Единицы измерения физических величин. Международная система единиц (СИ)

Чтобы решить, как можно быстрее приехать к бабушке: на автобусе, трамвае или такси, мы сравниваем скорости их движения. В данном примере скорость движения - физическая величина. Она количественно описывает физическое явление - движение. Если скорость легкового автомобиля 90 км/ч, а трактора - 30 км/ч, то мы понимаем, что автомобиль движется в 3 раза быстрее трактора.

Для количественного описания физического явления нагревания служит физическая величина - температура. Если температура воды в чайнике 80 °C, а в стакане 20 °C, то это значит, что вода в чайнике нагрета в 4 раза сильнее, чем в стакане.

В физике используется множество разных физических величин: длина, сила, давление, громкость, напряжение, сопротивление и др.

Каждая физическая величина имеет символическое обозначение, числовое значение и единицу измерения. Например, длина бруска l = 0,2 м. Здесь l - символическое обозначение длины, 0,2 - числовое значение, м - сокращенное обозначение единицы длины (метра). Символами физических величин, как правило, являются буквы латинского и греческого алфавитов.

Еще пример: масса арбуза m = 5 кг. Масса - физическая величина, m - ее символическое обозначение, 5 - числовое значение, кг - сокращенное обозначение единицы массы (килограмма).

Исторически сложилось так, что у разных народов и государств единицы измерения одних и тех же физических величин различались. Чаще всего это были единицы, соответствующие размерам отдельных частей тела человека, массе семени бобов и т. д. Пользоваться такими единицами было неудобно, особенно в торговле между разными государствами. Например, в Англии в качестве одной из единиц измерения длины использовался фут (1 фут = 30,5 см), а на Руси - аршин (1 аршин = 71,1 см). Необходимо было упорядочить систему единиц, сделать ее удобной в использовании всеми странами.

В 1960 г. была введена единая Международная система единиц (сокращенно СИ - Система Интернациональная). Ею пользуется большинство стран.

Основными единицами в СИ являются: 1 метр (м) - для длины, 1 килограмм (кг) - для массы, 1 секунда (с) - для промежутка времени, 1 Кельвин (К) - для температуры. О других единицах вы узнаете позже.

Но всегда ли удобно, например, измерять промежуток времени в секундах, а длину - в метрах?

Действительно, промежуток времени движения поезда из Минска в Москву измеряют в часах (ч), а путь - в километрах (км). Единицы 1 ч и 1 км - это неосновные единицы. Между основными и неосновными единицами существует связь. Например, 1 км = 1000 м, 1 ч = 3600 с.

Основные единицы измерения имеют свои эталоны. Эталоны хранятся в г. Севре (Франция) в Международном бюро мер и весов.К примеру, там есть эталон килограмма. Это цилиндр из платино-иридиевого сплава. По эталону изготавливаются копии, которыми пользуются различные страны. По мере изучения физики вы познакомитесь с эталонами других единиц измерения.

Примеры решения задач

1. В одной из книг немецкого путешественника XVII в. есть такие строки: «Шелковая материя, привозимая с востока, называется русскими «китайкой», и каждый кусок содержит ни больше ни меньше как восемь с четвертью аршина». Сколько метров было в куске материи?

Решение. Так как 1 аршин = 71,1 см, то восемь с четвертью аршина будут равны:

8¼ аршина = 8,25 ⋅ 71,1 см ≈ 586,6 см ≈ 5,9 м.

Ответ: в куске было примерно 5,9 м ткани.

2. В известной книге английского писателя Джонатана Свифта «Путешествие Гулливера» можно прочитать: «На расстоянии четырех ярдов от меня напротив моего правого уха я услышал стук, продолжавшийся больше часа, точно возводилась какая-то постройка. Повернув голову, насколько позволяли державшие ее веревочки и колышки, я увидел деревянный помост, возвышавшийся над землей на полтора фута». Выразите расстояние четыре ярда и высоту полтора фута в сантиметрах (см) и метрах (м).

Решение. Известно, что 1 ярд = 91,4 см, 1 фут = 30,5 см. Тогда

4 ярда = 4 ⋅ 91,4 см = 365,6 см = 3,7 м;
1,5 фута = 1,5 ⋅ 30,5 см = 45,75 см = 0,46 м.

Ответ: 4 ярда = 3,7 м; 1,5 фута = 0,46 м.

Читать далее