§1.2.Международная система единиц si

Система единиц SI, правила образования производных единиц в системе

Развитие науки и техники, рост научно-технических и экономических связей привели к необходимости установления единообразия единиц измерений в международном масштабе. Требовалась единая система единиц физических величин, удобная в практическом применении и охватывающая различные области измерений. В 1960 г. IX Генеральная конференция по мерам и весам приняла международную систему единиц СИ (SI — начальные буквы французского наименования System International). При разработке этой системы были приняты удобные для практики единицы, уже получившие распространение. Например, в качестве основной единицы длины в СИ принят – метр, все остальные единицы — сантиметр, миллиметр и т.д. являются производными. Другие физические величины, зависящие от единицы длины, также выражаются в СИ через основную единицу - метр. Например, скорость – м/с, плотность тока –А/м² , а не через производные.

Международная система единиц состоит из семи основных единиц, двух дополнительных единиц и необходимого числа производных единиц.

Основными единицами в международной системе единиц являются: единица длины- метр (м), единица массы - килограмм (кг), единица времени - секунда (с), единица силы электрического тока - ампер (А), единица термодинамической температуры - кельвин (К), единица силы света - кандела (кд), единица количества вещества - моль (моль). Все остальные производные или когерентные.

Когерентные производные единицы (далее– производные единицы) Международной системы единиц, как правило, образуют с помощью простейших уравнений связи между величинами (определяющих уравнений), в которых числовые коэффициенты равны 1. Для образования производных единиц обозначения величин в уравнениях связи заменяют обозначениями единиц СИ.

Пример – Единицу скорости образуют с помощью уравнения, определяющего скорость прямолинейно и равномерно движущейся материальной точки

V = S/T,

где V— скорость; S— длина пройденного пути; T— время движения материальной точки.

Подстановка вместо и обозначений их единиц СИ дает [V]=[S]/[T]=1m/s.

Следовательно, единицей скорости СИ является метр в секунду. Он равен скорости прямолинейно и равномерно движущейся материальной точки, при которой эта точка за время 1s перемещается на расстояние 1m.

Если уравнение связи содержит числовой коэффициент, отличный от 1, то для образования когерентной производной единицы СИ в правую часть подставляют обозначения величин со значениями в единицах СИ, дающими после умножения на коэффициент общее числовое значение, равное 1.

Пример. Если для образования единицы энергии используют уравнение

E= MV²/2

где Е— кинетическая энергия; M— масса материальной точки; V— скорость движения материальной точки, то для образования когерентной единицы энергии СИ используют, например, уравнение

[E]=1/2(2[M]·[V]²) =1/2(2kg)(1m/s)²= 1kg·m/s²·m=1N·m=1J

Следовательно, единицей энергии СИ является джоуль (равный ньютон-метру). В приведенных примерах он равен кинетической энергии тела массой 2kg, движущегося со скоростью 1m/s, или же тела массой 1kg, движущегося со скоростью 2^1/2m/s.