SI 측정 시스템 — 역사, 목적, 물리학에서의 역할

인류의 역사는 수천 년이 되었으며 다양한 발전 단계에서 거의 모든 국가에서 일부 기존 참조 시스템을 사용했습니다. 이제 국제 단위계(SI)는 모든 국가에서 의무 사항이 되었습니다.

이 시스템에는 7가지 기본 측정 단위가 포함되어 있습니다. 초(초) - 시간, 미터 - 길이, 킬로그램 - 질량, 암페어 - 전류의 강도, 켈빈 - 열역학적 온도, 칸델라 - 빛의 강도, 몰 - 물질의 양. 2개의 추가 단위가 있습니다: 평면각의 경우 라디안이고 입체각의 경우 스테라디안입니다.

SI는 French Systeme Internationale에서 유래했으며 International System of Units를 나타냅니다.

카운터 결정 방법

17세기에 유럽에서 과학이 발전함에 따라 보편적 척도 또는 카톨릭 미터의 도입에 대한 요구가 점점 더 자주 들리기 시작했습니다. 그것은 자연적 사건에 기초하고 권위 있는 사람의 결정과는 독립적인 십진법이 될 것입니다. 이러한 조치는 당시 존재했던 다양한 조치 시스템을 대체할 것입니다.

영국의 철학자 존 윌킨스는 진자의 길이를 길이의 단위로 삼을 것을 제안했으며, 그 반주기는 1초와 같을 것입니다. 그러나 측정 위치에 따라 값이 같지 않았습니다. 프랑스 천문학자 Jean Richet은 남미 여행 중(1671-1673) 이 사실을 확립했습니다.

1790년 Talleyrand 장관은 진자를 보르도와 그르노블 사이의 엄격하게 고정된 위도인 북위 45°에 배치하여 기준 경도를 측정할 것을 제안했습니다. 그 결과 1790년 5월 8일 프랑스 국회는 미터를 위도 45°에서 반주기가 1초인 진자의 길이로 결정했습니다. 오늘날의 SI에 따르면 이 미터는 0.994m와 같을 것이지만 이 정의는 과학계에 잘 맞지 않습니다.

1791년 3월 30일, 프랑스 과학 아카데미는 측정 표준을 파리 자오선의 일부로 정의하자는 제안을 수락했습니다. 새로운 단위는 적도에서 북극까지의 거리의 천만분의 1, 즉 파리 자오선을 따라 측정한 지구 둘레의 1/4분의 1입니다. 이것은 "Meter True and Definitive"로 알려지게 되었습니다.

1795년 4월 7일, 국민공회는 프랑스에 미터법을 도입하는 법안을 통과시키고 Ch. O. Coulomb, J.L. 라그랑주, P.-S. Laplace와 다른 과학자들은 길이와 질량의 단위를 실험적으로 결정했습니다.

1792년부터 1797년까지 혁명적 협약의 결정에 따라 프랑스 과학자 Delambre(1749-1822)와 Mechen(1744-1804)은 Dunkirk에서 9 ° 40' 길이의 파리 자오선의 동일한 호를 측정했습니다. 바르셀로나는 6년 동안 프랑스와 스페인 일부 지역에 115개의 삼각형을 연결했습니다.

그러나 나중에 지구의 극 압축 계산이 잘못되어 표준이 0.2mm 더 짧은 것으로 밝혀졌습니다. 따라서 40,000km의 자오선 길이는 대략적인 것입니다. 그러나 표준 황동 미터의 첫 번째 프로토타입은 1795년에 만들어졌습니다. 미터.

SI 시스템 형성의 역사

1799년 6월 22일, 두 개의 백금 표준(스탠다드 미터와 표준 킬로그램)이 프랑스에서 만들어졌습니다. 이 날짜는 현재 SI 시스템 개발이 시작된 날로 정당하게 간주될 수 있습니다.

1832년 가우스는 소위 기본 3개 단위를 사용하는 절대 단위계: 시간 단위는 초, 길이 단위는 밀리미터, 질량 단위는 그램입니다. 왜냐하면 이러한 특정 단위를 사용하여 과학자는 지구 자기장의 절대값(이 시스템의 이름은 SGS 가우스).

1860년대에 Maxwell과 Thomson의 영향으로 기본 단위와 파생 단위가 서로 호환되어야 한다는 요구 사항이 공식화되었습니다. 그 결과 1874년에 CGS 시스템이 도입되었으며 접두사도 배포되어 마이크로에서 메가까지 단위의 하위 집합과 배수를 나타냅니다.

1875년 러시아, 미국, 프랑스, ​​독일, 이탈리아를 포함한 17개국의 대표들이 미터법 협약에 서명했으며, 이에 따라 국제측정국, 국제측정위원회가 설립되고 정기 협약이 기능하기 시작했습니다. 도량형 총회(GCMW)… 동시에 킬로그램에 대한 국제 표준과 측정 기기에 대한 표준 개발 작업이 시작되었습니다.

1889년 GKMV의 첫 회의에서 ISS 시스템CGS와 마찬가지로 미터, 킬로그램, 초 단위를 사용하지만 실용성 때문에 ISS 단위가 더 적합해 보였다. 광학 및 전기 장치는 나중에 소개됩니다.

1948년 프랑스 정부와 국제 이론 및 응용 물리학 연합의 명령에 따라 제9차 도량형 총회는 도량형에 관한 국제 위원회에 다음과 같은 제안을 지시했습니다. 측정, 미터법 협약의 당사자인 모든 국가에서 받아들일 수 있는 단일 측정 단위 시스템을 만드는 그의 아이디어.

그 결과 1954년 제10회 GCMW에서 미터, 킬로그램, 초, 암페어, 켈빈, 칸델라의 6개 단위가 제안 및 채택되었습니다. 1956년에 이 체계는 국제 단위 체계인 «Systeme International d'Unities»로 명명되었습니다.

1960년에 처음으로 "International System of Units"라고 불리는 표준이 채택되었고 약어가 지정되었습니다. «SI» (SI).

기본 단위는 6개 단위로 동일하게 유지되었습니다. - 늦은. (러시아어 "SI"의 약어는 "International System"으로 해독될 수 있습니다.)

추가 단위와 27개의 가장 중요한 파생 단위인 이 6개의 기본 단위는 모두 ISS, MKSA, МКСГ 및 MSS 시스템.

1963년 소련에서 GOST 9867-61 «국제 단위계», SI는 국민 경제 분야, 과학 기술 분야, 교육 기관 교육 분야에서 선호되는 것으로 인정됩니다.

1968년 제13회 GKMV에서 단위 "켈빈도"가 "켈빈"으로 대체되었고 명칭 "K"도 채택되었습니다. 또한 1초에 대한 새로운 정의가 채택되었습니다. 1초는 세슘-133 원자의 기저 양자 상태의 두 초미세 수준 사이의 전이에 해당하는 9,192,631,770 방사 주기와 동일한 시간 간격입니다. 1997년에는 이 시간 간격이 0K에서 정지해 있는 세슘-133 원자를 의미한다는 설명이 채택되었습니다.

1971년에 또 다른 기본 단위인 «mol»이 14 GKMV(물질의 양 단위)에 추가되었습니다. 1몰은 무게가 0.012kg인 탄소-12의 원자 수만큼 많은 구조적 요소를 포함하는 시스템의 물질의 양입니다. 몰이 사용되는 경우 구조 요소를 지정해야 하며 원자, 분자, 이온, 전자 및 기타 입자 또는 지정된 입자 그룹이 될 수 있습니다.

1979년 제16차 CGPM은 칸델라의 새로운 정의를 채택했습니다. 칸델라는 주파수가 540 × 1012 Hz인 단색 복사선을 방출하는 광원의 주어진 방향에서의 광도이며 해당 방향의 광도는 1/683 W/sr(스테라디안당 와트)입니다.

1983년에 17 GKMV 카운터에 새로운 정의가 주어졌습니다.미터는 빛이 진공에서 (1/299,792,458)초 동안 이동한 경로의 길이입니다.

2009년 러시아 연방 정부는 "러시아 연방에서 사용이 허용된 측정 단위에 대한 규정"을 승인했으며 2015년에는 일부 비시스템 단위의 "유효 기간"을 제외하도록 개정되었습니다.

SI 시스템의 주요 이점은 다음과 같습니다.

1. 다양한 유형의 측정을 위한 물리량 단위의 통합.

SI 시스템은 서로 다른 기술 분야에서 발견되는 물리량에 대해 하나의 공통 단위를 가질 수 있도록 합니다. 예를 들어, 이 양에 대해 현재 사용되는 다른 단위(킬로그램 - 힘) 대신 모든 유형의 작업에 대한 줄과 열의 양입니다. - 미터, 에르그, 칼로리, 와트시 등).

2. 시스템의 보편성.

SI 단위는 다른 단위의 사용 필요성을 제외하고 과학, 기술 및 국가 경제의 모든 분야를 포괄하며 일반적으로 모든 측정 영역에 공통적인 단일 시스템을 나타냅니다.

3. 시스템의 연결성(일관성).

결과 측정 단위를 정의하는 모든 물리적 방정식에서 비례 계수는 항상 1과 동일한 무차원 수량입니다.

SI 시스템을 사용하면 상당한 수의 변환 계수를 사용할 필요가 없기 때문에 방정식 풀기, 계산 수행, 그래프 및 노모그램 작성 작업을 크게 단순화할 수 있습니다.

4. SI 시스템의 조화와 일관성은 일반 과학 및 특수 분야 연구에서 물리 법칙 및 교육 과정 연구와 다양한 공식의 도출을 크게 촉진합니다.

5.SI 시스템의 구성 원칙은 필요에 따라 새로운 파생 단위를 형성할 수 있는 기회를 제공하므로 이 시스템의 단위 목록은 추가 확장에 열려 있습니다.

SI 시스템의 목적과 물리학에서의 역할

현재까지 물리량 SI의 국제 시스템은 전 세계적으로 받아들여졌으며 과학 및 기술과 사람들의 일상 생활에서 다른 시스템보다 더 많이 사용됩니다. 이것은 미터법의 현대 버전입니다.

대부분의 국가에서는 일상 생활에서 해당 지역에 전통적인 단위를 사용하더라도 기술에 SI 단위를 사용합니다. 예를 들어 미국에서는 관습 단위가 고정 계수를 사용하는 SI 단위로 정의됩니다.

수량 지정 러시아 이름 러시아 국제 평면 각도 라디안 기쁜 rad 입체 각도 스테 라디안 수요일 수요일 섭씨 온도 섭씨 온도 OS OS 주파수 헤르츠 Hz Hz 힘 뉴턴 Z n 에너지 줄 J J 전력 와트 W W 압력 파스칼 Pa Pa 광속 루멘 lm lm 조명 럭스 OK lx 전하 펜던트 CL ° C 전위차 볼트 V V 저항 옴 옴 R 전기 용량 패럿 F F 자속 Weber Wb Wb 자기 유도 Tesla T T 인덕턴스 Henry Mr. H 전기 전도도 Siemens Cm C 방사능원의 활동도 베크렐 Bq Bq 전리방사선의 흡수선량 gray Gr Gy 전리방사선의 유효선량 Sv Sv 촉매 압연 고양이의 활동도

공식 형식의 SI 시스템에 대한 자세한 설명은 1970년 이후 발행된 SI 소책자 및 부록에 나와 있습니다. 이 문서는 국제도량형국의 공식 웹사이트에 게시됩니다. 1985년부터이 문서는 영어와 프랑스어로 발행되며 문서의 공식 언어는 프랑스어이지만 항상 전 세계 여러 언어로 번역됩니다.

SI 시스템의 정확한 공식 정의는 다음과 같습니다. 도량형 총회(CGPM)에서 채택한 사용 규칙과 함께 «.

SI 시스템은 물리량의 7가지 기본 단위와 그 도함수 및 접두사로 정의되며 단위 지정의 표준 약어와 도함수 작성 규칙이 규제됩니다. 이전과 마찬가지로 킬로그램, 미터, 초, 암페어, 켈빈, 몰, 칸델라의 7가지 기본 단위가 있습니다. 기본 단위는 크기와 무관하며 다른 단위에서 파생될 수 없습니다.

유도단위는 기본적인 단위를 기준으로 나눗셈이나 곱셈 등의 수학적 연산을 통해 구할 수 있다. "라디안", "루멘", "펜던트"와 같은 일부 결과 단위에는 자체 이름이 있습니다.

단위 이름 앞에 접두사를 사용할 수 있습니다(예: 밀리미터(1000분의 1미터) 및 킬로미터(1000미터)). 접두사는 1을 10의 거듭제곱인 정수로 나누거나 곱한다는 의미입니다.