Международная система единиц физических величин

В 1950—1960­е гг. все чаще проявлялось стремление многих стран к созданию единой универсальной системы единиц, которая могла бы стать международной. В числе общих требований к основным и производным единицам выдвигалось требование когерентности такой системы единиц.

Дело в том, что одновременное применение разных систем еди­ниц в отдельных областях привело по сути дела к засорению многих расчетных формул числовыми коэффициентами, не равными еди­нице, что сильно усложнило расчеты. Например, в технике стало обычным применение для измерения массы единицы системы МКС — килограмма, а для измерения силы — единицы системы МКГСС — килограмм­силы.

Это представлялось удобным с той точки зрения, что числовые значения массы (в кг) и веса (в кгс), т. е. силы притяжения к Земле, оказались равными (с точностью, достаточной для большинства практических случаев). Однако след­ствием приравнивания значений разнородных по существу величин было появление во многих формулах числового коэффициента 9,81 и к смещению понятий массы и веса, которое породило много недоразумений и ошибок.

Такое многообразие единиц и связанные с этим неудобства по­одили идею создания универсальной системы физических величин всех отраслей науки и техники, которая могла бы заменить все существующие системы и отдельные внесистемные единицы. Такой системой стала Международная система единиц СИ.

В 1954 г. X ГКМВ установила шесть основных единиц для между­народных сношений: метр, килограмм, секунда, ампер, градус Кельвина, свеча.

В 1960 г. XI ГКМВ утвердила Международную систему единиц, обозначаемую сокращенно SI (начальные буквы французского наи­менования System International d’Unites), в русской транскрипции — СИ.

В результате некоторых видоизменений, принятых ГКМВ в 1967, 1971, 1979 гг., в настоящее время система включает в себя семь основных единиц (табл. 5.1).

Универсальность СИ обеспечивается тем, что семь основных единиц, положенных в ее основу, являются единицами физических величин, отражающих основные свойства материального мира, и дают возможность образовывать производные единицы для любых физических величин во всех отраслях науки и техники. Этой же цели служат и дополнительные единицы, необходимые для образо­вания производных единиц, зависящих от плоского и телесного углов.

Преимущества системы СИ перед другими системами единиц состоят в том, что:

• она является универсальной, охватывая все области науки, техники, производства;
• построена для некоторой системы величин, позволяющих представить явления в форме математических уравнений; некоторые из физических величин приняты основными и через них выражены все остальные — производные физиче­ские величины. Для основных величин установлены едини­цы, размер которых согласован на международном уровне, а для остальных величин образуются производные единицы;
• коэффициенты пропорциональности в физических уравне­ниях, определяющих единицы производных величин, равны безразмерной единице. Построенная таким образом система единиц и входящие в нее единицы называются когерентны­ми (связанными, согласованными);
• в ней устранена множественность единиц (унификация еди­ниц для всех видов измерений) для выражения величин одно­го и того же ряда. Например, вместо большого числа единиц давления, применявшихся на практике, единицей давления в системе СИ принята только одна единица — паскаль. В обла­сти тепловых измерений произведен переход от раздельного измерения работы и количества теплоты в джоулях и калори­ях к единому измерению в джоулях;
• установление для каждой физической величины своей еди­ницы позволило разграничить понятие массы (кг) и веса (Н). Понятие массы следует использовать во всех случаях, когда имеется в виду свойство тела или вещества, характеризую­щие его инертность и способность создавать гравитационные поля, а понятие веса необходимо использовать в случаях, ког­да имеется в виду сила, возникающая вследствие взаимодей­ствия с гравитационным полем;
• определение основных единиц СИ возможно с высокой сте­пенью точности, что в конечном счете не только позволяет повысить точность измерений, но и обеспечить их единство.

Это достигается путем «материализации» единиц в виде эта­лонов и передачи от них измерений с помощью комплекса об­разцовых средств измерений.

Международная система единиц благодаря своим преимуще­ствам получила широкое распространение в мире. Так, все страны перешли на единицы системы СИ. Страны, где ранее применялась английская система мер (Великобритания, Австралия, Канада, США и др.), также внедряют единицы системы СИ.