Файл: Контрольная работа Введение в профессиональнопедагогическую деятельность на тему Международная система единиц (СИ) Работу Кирин Данила Алексеевич Группа Ср111СПри номер зачётной книжки 22201414.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 28.04.2024
Просмотров: 12
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
часть потока электромагнитных колебаний, которая напрямую воздействует на глаз. В связи с этим обычные энергетические характеристики являются не совсем удобными для описания результатов таких измерений. Между энергетическими и световыми величинами существует однозначная взаимосвязь, и, строго говоря, для проведения измерений световых величин не требуется введения новой основной величины. Однако, учитывая исторически сложившееся к моменту возникновения системы СИ число основных единиц ФВ, а также значительное влияние на результаты световых измерений субъекта измерений — человека, было принято решение ввести единицу силы света — канделу.
Световая эффективность представляет собой величину, позволяющую переходить от энергетических величин к световым. Она измеряется в люменах, деленных на ватт. При существующем определении канделы максимальной световой эффективности придано точное значение Kм = 683 лм/Вт, тем самым она возведена в ранг фундаментальных констант. В связи с этим кандела определяется путем косвенных измерений и, следовательно, является производной физической величиной, формально оставаясь основной. Остальные световые величины — производные и выражаются через введенные ранее ФВ.
Последняя основная единица системы СИ — моль была дополнительно введена в систему спустя 11 лет после введения первых шести единиц на XIV Генеральной конференции по мерам и весам в 1971 г. Моль — количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится и углероде-12 массой 0,0012 кг. При применении моля структурные элементы должны быть специфицированы и могут быть атомами, молекулами, ионами, электронами и другими частицами или группами частиц.
Введение этой единицы было встречено научной общественностью очень неоднозначно. Дело в том, что при введении моля был допущен ряд отступлений от принципов образования систем физических величин. Во-первых, не было дано четкого и однозначного определения основополагающего понятия «количество вещества». Под количеством вещества можно понимать как массу того или иного вещества, так и количество структурных единиц, содержащихся в данном веществе. Во-вторых, из определения основной единицы неясно, каким образом возможно получение объективно количественной информации о ФВ при помощи измерений.
В этой связи возникает вопрос о функции, выполняемой молем среди основных единиц СИ. Любая основная единица призвана осуществлять две функции. Воспроизведенная в виде эталона, она обеспечивает единство измерений не только собственной ФВ, но и производных величин, в формировании размерности которых она участвует. С формальных позиций при образовании удельных величин моль входит в их размерность. Тем не менее, удельную величину не следует отождествлять с производной ФВ.
Удельные величины отличается от соответствующих ФВ только количественно. Они представляют тот же количественный аспект измеряемого свойства, только отнесенный либо к единице массы, либо к единице объема, либо — в рассматриваемом случае — к молю. Отсюда следует, что моль не выполняет одну из самых главных функций основной единицы ФВ. Не выполняет моль и функции обеспечения единства измерений количества вещества. В большинстве публикаций подчеркивается, что моль является расчетной единицей и эталона для его воспроизведения не существует. Нет также ни одного метода и средства, предназначенного для измерения моля в соответствии с его определением. Все это свидетельствует о том, что следует ожидать исключения моля из числа основных единиц ФВ.
В системе СИ принят набор специальных приставок (дека, гекто, кило, мега, гига и др.; деци, санти, милли, микро, нано и др.) к единицам, используемых в случае, когда значения измеряемых величин много больше, либо много меньше, чем единица СИ, используемая без приставки. Они означают, что единицу нужно умножить или разделить на определенное целое число, степень числа 10. Специальные приставки могут использоваться с любыми основными единицами и производными единицами, имеющими специальное наименование. Единица величины не может содержать более одной приставки.
Если название единицы происходит от имени собственного, то ее обозначение начинается с прописной буквы (ампер – А, кельвин – К, герц – Гц, кулон – Кл). Во всех остальных случаях обозначение единицы начинается со строчной буквы (метр – м, секунда – с, моль – моль).
Множители и приставки, используемые для образования наименований и обозначений десятичных кратных и дольных единиц СИ можно увидеть в табл.3.
Таблица 3.
Множители и приставки.
4.Будущее Международной системы единиц.
С 2005 года ученые вели работу по переопределению килограмма, ампера, кельвина и моля, так как их определения были основаны на физических артефактах. Например, величина килограмма определялась через реальный физический эталон платиново-иридиевый цилиндр, изготовленный в 1889 году и хранившийся в парижском Международном бюро мер и весов. Однако, как обнаружили ученые, его масса постепенно уменьшалась.
16 ноября 2018 года на 26-й Генеральной конференцией по мерам и весам были утверждены новые определения базовых единиц системы СИ: килограмма, ампера, кельвина и моля. Теперь математический эталон массы базируется на постоянной Планка, связывающей энергию частицы с частотой ее колебаний, и на формуле Эйнштейна E=mc2. Ампер, кельвин и моль получили новые математические определения, связанные с зарядом электрона, постоянной Больцмана и числом Авогадро.
За всю историю СИ пересмотр стал самым значимым как по масштабу, так и по объему проведенных фундаментальных научных исследований. Принятые изменения вступили в силу 20 мая 2019 года во Всемирный день метрологии.
В обновленной системе СИ сохранились общая структура и все основные величины и их единицы. Для определения основных единиц СИ зафиксированы численные значения семи размерных фундаментальных физических констант, среди которых: постоянные Авогадро, Больцмана, Планка, элементарный заряд, скорость света, частота излучения атомов цезия, яркость фиксированного монохроматического излучения. Численные значения семи определяющих констант не имеют неопределенности. Определения всех семи основных единиц задаются единообразно, связывая их с точными значениями выбранных констант.
Переход на новую СИ повысил качество измерений и сделал возможным применение технологий нового, еще более высокого уровня точности. Это ускорит переход к цифровой экономике, приблизит "беспилотную" революцию, кратно повысит качество жизни за счет комфорта, безопасности и технологичности
5. Критика СИ
Несмотря на широкое распространение СИ, во многих научных работах по электродинамике используется Гауссова система единиц, что вызывается рядом недостатков СИ[11]. Д. В. Сивухин указывает[11], что система единиц СГС и система единиц СИ эквивалентны во многих разделах физики, но если обратиться к электродинамике, то в СИ возникают такие, не имеющие непосредственного физического смысла величины, как электрическая постоянная и магнитная постоянная. Кроме того, в системе единиц СИ электрическое поле, электрическая индукция, магнитное поле и магнитная индукция имеют разную размерность. Такую ситуацию Д. В. Сивухин характеризует так:
В этом отношении система СИ не более логична, чем, скажем, система, в которой длина, ширина и высота предмета измеряются не только различными единицами, но и имеют разные размерности.
Отвечая на критику Д. В. Сивухиным и другими системы СИ в части её применения к электромагнитным явлениям, С. Г. Каршенбойм поясняет[12], что в критических высказываниях происходит смешение двух различных понятий: система единиц и система физических величин, а также отмечает, что в действительности бо́льшая часть критики относится именно к системе величин. Кроме того, он показывает, что проблема избыточности описания электромагнитных явлений в вакууме возникла не в связи с системой СИ, но в результате исторического процесса: как проблема эфира и нековариантности подхода к описанию. В завершение С. Г. Каршенбойм обосновывает и высказывает убеждённость в том, что в качестве конкурирующих системы СИ и СГС можно рассматривать лишь при фиксированном значении электрической постоянной , а при измеряемой величине выбор в пользу СИ станет безальтернативным. Поясним здесь, что в силу действующего определения ампера электрическая постоянная в настоящее время имеет фиксированное точное значение, но после осуществления предполагаемого в соответствии решениями XXIV Генеральной конференции по мерам и весам пересмотра определения ампера она станет измеряемой величиной и приобретёт погрешность.
Заключение
Международная система единиц развивается в соответствии с растущими мировыми требованиями к измерениям всех уровней точности и во всех областях науки, техники и промышленности. При этом пересматриваются определения основных единиц в связи с развитием науки и совершенствованием методов воспроизведения шкал измерений с опорой на фундаментальные физические константы.
Международная система единиц позволяет мировому сообществу унифицировать единиц физических величин, сделать их универсальными и согласованными. И, как следствие, позволяет перейти к цифровой экономике, приближает "беспилотную" революцию и повышает качество жизни за счет комфорта, безопасности и технологичности.
Список использованных источников:
1.ГОСТ 8.417-2002 ГСИ. Единицы величин
2.Жуков, В. К. Метрология. Теория измерений : учебное пособие для вузов / В. К. Жуков. — Москва : Издательство Юрайт, 2021. — 414 с.
3. Лифиц, И. М. Стандартизация, метрология и подтверждение соответствия : учебник и практикум для среднего профессионального образования / И. М. Лифиц. — 14-е изд., перераб. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2021. — 423 с.
4.Международная система единиц СИ, 2019г. URL: https://ria.ru/20190520/
5.Радкевич, Я. М. Метрология, стандартизация и сертификация в 2 т : учебник для академического бакалавриата / Я. М. Радкевич, А. Г. Схиртладзе. — 5-е изд., перераб. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2015. — 832 с.
6.Сергеев, А. Г. Метрология : учебник и практикум для среднего профессионального образования / А. Г. Сергеев. — 3-е изд., перераб. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2021. — 322 с.
7.Шишмарёв, В. Ю. Технические измерения и приборы : учебник для среднего профессионального образования / В. Ю. Шишмарёв. — 3-е изд., перераб. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2021. — 377 с.
Световая эффективность представляет собой величину, позволяющую переходить от энергетических величин к световым. Она измеряется в люменах, деленных на ватт. При существующем определении канделы максимальной световой эффективности придано точное значение Kм = 683 лм/Вт, тем самым она возведена в ранг фундаментальных констант. В связи с этим кандела определяется путем косвенных измерений и, следовательно, является производной физической величиной, формально оставаясь основной. Остальные световые величины — производные и выражаются через введенные ранее ФВ.
Последняя основная единица системы СИ — моль была дополнительно введена в систему спустя 11 лет после введения первых шести единиц на XIV Генеральной конференции по мерам и весам в 1971 г. Моль — количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится и углероде-12 массой 0,0012 кг. При применении моля структурные элементы должны быть специфицированы и могут быть атомами, молекулами, ионами, электронами и другими частицами или группами частиц.
Введение этой единицы было встречено научной общественностью очень неоднозначно. Дело в том, что при введении моля был допущен ряд отступлений от принципов образования систем физических величин. Во-первых, не было дано четкого и однозначного определения основополагающего понятия «количество вещества». Под количеством вещества можно понимать как массу того или иного вещества, так и количество структурных единиц, содержащихся в данном веществе. Во-вторых, из определения основной единицы неясно, каким образом возможно получение объективно количественной информации о ФВ при помощи измерений.
В этой связи возникает вопрос о функции, выполняемой молем среди основных единиц СИ. Любая основная единица призвана осуществлять две функции. Воспроизведенная в виде эталона, она обеспечивает единство измерений не только собственной ФВ, но и производных величин, в формировании размерности которых она участвует. С формальных позиций при образовании удельных величин моль входит в их размерность. Тем не менее, удельную величину не следует отождествлять с производной ФВ.
Удельные величины отличается от соответствующих ФВ только количественно. Они представляют тот же количественный аспект измеряемого свойства, только отнесенный либо к единице массы, либо к единице объема, либо — в рассматриваемом случае — к молю. Отсюда следует, что моль не выполняет одну из самых главных функций основной единицы ФВ. Не выполняет моль и функции обеспечения единства измерений количества вещества. В большинстве публикаций подчеркивается, что моль является расчетной единицей и эталона для его воспроизведения не существует. Нет также ни одного метода и средства, предназначенного для измерения моля в соответствии с его определением. Все это свидетельствует о том, что следует ожидать исключения моля из числа основных единиц ФВ.
В системе СИ принят набор специальных приставок (дека, гекто, кило, мега, гига и др.; деци, санти, милли, микро, нано и др.) к единицам, используемых в случае, когда значения измеряемых величин много больше, либо много меньше, чем единица СИ, используемая без приставки. Они означают, что единицу нужно умножить или разделить на определенное целое число, степень числа 10. Специальные приставки могут использоваться с любыми основными единицами и производными единицами, имеющими специальное наименование. Единица величины не может содержать более одной приставки.
Если название единицы происходит от имени собственного, то ее обозначение начинается с прописной буквы (ампер – А, кельвин – К, герц – Гц, кулон – Кл). Во всех остальных случаях обозначение единицы начинается со строчной буквы (метр – м, секунда – с, моль – моль).
Множители и приставки, используемые для образования наименований и обозначений десятичных кратных и дольных единиц СИ можно увидеть в табл.3.
Таблица 3.
Множители и приставки.
4.Будущее Международной системы единиц.
С 2005 года ученые вели работу по переопределению килограмма, ампера, кельвина и моля, так как их определения были основаны на физических артефактах. Например, величина килограмма определялась через реальный физический эталон платиново-иридиевый цилиндр, изготовленный в 1889 году и хранившийся в парижском Международном бюро мер и весов. Однако, как обнаружили ученые, его масса постепенно уменьшалась.
16 ноября 2018 года на 26-й Генеральной конференцией по мерам и весам были утверждены новые определения базовых единиц системы СИ: килограмма, ампера, кельвина и моля. Теперь математический эталон массы базируется на постоянной Планка, связывающей энергию частицы с частотой ее колебаний, и на формуле Эйнштейна E=mc2. Ампер, кельвин и моль получили новые математические определения, связанные с зарядом электрона, постоянной Больцмана и числом Авогадро.
За всю историю СИ пересмотр стал самым значимым как по масштабу, так и по объему проведенных фундаментальных научных исследований. Принятые изменения вступили в силу 20 мая 2019 года во Всемирный день метрологии.
В обновленной системе СИ сохранились общая структура и все основные величины и их единицы. Для определения основных единиц СИ зафиксированы численные значения семи размерных фундаментальных физических констант, среди которых: постоянные Авогадро, Больцмана, Планка, элементарный заряд, скорость света, частота излучения атомов цезия, яркость фиксированного монохроматического излучения. Численные значения семи определяющих констант не имеют неопределенности. Определения всех семи основных единиц задаются единообразно, связывая их с точными значениями выбранных констант.
Переход на новую СИ повысил качество измерений и сделал возможным применение технологий нового, еще более высокого уровня точности. Это ускорит переход к цифровой экономике, приблизит "беспилотную" революцию, кратно повысит качество жизни за счет комфорта, безопасности и технологичности
5. Критика СИ
Несмотря на широкое распространение СИ, во многих научных работах по электродинамике используется Гауссова система единиц, что вызывается рядом недостатков СИ[11]. Д. В. Сивухин указывает[11], что система единиц СГС и система единиц СИ эквивалентны во многих разделах физики, но если обратиться к электродинамике, то в СИ возникают такие, не имеющие непосредственного физического смысла величины, как электрическая постоянная и магнитная постоянная. Кроме того, в системе единиц СИ электрическое поле, электрическая индукция, магнитное поле и магнитная индукция имеют разную размерность. Такую ситуацию Д. В. Сивухин характеризует так:
В этом отношении система СИ не более логична, чем, скажем, система, в которой длина, ширина и высота предмета измеряются не только различными единицами, но и имеют разные размерности.
Отвечая на критику Д. В. Сивухиным и другими системы СИ в части её применения к электромагнитным явлениям, С. Г. Каршенбойм поясняет[12], что в критических высказываниях происходит смешение двух различных понятий: система единиц и система физических величин, а также отмечает, что в действительности бо́льшая часть критики относится именно к системе величин. Кроме того, он показывает, что проблема избыточности описания электромагнитных явлений в вакууме возникла не в связи с системой СИ, но в результате исторического процесса: как проблема эфира и нековариантности подхода к описанию. В завершение С. Г. Каршенбойм обосновывает и высказывает убеждённость в том, что в качестве конкурирующих системы СИ и СГС можно рассматривать лишь при фиксированном значении электрической постоянной , а при измеряемой величине выбор в пользу СИ станет безальтернативным. Поясним здесь, что в силу действующего определения ампера электрическая постоянная в настоящее время имеет фиксированное точное значение, но после осуществления предполагаемого в соответствии решениями XXIV Генеральной конференции по мерам и весам пересмотра определения ампера она станет измеряемой величиной и приобретёт погрешность.
Заключение
Международная система единиц развивается в соответствии с растущими мировыми требованиями к измерениям всех уровней точности и во всех областях науки, техники и промышленности. При этом пересматриваются определения основных единиц в связи с развитием науки и совершенствованием методов воспроизведения шкал измерений с опорой на фундаментальные физические константы.
Международная система единиц позволяет мировому сообществу унифицировать единиц физических величин, сделать их универсальными и согласованными. И, как следствие, позволяет перейти к цифровой экономике, приближает "беспилотную" революцию и повышает качество жизни за счет комфорта, безопасности и технологичности.
Список использованных источников:
1.ГОСТ 8.417-2002 ГСИ. Единицы величин
2.Жуков, В. К. Метрология. Теория измерений : учебное пособие для вузов / В. К. Жуков. — Москва : Издательство Юрайт, 2021. — 414 с.
3. Лифиц, И. М. Стандартизация, метрология и подтверждение соответствия : учебник и практикум для среднего профессионального образования / И. М. Лифиц. — 14-е изд., перераб. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2021. — 423 с.
4.Международная система единиц СИ, 2019г. URL: https://ria.ru/20190520/
5.Радкевич, Я. М. Метрология, стандартизация и сертификация в 2 т : учебник для академического бакалавриата / Я. М. Радкевич, А. Г. Схиртладзе. — 5-е изд., перераб. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2015. — 832 с.
6.Сергеев, А. Г. Метрология : учебник и практикум для среднего профессионального образования / А. Г. Сергеев. — 3-е изд., перераб. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2021. — 322 с.
7.Шишмарёв, В. Ю. Технические измерения и приборы : учебник для среднего профессионального образования / В. Ю. Шишмарёв. — 3-е изд., перераб. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2021. — 377 с.
