Em 1875, o Bureau Internacional de Pesos e Medidas foi fundado pela Conferência Métrica e seu objetivo era criar um sistema de medição unificado que seria usado em todo o mundo; Decidiu-se tomar como base o sistema métrico, surgido durante a Revolução Francesa e baseado no metro e no quilograma. Posteriormente, foram aprovados os padrões do metro e do quilograma. Com o tempo, o sistema de unidades de medida evoluiu e atualmente conta com sete unidades básicas de medida. Em 1960, este sistema de unidades recebeu o nome moderno de Sistema Internacional de Unidades (Sistema SI) (Systeme Internatinal d "Unites (SI)). O sistema SI não é estático; está se desenvolvendo de acordo com os requisitos que atualmente são impostos a medições em ciência e tecnologia.

Unidades básicas de medida do Sistema Internacional de Unidades

A definição de todas as unidades auxiliares do sistema SI é baseada em sete unidades básicas de medida. As principais grandezas físicas do Sistema Internacional de Unidades (SI) são: comprimento ($l$); massa ($m$); tempo ($t$); corrente elétrica ($I$); Temperatura Kelvin (temperatura termodinâmica) ($T$); quantidade de substância ($\nu $); intensidade luminosa ($I_v$).

As unidades básicas do sistema SI são as unidades das grandezas mencionadas acima:

\[\left=m;;\ \left=kg;;\ \left=s;\ \left=A;;\ \left=K;;\ \ \left[\nu \right]=mol;;\ \esquerda=cd\ (candela).\]

Padrões de unidades básicas de medida no SI

Apresentamos as definições dos padrões de unidades básicas de medida feitas no sistema SI.

Metro (m)é o comprimento do caminho que a luz percorre no vácuo em um tempo igual a $\frac(1)(299792458)$ s.

Massa padrão para SIé um peso em forma de cilindro reto, com altura e diâmetro de 39 mm, constituído por uma liga de platina e irídio pesando 1 kg.

Um segundo(s) chamado de intervalo de tempo igual a 9192631779 períodos de radiação, que corresponde à transição entre dois níveis hiperfinos do estado fundamental do átomo de césio (133).

Um ampere (A)- esta é a intensidade da corrente que passa em dois condutores retos infinitamente finos e longos localizados a uma distância de 1 metro, localizados no vácuo, gerando a força Ampere (a força de interação dos condutores) igual a $2\cdot (10)^( -7)N$ por cada metro de condutor.

Um Kelvin (K)- esta é a temperatura termodinâmica igual a $\frac(1)(273.16)$ parte da temperatura do ponto triplo da água.

Uma toupeira (toupeira)- esta é a quantidade de uma substância que possui o mesmo número de átomos que existe em 0,012 kg de carbono (12).

Uma candela (cd) igual à intensidade da luz emitida por uma fonte monocromática com frequência de $540\cdot (10)^(12)$Hz com uma força de energia na direção da radiação de $\frac(1)(683)\frac(W )(média).$

A ciência está a desenvolver-se, a tecnologia de medição está a ser melhorada e as definições de unidades de medida estão a ser revistas. Quanto maior a precisão da medição, maiores serão os requisitos para determinar unidades de medida.

Quantidades derivadas do SI

Todas as outras quantidades são consideradas no sistema SI como derivadas das básicas. As unidades de medida das grandezas derivadas são definidas como o resultado do produto (levando em consideração o grau) das básicas. Vamos dar exemplos de quantidades derivadas e suas unidades no sistema SI.

O sistema SI também possui grandezas adimensionais, por exemplo, coeficiente de reflexão ou constante dielétrica relativa. Essas quantidades têm dimensão um.

O sistema SI inclui unidades derivadas com nomes especiais. Esses nomes são formas compactas de representação de combinações de quantidades básicas. Vamos dar exemplos de unidades SI que possuem nomes próprios (Tabela 2).

Cada grandeza do SI possui apenas uma unidade, mas a mesma unidade pode ser usada para diferentes grandezas. Joule é uma unidade de medida para quantidade de calor e trabalho.

Sistema SI, unidades de medida múltiplas e submúltiplas

O Sistema Internacional de Unidades possui um conjunto de prefixos para unidades de medida que são utilizadas caso os valores numéricos das grandezas em questão sejam significativamente maiores ou menores que a unidade do sistema que é utilizada sem o prefixo. Esses prefixos são usados ​​com quaisquer unidades de medida no sistema SI; eles são decimais.

Aqui estão alguns exemplos de tais prefixos (Tabela 3).

Ao escrever, o prefixo e o nome da unidade são escritos juntos, de modo que o prefixo e a unidade de medida formem um único símbolo.

Observe que a unidade de massa no sistema SI (quilograma) historicamente já teve um prefixo. Os múltiplos e submúltiplos decimais do quilograma são obtidos conectando o prefixo ao grama.

Unidades não pertencentes ao sistema

O sistema SI é universal e conveniente na comunicação internacional. Quase todas as unidades que não estão incluídas no sistema SI podem ser definidas usando termos SI. O uso do sistema SI é preferido no ensino de ciências. No entanto, existem algumas quantidades que não estão incluídas no SI, mas são amplamente utilizadas. Assim, unidades de tempo como minuto, hora, dia fazem parte da cultura. Algumas unidades são usadas por razões históricas. Ao utilizar unidades que não pertencem ao sistema SI, é necessário indicar como elas são convertidas em unidades SI. Um exemplo de unidades é dado na Tabela 4.

1 Apesar do prefixo, o quilograma é a unidade básica de massa no sistema SI. É o quilograma, e não o grama, que é usado para cálculos

Prefixos SI padrão

Unidades derivadas

As unidades derivadas podem ser expressas em termos de unidades básicas usando as operações matemáticas de multiplicação e divisão. Algumas das unidades derivadas recebem seus próprios nomes por conveniência. Essas unidades também podem ser usadas em expressões matemáticas para formar outras unidades derivadas.

A expressão matemática para uma unidade de medida derivada decorre da lei física pela qual esta unidade de medida é definida ou da definição da quantidade física para a qual ela é introduzida. Por exemplo, velocidade é a distância que um corpo percorre por unidade de tempo. Conseqüentemente, a unidade de medida da velocidade é m/s (metro por segundo).

Freqüentemente, a mesma unidade de medida pode ser escrita de maneiras diferentes, usando um conjunto diferente de unidades básicas e derivadas (veja, por exemplo, a última coluna da tabela ). No entanto, na prática, são utilizadas expressões estabelecidas (ou simplesmente geralmente aceitas), que da melhor maneira possível refletir significado físico quantidade medida. Por exemplo, para escrever o valor de um momento de força, você deve usar N×m, e não deve usar m×N ou J.

Unidades não incluídas no Sistema SI

Algumas unidades de medida não incluídas no Sistema SI são, por decisão da Conferência Geral de Pesos e Medidas, “permitidas para uso em conjunto com o SI”.

O sistema SI foi adotado pela XI Conferência Geral de Pesos e Medidas, e algumas conferências subsequentes fizeram uma série de alterações no SI.

O sistema SI define sete unidades de medida básicas e derivadas, bem como um conjunto de prefixos. Foram estabelecidas abreviaturas padrão para unidades de medida e regras para registrar unidades derivadas.

Na Rússia, está em vigor o GOST 8.417-2002, que prescreve o uso obrigatório do SI. Ele lista as unidades de medida, fornece seus nomes russos e internacionais e estabelece as regras para seu uso. De acordo com estas regras, apenas designações internacionais podem ser utilizadas em documentos internacionais e em escalas de instrumentos. Em documentos e publicações internas, você pode usar designações internacionais ou russas (mas não ambas ao mesmo tempo).

Unidades básicas: quilograma, metro, segundo, ampere, kelvin, mol e candela. No âmbito do SI, estas unidades são consideradas como tendo dimensões independentes, ou seja, nenhuma das unidades básicas pode ser obtida das outras.

Unidades derivadas são obtidos a partir dos básicos usando operações algébricas como multiplicação e divisão. Algumas das unidades derivadas no Sistema SI recebem seus próprios nomes.

Consolas pode ser usado antes de nomes de unidades de medida; significam que uma unidade de medida deve ser multiplicada ou dividida por um determinado número inteiro, uma potência de 10. Por exemplo, o prefixo “quilo” significa multiplicar por 1000 (quilômetro = 1000 metros). Os prefixos SI também são chamados de prefixos decimais.

Unidades derivadas

As unidades derivadas podem ser expressas em termos de unidades básicas usando as operações matemáticas de multiplicação e divisão. Algumas das unidades derivadas, por conveniência, recebem seus próprios nomes; tais unidades também podem ser usadas em expressões matemáticas para formar outras unidades derivadas. A expressão matemática para uma unidade de medida derivada segue a lei física pela qual esta unidade de medida. é definido ou a definição de uma quantidade física, para a qual é introduzida. Por exemplo, velocidade é a distância que um corpo percorre por unidade de tempo. Conseqüentemente, a unidade de medida da velocidade é m/s (metro por segundo). Muitas vezes, a mesma unidade de medida pode ser escrita de maneiras diferentes, usando um conjunto diferente de unidades básicas e derivadas (veja, por exemplo, a última coluna em). a tabela Unidades derivadas com nomes próprios). No entanto, na prática, são utilizadas expressões estabelecidas (ou simplesmente geralmente aceitas) que melhor refletem o significado físico da quantidade que está sendo medida. Por exemplo, para escrever o valor de um momento de força, você deve usar N×m, e não deve usar m×N ou J.

História

O sistema SI baseia-se no sistema métrico de medidas, criado por cientistas franceses e amplamente adotado após a Revolução Francesa. Antes da introdução do sistema métrico, as unidades de medida eram escolhidas aleatoriamente e independentemente umas das outras. Portanto, a conversão de uma unidade de medida para outra era difícil. Além disso, eles foram usados ​​em diferentes lugares unidades diferentes dimensões, às vezes com os mesmos nomes. O sistema métrico deveria se tornar um sistema conveniente e uniforme de medidas e pesos.

Em 1799, foram aprovados dois padrões - para a unidade de comprimento (metro) e para a unidade de peso (quilograma).

Em 1874, foi introduzido o sistema GHS, baseado em três unidades de medida - centímetro, grama e segundo. Prefixos decimais de micro a mega também foram introduzidos.

Em 1889, a 1ª Conferência Geral de Pesos e Medidas adotou um sistema de medidas semelhante ao GHS, mas baseado no metro, no quilograma e no segundo, uma vez que estas unidades eram consideradas mais convenientes para o uso prático.

Posteriormente, foram introduzidas unidades básicas para medição de grandezas físicas na área de eletricidade e óptica.

Em 1960, a XI Conferência Geral de Pesos e Medidas adotou um padrão que foi inicialmente denominado Sistema Internacional de Unidades (SI).

Em 1971, a IV Conferência Geral de Pesos e Medidas alterou o SI, acrescentando, nomeadamente, uma unidade para medir a quantidade de uma substância (mol).

SI agora é aceito como um sistema jurídico

O sistema métrico é o nome geral do sistema decimal internacional de unidades, cujas unidades básicas são o metro e o quilograma. Embora existam algumas diferenças nos detalhes, os elementos do sistema são os mesmos em todo o mundo.

Padrões de comprimento e massa, protótipos internacionais. Os protótipos internacionais dos padrões de comprimento e massa – o metro e o quilograma – foram transferidos para armazenamento ao Bureau Internacional de Pesos e Medidas, localizado em Sèvres, subúrbio de Paris. O medidor padrão era uma régua feita de liga de platina com 10% de irídio, cuja seção transversal recebeu um formato de X especial para aumentar a rigidez à flexão com um volume mínimo de metal. Na ranhura de tal régua havia uma superfície plana longitudinal, e o metro era definido como a distância entre os centros de dois traços aplicados na régua em suas extremidades, a uma temperatura padrão de 0 ° C. A massa de um cilindro feito da mesma platina foi tomado como protótipo internacional da liga de irídio, igual ao metro padrão, com altura e diâmetro de cerca de 3,9 cm. O peso desta massa padrão, igual a 1 kg ao nível do mar ao nível do mar. latitude 45°, às vezes é chamada de quilograma-força. Assim, pode ser usado tanto como padrão de massa para um sistema absoluto de unidades, quanto como padrão de força para um sistema técnico de unidades em que uma das unidades básicas é a unidade de força.

Sistema SI internacional. O Sistema Internacional de Unidades (SI) é um sistema harmonizado que fornece uma e apenas uma unidade de medida para qualquer quantidade física, como comprimento, tempo ou força. Algumas das unidades recebem nomes especiais, um exemplo é a unidade de pressão pascal, enquanto os nomes de outras são derivados dos nomes das unidades das quais são derivadas, por exemplo a unidade de velocidade - metro por segundo. As unidades básicas, juntamente com duas geométricas adicionais, são apresentadas na Tabela. 1. As unidades derivadas para as quais são adotados nomes especiais são apresentadas na tabela. 2. De todas as unidades mecânicas derivadas, a mais importante A unidade de força é o newton, a unidade de energia é o joule e a unidade de potência é o watt. Newton é definido como a força que transmite uma aceleração de um metro por segundo ao quadrado a uma massa de um quilograma. Um joule é igual ao trabalho realizado quando o ponto de aplicação de uma força igual a um Newton se move uma distância de um metro na direção da força. Um watt é a potência com a qual um joule de trabalho é realizado em um segundo. Unidades elétricas e outras unidades derivadas serão discutidas abaixo. As definições oficiais de unidades maiores e menores são as seguintes.

Medidoré o comprimento do caminho percorrido no vácuo pela luz em 1/299.792.458 de segundo.

Quilograma igual à massa do quilograma protótipo internacional.

Segundo- duração de 9.192.631.770 períodos de oscilações de radiação correspondentes a transições entre dois níveis da estrutura hiperfina do estado fundamental do átomo de césio-133.

Kelvin igual a 1/273,16 da temperatura termodinâmica do ponto triplo da água.

Verruga igual à quantidade de uma substância que contém o mesmo número de elementos estruturais que os átomos do isótopo carbono-12 pesando 0,012 kg.

Radiano- um ângulo plano entre dois raios de um círculo, cujo comprimento do arco entre os quais é igual ao raio.

Esteradianoé igual ao ângulo sólido com o vértice no centro da esfera, recortando em sua superfície uma área igual à área de um quadrado com lado igual ao raio da esfera.

Para formar múltiplos e submúltiplos decimais, são prescritos vários prefixos e fatores, indicados na tabela. 3.

Assim, um quilômetro (km) equivale a 1.000 m e um milímetro equivale a 0,001 m (esses prefixos se aplicam a todas as unidades, como quilowatts, miliamperes, etc.)

Massa, comprimento e tempo . Todas as unidades básicas do SI, exceto o quilograma, são atualmente definidas em termos de constantes físicas ou fenômenos considerados imutáveis ​​e reproduzíveis com alta precisão. Quanto ao quilograma, ainda não foi encontrada uma forma de implementá-lo com o grau de reprodutibilidade que se consegue nos procedimentos de comparação de diversos padrões de massa com o protótipo internacional do quilograma. Tal comparação pode ser feita pesando em uma balança de mola, cujo erro não excede 1,10 -8. Os padrões de unidades múltiplas e submúltiplas para um quilograma são estabelecidos por pesagem combinada em balanças.

Como o medidor é definido em termos da velocidade da luz, ele pode ser reproduzido de forma independente em qualquer laboratório bem equipado. Assim, utilizando o método de interferência, as medidas de comprimento de linha e extremidade, que são utilizadas em oficinas e laboratórios, podem ser verificadas comparando diretamente com o comprimento de onda da luz. O erro com tais métodos em condições ideais não excede um bilionésimo (1 10 -9). Com o desenvolvimento da tecnologia laser, tais medições tornaram-se muito simplificadas e seu alcance expandiu-se significativamente.

Da mesma forma, o segundo, de acordo com a sua definição moderna, pode ser realizado de forma independente num laboratório competente numa instalação de feixe atómico. Os átomos do feixe são excitados por um oscilador de alta frequência sintonizado na frequência atômica, e um circuito eletrônico mede o tempo contando os períodos de oscilação no circuito oscilador. Tais medições podem ser realizadas com uma precisão da ordem de 1 10 -12 - muito maior do que era possível com definições anteriores do segundo, com base na rotação da Terra e sua revolução em torno do Sol. O tempo e seu recíproco, a frequência, são únicos porque seus padrões podem ser transmitidos por rádio. Graças a isso, qualquer pessoa que possua o equipamento de recepção de rádio adequado pode receber sinais de tempo exato e frequência de referência, que quase não diferem em precisão daqueles transmitidos pelo ar.

Mecânica. Com base nas unidades de comprimento, massa e tempo, podemos derivar todas as unidades utilizadas em mecânica, conforme mostrado acima. Se as unidades básicas forem metro, quilograma e segundo, então o sistema é denominado sistema de unidades ISS; se - centímetro, grama e segundo, então - pelo sistema de unidades GHS. A unidade de força no sistema CGS é chamada dina, e a unidade de trabalho é chamada erg. Algumas unidades recebem nomes especiais quando são utilizadas em ramos especiais da ciência. Por exemplo, ao medir a força de um campo gravitacional, a unidade de aceleração no sistema GHS é chamada gal. Existem várias unidades com nomes especiais que não estão incluídas em nenhum dos sistemas de unidades especificados. A barra, unidade de pressão anteriormente utilizada em meteorologia, é igual a 1.000.000 dinas/cm2. A potência, uma unidade obsoleta de potência ainda usada no sistema técnico de unidades britânico e também na Rússia, é de aproximadamente 746 watts.

Temperatura e calor. As unidades mecânicas não permitem resolver todos os problemas científicos e técnicos sem envolver quaisquer outras relações. Embora o trabalho realizado ao mover uma massa contra a ação de uma força e a energia cinética de uma certa massa sejam equivalentes por natureza à energia térmica de uma substância, é mais conveniente considerar a temperatura e o calor como quantidades separadas que não o fazem. dependem dos mecânicos.

Escala de temperatura termodinâmica. A unidade de temperatura termodinâmica Kelvin (K), chamada kelvin, é determinada pelo ponto triplo da água, ou seja, a temperatura na qual a água está em equilíbrio com gelo e vapor. Esta temperatura é considerada 273,16 K, o que determina a escala de temperatura termodinâmica. Esta escala, proposta por Kelvin, baseia-se na segunda lei da termodinâmica. Se houver dois reservatórios térmicos com temperatura constante e uma máquina térmica reversível que transfere calor de um deles para o outro de acordo com o ciclo de Carnot, então a razão entre as temperaturas termodinâmicas dos dois reservatórios é dada por T 2 /T 1 = -Q 2 Q 1, onde Q 2 e Q 1 - a quantidade de calor transferida para cada um dos reservatórios (sinal<минус>indica que o calor está sendo removido de um dos reservatórios). Assim, se a temperatura do reservatório mais quente for 273,16 K, e o calor retirado dele for duas vezes maior que o calor transferido para o outro reservatório, então a temperatura do segundo reservatório será 136,58 K. Se a temperatura do segundo reservatório é 0 K, então nenhum calor será transferido, uma vez que toda a energia do gás foi convertida em energia mecânica na seção de expansão adiabática do ciclo. Essa temperatura é chamada de zero absoluto. A temperatura termodinâmica comumente utilizada em pesquisas científicas coincide com a temperatura incluída na equação de estado de um gás ideal PV = RT, onde P é a pressão, V é o volume e R é a constante do gás. A equação mostra que, para um gás ideal, o produto do volume e da pressão é proporcional à temperatura. Esta lei não é exatamente satisfeita para nenhum dos gases reais. Mas se forem feitas correções para forças viriais, então a expansão dos gases nos permite reproduzir a escala de temperatura termodinâmica.

Escala internacional de temperatura. De acordo com a definição descrita acima, a temperatura pode ser medida com precisão muito alta (até aproximadamente 0,003 K próximo ao ponto triplo) por termometria gasosa. Um termômetro de resistência de platina e um reservatório de gás são colocados em uma câmara isolada termicamente. Quando a câmara é aquecida, a resistência elétrica do termômetro aumenta e a pressão do gás no reservatório aumenta (de acordo com a equação de estado), e quando resfriada observa-se o quadro inverso. Ao medir a resistência e a pressão simultaneamente, você pode calibrar o termômetro pela pressão do gás, que é proporcional à temperatura. O termômetro é então colocado em um termostato no qual a água líquida pode ser mantida em equilíbrio com suas fases sólida e vapor. Ao medir sua resistência elétrica nesta temperatura, obtém-se uma escala termodinâmica, pois à temperatura do ponto triplo é atribuído um valor igual a 273,16 K.

Existem duas escalas internacionais de temperatura - Kelvin (K) e Celsius (C). A temperatura na escala Celsius é obtida a partir da temperatura na escala Kelvin subtraindo 273,15 K desta última.

Medições precisas de temperatura usando termometria a gás requerem muito trabalho e tempo. Portanto, a Escala Prática Internacional de Temperatura (IPTS) foi introduzida em 1968. Usando esta escala, termômetros tipos diferentes pode ser calibrado em laboratório. Essa escala foi estabelecida por meio de um termômetro de resistência de platina, um termopar e um pirômetro de radiação, utilizados nos intervalos de temperatura entre determinados pares de pontos de referência constantes (referências de temperatura). O MPTS deveria corresponder à escala termodinâmica com a maior precisão possível, mas, como se viu mais tarde, seus desvios foram muito significativos.

Escala de temperatura Fahrenheit. A escala de temperatura Fahrenheit, amplamente utilizada em combinação com o sistema técnico de unidades britânico, bem como em medições não científicas em muitos países, é geralmente determinada por dois pontos de referência constantes - a temperatura de derretimento do gelo (32°F) e o ponto de ebulição da água (212 ° F) à pressão normal (atmosférica). Portanto, para obter a temperatura Celsius da temperatura Fahrenheit, é necessário subtrair 32 desta última e multiplicar o resultado por 5/9.

Unidades de calor. Como o calor é uma forma de energia, pode ser medido em joules, e esta unidade métrica foi adotada por acordo internacional. Mas como a quantidade de calor já foi determinada pela mudança na temperatura de uma certa quantidade de água, uma unidade chamada caloria se generalizou e é igual à quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de um grama de água em 1°C. . Devido ao fato de a capacidade calorífica da água depender da temperatura , tive que esclarecer o valor calórico. Pelo menos dois apareceram calorias diferentes - <термохимическая>(4,1840 J) e<паровая>(4.1868J).<Калория>, que é usado em dietética, é na verdade uma quilocaloria (1000 calorias). A caloria não é uma unidade do SI e caiu em desuso na maioria dos campos da ciência e tecnologia.

Eletricidade e magnetismo. Todas as unidades de medida elétricas e magnéticas comumente aceitas são baseadas no sistema métrico. De acordo com as definições modernas de unidades elétricas e magnéticas, todas são unidades derivadas, derivadas por certas fórmulas físicas das unidades métricas de comprimento, massa e tempo. Como a maioria das grandezas elétricas e magnéticas não são tão fáceis de medir utilizando os padrões mencionados, descobriu-se que é mais conveniente estabelecer, através de experimentos apropriados, padrões derivativos para algumas das grandezas indicadas, e medir outras utilizando tais padrões.

Unidades SI. Abaixo está uma lista de unidades elétricas e magnéticas do SI.

O ampere, uma unidade de corrente elétrica, é uma das seis unidades básicas do SI. Ampere é a intensidade de uma corrente constante que, ao passar por dois condutores retos paralelos de comprimento infinito e com área de seção transversal circular desprezível, localizados no vácuo a uma distância de 1 m um do outro, causaria uma força de interação igual a 2 10 em cada seção do condutor com 1 m de comprimento - 7 N.

Volt, uma unidade de diferença de potencial e força eletromotriz. Volt - tensão elétrica em uma seção de um circuito elétrico com corrente contínua de 1 A e consumo de energia de 1 W.

Coulomb, unidade de quantidade de eletricidade (carga elétrica). Coulomb - a quantidade de eletricidade que passa pela seção transversal de um condutor a uma corrente constante de 1 A em 1 s.

Farad, uma unidade de capacitância elétrica. Farad é a capacitância de um capacitor em cujas placas, quando carregado a 1 C, aparece uma tensão elétrica de 1 V.

Henry, unidade de indutância. Henry é igual à indutância do circuito no qual ocorre uma fem autoindutiva de 1 V quando a corrente neste circuito muda uniformemente em 1 A em 1 s.

Unidade Weber de fluxo magnético. Weber é um fluxo magnético, quando diminui a zero, uma carga elétrica igual a 1 C flui no circuito a ele conectado, que possui resistência de 1 Ohm.

Tesla, uma unidade de indução magnética. Tesla é a indução magnética de um campo magnético uniforme, no qual o fluxo magnético através de uma área plana de 1 m2, perpendicular às linhas de indução, é igual a 1 Wb.

Padrões práticos. Na prática, o valor do ampere é reproduzido medindo-se efetivamente a força de interação entre as espiras do fio que transporta a corrente. Como a corrente elétrica é um processo que ocorre ao longo do tempo, um padrão de corrente não pode ser armazenado. Da mesma forma, o valor do volt não pode ser fixado diretamente de acordo com a sua definição, pois é difícil reproduzir o watt (unidade de potência) com a precisão necessária por meios mecânicos. Portanto, o volt é reproduzido na prática por meio de um grupo de elementos normais. Nos Estados Unidos, em 1º de julho de 1972, a legislação adotou uma definição de volt baseada no efeito Josephson em corrente alternada (a frequência da corrente alternada entre duas placas supercondutoras é proporcional à tensão externa).

Luz e iluminação. As unidades de intensidade luminosa e de iluminância não podem ser determinadas apenas com base em unidades mecânicas. Podemos expressar o fluxo de energia numa onda de luz em W/m2, e a intensidade da onda de luz em V/m, como no caso das ondas de rádio. Mas a percepção da iluminação é um fenômeno psicofísico em que não só a intensidade da fonte de luz é significativa, mas também a sensibilidade do olho humano à distribuição espectral dessa intensidade.

Por acordo internacional, a unidade de intensidade luminosa é a candela (anteriormente chamada de vela), igual à intensidade luminosa em uma determinada direção de uma fonte que emite radiação monocromática de frequência 540 10 12 Hz (l = 555 nm), a intensidade energética da radiação luminosa nesta direção é 1/683 W/média. Isso corresponde aproximadamente à intensidade luminosa de uma vela de espermacete, que já serviu como padrão.

Se a intensidade luminosa da fonte for uma candela em todas as direções, então o fluxo luminoso total será de 4p lumens. Assim, se esta fonte estiver localizada no centro de uma esfera com raio de 1 m, então a iluminação da superfície interna da esfera é igual a um lúmen por metro quadrado, ou seja, uma suíte.

Raios X e radiação gama, radioatividade. Raio X (R) é uma unidade desatualizada de dose de exposição de raios X, radiação gama e fótons, igual à quantidade de radiação que, levando em consideração a radiação de elétrons secundários, forma íons em 0,001 293 g de ar, portador de carga, igual a uma unidade de carga GHS de cada sinal. A unidade SI de dose de radiação absorvida é o cinza, igual a 1 J/kg. O padrão para dose de radiação absorvida é uma configuração com câmaras de ionização que medem a ionização produzida pela radiação.

Curie (Ci) é uma unidade obsoleta de atividade de um nuclídeo em uma fonte radioativa. Curie é igual à atividade de uma substância radioativa (droga), na qual ocorrem 3.700 10 10 eventos de decaimento em 1 s. No sistema SI, a unidade de atividade isotópica é o becquerel, igual à atividade do nuclídeo em uma fonte radioativa na qual ocorre um evento de decaimento em 1 s. Os padrões de radioatividade são obtidos medindo as meias-vidas de pequenas quantidades de materiais radioativos. Em seguida, câmaras de ionização, contadores Geiger, contadores de cintilação e outros instrumentos para registro de radiação penetrante são calibrados e verificados usando tais padrões.

Sistema de unidades de grandezas físicas, versão moderna do sistema métrico. SI é o sistema de unidades mais utilizado no mundo, tanto na vida cotidiana quanto na ciência e tecnologia. O SI é agora aceite como o principal sistema de unidades pela maioria dos países do mundo e é quase sempre utilizado na engenharia, mesmo em países onde as unidades tradicionais são utilizadas na vida quotidiana. Nestes poucos países (por exemplo, os EUA), as definições das unidades tradicionais foram modificadas para ligá-las por factores fixos às unidades SI correspondentes.

O SI foi adotado pela XI Conferência Geral de Pesos e Medidas em 1960, e várias conferências subsequentes fizeram uma série de alterações no SI.

Em 1971, a XIV Conferência Geral de Pesos e Medidas alterou o SI, acrescentando, nomeadamente, uma unidade de quantidade de uma substância (mol).

Em 1979, a XVI Conferência Geral de Pesos e Medidas adotou uma nova definição de candela que ainda hoje está em vigor.

Em 1983, a XVII Conferência Geral de Pesos e Medidas adotou uma nova definição de metro que ainda hoje está em vigor.

O SI define sete unidades básicas e derivadas de grandezas físicas (doravante denominadas unidades), bem como um conjunto de prefixos. Foram estabelecidas abreviaturas padrão para unidades e regras para registrar unidades derivadas.

Unidades básicas: quilograma, metro, segundo, ampere, kelvin, mol e candela. No âmbito do SI, estas unidades são consideradas como tendo dimensões independentes, ou seja, nenhuma das unidades básicas pode ser derivada das outras.

Unidades derivadas são obtidas de unidades básicas usando operações algébricas como multiplicação e divisão. Algumas das unidades derivadas do SI recebem seus próprios nomes, como o radiano.

Os prefixos podem ser usados ​​antes dos nomes das unidades; significam que uma unidade deve ser multiplicada ou dividida por um determinado número inteiro, uma potência de 10. Por exemplo, o prefixo “quilo” significa multiplicado por 1000 (quilômetro = 1000 metros). Os prefixos SI também são chamados de prefixos decimais.

Muitas unidades não sistêmicas, como, por exemplo, tonelada, hora, litro e elétron-volt não estão incluídas no SI, mas são “permitidas para uso junto com unidades do SI”.

Sete unidades básicas e a dependência de suas definições

Unidades básicas do SI

Unidades derivadas com seus próprios nomes

As unidades que não estão incluídas no SI, mas por decisão da Conferência Geral de Pesos e Medidas, são “permitidas para uso em conjunto com o SI”.

Regras para escrever símbolos de unidade

As designações das unidades são impressas em fonte reta; nenhum ponto é colocado após a designação como sinal de abreviatura.

As designações são colocadas após os valores numéricos das quantidades separadas por um espaço; As exceções são as notações na forma de um sinal acima de uma linha; elas não são precedidas de um espaço; Exemplos: 10 m/s, 15°.

Se o valor numérico for uma fração com barra, ele será colocado entre parênteses, por exemplo: (1/60) s −1.

Ao indicar os valores das grandezas com desvios máximos, eles são colocados entre colchetes ou atrás do valor numérico da grandeza e seu desvio máximo é colocada uma designação de unidade: (100,0 ± 0,1) kg, 50 g ± 1 g.

As designações das unidades incluídas no produto são separadas por pontos na linha central (N·m, Pa·s); não é permitida a utilização do símbolo “×” para este fim. Nos textos datilografados é permitido não aumentar o ponto final ou separar os símbolos com espaços, se isso não causar mal-entendidos.

Você pode usar uma barra horizontal ou uma barra (apenas uma) como sinal de divisão na notação. Ao usar uma barra, se o denominador contiver um produto de unidades, ele será colocado entre parênteses. Correto: W/(m·K), incorreto: W/m/K, W/m·K.

É permitido usar designações de unidades na forma de um produto de designações de unidades elevadas a potências (positivas e negativas): W m −2 K −1 , A m². Ao usar potências negativas, você não deve usar barra horizontal ou barra (sinal de divisão).

É permitido usar combinações de caracteres especiais com designações de letras, por exemplo: °/s (graus por segundo).

Não é permitida a combinação de designações e nomes completos de unidades. Incorreto: km/h, correto: km/h.

As designações de unidades derivadas de sobrenomes são escritas em letras maiúsculas, inclusive aquelas com prefixos SI, por exemplo: ampere - A, megapascal - MPa, quilonewton - kN, gigahertz - GHz.