يبدو واضحًا اليوم أن كيلوغرامًا من السكر في روسيا وإفريقيا سيكون كيلوغرامًا من السكر. ستندهش عندما علمت أنه منذ 200 عام فقط ، كان وزن كلب واحد مختلفًا حتى في المقاطعات المجاورة. لقد وصلنا إلى قاسم مشترك من خلال نظام SI الدولي ، الذي تعمل به معظم دول العالم اليوم. ولكنها لم تكن كذلك دائما. حول تاريخ إدخال معايير القياس ونظام SI الموحد - لاحقًا في المقالة.
لماذا نحتاج المعايير؟
عرف تطور الحضارة العديد من معايير ومعايير الإجراءات التي تغيرت على مر القرون. على سبيل المثال ، مقياس الوزن في مصر القديمة هو كيكار ، في روما القديمة هو موهبة ، في روسيا هو بود. وكل هذه الإجراءات ، لتحل محل بعضها البعض ، تتطلب من البشر الاتفاق على وحدات مشتركة من المعايير الفيزيائية التي يمكن مقارنتها بوحدة تعاقدية واحدة (قياسية) للجميع.
مع تطور التقدم العلمي والتكنولوجي ، ازدادت الحاجة إلى مثل هذا النظام الموحد للمعايير. بدءًا من المجال التجاري والاقتصادي للنشاط ، أصبح نظام المعايير هذاضرورة في جميع المجالات الأخرى - البناء (الرسومات) ، والصناعية (على سبيل المثال ، وحدة السبائك) وحتى الثقافية (فترات زمنية).
كيف تم تحديد العداد
تقريبًا حتى نهاية القرن السابع عشر ، كانت مقاييس الطول مختلفة في البلدان المختلفة. ولكن الآن حان الوقت الذي تطلب فيه تطور العلم مقياسًا واحدًا للطول - المتر الكاثوليكي.
تم اقتراح المعيار الأول من قبل العالم والفيلسوف البريطاني جون ويلكينز - لأخذ طول البندول ، نصف فترته تساوي ثانية واحدة ، كوحدة طول. لكن سرعان ما اتضح أن هذه القيمة تختلف بشكل كبير حسب مكان القياس.
. المسافة بين خط الاستواء والقطب الشمالي ، مقاسة على طول خط الطول في باريس. موافق صعب جدا
محاولات الهدوء مستمرة
كان النموذج الأولي لنظام SI الحديث هو النظام المتري في فرنسا ، والذي اقترحه المؤتمر الوطني في عام 1795 ليتم تطويره من قبل كبار العلماء في ذلك الوقت. عملت على تطوير معايير الطول والكتلة Ch. Coulomb، J. Lagrange، P.-S. لابلاس وغيرها. كانت هناك عدة مقترحات ، لكن خط الزوال لا يزال محسوبًا. وتم صنع معيار المتر الأول من النحاس عام 1975.
ومع ذلك ، يجب اعتبار 22 يونيو 1799 عيد ميلاد النظام الموحد للقياسات والنموذج الأولي لنظام الوحدات SI الحديث. ثم تم صنع البلاتين في فرنساالمقاييس الأولى للمتر والكيلوغرام
سنوات مرت ، يظهر النظام الجاوسي المطلق للوحدات (1832) والبادئات لوحدات متعددة من ماكسويل وتومسون.
وفي عام 1875 ، وقعت 17 دولة على اتفاقية المتر. ووافق على المكتب الدولي للقياسات واللجنة الدولية للقياسات ، وبدأ المؤتمر العام للأوزان والمقاييس أنشطته. في أول مؤتمر لها عام 1889 ، تم اعتماد أول نظام متري موحد ، يعتمد على المتر ، الكيلوجرام ، الثاني.
يستمر تاريخ المعايير
إن تطوير الكهرباء والبصريات يقوم بتعديلاته الخاصة على مفهوم المعايير. العلم لا يقف ساكنا ويتطلب وحدات قياس جديدة.
في عام 1954 ، في المؤتمر العام العاشر للأوزان والمقاييس ، تم اعتماد ست وحدات - متر ، كيلوجرام ، ثانية ، أمبير ، كانديلا ، درجة كلفن. في عام 1960 ، تم تسمية هذا النظام باسم Systeme International d'Unites ، وفي عام 1960 ، تم اعتماد معيار النظام الدولي للوحدات ، والمختصر باسم SI. يرمز "SI" باللغة الروسية إلى النظام الدولي. هذا هو نظام القياس SI الذي يستخدمه العالم بأسره اليوم. الاستثناءات كانت الولايات المتحدة ونيجيريا وميانمار.
تحديد نظام SI
وتجدر الإشارة على الفور إلى أن هذا ليس نظام المعايير الوحيد. تستخدم بعض فروع الفيزياء التطبيقية أنظمة أخرى للوحدات
اليوم النظام الدولي للكميات الفيزيائية SI هو النظام المتري الأكثر استخدامًا في العالم. ويرد وصفها التفصيلي الرسمي في"كتيب SI" (1970). التعريف الرسمي "النظام الدولي للوحدات SI هو نظام من الوحدات يعتمد على النظام الدولي للوحدات ، جنبًا إلى جنب مع الأسماء والرموز ، بالإضافة إلى مجموعة من البادئات … مع قواعد التطبيق …".
النظام الأساسي
مبادئ النظام الدولي للوحدات هي كما يلي:
- يتم تحديد سبع وحدات أساسية من الكميات المادية. في نظام SI ، لا يمكن اشتقاقها من كميات أخرى. هذه هي كيلوغرام (وزن) ، متر (طول) ، ثانية (وقت) ، أمبير (تيار) ، كلفن (درجة حرارة) ، مول (كمية المادة) ، شمعة (شدة الضوء).
- يتم تحديد الكميات المشتقة من قيم نظام SI الأساسي ، والتي يتم الحصول عليها من خلال العمليات الحسابية مع الكميات الأساسية.
- تم تحديد بادئات الكميات وقواعد استخدامها. تعني البادئات أن الوحدة يجب أن تُقسَّم / تُضرب في عدد صحيح ، وهو أس 10.
المعنى في الحياة والعلوم
كما ذكرنا سابقًا ، تستخدم معظم دول العالم وحدات SI. حتى لو كانوا في الحياة العادية يستخدمون وحدات تقليدية للبلد ، يتم تحديدهم من خلال التحويل إلى نظام SI باستخدام معاملات ثابتة.
يتم تحديد جميع الوحدات الأساسية لنظام SI عن طريق الثوابت الفيزيائية أو الظواهر التي لا تتغير ويمكن إعادة إنتاجها في أي مكان في العالم بدقة عالية. الاستثناء الوحيد هو الكيلوغرام ، والذي يظل معياره النموذج المادي الوحيد حتى الآن.
نظام وحدات MKS (متر ، كيلوغرام ،ثانياً) يسمح لك بحل مشاكل الميكانيكا والديناميكا الحرارية وغيرها من مجالات الفيزياء النظرية والعلوم العملية.
لكن في بعض الصناعات (على سبيل المثال ، في الديناميكا الكهربائية) ، يخسر نظام SI للأنظمة المترية الأخرى. هذا هو السبب في وجود العديد من الأنظمة المترية في العالم ، والتي ترتبط قيمها إلى حد ما بالمعايير الرئيسية - الكيلوغرام والمتر والثاني.
وحدات النظام الدولي
الوحدات الأساسية (استدعاء - هناك سبعة منهم) وتسمياتها معروضة في الجدول ، لكنها معروفة لنا جميعًا. تتم كتابة أسماء الوحدات في هذا النظام بحرف صغير ، وبعد تسمية الوحدات لا يتم وضع نقطة.
الوحدات المشتقة (هناك 22 وحدة) يتم التعبير عنها من خلال الحسابات الرياضية وتتبع من القوانين الفيزيائية. على سبيل المثال ، السرعة هي المسافة التي يقطعها الجسم لكل وحدة زمنية - م / ث. بعض الوحدات المشتقة لها أسماؤها الخاصة (راديان ، هيرتز ، نيوتن ، جول) ويمكن كتابتها بطرق مختلفة.
هناك وحدات لم يتم تضمينها في نظام SI ، ولكن يُسمح باستخدامها معًا. تمت الموافقة عليها من قبل الاتفاقية العامة للأوزان والمقاييس. على سبيل المثال ، دقيقة ، ساعة ، يوم ، لتر ، عقدة ، هكتار
يُسمح أيضًا باستخدام وحدات القيم اللوغاريتمية ، وكذلك الوحدات النسبية. على سبيل المثال ، النسبة المئوية ، الأوكتاف ، العقد.
يُسمح أيضًا باستخدام القيم المستخدمة على نطاق واسع. على سبيل المثال ، الأسبوع ، السنة ، القرن
هناك مسخنات مصممة لتحويل القيم من أنظمة مختلفة. هناك الكثير منهم ، لكنهم جميعًا يعتمدون عليهمقيم مترية موحدة.
مزايا نظام SI الدولي
عالمية هذا النظام واضحة. جميع الظواهر الفيزيائية وجميع فروع الإدارة والتكنولوجيا مغطاة بنظام واحد للكميات. فقط نظام SI يعطي وحدات مهمة وسهلة الاستخدام.
النظام متأصل في المرونة ، مما يسمح باستخدام وحدات خارج النظام ، وإمكانية التطوير - إذا لزم الأمر ، يمكن زيادة عدد قيم SI. الوحدات قابلة للتعديل وفقًا للاتفاقيات الدولية ومستوى تطور تقنيات القياس.
توحيد الوحدات جعل هذا النظام مستخدمًا على نطاق واسع (في أكثر من 130 دولة) ومعترف به من قبل العديد من المنظمات الدولية المؤثرة (الأمم المتحدة واليونسكو والاتحاد الدولي للفيزياء البحتة والتطبيقية).
يزيد نظام SI من إنتاجية المصممين والعلماء ، ويبسط ويسهل العملية التعليمية وممارسة الاتصالات الدولية في جميع المجالات.
آخر نموذج مادي
يتم تحديد جميع الوحدات في نظام SI بواسطة ثوابت فيزيائية. الاستثناء هو الكيلوغرام. هذا المعيار فقط حتى الآن له نموذج مادي خاص به وهذا يبرز في خط رفيع من وحدات القياس.
معيار الكيلوجرام عبارة عن أسطوانة مصنوعة من سبيكة مكونة من 9 أجزاء من البلاتين وجزء واحد من الإيريديوم. تتوافق كتلته مع لتر واحد من الماء بأعلى كثافة له (4 درجات مئوية ، الضغط القياسي فوق مستوى سطح البحر). في عام 1889 ، تم صنع 80 منها ، 17 منهانقلت إلى الدول التي وقعت على اتفاقية المترية.
اليوم ، النسخة الأصلية لهذه المواصفة القياسية تحت ثلاث كبسولات مختومة تقع في مدينة سيفرس في ضواحي باريس في خزنة المكتب الدولي للأوزان والمقاييس. كل عام يتم إزالته رسميا وتسويته.
النسخة الروسية من معيار الكيلوجرام موجودة في معهد أبحاث المقاييس لعموم روسيا. منديليف (سانت بطرسبرغ). هذه هي النماذج رقم 12 و26.
سوف ينكسر جهاز iPhone الخاص بك بسبب فقدان معيار الكتلة في نظام SI
النظام المتري للبشرية بأكمله تحت التهديد اليوم. وهذا يحدث لأن المعيار الوحيد الموجود فعليًا هو "فقدان الوزن" بسرعة.
ثبت تجريبياً أن معيار الكيلوجرام يصبح أخف كل قرن بمقدار 3 × 10−8كيلوجرام. هذا بسبب انفصال الذرات خلال المسوحات السنوية. من الواضح أن انتهاك ثابت هذه القيمة يستلزم بالضرورة تغيير جميع القيم الأخرى.
مشروع الكيلوجرام الإلكتروني (المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا ، الولايات المتحدة الأمريكية) مدعو لإنقاذ الموقف ، والذي يوفر إنشاء جهاز بهذه القوة يمكنه رفع كيلوغرام واحد من الكتلة في مجال كهرومغناطيسي. لا يزال العمل جاريا على الخلق
الاتجاه الآخر هو مكعب من 2250 × 281489633 ذرة كربون -12. سيكون ارتفاعه 8.11 سم ولن ينخفض بمرور الوقت. هذا المشروع هو أيضا قيد التطوير
حقائق مثيرة للاهتمام حول المعايير وليس فقط
الوقت قيمة ثابتة. فيفي جميع المناطق الزمنية لكوكبنا ، يتم تحديد الوقت بالنسبة إلى التوقيت العالمي المنسق (UTC). ومن المثير للاهتمام أن هذا الاختصار ليس له فك تشفير.
يواصل البحارة استخدام وحدة "عقدة". قلة من الناس يعرفون ، لكن هذه الوحدة لها تاريخ طويل. لقياس سرعة السفن ، تم استخدام سجل مع عقدة مرتبطة بنفس المسافة سابقًا. أصبحت عدادات السرعة الحديثة أكثر كمالا ، لكن تم الحفاظ على الاسم.
كما أن قياس القدرة الحصانية للمركبة يعتمد على حقيقة حقيقية. أوضح مخترع المحرك البخاري ، جيمس وايت ، فوائد اكتشافه بهذه الطريقة. تحت 1 حصان ، قام بحساب كتلة الحمولة التي سيرفعها الحصان في الدقيقة.