Почему в системе СИ столько разных единиц измерения?

Международная система единиц (СИ) — это общепризнанный набор значений, используемый для проведения измерений во всем мире. Она играет решающую роль во всех областях развития, способствуя обмену информацией и продуктами в глобальной торговле. Система SI предлагает множество преимуществ, таких как универсальность, обширность, полнота и повторяемость.

Потребность в универсальном языке

Измерение является фундаментальным аспектом нашей повседневной жизни. От приготовления пищи и строительства до научных исследований и технологических достижений — точные и последовательные измерения играют решающую роль в обеспечении надежности, безопасности и прогресса. Для достижения этой цели необходима стандартизированная система единиц. Здесь в игру вступает Международная система единиц (СИ). Единицы СИ обеспечивают универсальный язык измерений, облегчая четкую коммуникацию, точные расчеты и значимые сравнения в различных областях.

Единицы СИ признаны и приняты во всем мире, обеспечивая стандартизированную систему измерения, которая выходит за рамки географических границ. Эта стандартизация имеет решающее значение для точных и последовательных измерений, поскольку устраняет путаницу и двусмысленность. Благодаря устройствам СИ исследователи, ученые и инженеры со всего мира могут эффективно сообщать о своих выводах и обеспечивать воспроизводимость экспериментов. Использование общего языка измерений значительно повышает точность и надежность научных исследований и технологических достижений.

Единицы СИ

В основе стандарта SI лежит набор из семи определяющих констант, которые служат основой для всех единиц измерения, указанных в стандарте SI.

  • Частота сверхтонкого перехода атома цезия-133 (∆ ν Cs).
  • Скорость света в вакууме (с).
  • Постоянная Планка (h).
  • Элементарный заряд (е).
  • Постоянная Больцмана (k).
  • Константа Авогадро (NA).
  • Световая отдача монохроматического излучения (К кд).

Согласно документации SI, константы обеспечивают фундаментальную, стабильную и универсальную ссылку, которая одновременно позволяет осуществлять практические реализации с наименьшими неопределенностями. Все единицы, определенные в стандарте СИ, могут быть получены из этих семи констант.

СИ выбирает семь единиц, в качестве базовых, соответствующих семи основным физическим величинам.

  • Единица длины — метр (м).
  • Физическая величина времени — секунда (с).
  • Количество вещества – моль (моль).
  • Электрический ток — ампер (А).
  • Термодинамическая температура — Кельвин (К).
  • Сила света — кандела (кд).
  • Единица массы — килограмм (кг).
Наименование Символ единицы Название количества Определение
Длина м метр Расстояние, которое проходит свет в вакууме в1/299 792 458секунды.
Физ. величина времени с секунда Продолжительность 9 192 631 770 периодов излучения, соответствующих переходу между сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.
Кол-во вещества моль моль Количество вещества 6,022 140 76 × 10 23 элементарных объектов. Это число представляет собой фиксированное числовое значение константы Авогадро NA, выраженное в единицах моль.
Эл. ток A ампер Поток1/1.602176634×10−19раз элементарный заряд e в секунду, что примерно 6,241 509 0744 × 10 18 элементарных зарядов в секунду.
Термодин. температура K кельвин Кельвин определяется путем установки фиксированного числового значения постоянной Больцмана k равным1,380 649 × 10 −23 Дж⋅К −1, (J = кг⋅м 2 ⋅с −2), учитывая определение килограмма, метра и секунды.
Сила света CD кандела Сила света в заданном направлении источника, излучающего монохроматическое излучение частоты 5,4 × 10 14 герц и интенсивность излучения которого направлена в направлении1/683ватт на стерадиан.
Единица массы кг килограмм Килограмм определяется путем установки постоянной Планка h, равной 6,626 070 15 × 10 −34 Дж⋅с (J = кг⋅м 2 ⋅с −2), учитывая определения метра и секунды

Использование единиц СИ

Одним из полезных способов использования единиц СИ является преобразование производных единиц в базовые, чтобы понять их значение. Это предполагает разбиение сложной единицы на более простые единицы. Например, единицей силы является ньютон (Н), который получен из основных единиц массы (кг) и ускорения (м/с^2). Разбив единицу силы на ее основные единицы, мы можем понять, что один ньютон — это сила, необходимая для ускорения массы в один килограмм со скоростью один метр в секунду в квадрате.

Еще одним инструментом системы СИ являются префиксы, которые используются для обозначения кратных или долей единицы. Например, приставка «кило-» означает увеличение базовой единицы в 1000 раз, поэтому один килограмм (кг) равен 1000 граммам (г). Аналогично, приставка «милли-» означает тысячную часть основания, равна 0,001 метра (м).

Стандартная форма — это еще один инструмент, используемый в системе СИ для выражения очень больших или очень маленьких чисел. Он предполагает запись числа в виде произведения коэффициента (обычно от 1 до 10) на степень 10. Например, расстояние от Земли до Солнца составляет примерно 150 миллионов километров. В стандартной форме это будет записано как 1,5 x 10^8 км.

Наконец, в системе СИ используются символы для более удобного выражения единиц измерения. Например, символ метра — «м», символ секунды — «с», а символ килограмма — «кг». Используя символы, мы можем более эффективно и точно передавать сложную информацию.

  • Каждая область науки, производства и торговли предполагает проведение измерений, их понимание и передачу их другим. Другими словами, мы все должны говорить на одном и том же базовом языке.
  • Единицы СИ упрощают беседы об измерениях, упрощая общение в путешествиях, навигации, прогнозах погоды, а также в спорте и фитнесе.
  • Достижения в области науки и техники во многом зависят от точных измерений единиц СИ, например, в освоении космоса, нанотехнологиях, а также науке о данных и аналитике.
  • Принятие единиц СИ в качестве универсального языка измерений дает нам возможность достичь точности, стандартизации и прогресса в различных аспектах жизни.
  • Стандартизация единиц через систему СИ обеспечивает последовательность, сопоставимость и воспроизводимость измерений в научных исследованиях.
  • Единицы СИ обеспечивают общую основу для общения и сотрудничества между учеными, инженерами и специалистами по всему миру.
  • В медицине и фармацевтике единицы СИ позволяют точно измерять дозировку, обеспечивая безопасность пациентов и эффективное лечение.
Поделиться: