განიხილება, როგორც რთული და ჰეტეროგენული მოქმედებების თანმიმდევრობა, რომელიც შედგება რამდენიმე ეტაპისგან, რომლებიც შეიძლება მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდეს შესრულებული ოპერაციების რაოდენობის, ტიპისა და შრომის ინტენსივობის მიხედვით. თითოეულ კონკრეტულ შემთხვევაში, თითოეული ეტაპის თანაფარდობა და მნიშვნელობა შეიძლება შესამჩნევად შეიცვალოს, მაგრამ ეტაპების მკაფიო იდენტიფიკაცია და საჭირო და საკმარისი რაოდენობის საზომი ქმედებების შეგნებული განხორციელება იწვევს გაზომვის განხორციელების პროცესის ოპტიმიზაციას და აღმოფხვრას. შესაბამისი მეთოდოლოგიური შეცდომები. ძირითადი ეტაპები მოიცავს შემდეგს:

¨ გაზომვის ამოცანის დაყენება;

¨ გაზომვის დაგეგმვა;

¨ გაზომვის ექსპერიმენტის ჩატარება;

¨ ექსპერიმენტული მონაცემების დამუშავება.

ცხრილი 4

გაზომვის მომზადების ხარისხი ყოველთვის დამოკიდებულია იმაზე, თუ რამდენად იქნა მიღებული და გამოყენებული აპრიორი საჭირო ინფორმაცია. გაზომვების მომზადებისას დაშვებული შეცდომების აღმოჩენა და გამოსწორება ძნელია შემდგომ ეტაპებზე.

გაზომვის ტიპები და მეთოდები

საზომი ექსპერიმენტის ჩასატარებლად საჭიროა სპეციალური ტექნიკური საშუალებები - საზომი ხელსაწყოები. გაზომვის შედეგი არის ფიზიკური სიდიდის შეფასება მისთვის მიღებული ერთეულების გარკვეული რაოდენობის სახით.

ფიზიკური სიდიდის გაზომვა- ტექნიკური საშუალებების გამოყენების ოპერაციების ერთობლიობა, რომელიც ინახავს ფიზიკური სიდიდის ერთეულს, რაც უზრუნველყოფს გაზომილი სიდიდის (გარკვევით ან ირიბად) კავშირის პოვნას მის ერთეულთან და ამ რაოდენობის მნიშვნელობის მიღებას.

იმისდა მიუხედავად, რომ გაზომვები მუდმივად ვითარდება და უფრო რთული ხდება, მეტროლოგიური არსი უცვლელი რჩება და იშლება ძირითადი გაზომვის განტოლებამდე:

Q = X[Q]

სად ქ- გაზომილი რაოდენობა;

X– გაზომილი სიდიდის რიცხვითი მნიშვნელობა მიღებულ საზომ ერთეულში;

[Q]- გაზომვისთვის შერჩეული ერთეული.

იმისდა მიხედვით, თუ რა ინტერვალებად იყოფა სასწორი, ერთი და იგივე ზომა განსხვავებულად არის წარმოდგენილი. ვთქვათ, სწორი ხაზის 10 სმ-იანი სეგმენტის სიგრძე იზომება სახაზავის გამოყენებით სანტიმეტრებში და მილიმეტრებში დაყოფით.

პირველი შემთხვევისთვის ქ 1 = 10 სმ-ზე X 1 = 10 და = 1 სმ.

მეორე შემთხვევისთვის ქ 2 = 100 მმმატ X 2 = 100 და = 1 მმ.

სადაც ქ 1 =Q 2 , ვინაიდან 10 სმ = 100 მმ .

გაზომვის პროცესში სხვადასხვა ერთეულების გამოყენება იწვევს მხოლოდ გაზომვის შედეგის რიცხვითი მნიშვნელობის ცვლილებას.

გაზომვის მიზანია გარკვეული ფიზიკური რაოდენობის მიღება გამოსაყენებლად ყველაზე მოსახერხებელი ფორმით. ნებისმიერი გაზომვა შედგება მოცემული სიდიდის შედარებისგან გარკვეულ მნიშვნელობასთან, რომელიც აღებულია შედარების ერთეულით. ეს მიდგომა განვითარდა ასობით წლის გაზომვის პრაქტიკის შედეგად. დიდი მათემატიკოსი ლ. ეილერიც კი ამტკიცებდა: „შეუძლებელია ერთი სიდიდის განსაზღვრა ან გაზომვა, გარდა იმისა, თუ ავიღებთ, როგორც ცნობილია, იმავე სახის სხვა სიდიდეს და მიუთითებთ იმ ურთიერთობაზე, რომელშიც ისინი არსებობენ“.

გაზომვები, როგორც ექსპერიმენტული პროცედურები, ძალიან მრავალფეროვანია და კლასიფიცირებულია სხვადასხვა კრიტერიუმების მიხედვით (ნახ. 5).