Метрическая система мер: таблица, единицы измерения и эталоны. Метрическая система мер и Международная система единиц
Международная система единиц – это структура, в основе которой лежит использование показателей массы в килограммах и длины в метрах. С самого ее возникновения существовали различные её варианты. Различие между ними заключалось в выборе основных показателей. На сегодняшний день многими странами используются единицы измерения в системе СИ. В ней элементы являются одинаковыми для всех государств (исключение составляют США, Либерия, Бирма). Эта система достаточно широко применяется в разных сферах — от повседневной жизни до научных исследований.
Особенности
Метрическая система мер – это упорядоченный набор параметров. Это существенно отличает ее от используемых ранее традиционных способов определения тех или иных единиц. Для обозначения любой величины метрическая система мер использует лишь один основной показатель, величина которого может изменяться в кратных долях (достигается применением десятичных приставных элементов). Главное преимущество при таком подходе заключается в более простом использовании. При этом устраняется огромное количество разных ненужных единиц (футы, мили, дюймы и другие).
Временные параметры
На протяжении длительного периода со стороны ряда ученых предпринимались попытки представить время в метрических единицах измерения. Предлагалось разделить сутки на более мелкие элементы – миллисутки, а углы — на 400 градов или принимать полный цикл оборота за 1000 миллиоборотов. Со временем из-за неудобства в использовании пришлось отказать от этой идеи. Сегодня время в СИ обозначается посредством секунд (состоят из миллисекунд) и радиан.
История возникновения
Считается, что современная метрическая система мер родилась во Франции. В период с 1791 по 1795 в этой стране был принят рад важнейших законодательных актов. Они были направлены на определение статуса метра – одной десятимиллионной доли 1/4 меридиана от экватора до Северного полюса. 4 июля 1837 года приняли специальный документ. Согласно ему, было официально утверждено обязательное использование элементов, из которых состояла метрическая система мер, во всех экономических сделках, осуществляемых на территории Франции. В дальнейшем принятая структура начала распространяться на соседние страны Европы. Ввиду своей простоты и удобства, метрическая система мер постепенно вытеснила большинство национальных, используемых ранее. Также её допустимо использовать в США и Великобритании.
Основные величины
За единицу измерения длины основатели системы, как было уже отмечено выше, взяли метр. Элементом массы стал грамм – вес одной миллионной м 3 воды при ее стандартной плотности. Для более удобного применения единиц новой системы создатели придумали способ сделать их более доступными — путем изготовления эталонов из металла. Эти модели выполнены с идеальной точностью воспроизведения величин. Где находятся эталоны метрической системы, будет сказано ниже. В дальнейшем при использовании этих моделей люди осознали, что сравненивать искомое значение с ними гораздо проще и удобнее, чем, например, с четвертью меридиана. При этом, определяя массу искомого тела, стало очевидно, что оценивать её по эталону гораздо удобнее, чем по соответствующему количеству воды.
«Архивные» образцы
Постановлением Международной комиссии в 1872-м году был принят за эталон измерения длины специально изготовленный метр. Тогда же члены комиссии решили принимать за эталон измерения массы особый килограмм. Он был изготовлен из сплавов платины и иридия. «Архивные» метр и килограмм находятся на постоянном хранении в Париже. В 1885-м году, 20-го мая, представителями семнадцати стран была подписана особая Конвенция. В рамках ее была регламентирована процедура определения и использования эталонов измерения в научных исследованиях и трудах. Для этого понадобились специальные организации. К ним, в частности, относят Международное бюро мер и весов. В рамках вновь созданной организации началась разработка образцов массы и длины, с последующей передачей их копий всем странам-участницам.
Метрическая система мер в России
Принятыми образцами пользовалось все больше и больше стран. В сложившихся условиях Россия не могла игнорировать возникновение новой системы. Поэтому Законом от 4 июля 1899 года (автор и разработчик — Д. И. Менделеев) она была разрешена к применению в необязательном порядке. Обязательной же она стала только после принятия Временным правительством соответствующего декрета 1917 года. Позднее её применение было закреплено постановлением СНК СССР от 21-го июля 1925 года. В ХХ веке большинство стран перешло на измерения в международной системе единиц СИ. Окончательный вариант ее был разработан и утвержден XI Генеральной конференцией в 1960 году.
Постсоветское время
Развал СССР совпал с моментом бурного развития компьютерной и бытовой техники, основное производство которой сосредоточено в странах Азии. На территорию Российской Федерации стали ввозиться огромные партии товаров этих производителей. При этом азиатские государства не задумывались о возможных проблемах и неудобстве эксплуатации их товаров русскоязычным населением и снабжали свою продукцию универсальной (на их взгляд) инструкцией на английском языке, с использованием американских параметров. В обиходе обозначение величин по метрической системе стало вытесняться элементами, используемыми в США. Например, размеры компьютерных дисков, диагонали мониторов и другие составляющие указываются в дюймах. При этом первоначально параметры этих комплектующих обозначались строго в величинах метрической системы (ширина CD и DVD, например, равна 120 мм).
Международное использование
В настоящее время самой распространенной на планете Земля является метрическая система мер. Таблица масс, длин, расстояний и прочих параметров позволяет с легкостью переводить одни показатели в другие. Стран, в силу определенных причин не перешедших на эту систему, с каждым годом остается все меньше и меньше. К таким государствам, продолжающим использовать собственные параметры, относятся США, Бирма и Либерия. Америка пользуется в отраслях научного производства системой СИ. Во всех других применялись американские параметры. Великобритания и Сент-Люсия еще не перешли на мировую систему СИ. Но, надо сказать, что процесс находится в активной стадии. Последней из стран, окончательно перешедших на метрическую систему в 2005 году, стала Ирландия. Антигуа и Гайана только производят переход, но темпы очень медленные. Интересна ситуация в Китае, который официально перешел на метрическую систему, но при этом на его территории продолжается использование древнекитайских единиц.
Авиационные параметры
Метрическая система мер признана практически повсеместно. Но есть отдельные отрасли, в которых она не прижилась. В авиации до сих пор используется система измерения, в основе которой находятся такие величины, как фут и миля. Применение данной системы в этой области сложилось исторически. Позиция Международной организации гражданской авиации однозначна – должен быть осуществлен переход на метрические величины. Однако этих рекомендаций в чистом виде придерживаются лишь несколько стран. Среди них Россия, Китай и Швеция. Более того, гражданская авиационная структура РФ, во избежание путаницы с международными диспетчерскими пунктами, в 2011 году частично приняла систему мер, основной единицей которой является фут.
Система СИ. Принцип. Метрические префиксы.
Метрическая система (Международная система СИ)
Метрическая система мер (Международная система СИ)
Жителям США или другой страны, где метрическая система не используется, иногда трудно понять, как остальной мир живёт в и ориентируется в ней. Но на самом деле система СИ гораздо проще всех традиционных национальных систем измерений.
Принципы построения метрической системы очень просты.
Устройство международной системы единиц СИ
Метрическая система была разработана во Франции в 18 ом веке. Новая система была призвана заменить хаотический набор различных единиц измерения, которые тогда использовались, единым общим стандартом с простыми десятичными коэффициентами.
Стандартная единица длины была определена как одна десятимиллионная часть расстояния от северного полюса Земли до экватора. Получившееся значение назвали метром. Определение метра позднее несколько раз уточнялось. Современное и наиболее точное определение метра звучит так: «расстояние, которое проходит свет в вакууме за 1/299792458 секунды». Стандарты для остальных измерений были установлены аналогичным образом.
Метрическая система или Международная система единиц (СИ) основана на семи базовых единицах для семи базовых измерений, независимых друг от друга. Вот эти измерения и единицы: длина (метр), масса (килограмм), время (секунда), электрический ток (ампер), термодинамическая температура (кельвин), количество вещества (моль) и интенсивность излучения (кандела). Все остальные единицы выводятся на основе базовых.
Все единицы конкретного измерения строятся на основе базовой единицы путём добавления универсальных метрических префиксов. Таблица метрических префиксов приведена ниже.
Метрические префиксы
Метрические префиксы просты и очень удобны. Не обязательно понимать природу единицы, чтобы пересчитать значение из, например, кило-единиц в мега-единицы. Все метрические префиксы — это степени 10. Наиболее часто используемые префиксы выделены в таблице.
Кстати, на странице Дроби и проценты Вы можете легко пересчитать значение из одного метрического префикса в другой.
| Префикс | Символ | Степень | Множитель |
|---|---|---|---|
| йотта | Y | 10 24 | 1,000,000,000,000,000,000,000,000 |
| зетта | Z | 10 21 | 1,000,000,000,000,000,000,000 |
| экза | E | 10 18 | 1,000,000,000,000,000,000 |
| пета | P | 10 15 | 1,000,000,000,000,000 |
| тера | T | 10 12 | 1,000,000,000,000 |
| гига | G | 10 9 | 1,000,000,000 |
| мега | M | 10 6 | 1,000,000 |
| кило | k | 10 3 | 1,000 |
| гекто | h | 10 2 | 100 |
| дека | da | 10 1 | 10 |
| деци | d | 10 -1 | 0.1 |
| санти | c | 10 -2 | 0.01 |
| милли | m | 10 -3 | 0.001 |
| микро | µ | 10 -6 | 0.000,001 |
| нано | n | 10 -9 | 0.000,000,001 |
| пико | p | 10 -12 | 0,000,000,000,001 |
| фемто | f | 10 -15 | 0.000,000,000,000,001 |
| атто | a | 10 -18 | 0.000,000,000,000,000,001 |
| цепто | z | 10 -21 | 0.000,000,000,000,000,000,001 |
| йокто | y | 10 -24 | 0.000,000,000,000,000,000,000,001 |
Даже в странах, где используется метрическая система, большинство людей знают лишь наиболее употребительные префиксы, такие как «кило», «милли», «мега». Эти префиксы выделены в таблице. Остальные префиксы используются, в основном, в науке.
Почему в мире используют две системы измерений?
Рост человека принято измерять в сантиметрах, диагональ телевизора – в дюймах. Оказавшись в англоязычных странах, часто можно услышать и другие непривычные единицы измерения – мили, ярды, футы.
Как они появились, и почему в мире нет единой системы мер?
Занимательная история
Средневековая европейская система измерений была построена на римских единицах – палец равнялся дюйму, локоть – футу, тысяча шагов – миле.
При этом до XIX века каждая мировая держава придерживалась собственных стандартов. Отличаться они могли даже в рамках одной страны. В одних провинциях под дюймом могли понимать 2 сантиметра, в других – 8.
Не отставала в этом отношении и Россия. С XVII века Петр I решил придерживаться английской системы измерений – учитывая экономическую мощь Великобритании, она была наиболее авторитетной. В 1835 году английская система была принята официально. Однако в обиходе люди продолжали пользоваться русскими единицами – пуд, верста, сажень и т.д.
Стоит ли говорить, что в торговле, строительстве, землемерной практике и других областях это часто приводило к конфликтам.
Как появилась современная метрическая система?
Конец страданиям решили положить французы. В 1790 году они высчитали длину меридиана планеты, проходившего от Северного полюса до экватора через Париж. Одна десятимиллионная доля половины этой величины равнялась метру.
Грамм стал ассоциировать массу капли талой воды равной кубу сотой части метра. Помножив это на тысячу, получили килограмм.
Таким образом, появился аналог современной метрической системы. Она построена не на антропологических особенностях человека, а на научных вычислениях.
В 1795 году эти меры были введены во Франции и предложены для рассмотрения другим странам. Британские и американские ученые не согласились с этими расчетами, поскольку каждая держава хотела, чтобы меридиан проходил через её столицу.
Прения продолжались 90 лет. К этому моменту, ученые, далекие от политики, уже вовсю использовали метрические меры в своих исследованиях, и оставалось лишь признать это официально.
В 1875 году метрическую систему приняли 17 стран, включая Россию. В течение XX века к ним присоединились другие державы.
Одни против всех
Упорство проявили лишь США, Мьянма, Либерия и некоторые регионы Канады. Они продолжают использовать английскую систему мер. Почему так происходит, никто точно не знает.
Возможно, переход на новую систему единиц измерения спровоцирует дополнительные расходы – потребуется переделать технические чертежи, программное обеспечение, документацию. А может быть, эти народы просто отдают дань уважения традициям.
Как бы то ни было, совершая с ними сделки остальному миру приходиться помнить , что дюйм примерно равен 2.5 см, миля – чуть больше 1600 метров, фунт – 453 грамма, а американская тонна – 1016 кг.