4.Преимущества Международной системы
Международная система универсальна. Она охватывает все области физических явлений, все отрасли техники и народного хозяйства. Международная система единиц органически включает в себя такие давно распространенные и глубоко укоренившиеся в технике частные системы, как метрическая система мер и система практических электрических и магнитных единиц (ампер, вольт, вебер и др.). Лишь система, в которую вошли эти единицы, могла претендовать на признание в качестве универсальной и международной.
Единицы Международной системы в большинстве достаточно удобны по своему размеру, а наиболее важные из них имеют удобные на практике собственные наименования.
Построение Международной системы
отвечает современному уровню метрологии.
Сюда относится оптимальный выбор
основных единиц, и в частности их числа
и размеров; согласованность (когерентность)
производных единиц; рационализованная
форма уравнений электромагнетизма;
образование кратных и дольных единиц
посредством десятичных приставок.
В результате различные физические величины обладают в Международной системе, как правило, и различной размерностью. Это делает возможным полноценный размерный анализ, предотвращая недоразумения, например, при контроле выкладок. Показатели размерности в СИ целочисленные, а не дробны, что упрощает выражение производных единиц через основные и вообще оперирование с размерностью. Коэффициенты 4п и 2п присутствуют в тех и только тех уравнениях электромагнетизма, которые относятся к полям со сферической или цилиндрической симметрией. Метод десятичных приставок, унаследованный от метрической системы, позволяет охватить огромные диапазоны изменения физических величин и обеспечивает соответствие СИ десятичной системе исчисления.
Международной системе присуща достаточная гибкость. Она допускает применение и некоторого числа внесистемных единиц.
СИ — живая и развивающаяся система. Число основных единиц может быть и еще увеличено, если это будет необходимо для охвата какой-либо дополнительной области явлений.
будущем не исключено
также смягчение некоторых действующих
в СИ регламентирующих правил.Международная система, как говорит и само ее название, призвана стать повсеместно применяемой единственной системой единиц физических величин. Унификация единиц представляет давно назревшую необходимость. Уже сейчас СИ сделала ненужными многочисленные системы единиц.
Международная система единиц принята более чем в 130 странах мира.
Международная система единиц признана многими влиятельными международными организациями, включая Организацию Объединенных Наций по вопросам образования, науки и культуры (ЮНЕСКО). Среди признавших СИ — Международная организация по стандартизации (ИСО), Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ), Международная Электротехническая комиссия (МЭК), Международный союз чистой и прикладной физики и др.
Список используемой литературы
Бурдун
Власов А.
Д., Мурин Б.П. Единицы физических
величин в науке и технике, 1990
Ершов В.С. Внедрение Международной системы единиц, 1986.
Камке Д, Кремер К. Физические основы единиц измерения, 1980.
Новосильцев К истории основных единиц СИ, 1975.
Чертов А.Г. Физические велчины (Терминология, определения, обозначения,размерности), 1990.
2 Единица физической величины. Основные и производные, дольные и кратные единицы. Международная система единиц си. Состав системы си, ее достоинства и недостатки.
Система физических величин образуется аналогично системе величин. Любая система величин состоит из основных, производных, дольных и кратных единиц.
Основная единица – единица основной ФВ.
Производная
единица –
единица производной ФВ образованная в
соответствии с уравнением связывающим
эту величину с основными или уже
определенными производными физическими
величинами.
Кратные единицы – единица ФВ в целое число раз больше системной единицы.
Дольная единица — единица ФВ в целое число раз меньше системной единицы.
В систему единиц могут входить также внесистемные единицы т.е. единицы не входящие не в одни из известных систем.
Международная система единиц – СИ
Международная система единиц СИ была принята в октябре 1960г. на ХІ генеральной конференции по мерам и весам. В нашей стране в 1961г. был введен в действие ГОСТ 9867-61 устанавливающий предпочтительное применение единиц СИ. В настоящее время действует ГОСТ 8.417-81 ГСИ. Единицы физических величин. Изначально система СИ состояла их шести основных, двух дополнительных и множества производных единиц. На заседании ХІХ конференции по мерам и весам дополнительные единицы были отнесены к производным единицам.
Основные
единицы: длинна L
— м, масса М — кг, время Т — с, сила тока I
— А, температура θ
— К, количество вещества N
— моль, сила света J
– Кg (канделла).
Система СИ содержит приставки образующие дольные и кратные единицы. Кратные единицы: дека (да) — 101 м; гекто (г) — 102 м; кило (к) — 103 м; мега (М) — 106 м; гига (Г) — 109 м; тера (Т) — 1012 м; пета (П) — 1015 м; экса (Э) — 10 18 м; зетта (З) — 1021 м; йота (И) — 1024 м. Дольные единицы: деци (д) — 10−1 м; санти (с) — 10−2 м; милли (мм) — 10−3 м; микро (мк) — 10−6 м; нано (н) — 10−9 м; пико (п) — 10−12 м; фемто (ф) — 10−15 м; атто (а) — 10−18 м; зепто (з) — 10−21 м; йокто (и) — 10−24 м.
Допускается использование 4х групп внесистемных единиц:
1) Единицы допускаемые наравне с единицами СИ (0С, сутки, год, минута, час).
2)
Единицы допускаемые к применению в
специальных областях (тонна, литр,
световой год, вольт-ампер).
3) Единицы временно допускаемые к применению (морская миля, узел, оборот в минуту, карат).
Список конкретных разрешенных внесистемных единиц в каждой стране устанавливается отдельно.
Основные единицы СИ
Метр (м) – равен длине пути, которую проходит
свет в вакууме за 1/299792458 с. Единица
времени (с) – секунда – равна 9192631770 периодам
излучения соответствующего переходу
между двумя сверхтонкими уровнями
основного состояния атома цезия-133. В
настоящее время создан единый лучевой
эталон времени, частоты и длины. Это
стало возможным благодаря определению
точной скорости света в вакууме:
с=299792458 м/с. Фактически постоянной
величиной является скорость света и
она должна быть основной величиной,
поэтому метр является основной единицей
только формально. Масса (кг) – килограмм — равен массе международного
прототипа кг – цилиндра диаметром и
высотой 49 мм изготовленного из
платиноиридиевого сплава.
Однако, основная единица обязательно
должна быть материализована в эталоне,
а создать эталон магнитной постоянной
невозможно, поэтому ампер считается
основной электрической единицей. Сила
света (Кд) –
кандела равна силе света в заданном
направлении источника испускающее
монохроматическое излучение частотой
540·1012 Гц, энергетическая сила, которого в этом
направлении составляет 1/683 Вт/ср. Переход
от световых величин к энергетическим
осуществляется с помощью физической
величины называемой абсолютной световой
эффективностью (Км), она характеризует
зависимость чувствительности глаза от
длины волны излучения. Ее максимально
известно точно: Км=683 Лм/Вт. Км – считается
фундаментальной константной, поэтому
Кд является основной единицей только
формально. Количество
вещества (моль) равна количеству вещества системы
содержащая столько же структурных
элементов сколько содержится атомов в
углероде С12 массой 0,012 кг. Моль был утвержден в
качестве основной единицы через 11 лет
после введения системы СИ на 14 генеральной
конференции по мерам и весам в 1971 г.
До
сих пор не существует эталона моля,
поэтому возможно он перейдет в разряд
производных единиц.Дополнительные единицы СИ
На 11 ГКМВ было принято 2 дополнительные единицы: единица плоского угла (рад) и единица телесного угла (ср). На 19 ГКМВ понятие дополнительной единицы было упразднено, теперь они производные.
Преимущества СИ
1. Универсальность – система единиц охватывает все области измерений и позволяет отказаться от других систем. 2. Когерентность – производные единицы образуются из других с помощью уравнений с единичными числовыми коэффициентами. 3. Унифицированность – одна величина имеет одну единицу. 4. Четкое разделение – единиц массы и силы.
Недостатки СИ
1.
Не все единицы имеют удобный для
использования размер (Па, Ф), 2. Неудобство
измерения углов в радианах. 3. Многие
производные единицы не имеют пока
собственных названий.
4. Некоторые
основные единицы являются основными
только формально, вследствие
несовершенствования воспроизводящих
их технических средств.
Зачем учить метрическую систему? – US Metric Association
«С точки зрения преподавания и обучения было бы непросто разработать более сложную систему, чем английская система. Напротив, кажется почти невозможным разработать систему, более удобную для изучения, чем метрическая система».
— Джон Р. Кларк в ежегоднике NCTM за 1966 год
Международная система единиц (СИ) — это упрощенная современная версия метрической системы. Он предлагает огромные преимущества для педагогов:
1. Преобразований нет. Наибольшее преимущество СИ состоит в том, что в ней имеется только одна единица для каждой величины (типа измерения). Это означает, что нет необходимости преобразовывать одни единицы в другие (внутри системы) и нет коэффициентов пересчета, которые учащиеся должны запоминать.
Например, единственной единицей длины в системе СИ является метр (м). Цифровые префиксы могут присоединяться, но они не образуют отдельную единицу. (См. Префиксы ниже.)
Напротив, наша огромная мешанина из несистемных (традиционных) единиц очень затрудняет понимание учащимися количественной информации или физического мира вокруг них. [См. Наш кошмар с традиционными единицами.] Даже такие фундаментальные понятия, как масса, плотность и энергия, неясны для американских студентов, потому что мы измеряем их с помощью множества не связанных друг с другом единиц. Как соотносится цена золота (измеряемая в тройских унциях) с ценой на медь (измеряемая в фунтах экирдупуа)? Как расход воды, измеряемый в акрах-футах в год, соотносится с расходом в миллионах галлонов в день? Как мощность электрического нагревателя (указана в ваттах) по сравнению с мощностью газового обогревателя (обозначена в БТЕ/ч)? Как соотносится энергия гамбургера (измеряемая в больших калориях) с энергией природного газа (измеряемой в термах) или энергией землетрясений (измеряемой в магнитудах Рихтера)? Для большинства американцев такие единицы по сути являются бессмысленными именами, названиями, которые они не могут использовать в практических расчетах.
2. Согласованность. Единицы СИ последовательно выводятся как простые алгебраические частные или произведения нескольких независимых основных единиц с использованием того же уравнения, что и измеряемая величина. Студентам не нужно запоминать числовые определения или константы. Например, количество мощности определяется как энергии за время . Следовательно, единица СИ мощности (ватт) определяется как единица мощности на единицу времени:
ватт = джоуль в секунду
В символах,
Вт = Дж/с
3. Без дробей. SI использует исключительно десятичные дроби, исключая неуклюжие дроби и смешанные числа.
4. Префиксы. Префиксы — это короткие, удобные, недвусмысленные, легко произносимые имена и буквенные обозначения для степеней десяти, например, кило (к) для 1 000, мега (М) для 1 000 000 и гига (Г) для 1 000 000 000. Префиксы устраняют длинные, неудобные ряды мест, содержащих (незначащие) нули.
Студенты могут очень быстро освоить все двадцать префиксов.
Единица с прикрепленным префиксом называется , кратным единицы. Не образует отдельный блок! Префикс можно изменить, переместив десятичную точку, чтобы избавиться от ненужных нулей. Но это не следует называть «преобразованием единиц», поскольку здесь не используется арифметика, и единица измерения остается прежней. Все, что требуется, — это понимание стоимости места. Например, запись 2 000 м как 2 км аналогична записи 2 000 метров как 2 тысяч метров. Никакая арифметика не нужна. Научный калькулятор будет автоматически перемещать десятичную точку, если установлено значение ENG display.
5. Несколько единиц. SI имеет всего около 30 единиц с индивидуальными названиями, большинство из которых ограничено специализированными областями. Студенты могут выучить общие единицы за очень короткое время.
6. Легко писать и говорить. В общем, количество гораздо легче выразить в СИ, чем в других единицах.
Например, 500 ватт (500 Вт) намного проще, чем множество сбивающих с толку, эквивалентных выражений мощности, отличных от системы СИ, таких как 1700 британских тепловых единиц в час (1700 БТЕ/ч), 10 300 больших калорий в день (10 300 кал. /г), 120 термохимических калорий в секунду (120 кал th /s), 22 000 фунтов (сил) футов в минуту (22 000 lbf⋅ft/min) или 0,142 тонн коммерческого охлаждения.
В Национальный совет учителей математики (NCTM) принял официальную позицию о том, что SI (метрическая) должна преподаваться как «основная система измерения» в школах. Конечно, SI необходим в науке, и он все чаще используется и в других областях. Студенты, не компетентные в SI, будут в невыгодном положении. Это особенно верно для высокооплачиваемых рабочих мест в сфере технологий и международного бизнеса. К счастью, SI можно освоить очень быстро, если правильно преподавать, строя из базовых единиц и приставок.
А как насчет сотен несистемных (традиционных) единиц, которые все еще используются в Соединенных Штатах? [См.
Кошмар наших традиционных единиц.] Некоторые могут прожить долгие годы, и студенты будут сталкиваться с ними на работе или в повседневной жизни. Однако, чтобы свободно ими владеть, учащиеся должны были бы запомнить сотни сложных определений, уравнений и многозначных чисел. Ясно, что это невыполнимая задача. Школы не могут надеяться преподавать больше, чем крошечную часть единиц, не относящихся к системе СИ, которые могут понадобиться учащемуся, даже для простых вычислений, таких как площадь и объем.
Сегодня на курсах математики обычно преподают несколько символических взаимосвязей, не относящихся к системе СИ, например, 12 дюймов = 1 футу, 3 фута = 1 ярду и 16 унций = 1 фунту. Но этой информации недостаточно для решения реальных задач. Например, если прямоугольный аквариум имеет размеры 10 на 10 на 20 дюймов, сколько галлонов он вмещает? Если размер участка 100 на 200 футов, сколько это акров? Должны ли мы тратить драгоценное время в классе, объясняя ошеломляюще сложные галлоны и акры?
- 1 галлон США = 231 кубический дюйм = 128 унций жидкости США = 256 столовых ложек = 768 чайных ложек = 16 чашек = 8 пинтов жидкости США = 4 кварты жидкости США = 1/31,5 федерального барреля США = 1/42 барреля нефти = 1/ 55 барабан
- 1 акр = 43 560,17 квадратных футов (приблизительно) = 1/640 квадратных миль (приблизительно) = 4840,01 квадратных ярдов (приблизительно) = 160 квадратных стержней = 10 квадратных цепей = 1/10 квадратных фарлонгов = 100 000 квадратных звеньев
Кроме того, произвольно обучая нескольким единицам, не входящим в систему СИ, и игнорируя остальные, мы даем учащимся ложное ощущение понимания.
Например, они не осознают, что «фунт» силы полностью отличается от «фунта» массы или «фунта» давления или что «унции» безалкогольных напитков — это единицы объема, не связанные с «унциями» давления. масса, или что «унция» золота или серебра составляет примерно 1/14,583 фунта, а не 1/16 фунта.
Конечно, мы должны преподавать те немногие единицы, не входящие в систему СИ, которые распространены во всем мире и официально одобрены для использования в системе СИ, такие как часы и минуты времени и градусы угла. Учащиеся также должны понимать процесс преобразования одной единицы измерения в другую, который иногда называют «методом метки фактора». Но обучение единицам измерения не должно сводиться к утомительному упражнению в преобразовании или механическом запоминании чисел.
PDF-файл, содержащий слайд-презентацию в стиле PowerPoint , для читателей, желающих представить этот материал другим, также доступен: Преподавание СИ: Международная система единиц (PDF, 176 кБ, 9 слайдов).
Мы приглашаем вас стать членом USMA, чтобы вы могли быть в курсе изменений в метриках через его информационный бюллетень, который раз в два месяца называется Metric Today . Образец экземпляра Metric Today также доступен по запросу.
Для обучения метрической системе список метрических единиц и символов СИ, а также более подробная информация об их использовании приведены в USMA’s Руководство по использованию метрической системы .
Последнее обновление:
Каковы преимущества использования единиц СИ?
Система единиц СИ — это система измерения, которую мы используем во всем мире для проведения различных видов измерений. Без системы измерения СИ было бы крайне сложно измерить что-либо, что можно было бы легко перевести от человека к человеку. В этой статье мы рассмотрим все преимущества, которые дает использование систем SI.
Если вы хотите ознакомиться со стандартными единицами СИ и другими единицами измерения, которые мы используем, ознакомьтесь с нашей статьей здесь.
С момента введения системы измерения единиц СИ мы получили большую выгоду во всем мире, объединив национальные системы и единицы измерения в одну.
Преимущества использования системы измерения СИ:
Они универсальны
Единицы СИ используются почти во всех странах мира. Это означает, что единицы измерения могут быть переведены в любой стране, где они используются. Это чрезвычайно полезно для таких приложений, как допуски, измерения для схем, а также для проверки размеров перед покупкой товара.
Хорошим примером этого является то, что производители отправляют свои чертежи за границу для производства. Без использования единиц СИ перевод размеров был бы очень трудным и длительным процессом. Использование единиц СИ сохраняет все как стандарт, который можно понять везде.
Они универсальны
Система СИ также предлагает простой способ количественной оценки как малых, так и больших количеств.
Если вы думаете о длине, мы можем использовать миллиметры (мм), сантиметры (см) и метры (м) для измерения количества. При необходимости их можно легко перевести друг в друга. Вы всегда выберете наиболее подходящую единицу измерения чего-либо. Большие объекты длины всегда будут измеряться в метрах и сантиметрах, тогда как измерения меньшего размера обычно будут производиться в миллиметрах.
Их можно использовать для получения более сложных единиц
Когда мы говорим об основных единицах системы СИ, мы имеем в виду 7 основных единиц измерения. 7 основных единиц измерения включают такие единицы, как метры, килограммы и секунды. Когда мы объединяем эти единицы или используем их в формулах, мы можем использовать их для определения отраслевых единиц, таких как герц (для частоты), ватт (для мощности) и многие другие.
Если вы хотите ознакомиться со стандартными единицами измерения, а также с полным списком сложных единиц, ознакомьтесь с нашей статьей здесь.
Они могут измерить любой объект
Используя комбинацию единиц СИ, мы можем описать любой объект, измеряя его вес, размеры, температуру, время, электрический ток, силу света и количество вещества.
В мире нет ничего, что мы не могли бы описать с помощью комбинации этих единиц.
Повторяемость
Одним из ключевых преимуществ системы SI является ее способность повторяться снова и снова. Мы можем использовать одни и те же методы и инструменты в разных странах и получать одни и те же результаты. Повторяемость является важной частью измерительных систем, поскольку она подтверждает точность ваших измерений.
Если бы вы налили 500 мл жидкости одного и того же типа в мерный сосуд, вы бы всегда измеряли один и тот же уровень объема и массы.
Лиам Коуп
Привет, меня зовут Лиам, я основал Engineer Fix с целью предоставить студентам, инженерам и людям, которые могут быть любопытны, онлайн-ресурс, который может упростить проектирование.
Я работал на различных инженерных должностях, выполняя бесчисленное количество часов механических и электрических работ/проектов. Я также прошел 6-летнее обучение, которое включало повышение квалификации и получение степени HNC в области электротехники.