1.1 Основні теоретичні положення

Фізичну величину, якій за визначенням присвоєно числове значення, рівне одиниці, називають одиницею фізичної величини. Для уніфікації і можливості порівняння результатів вимірювання, які здійснюються різними дослідниками, одиниці фізичних величин об'єднані в системи, які є сукупностями основних і похідних одиниць.

При визначенні одиниць системи підбирається така послідовність фізичних співвідношень, при якій кожне наступне співвідношення містить тільки одну нову фізичну величину. Це дозволяє визначити одиниці фізичних величин через сукупність раніше визначених одиниць, тобто через основні (незалежні) одиниці системи. Основні одиниці утворюють мінімальний набір незалежних вихідних одиниць, а похідні одиниці представляють собою комбінацію основних одиниць.

Для системи одиниць характерні такі властивості: універсальність (метод побудови системи не пов'язаний з конкретними фізичними величинами); мінімальна кількість незалежних одна від одної основних одиниць, які можна відтворити з найменшою похибкою, можливість утворення похідних одиниць, які не протирічать одна одній, охоплюють всі види вимірювань, всі фізичні величини; незалежність вибору основних одиниць від їх кількісних значень.

У залежності від набору основних одиниць в різні часи і в різних країнах було розроблено велику кількість систем фізичних величин. В табл. 1.1 подані короткі відомості про основні системи.

Таблиця 1.1 – Системи одиниць фізичних величин

Назва системи	Основні одиниці , які входять в систему	Короткі історичні відомості про створення системи та її особливості
Система російських одиниць	Міри: ваги — гривна або фунт; довжини— сажень, аршин; об'єму сипучих тіл — четверик; рідин — відро; земельних площ — ар, гектар	Офіційно встановлена з 1736 р. 3 1870 р. замінена метричною системою
Метрична система мір і ваг	Метр, кілограм	Прийнята у Франції в 1790р
Система одиниць аптекарсь­кої ваги	Фунт, унція, драхма , скрупул, грам	Розроблена Салернською медичною школою в ХІІ ст. Існувала в Росії до 1899 р.
Природна система одиниць	Фундаментальні фізичні постійні: гравітаційна, Планка, Больцмана, швидість світла, маса і заряд електрона	Запропонував Планк у 1906 р., пізніше удосконалювалась вченими Людовічі, Хартрі, Грескі, Діраком. Характерні дуже малі розміри одиниць довжини маси, часу, і великі розміри одиниці температури. Низька точність відтворення одиниць
МКГСС	Метр, кілограм, сила, секунда	Отримала розповсюдження в другій половині ХІХ ст. Придатна для використання тільки в механіці, оскільки містять тільки механічні і геометричні одиниці, відсутня відповідність з тепловими і електричними одиницями
МКС	Метр, кілограм , секунда	Запропонована в 1901 р. Джорджі. Система є когерентною, застосовувалась в механіці і акустиці, ввійшла як складова в систему CІ
МКСК	Метр, кілограм, секунда, кельвін	Застосовувалась до 1967 р. в молекулярній фізиці. Ввійшла як складова частина в систему CІ
МКСА	Метр, кілограм, секунда, ампер	Запропонована в 1901 р. Джорджі, прийнята в 1950 р. для застосування в області електромагнітних вимірювань та вимірів іонізуючих випромінювань. Входить як складова частина в систему CІ
МКСЛ	Метр, кілограм, секунда, люмен	Застосовувалась в оптиці. Введена в СРСР в 1948 році, відмінена в 1956р
МКС	Метр, кілограм, секунда, кандела	Застосовувалась для вимірювань фотометричних величин, введена в СРСР у 1956 р. Ввійшла як складова частина в систему CІ
МТС	Метр, тона, секунда	Узаконена у Франції в 1919 р. Введена в СРСР у 1927 р. Відмінена в 1955 р.
СГС, (СГСЕ), (СГСМ)	Сантиметр, грам, секунда. (електрична постійна ε0), (магнітна постійна μ0)	Розроблені в 1862—1870 роках Комітетом з електричних еталонів Британської асоціації для розвитку наук. Введена в СРСР в 1932—1934 роках. В даний час дозволяється застосовувати дану систему в наукових працях
СГСК	Сантиметр, грам, секунда, кельвін	Застосовувалась при описуванні теплових явищ. Практично система малопридатна з причини малих розмірів більшості одиниць
СГСЛ	Сантиметр, грам, секунда, люмен	У 1956р. офіційно замінена системою МСК
СГСР	Сантиметр, грам, секунда, рентген	Введена в 1928р. в Стокгольмі. Розмірність рентгена позна- чається X. Система застосовувалась в дозиметрії іонізуючих випромінювань
Міжнародна система (SI)	Метр, кілограм, секунда, градус Кельвіна, моль, кандела. Додаткові одиниці: радіан, стерадіан	Прийнята в 1956 р. Генеральною конференцією по мірах і вагах. В СРСР введена з 1978 р. як основна система одиниць

У даний час найбільш використовуваною в міжнародному масштабі є система фізичних одиниць SI, яка має сім основних одиниць: метр, кілограм, секунда, кельвін, моль, кандела та дві додаткові: радіан, стерадіан. Всі решта одиниць фізичних одиниць в SІ — похідні. Вони утворюються при допомозі простих рівнянь на основі їх залежності від основних одиниць системи.

Найменування похідних одиниць, які не мають власних назв, утворюються із найменувань основних, додаткових і похідних одиниць, які мають назву у відповідності з такими правилами.

Якщо похідна одиниця утворена як добуток одиниць, то її назва записується через дефіс, а позначається через крапку, підняту на рівень висоти прописних букв. При цьому для різних відмінків змінюється закінчення тільки останнього слова. Наприклад: кілограм-метра, кг* м.

Якщо похідна одиниця утворена як частка від ділення основних одиниць, то спочатку записують в називному відмінку назви одиниць, які стоять в чисельнику, а потім назви одиниць, які стоять в знаменнику, з прийменником "на". Якщо одиниця характеризує швидкість перебігу процесу, то її назва пишеться з прийменником "за". При скороченому позначенні цих одиниць чисельник від знаменника відокремлюється горизонтальною або косою лінією. У випадку запису за допомогою косої лінії, якщо знаменник містить добуток декількох одиниць, то їх позначення записують в дужках. При відмінюванні одиниць, які містять знаменник, змінюється тільки чисельник. Наприклад: метра за секунду (м/с).

Якщо в похідну одиницю входить одиниця площі або об'єму, то в назву цієї одиниці входять прикметники "квадратний" або "кубічний". Якщо друга або третя степінь довжини не представляє собою площу або об'єм, то в назву одиниці повинні входити вирази "в квадраті" або "в другій степені", "в кубі" або " в третій степені ".

Повні назви одиниць, які встановлено на честь вчених, пишуться з малої букви, а скорочене позначення пишеться з великої букви. Наприклад: 10 ампер, але 10 А.

Десяткові дольні і кратні одиниці утворюються з допомогою приставок у відповідності з такими правилами :

а) при записуванні слід користуватися тільки однією приставкою;

б) приставки рекомендується вибирати таким чином, щоб числові значення величин знаходились в межах від 0,1 до 1000;

в) назви приставок і їх позначення записуються разом з назвами одиниць. Наприклад: сантиметр або скорочено см, міліграм або мг;

г) в назві одиниці, яка відповідає добуткові одиниць, приставку приєднують до назви першої одиниці. Наприклад: міліампер-секунда;

д) в назві одиниці, яка відповідає відношенню одиниць, приставку приєднують до назви першої одиниці, яка входить в чисельник. Однак у випадку кратних або дольних одиниць площі чи об'єму можна використовувати приставку у другому або наступних множниках чисельника або знаменника. Наприклад: ват на квадратний сантиметр;

е) при утворенні назви дольної чи кратної одиниці маси приставка приєднується до назви "грам ". Наприклад: кілограм, мегаграм;

Таблиця 1.2 -Приставки в системі SІ

Назва	Позначення	Множник
екса	Е	1018
пета	П	1015
тера	Т	1012
гіга	Г	109
мега	М	106
кіло	к	103
гекто	г	102
дека	да	10
деци	д	10-1
санти	с	10-2
мілі	м	10-3
мікро	мк	10-6
нано	н	10-9
піко	п	10-12
фенто	ф	10-15
атто	а	10-18

Прийняті в Міжнародній системі SI приставки наведені в табл. 1.2

є) позначення одиниць слід записувати після числових значень величини в одному рядку. Між останньою цифрою числового значення одиниці і її буквовим позначенням залишається пустий інтервал (один пробіл);

ж) при вказуванні значень величин з граничними відхиленнями слід і числові значення, і відхилення розміщувати в дужках або проставляти позначення одиниць і після числового значення величини, і після її відхилення . Наприклад: або ;

з) при вказуванні інтервалу або декількох числових значень фізичної величини слід наводити позначення тільки після останньої цифри. Наприклад: від 10 до 60 кг і 4, 5, 6, 9 кг.

Система SІ поступово витісняє інші системи одиниць. Однак все ще широко розповсюджені одиниці, які є позасистемними або входять в інші системи одиниць. У таблицях 1.3…1.9 подані найбільш вживані на даний час різні одиниці основних фізичних величин.