Hoy parece obvio que un kilogramo de azúcar en Rusia y África será un kilogramo de azúcar. Te sorprenderá saber que hace solo 200 años, 1 pud pesaba de manera diferente incluso en las provincias vecinas. Hemos sido llevados a un denominador común por el sistema internacional SI, que la mayoría de los países del mundo operan hoy. Pero no siempre fue así. Acerca de la historia de la introducción de los estándares de medición y el sistema SI unificado, más adelante en el artículo.
¿Por qué necesitamos normas?
El desarrollo de la civilización ha conocido muchos estándares y estándares de medidas que han cambiado a lo largo de los siglos. Por ejemplo, una medida de peso en el antiguo Egipto es un kikkar, en la antigua Roma es un talento, en Rusia es un pud. Y todas estas medidas, reemplazándose entre sí, requerían que la humanidad acordara unidades comunes de parámetros físicos que serían comparables a una única unidad contractual (estándar) para todos.
Con el desarrollo del progreso científico y tecnológico, la necesidad de un sistema unificado de estándares de este tipo solo aumentó. A partir del ámbito comercial y económico de la actividad, este sistema de normas se ha convertidouna necesidad en todas las demás áreas: construcción (dibujos), industrial (por ejemplo, la unidad de aleaciones) e incluso cultural (intervalos de tiempo).
Cómo se determinó el metro
Casi hasta finales del siglo XVII, las medidas de longitud eran diferentes en los distintos países. Pero ahora ha llegado el momento en que el desarrollo de la ciencia requiere una sola medida de longitud: el metro católico.
El primer estándar fue propuesto por el científico y filósofo británico John Wilkins: tomar la longitud de un péndulo, la mitad del período del cual es igual a un segundo, como una unidad de longitud. Pero rápidamente quedó claro que este valor varía mucho según el lugar de medición.
En 1790, la Asamblea Nacional en Francia, a sugerencia del entonces Ministro Talleyrand, adoptó un patrón del metro, en 1791, la Academia de Ciencias de Francia ya aceptaba como patrón de longitud una diezmillonésima parte de la distancia entre el ecuador y el Polo Norte, medida a lo largo del meridiano de París. De acuerdo, bastante difícil.
Continúan los intentos de calma
El prototipo del moderno sistema SI fue el sistema métrico en Francia, que fue propuesto por la Convención Nacional en 1795 para ser desarrollado por los principales científicos de la época. Trabajó en el desarrollo de estándares de longitud y masa Ch. Coulomb, J. Lagrange, P.-S. Laplace y otros. Hubo varias propuestas, pero aún se midió el meridiano. Y el primer metro estándar fue hecho de latón en 1975.
Y, sin embargo, el 22 de junio de 1799 debe considerarse el nacimiento del sistema unificado de medidas y el prototipo del moderno sistema SI de unidades. Fue entonces cuando en Francia, se hizo platinolos primeros estándares del metro y el kilogramo.
Pasan los años, aparece el sistema absoluto de unidades de Gauss (1832) y prefijos para unidades múltiples de Maxwell y Thomson.
Y en 1875, 17 estados firmaron la Convención del Metro. Se aprobó la Oficina Internacional de Medidas y el Comité Internacional de Medidas, e inició sus actividades la Conferencia General de Pesos y Medidas. En su primera conferencia en 1889, se adoptó el primer sistema métrico unificado, basado en el metro, kilogramo, segundo.
La historia de los puntos de referencia continúa
El desarrollo de la electricidad y la óptica hace sus propios ajustes al concepto de estándares. La ciencia no se detiene y requiere nuevas unidades de medida.
En 1954, en la Décima Conferencia General sobre Pesos y Medidas, se adoptaron seis unidades: metro, kilogramo, segundo, amperio, candela, grado Kelvin. En 1960, este sistema se denominó Systeme International d'Unites, y en 1960 se adoptó el estándar del Sistema Internacional de Unidades, abreviado como SI. El "SI" en ruso significa Sistema Internacional. Este es el sistema de medición SI que todo el mundo usa hoy. Las excepciones fueron EE. UU., Nigeria y Myanmar.
Definición del sistema SI
Debe señalarse de inmediato que este no es el único sistema de normas. Algunas ramas de la física aplicada utilizan otros sistemas de unidades.
Hoy el Sistema Internacional de Magnitudes Físicas SI es el sistema métrico más utilizado en el mundo. Su descripción oficial detallada se establece en"Folleto SI" (1970). Definición oficial "El Sistema Internacional de Unidades SI es un sistema de unidades basado en el Sistema Internacional de Unidades, junto con nombres y símbolos, así como un conjunto de prefijos… con reglas de aplicación…".
Sistema básico
Los principios de las unidades SI son los siguientes:
- Se definen siete unidades básicas de cantidades físicas. En el sistema SI, no pueden derivarse de otras cantidades. Estos son kilogramo (peso), metro (longitud), segundo (tiempo), amperio (corriente), kelvin (temperatura), mol (cantidad de sustancia), candela (intensidad de la luz).
- Se determinan cantidades derivadas de los valores del sistema SI básico, que se obtienen por operaciones matemáticas con las cantidades básicas.
- Se definen prefijos a cantidades y reglas para su uso. Los prefijos significan que la unidad debe dividirse/multiplicarse por un número entero, que es una potencia de 10.
Significado en la vida y la ciencia
Como ya se mencionó, la mayoría de los países del mundo usan unidades SI. Incluso si en la vida ordinaria utilizan las unidades tradicionales del país, se determinan mediante la conversión al sistema SI utilizando coeficientes fijos.
Todas las unidades básicas del sistema SI se definen mediante constantes físicas o fenómenos que son invariables y pueden reproducirse en cualquier parte del mundo con gran precisión. La única excepción es el kilogramo, cuyo estándar sigue siendo hasta ahora el único prototipo físico.
MKS sistema de unidades (metro, kilogramo,segundo) le permite resolver problemas de mecánica, termodinámica y otras áreas de la física teórica y la ciencia práctica.
Pero en algunas industrias (por ejemplo, en electrodinámica), el sistema SI pierde frente a otros sistemas métricos. Es por eso que existen varios sistemas métricos en el mundo, cuyos valores están vinculados en cierta medida a los estándares principales: kilogramo, metro y segundo.
Unidades SI
Las unidades básicas (recuerde: hay siete) y sus designaciones se presentan en la tabla, pero todos las conocemos bien. Los nombres de las unidades en este sistema se escriben con una letra minúscula, y después de la designación de las unidades, no se pone un punto.
Las unidades derivadas (hay 22 de ellas) se expresan a través de cálculos matemáticos y se derivan de leyes físicas. Por ejemplo, la velocidad es la distancia que recorre un cuerpo por unidad de tiempo - m/s. Algunas unidades derivadas tienen sus propios nombres (radian, hertz, newton, joule) y se pueden escribir de diferentes maneras.
Hay unidades que no están incluidas en el sistema SI, pero que se pueden usar juntas. Están aprobados por la Convención General de Pesos y Medidas. Por ejemplo, minuto, hora, día, litro, nudo, hectárea.
También se permite utilizar unidades de valores logarítmicos, así como relativos. Por ejemplo, porcentaje, octava, década.
También se permite el uso de valores que son muy utilizados. Por ejemplo, semana, año, siglo.
Hay convectores diseñados para convertir valores de diferentes sistemas. Hay muchos de ellos, pero todos dependen devalores métricos uniformes.
Ventajas del sistema SI internacional
La universalidad de este sistema es obvia. Todos los fenómenos físicos, todas las ramas de la gestión y la tecnología están cubiertas por un único sistema de cantidades. Solo el sistema SI da unidades que son importantes y fáciles de usar.
El sistema es inherente a la flexibilidad, lo que permite el uso de unidades fuera del sistema y la posibilidad de desarrollo; si es necesario, se puede aumentar la cantidad de valores SI. Las unidades están sujetas a ajustes de acuerdo con los acuerdos internacionales y el nivel de desarrollo de las tecnologías de medición.
La unificación de unidades ha hecho que este sistema sea ampliamente utilizado (en más de 130 países) y reconocido por muchas organizaciones internacionales influyentes (ONU, UNESCO, Unión Internacional de Física Pura y Aplicada).
El sistema SI aumenta la productividad de diseñadores y científicos, simplifica y facilita el proceso educativo y la práctica de contactos internacionales en todas las áreas.
Último prototipo físico
Todas las unidades del sistema SI están definidas por constantes físicas. La excepción es el kilogramo. Solo este estándar hasta ahora tiene su propio prototipo físico y este se destaca en una línea delgada de unidades de medida.
El kilogramo estándar es un cilindro hecho de una aleación de 9 partes de platino y 1 parte de iridio. Su masa corresponde a un litro de agua en su máxima densidad (4 grados centígrados, presión estándar sobre el nivel del mar). En 1889 se fabricaron 80 de ellos, 17 de los cuales fuerontransferidos a países que firmaron la Convención Métrica.
Hoy, el original de este estándar bajo tres cápsulas selladas se encuentra en la ciudad de Sevres en las afueras de París en la caja fuerte de la Oficina Internacional de Pesos y Medidas. Cada año se elimina y reconcilia solemnemente.
La versión rusa del kilogramo estándar se encuentra en el Instituto de Investigación de Metrología de toda Rusia. Mendeleev (San Petersburgo). Estos son los prototipos 12 y 26.
Tu iPhone se romperá debido a la pérdida del estándar de masa en el sistema SI
Todo el sistema métrico de la humanidad está amenazado hoy. Y esto sucede porque el único estándar físicamente existente es “bajar de peso” rápidamente.
Se ha demostrado experimentalmente que cada siglo el kilogramo estándar se vuelve más ligero en 3 x 10−8 kilogramos. Esto se debe al desprendimiento de átomos durante las encuestas anuales. Obviamente, una violación de la constante de este valor implicará necesariamente un cambio en todos los demás valores.
El proyecto Electronic Kilogram (Instituto Nacional de Estándares y Tecnología, EE. UU.) está llamado a salvar la situación, que prevé la creación de un dispositivo de tal potencia que puede levantar 1 kilogramo de masa en un campo electromagnético. El trabajo de creación todavía está en marcha.
La otra dirección es un cubo de 2250 x 281489633 átomos de carbono-12. Su altura será de 8,11 centímetros y no disminuirá con el tiempo. Este proyecto también está en desarrollo.
Datos interesantes sobre las normas y no solo
El tiempo es un valor constante. EnEn todas las zonas horarias de nuestro planeta, la hora se determina en relación con la hora universal UTC. Curiosamente, esta abreviatura no tiene decodificación.
Los marineros continúan usando la unidad "nudo". Pocas personas lo saben, pero esta unidad tiene una larga historia. Para medir la velocidad de los barcos, anteriormente se utilizaba un tronco con nudos atados a la misma distancia. Los velocímetros modernos se han vuelto mucho más perfectos, pero el nombre se ha conservado.
Y la medición de la potencia de los vehículos de motor también se basa en un hecho real. El inventor de la máquina de vapor, James White, demostró de esta manera los beneficios de su descubrimiento. Con menos de 1 caballo de fuerza, calculó la masa de la carga que el caballo levantaría por minuto.
