Реферат по физике ученица 9 класса Е. В. Онопа Усова Наталья Валентиновна Никосия 2014



Скачать 406,06 Kb.
страница2/3
Дата24.08.2017
Размер406,06 Kb.
1   2   3

– Драхма– жидкая Драхма, мера вместимости, применявшаяся в США, равна 3,6966 мл.

– Кварта – единица объема (емкости, вместимости), применяемая в США, Великобритании и др. странах. 1 Кварта = 1/4 галлона или 2 пинтам. Американская Кварта для жидкостей = 0,9463 дм3, для сыпучих веществ = 1,1012 дм3. Английская имперская Кварта= 1,1365 дм3. Прежняя русская мера жидкостей – кружка – также иногда называлась Кварта; в Польше Кварта = 1 л.

– Пинта – единица объема (вместимости) жидкостей и сыпучих веществ, применяемая в странах, использующих английские меры. В Великобритании 1 Пинта = 1/8 галлона = 0,568261 дм3. В США различают жидкую Пинту, равную 1/8 американского галлона = 0,473179 дм3, и сухую Пинту, равную 1/64 американского бушеля = 0,550614 дм3. Пинта применялась также в др. странах до введения в них метрической системы мер, напр. во Франции 1 Пинта = 0,931389 дм3, в Нидерландах 1 Пинта = 0,6063 дм3.

– Унция, жидкостная Унция – мера вместимости, равная 8 жидкостным драхмам, что соответствует 29,57 см3 (США) или 28,41 см3 (Великобритания).

2.4. Меры площади

2.4.1. Древняя Русь

В Киевской Руси мер площади, как квадратных мер, судя по сохранившимся источникам, не было. Хотя, древнерусские зодчие и землемеры имели о них представление.

Меры площади нужны были для определения размеров земельных участков. Участки же не всегда были четко разграничены, соприкасались друг с другом, имели межевые знаки.

В ту эпоху слабо знали основы геометрии и испытывали трудности их приложения к измерению земельных участков неправильной формы. С течением времени для пахотных земель главенствующую роль стала играть четверть — площадь, на которую высевали четверть (меру объема) ржи. Таким образом, земельные меры оказались связанными с реальными мерами, вещественными, имевшими вполне определенное объемное значение.

Для сенокосных угодий широко применяли "урожайные" меры — копны сена. Копны иногда использовали и в качестве мер посевных площадей.

Все "трудовые", "урожайные" и "посевные" меры заключали в себе элементы субъективизма и произвола, которые проявлялись непосредственно в практике использования этих мер.

Во время феодальной раздробленности Руси как меры площади применялись "дом" (дым), "соха", "обжа". Но они отличались по количеству в зависимости от княжества. Отличия были и в наименованиях мер. В Новгороде, например, в качестве посевной меры применялась "коробья" (площадь, на которую высевали коробью ржи - меру объема).

Площади сенокосных участков оценивали копной (площадь луга, на которой можно накосить копну сена). Эти меры позволяли определить урожайность, а о форме и размерах земельных участков полного представления не давали.

В середине XIII века татары проводили в значительных масштабах описи земельных площадей. В основу описей в качестве единицы измерения было положено отдельное хозяйство ("дом" или "дым").

В эпоху укрепления Московского государства, установленные ранее геометрические меры стали частичными мерами площади, т.е. определяемыми как квадрат, сторона которого равна единице длины: квадратная верста, квадратная (круглая) десятина и квадратная сажень. Взамен слова "квадратный", не существовавшего в то время, употребляли прилагательные "дробный", "четвероугольный" и др.

В городах результаты измерений небольших площадей выражали только в мерах длины (практически в саженях) без перевода их в квадратные меры: "двор истопника Юрия вдоль — полчетверты саж, попереч — 3 саж... Подле Яузы от мосту к Москве-реке огород князя Романа Пожарского, вдоль от ворот к Яузе-реке — 46 саж., попереч от мосту 36 саж."

"Книга сошного письма" 7137 года (1629 г), служившая руководством для русских писцов-землемеров, является основным источником сведений о мерах земельных площадей в XVII веке. В "Книге" приведены значения обеих употребляемых разновидностей прямоугольной десятины, а также их долей: "Десятине длина 80 сажен, попереч 40 сажен;... дробных 3200 сажен... В десятине 80 сажен длинник, а поперечник 30 сажен, а дробных сажен в десятине 2400 сажен, а в полдесятине дробных сажен 1200... В пол-пол-полтрети десятине дробных сажен 100".

"Соха" и "выть" — крупные меры земельных площадей, которые употребляли землемеры при составлении "сошного" письма для нужд финансовых и военно-учетных органов. Основной особенностью сохи и выти являлось выражение их через различные числа четвертей, так как учитывали качество земель и социальное положение земледельцев, т.е. сами эти меры имели переменное значение.

В XVII веке смысл меры "соха" изменился; под ней стали понимать единицу обложения. В качестве общей единицы обложения была установлена большая московская соха в 800 четвертей "доброй" земли.

Основной мерой измерения площадей стала десятина. Непосредственные результаты измерений обычно выражали в долях десятины: полдесятины, четверть (четь) десятины и пр. Имело место подразделение с использованием коэффициентов 2° и 3 * 2". Землемеры применяли (особенно после Соборного уложения 1649 г.) преимущественно казенную трехаршинную сажень, равную 2,16 м., таким образом, десятина в 2400 квадратных сажен равнялась приблизительно 1,12 га.

При определении площадей сенокосных угодий десятина внедрялась с большим трудом т.к. угодья из-за их расположения и неправильных форм были неудобны для измерения. Применялась "урожайная" мера — копна. Постепенно эта мера получила значение, увязанное с десятиной, и подразделялась на 2 полукопны, на 4 четверти копны, на 8 полчетвертей копны и т.д.

С течением времени копна как мера площади была приравнена 0,1 десятины (т.е. считали, что с десятины снимали в среднем 10 копен сена).

2.4.2. Западная Европа

Под единицами измерения площадей мы понимаем какие-либо значения в «квадрате», а именно

1.Квадратный дюйм = 6,45 см²

2.Квадратный фут = 929 см²

3.Квадратный ярд = 0,836 м²

4.Квадратная миля = 2,59 км²

5.Акр = 0,405 га = 4046,86 м²

Новым значением является «акр». Для быстрого перевода акров в гектары необходимо умножить значение на 0,4. Еще быстрее – разделить на два, получив приблизительное значение территории в гектарах. Проще с квадратными футами – разделить число на 10, и это будет значение в метрах.

3. Единицы измерения в физике


    1. Необходимость измерения основных физических величин

Физических величин очень много, и одни из них определяются по другим с помощью определяющих уравнений. Но имеются такие величины, которые никак не определяются, для них нет определяющих уравнений, которые не зависят ни от каких других величин. Поэтому физические величины делятся на две категории.

Независимые величины, которые не имеют определяющих уравнений, называют “основными физическими величинами“. (В качестве примера основных физических величин назовем такие величины, как расстояние и время.) А величины, которые определяются с помощью определяющих уравнений, называют “производными физическими величинами“.

Системный подход требует придерживаться принципа причинности. А следствием принципа причинности является принцип последовательности: те производные величины, что находится на более низком иерархическом уровне, должны определяться теми величинами, что находится на более высоком иерархическом уровне. И только те физические величины, которые находятся на самом высоком иерархическом уровне, заслуживают того, чтобы именно их считали основными. А уж в каких единицах будет их измерять человек, – для Природы это совершенно безразлично.

Исходя из этого, физические величины, которые находятся на самом высоком иерархическом уровне и, следовательно, не имеют определяющих уравнений, следует называть естественными основными величинами. А те производные величины, которые по практическим соображениям принято условно считать основными величинами, следует называть условными основными величинами.

Естественные основные физические величины существуют независимо от того, станем мы их измерять или нет, – это характеристики свойств Природы. Набор основных величин (на греческом языке базис основных величин) обязана установить наука. Любые соображения и действия при выявлении базиса естественных основных величин не могут относиться к разряду волевых событий, даже если такие события имеют форму международных конференций. Волевой подход при систематизации физических величин может привести только к бессистемности, чьи признаки мы и наблюдаем сейчас, когда анализируем перечни основных единиц в системах единиц.


    1. Различные метрические системы СГС

СГС (сантиметр-грамм-секунда) — система единиц измерения, которая широко использовалась до принятия Международной системы единиц (СИ). Другое название — абсолютная физическая система единиц.

В рамках СГС существуют три независимые размерности (длина, масса и время), все остальные сводятся к ним путём умножения, деления и возведения в степень (возможно, дробную). Кроме трёх основных единиц измерения — сантиметра, грамма и секунды, в СГС существует ряд дополнительных единиц измерения, которые являются производными от основных. Некоторые физические константы получаются безразмерными. Есть несколько вариантов СГС, отличающихся выбором электрических и магнитных единиц измерения и величиной констант в различных законах электромагнетизма (СГСЭ, СГСМ, Гауссова система единиц).

СГС отличается от СИ не только выбором конкретных единиц измерения. Из-за того, что в СИ были дополнительно введены основные единицы для электромагнитных физических величин, которых не было в СГС, некоторые единицы имеют другие размерности. Из-за этого некоторые физические законы в этих системах записываются по-разному (например, закон Кулона). Отличие заключается в коэффициентах, большинство из которых — размерные. Поэтому, если в формулы, записанные в СГС, просто подставить единицы измерения СИ, то будут получены неправильные результаты. Это же относится и к разным разновидностям СГС — в СГСЭ, СГСМ и Гауссовой системе единиц одни и те же формулы могут записываться по-разному.

В формулах СГС отсутствуют нефизические коэффициенты, необходимые в СИ (например, электрическая постоянная в законе Кулона), и, в Гауссовой разновидности, все четыре вектора электрических и магнитных полей E, D, B и H имеют одинаковые размерности, в соответствии с их физическим смыслом[2], поэтому СГС считается более удобной для теоретических исследований.

В научных работах, как правило, выбор той или иной системы определяется более преемственностью обозначений и прозрачностью физического смысла, чем удобством измерений.

Длина — сантиметр (см);

масса — грамм (г);

время — секунда (с);

скорость — см/с;

ускорение — см/с²;

сила — дина, г·см/с²;

энергия — эрг, г·см²/с²;

мощность — эрг/с, г·см²/с³;

давление — дина/см², г/(см·с²);

динамическая вязкость — пуаз, г/(см·с);

кинематическая вязкость — стокс, см²/с;

магнитный поток — максвелл (СГСМ, гауссова система);

магнитная индукция — гаусс (СГСМ, гауссова система);

напряжённость магнитного поля — эрстед (СГСМ, гауссова система);

магнитодвижущая сила — гильберт (СГСМ, гауссова система);

индуктивность — сантиметр (СГСМ, гауссова система), статгенри (СГСЭ);

электрический заряд — статкулон, франклин (СГСЭ, гауссова система);

ёмкость — сантиметр, статфарад (СГСЭ, гауссова система).


    1. 1960 год – генеральная конференция по мерам и весам, СИ

В октябре 1960 г. вопрос о Международной системе единиц был рассмотрен на одиннадцатой Генеральной конференции по мерам и весам.

По этому вопросу конференция приняла следующую резолюцию:

"Одиннадцатая Генеральная конференция по мерам и весам, принимая во внимание резолюцию 6 десятой Генеральной конференции по мерам и весам, в которой она приняла шесть единиц в качестве базы для установления практической системы измерений для международных сношений принимая во внимание резолюцию 3, принятую Международным комитетом мер и весов в 1956 г., и принимая во внимание рекомендации, принятые Международным комитетом мер и весов в 1958 г., относящиеся к сокращенному наименованию системы и к приставкам для образования кратных и дольных единиц, решает:

1. Присвоить системе, основанной на шести основных единицах, наименование "Международная система единиц";

2. Установить международное сокращенное наименование этой системы "SI";

3. Образовывать наименования кратных и дольных единиц посредством приставок.

4.Применять в этой системе установленные единицы, не предрешая, какие другие единицы могут быть добавлены в будущем.

Принятие Международной системы единиц явилось важным прогрессивным актом, подытожившим большую многолетнюю подготовительную работу в этом направлении и обобщившим опыт научно-технических кругов разных стран и международных организаций по метрологии, стандартизации, физике и электротехнике.

Решения Генеральной конференции и Международного комитета мер и весов по Международной системе единиц учтены в рекомендациях Международной организации по стандартизации (ИСО) по единицам измерений и уже нашли свое отражение в законодательных положениях о единицах и в стандартах на единицы некоторых стран.


    1. Основные единицы СИ

Длина метр - м - m

Масса килограмм – кг - kg

Время секунда – с - s

Сила электрического тока - ампер – А - А

Термодинамическая температура - кельвин - К - К

Сила света - кандела – кд - cd

Количество вещества - моль – моль – mol


    1. Эталоны основных физических величин

Эталон — СИ (или комплекс СИ), предназначенное для воспроизведения и (или) хранения единицы и передачи ее размера другим СИ.

По месту в этой иерархической цепочке эталоны подразделяют на первичные, вторичные и рабочие.

Первичным эталоном называют эталон, который воспроизводит единицу и передает ее размер вторичным эталонам. Первичный эталон выполняет задачу воспроизведения единицы величины для ее использования при всех измерениях данной величины. Очевидно, что уровни точности наиболее ответственных метрологических и рабочих измерений определяются точностями первичных эталонов. Поэтому при создании первичных эталонов всегда стремятся обеспечить наиболее высокую точность, которую можно достигнуть на данном этапе развития науки и техники. После воспроизведения единицы ее размер по иерархической цепочке эталонов доводится до каждого эталона.

Количество ступеней передачи определяется требованиями к точности рабочих СИ и поэтому не может быть очень большим. Во многих видах измерений увеличение диапазонов величины и условий измерений (частота, температура и т. д.) привело к невозможности обеспечить передачу размера единицы с требуемой точностью от действующего первичного эталона всем СИ этого вида. В этих случаях создают несколько первичных эталонов одной единицы, отличающихся диапазонами измерений или условий измерений.

Вторичные эталоны получают размеры единиц от первичных эталонов и передают его рабочим эталонам.

Рабочие эталоны предназначены для поверки и калибровки рабочих СИ. При необходимости их подразделяют на разряды: 1-й, 2-й, 3-й и т. д. В этом случае рабочие эталоны 1-го разряда также передают размер единицы рабочим эталонам 2-го разряда, рабочие эталоны 2-го разряда — рабочим эталонам 3-го разряда и т. д.

Приведенные выше наименования соответствуют международной классификации эталонов, признанной во всем мире, в том числе и в России. В то же время классификация, принятая в России, несколько отличается от международной. Рабочие эталоны по международной классификации до последнего десятилетия в нашей стране назывались образцовыми СИ (ОСИ). Эти термины фактически являются синонимами: в свое время так перевели на русский язык французское слово «эталон». Но в России всегда имелись существенные различия в статусе первичных и вторичных эталонов (совокупность которых называют эталонной базой страны) и ОСИ и обусловленные ими различия в финансировании и системе метрологического обслуживания.

После перехода на международную классификацию статус ОСИ (в том числе серийно выпускаемых ОСИ низших разрядов) как бы сравнялся со статусом первичных и вторичных эталонов, со всеми вытекающими последствиями негативного характера для последних. Чтобы восстановить прежнее положение и в то же время не противоречить международной классификации эталонов, в настоящее время принято решение оба термина (и рабочий эталон, и ОСИ) применять в России как равноправные.

В состав эталонов включают:

средства воспроизведения единицы (первичные измерительные преобразователи, измерительные установки);

средства хранения размеров единицы (меры);

средства передачи размеров единицы (компараторы, эталоны сравнения);

средства хранения и передачи размеров единицы (измерительные приборы);

другие СИ и технические средства (средства контроля условий измерений, вычислительные средства, системы питания, измерительные принадлежности и др.).

Конструктивно эталоны и ОСИ могут быть оформлены в виде измерительных установок, называемых в этом случае поверочными установками.

Основные метрологические требования к эталонам и ОСИ должны обеспечивать высокую точность результатов измерений при воспроизведении единицы, хранении и передаче ее размера.

Важнейшим требованием является высокая стабильность, позволяющая обеспечить неизменность размера единицы. Именно этим объясняется осуществленный на рубеже XX и XXI веков переход на воспроизведение основных и многих производных единиц путем реализации высокостабильных квантовых физических эффектов. Необходимыми также являются высокая чувствительность и малая случайная погрешность эталона, а также его низкая чувствительность к изменению условий измерений.

Средством повышения точности измерений на эталоне и уменьшения личных погрешностей оператора является автоматизация измерительных и вычислительных операций. В то же время размер диапазона условий измерений не является существенной характеристикой, т. к. в целях повышения точности эталонных измерений эталоны, как правило, применяются при фиксированных (чаще всего нормальных) условиях измерений.

По числу одноименных СИ, входящих в эталон, различают одиночные эталоны, эталонные наборы и групповые эталоны. Одиночный эталон состоит из одного СИ.

Другая разновидность эталонов — эталонный набор — представляет собой объединение одиночных эталонов с различными номинальными значениями, которое позволяет расширить диапазон воспроизводимых, хранимых как стандартное отклонение среднего арифметического значения.

Централизованную систему обеспечения единства измерений можно организовывать в метрологических службах различного уровня: на отдельном предприятии, в ведомстве, в стране в целом.

При этом иерархическую цепочку передачи размера единицы всем СИ этого вида измерений, применяемым в данной метрологической службе, будет возглавлять один, наиболее точный эталон. Этот эталон называется исходным эталоном (предприятия, ведомства, страны). Таким способом обеспечивается прослеживаемость всех измерений, выполняемых на предприятии или в ведомстве к своим исходным эталонам, а через них — к исходным эталонам страны.

Исходные эталоны страны в международной метрологической практике называются национальными эталонами, в нашей стране их называют государственными эталонами.

Национальные эталоны являясь наиболее точными СИ своих стран, во многом определяются их научные и технологические возможности. Обычно они хранятся и применяются в национальных метрологических институтах (НМИ).

Существуют три различные методики их создания.

В соответствии с первой методикой НМИ создает первичный эталон, который осуществляет воспроизведение единицы в точном соответствии с ее определением. Это наиболее фундаментальный подход, обеспечивающий прочную связь между определением единицы и ее физическим воплощением в первичном эталоне.

Однако это наиболее трудный и дорогостоящий подход.

Вторая методика также предусматривает создание первичного эталона, но не путем физической реализации теоретического определения, а на основе квантовых физических эффектов, использование которых позволяет реализовать размер единицы, значение которого согласовано с ее определением. Такой способ позволяет создавать эталоны, обладающие высокой степенью воспроизводимости.

Примерами служат использование частотно-стабилизированных лазеров для создания эталона метра, эффекта Джозефсона — для вольта и эффекта Холла — для ома.

Третья методика заключается в использовании в качестве национального эталона вторичного эталона, которому размер единицы передается путем периодического сличения с национальным эталоном какого-либо другого НМИ. Наиболее крупные и развитые в научном и технологическом плане страны, в их числе и Россия, имеющие потребность в как можно более высоком уровне точности во всех видах измерений, используют первую или вторую методику. Поэтому национальные эталоны этих государств, как правило, являются первичными эталонами. Небольшие страны, не обладающие полным спектром современных отраслей промышленности и поэтому не ощущающие потребность в высокой точности в ряде видов измерений, при создании национальных эталонов часто вынуждены использовать третью методику, как менее затратную. Учитывая это, МБМВ установило, что каждый НМИ при создании своих национальных эталонов имеет право самостоятельного выбора методики их создания.

Международные эталоны хранятся в Международном Бюро Мер и Весов, расположенном в Севре – пригороде Парижа. В соответствии с международными соглашениями с их помощью периодически проводятся сличения национальных эталонов разных стран, в том числе взаимные сличения национальных эталонов. Например, национальные эталоны метра и килограмма сличаются один раз в 20-25 лет, а эталоны вольта и Ома – раз в три года.


    1. Дольные и кратные единицы измерения

Иногда при вычислениях получаются очень большие и неудобные числа. Чтобы это избежать были придуманы дольные и кратные единицы измерения. Некоторые из них ы сейчас рассмотрим.

Экса… (от греч. héx — шесть, здесь — шестая степень тысячи), приставка для образования наименований кратных единиц, по размеру равных 10 18 исходных единиц. Обозначения: Э, Е.

Пета… приставка для образования наименований кратных единиц, по размеру равных 10 15 исходных единиц.

Тера… (от греч. téras — чудовище), приставка для образования наименований единиц, по размеру равных 10 12 исходных единиц. Сокращённое обозначение: русское Т .международное Т. Пример: 1 Тн (тераньютон) = 10 12 н.

Гига… (от греч. gígas — гигантский), приставка для образования наименований кратных единиц, по размеру равных 10 9 исходным единицам. Сокращённые обозначения: русское - Г, международное G. Пример: 1 Ггц (гигагерц) = 10 9 гц.

Мега… (от греческого mégas — большой), 1) часть сложных слов, указывающая на большой размер чего-либо. 2) Приставка для образования наименований кратных единиц, по размеру равных 10 6 исходных единиц. Сокращённое обозначение: русское М, международное M. Пример: 1 Мвт (мегаватт) = 10 6 вт

Кило… (франц. kilo…, от греч. chílioi — тысяча), приставка для образования наименований кратных единиц, по размеру равных 1000 исходных единиц. Сокращённые обозначения: русское к, международное k. Приставка пишется слитно с наименованием исходной единицы. Пример: 1 км (километр) = 1000 м. Была принята при установлении метрической системы мер.

Гекто… (от греч. hekatón — сто), приставка для образования наименований кратных единиц, по величине равных 100 исходным единицам. Была принята при установлении метрической десятичной системы мер. Сокращённое обозначение: русское г, международное h. Приставка пишется слитно с наименованием исходной единицы. Пример образования кратной единицы с приставкой гекто: 1 гвт (гектоватт) = 100 вт (ватт).

Дека… (от греч. d&ka — десять), приставка для образования наименований кратных единиц, кратность которых равна 10. Обозначения: русское да, международное da. Например, 1 дал (декалитр) = 10 л.



Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница