Международная система единиц

Международная система единиц

Международная система единиц, СИ (фр. Le Système International d’Unités, SI) — система единиц физических величин, современный вариант метрической системы. СИ является наиболее широко используемой системой единиц в мире, как в повседневной жизни, так и в науке и технике. Тем не менее, в большинстве научных работ по электродинамике используется Гауссова система единиц, из-за ряда недостатков СИ. В частности, в СИ напряжённость (В/м) и смещение (Кл/м² (L−2TI)) имеют разную размерность; возникает т. н. диэлектрическая проницаемость вакуума, лишённая физического смысла.[1] В настоящее время СИ принята в качестве основной системы единиц большинством стран мира и почти всегда используется в области техники, даже в тех странах, в которых в повседневной жизни используются традиционные единицы. В этих немногих странах (например, в США) определения традиционных единиц были изменены.

Официальным международным документом по системе СИ является Брошюра СИ (фр. Brochure SI, англ. SI Brochure), издающаяся с 1970 года. С 1985 года выходит на французском и английском языках, переведена также на ряд других языков. В 2006 году вышло 8-е издание.

Даты перехода на метрическую систему. Страны, которые не приняли систему СИ в качестве основной или единственной (Либерия, Мьянма, США), отмечены чёрным цветом

Содержание

Общие сведения

Строгое определение СИ формулируется таким образом:

Международная система единиц (СИ) — система единиц, основанная на Международной системе величин, вместе с наименованиями и обозначениями, а также набором приставок и их наименованиями и обозначениями вместе с правилами их применения, принятая Генеральной конференцией по мерам и весам (CGPM).

— Международный словарь по метрологии[2]

При этом под Международной системой величин понимается система величин, основанная на подмножестве семи основных величин: длине, массе, времени, электрическом токе, термодинамической температуре, количестве вещества и силе света.

СИ была принята XI Генеральной конференцией по мерам и весам, некоторые последующие конференции внесли в СИ ряд изменений.

СИ определяет семь основных и производные единицы физических величин (далее — единицы), а также набор приставок. Установлены стандартные сокращённые обозначения для единиц и правила записи производных единиц.

Основные единицы: килограмм, метр, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела. В рамках СИ считается, что эти единицы имеют независимую размерность, то есть ни одна из основных единиц не может быть получена из других.

Производные единицы получаются из основных с помощью алгебраических действий, таких как умножение и деление. Некоторым из производных единиц в СИ присвоены собственные названия, например, радиану.

Приставки можно использовать перед названиями единиц; они означают, что единицу нужно умножить или разделить на определённое целое число, степень числа 10. Например, приставка «кило» означает умножение на 1000 (километр = 1000 метров). Приставки СИ называют также десятичными приставками.

Названия и обозначения единиц

Дорожный указатель в Китае с использованием международного обозначения километра, кратной единицы от единицы СИ

Согласно международным документам (Брошюра СИ, ISO 80000, Международный метрологический словарь[2]), единицы СИ имеют названия и обозначения. Названия единиц могут записываться и произноситься по-разному на разных языках, например: фр. kilogramme, англ. kilogram, порт. quilograma, валл. cilogram, болг. килограм, греч. χιλιόγραμμο, кит. 千克, яп. キログラム. В таблице даны французские и английские названия, указанные в международных документах. Обозначения единиц, согласно Брошюре СИ, являются не сокращениями, а математическими объектами (фр. entités mathématiques, англ. mathematical entities). Они входят в международную научную символику ISO 80000 и от языка не зависят, например: kg. В международных обозначениях единиц используются буквы латинского алфавита, в отдельных случаях греческие буквы или специальные символы.

Однако на постсоветском пространстве (СНГ, СНГ-2, Грузия) и в Монголии, где принят алфавит на основе кириллицы, наряду с международными обозначениями (а фактически — вместо них) используются обозначения, основанные на национальных названиях: рус. килограмм — кг, груз. კილოგრამი — კგ, азерб. kiloqram — kq. С 1978 года русские обозначения единиц подчиняются тем же правилам написания, что и международные (см. ниже).

В России действует ГОСТ 8.417—2002, предписывающий обязательное использование единиц СИ. В нём перечислены единицы физических величин, разрешённые к применению, приведены их международные и русские обозначения и установлены правила их использования.

По этим правилам, при договорно-правовых отношениях в области сотрудничества с зарубежными странами, а также в поставляемых за границу вместе с экспортной продукцией технических и других документах разрешается применять только международные обозначения единиц. Применение международных обозначений обязательно также на шкалах и табличках измерительных приборов. В остальных случаях, например, во внутренних документах и обычных публикациях можно использовать либо международные, либо русские обозначения. Не допускается одновременно применять международные и русские обозначения, за исключением публикаций по единицам величин.

Названия единиц подчиняются грамматическим нормам того языка, в котором используются: один моль, два моля, пять молей; рум. cinci kilograme, treizeci de kilograme. Обозначения единиц не изменяются: 1 mol, 2 mol, 5 mol; 1 моль, 2 моль, 5 моль; 5 kg, 30 kg. Грамматической особенностью ряда названий единиц в русском языке является счётная форма: пятьдесят вольт, сто ватт.[3]

История

Международный эталон метра, использовавшийся с 1889 по 1960 год

СИ является развитием метрической системы мер, которая была создана французскими учёными и впервые широко внедрена после Великой французской революции. До введения метрической системы единицы выбирались независимо друг от друга. Поэтому пересчёт из одной единицы в другую был сложным. К тому же в разных местах применялись разные единицы, иногда с одинаковыми названиями. Метрическая система должна была стать удобной и единой системой мер и весов.

В 1799 году во Франции были изготовлены два эталона — для единицы длины (метр) и для единицы массы (килограмм).[4]

В 1874 году была представлена система СГС, основанная на трёх единицах — сантиметр, грамм и секунда — и десятичных приставках от микро до мега.[4]

В 1875 году была подписана Метрическая конвенция. Были начаты работы по разработке международных эталонов метра и килограмма.

В 1889 году I Генеральная конференция по мерам и весам приняла систему мер, сходную с СГС, но основанную на метре, килограмме и секунде, так как эти единицы были признаны более удобными для практического использования.[4]

В последующем были введены базовые единицы для физических величин в области электричества и оптики.

В 1960 году XI Генеральная конференция по мерам и весам приняла стандарт, который впервые получил название «Международная система единиц (СИ)».

В 1971 году XIV Генеральная конференция по мерам и весам внесла изменения в СИ, добавив, в частности, единицу количества вещества (моль).

В 1979 году XVI Генеральная конференция по мерам и весам приняла новое, действующее поныне, определение канделы.

В 1983 году XVII Генеральная конференция по мерам и весам приняла новое, действующее поныне, определение метра.

Единицы СИ

Названия единиц СИ пишутся со строчной буквы, после обозначений единиц СИ точка не ставится, в отличие от обычных сокращений.

Основные единицы

Величина Единица
Наименование Размерность Наименование Обозначение
русское французское/английское русское международное
Длина L метр mètre/metre м m
Масса M килограмм[5] kilogramme/kilogram кг kg
Время T секунда seconde/second с s
Сила электрического тока I ампер ampère/ampere А A
Термодинамическая температура Θ кельвин kelvin К K
Количество вещества N моль mole моль mol
Сила света J кандела candela кд cd

Производные единицы

Производные единицы могут быть выражены через основные с помощью математических операций: умножения и деления. Некоторым из производных единиц для удобства присвоены собственные названия, такие единицы тоже можно использовать в математических выражениях для образования других производных единиц.

Математическое выражение для производной единицы измерения вытекает из физического закона, с помощью которого эта единица измерения определяется или определения физической величины, для которой она вводится. Например, скорость — это расстояние, которое тело проходит в единицу времени; соответственно, единица измерения скорости — м/с (метр в секунду).

Часто одна и та же единица может быть записана по-разному, с помощью разного набора основных и производных единиц (см., например, последнюю колонку в таблице Производные единицы с собственными названиями). Однако на практике используются установленные (или просто общепринятые) выражения, которые наилучшим образом отражают физический смысл величины. Например, для записи значения момента силы следует использовать Н·м, и не следует использовать м·Н или Дж.

Производные единицы с собственными названиями
Величина Единица Обозначение Выражение
русское название французское/английское название русское международное
Плоский угол радиан radian рад rad м·м−1 = 1
Телесный угол стерадиан steradian ср sr м2·м−2 = 1
Температура по шкале Цельсия[6] градус Цельсия degré Celsius/degree Celsius °C °C K
Частота герц hertz Гц Hz с−1
Сила ньютон newton Н N кг·м·c−2
Энергия джоуль joule Дж J Н·м = кг·м2·c−2
Мощность ватт watt Вт W Дж/с = кг·м2·c−3
Давление паскаль pascal Па Pa Н/м2 = кг·м−1·с−2
Световой поток люмен lumen лм lm кд·ср
Освещённость люкс lux лк lx лм/м² = кд·ср/м²
Электрический заряд кулон coulomb Кл C А·с
Разность потенциалов вольт volt В V Дж/Кл = кг·м2·с−3·А−1
Сопротивление ом ohm Ом Ω В/А = кг·м2·с−3·А−2
Электроёмкость фарад farad Ф F Кл/В = с4·А2·кг−1·м−2
Магнитный поток вебер weber Вб Wb кг·м2·с−2·А−1
Магнитная индукция тесла tesla Тл T Вб/м2 = кг·с−2·А−1
Индуктивность генри henry Гн H кг·м2·с−2·А−2
Электрическая проводимость сименс siemens См S Ом−1 = с3·А2·кг−1·м−2
Активность радиоактивного источника беккерель becquerel Бк Bq с−1
Поглощённая доза ионизирующего излучения грей gray Гр Gy Дж/кг = м²/c²
Эффективная доза ионизирующего излучения зиверт sievert Зв Sv Дж/кг = м²/c²
Активность катализатора катал katal кат kat моль/с

Новое определение

На XXIV Генеральной конференции по мерам и весам 17—21 октября 2011 года была единогласно принята резолюция[7], в которой, в частности, предложено в будущей ревизии Международной системы единиц переопределить основные единицы измерений таким образом, чтобы некоторые физические константы, выраженные через эти единицы, стали точно определёнными числами. Некоторые из этих определений уже введены ранее. В своём окончательном виде СИ будет системой единиц, в которой[7]:

Выше Х заменяет одну или более значащих цифр, которые будут определены в окончательном релизе на основании наиболее точных рекомендаций CODATA.[9] Из этого набора семи точно определённых констант будут получены семь скорректированных основных единиц измерения СИ.

Единицы, не входящие в СИ

Некоторые единицы, не входящие в СИ, по решению Генеральной конференции по мерам и весам «допускаются для использования совместно с СИ».

Единица Французское​/​английское название Обозначение Величина в единицах СИ
русское международное
минута minute мин min 60 с
час heure/hour ч h 60 мин = 3600 с
сутки jour/day сут d 24 ч = 86 400 с
градус degré/degree ° ° (π/180) рад
угловая минута minute (1/60)° = (π/10 800)
угловая секунда seconde​/​second (1/60)′ = (π/648 000)
литр litre л l, L 1/1000 м³
тонна tonne т t 1000 кг
непер neper Нп Np безразмерна
бел bel Б B безразмерна
электронвольт electronvolt эВ eV ≈1,60217733·10−19 Дж
атомная единица массы, дальтон unité de masse atomique unifiée, dalton​/​unified atomic mass unit, dalton а. е. м. u, Da ≈1,6605402·10−27 кг
астрономическая единица unité astronomique​/​astronomical unit а. е. ua ≈1,49597870691·1011 м
морская миля mille marin​/​nautical mile миля M[10] 1852 м (точно)
узел nœud/knot уз kn[10] 1 морская миля в час = (1852/3600) м/с
ар are а a 10² м²
гектар hectare га ha 104 м²
бар bar бар bar 105 Па
ангстрем ångström Å Å 10−10 м
барн barn б b 10−28 м²

Кроме того, ГОСТ 8.417-2002 разрешает применение следующих единиц: град, световой год, парсек, диоптрия, киловатт-час, вольт-ампер, вар, ампер-час, карат, текс, гал, оборот в секунду, оборот в минуту. Разрешается применять единицы относительных и логарифмических величин, такие как процент, промилле, миллионная доля, фон, октава, декада. Допускается также применять единицы времени, получившие широкое распространение, например, неделя, месяц, год, век, тысячелетие.

Другие единицы применять не разрешается.

Тем не менее, в различных областях иногда используются и другие единицы.

Некоторые страны не приняли систему СИ, или приняли её лишь частично и продолжают использовать английскую систему мер или сходные единицы.

Кратные и дольные единицы

Десятичные кратные и дольные единицы образуют с помощью стандартных множителей и приставок, присоединяемых к названию или обозначению единицы.

Правила написания обозначений единиц

  • Обозначения единиц печатают прямым шрифтом, точку как знак сокращения после обозначения не ставят.
  • Обозначения помещают за числовыми значениями величин через пробел, перенос на другую строку не допускается. Исключения составляют обозначения в виде знака над строкой, перед ними пробел не ставится. Примеры: 10 м/с, 15°.
  • Если числовое значение представляет собой дробь с косой чертой, его заключают в скобки, например: (1/60) с−1.
  • При указании значений величин с предельными отклонениями их заключают в скобки или проставляют обозначение единицы за числовым значением величины и за её предельным отклонением: (100,0 ± 0,1) кг, 50 г ± 1 г.
  • Обозначения единиц, входящие в произведение, отделяют точками на средней линии (Н·м, Па·с), не допускается использовать для этой цели символ «×». В машинописных текстах допускается точку не поднимать или разделять обозначения пробелами, если это не может вызвать недоразумения.
  • В качестве знака деления в обозначениях можно использовать горизонтальную черту или косую черту (только одну). При применении косой черты, если в знаменателе стоит произведение единиц, его заключают в скобки. Правильно: Вт/(м·К), неправильно: Вт/м/К, Вт/м·К.
  • Допускается применять обозначения единиц в виде произведения обозначений единиц, возведённых в степени (положительные и отрицательные): Вт·м−2·К−1, А·м². При использовании отрицательных степеней не разрешается использовать горизонтальную или косую черту (знак деления).
  • Допускается применять сочетания специальных знаков с буквенными обозначениями, например: °/с (градус в секунду).
  • Не допускается комбинировать обозначения и полные наименования единиц. Неправильно: км/час, правильно: км/ч.
  • Обозначения единиц, произошедшие от фамилий, пишутся с заглавной буквы, в том числе с приставками СИ, например: ампер — А, мегапаскаль — МПа, килоньютон — кН, гигагерц — ГГц.

Критика системы единиц СИ

Д. В. Сивухин указывает[1], что система единиц СГС и система единиц СИ эквивалентны во многих разделах физики, но если обратиться к электродинамике, то в СИ возникают такие, не имеющие непосредственного физического смысла величины, как электрическая постоянная и магнитная постоянная. Кроме того, в системе единиц СИ электрическое поле, электрическая индукция, магнитное поле и магнитная индукция имеют разную размерность. Такую ситуацию Д. В. Сивухин характеризует так:

В этом отношении система СИ не более логична, чем, скажем, система, в которой длина, ширина и высота предмета измеряются не только различными единицами, но и имеют разные размерности.

Примечания

  1. 1 2 См. критику использования СИ в физике в работе, опубликованной по решению Бюро Отделения общей физики и астрономии АН СССР: Сивухин Д. В. О международной системе физических величин // УФН. — М.: Наука, 1979. — Т. 129. — № 2. — С. 335-338.
  2. 1 2 Международный словарь по метрологии: основные и общие понятия и соответствующие термины = International vocabulary of metrology — Basic and general concepts and associated terms (VIM) / Пер. с англ. и фр.. — 2-е изд., испр. — СПб.: НПО «Профессионал», 2010. — 82 с. — ISBN 978-5-91259-057-3
  3. ГРАМОТА.РУ — справочно-информационный интернет-портал «Русский язык» | Справка | Справочное бюро | Поиск вопроса
  4. 1 2 3 Brief history of the SI
  5. По историческим причинам, название «килограмм» уже содержит десятичную приставку «кило», поэтому кратные и дольные единицы образуют, присоединяя стандартные приставки СИ к названию или обозначению единицы измерения «грамм» (которая в системе СИ сама является дольной: 1 г = 10−3 кг).
  6. Шкалы Кельвина и Цельсия связаны между собой следующим образом: °C = K − 273,15.
  7. 1 2 On the possible future revision of the International System of Units, the SI Resolution 1 of the 24th meeting of the CGPM (2011)
  8. 1 2 3 4 Это определение уже введено и действует.
  9. Agreement to tie kilogram and friends to fundamentals — physics-math — 25 October 2011 — New Scientist
  10. 1 2 Обозначение дано в Брошюре СИ, но более официальными источниками не принято

Литература

  • ГОСТ 8.417-2002. Единицы величин.
  • Единицы величин: Словарь-справочник. — М.: Издательство стандартов, 1990, ISBN 5-7050-0118-5

Ссылки


Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Международная система единиц" в других словарях:

  • МЕЖДУНАРОДНАЯ СИСТЕМА ЕДИНИЦ (СИ, SI) — …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • МЕЖДУНАРОДНАЯ СИСТЕМА ЕДИНИЦ — (Systeme International d Unites), система единиц физ. величин, принятая 11 й Генеральной конференцией по мерам и весам (1960). Сокр. обозначение системы SI (в рус. транскрипции СИ). М. с. е. разработана с целью замены сложной совокупности систем… …   Физическая энциклопедия

  • МЕЖДУНАРОДНАЯ СИСТЕМА ЕДИНИЦ — МЕЖДУНАРОДНАЯ СИСТЕМА ЕДИНИЦ, сокращенное обозначение СИ («Система Интернациональная» от французского Systeme International d Unites (SI)). Международная система единиц, созданная на основе СИСТЕМЫ МКС (метр, килограмм, секунда). Сегодня… …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • МЕЖДУНАРОДНАЯ СИСТЕМА ЕДИНИЦ — система единиц физических величин, принятая 11 й Генеральной конференцией по мерам и весам (1960). Сокращенное обозначение SI (франц. Systeme International, в русской транскрипции СИ). Международная система единиц содержит 7 основных единиц:… …   Большой Энциклопедический словарь

  • МЕЖДУНАРОДНАЯ СИСТЕМА ЕДИНИЦ — (SI, от французского Systeme International, или СИ система интернациональная), система единиц физических величин, принятая 11 й Генеральной конференцией по мерам и весам (1960). 7 основных единиц: длины метр, массы килограмм, времени секунда,… …   Современная энциклопедия

  • Международная система единиц — (SI, от французского Systeme International, или СИ система интернациональная), система единиц физических величин, принятая 11 й Генеральной конференцией по мерам и весам (1960). 7 основных единиц: длины метр, массы килограмм, времени секунда,… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • МЕЖДУНАРОДНАЯ СИСТЕМА ЕДИНИЦ — (система интернациональная) система единиц физ. величин, принятая 11 й Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 г. Сокращённое обозначение SI, в рус. транскрипции СИ. Содержит 7 основных единиц: длины метр, массы килограмм, времени… …   Большая политехническая энциклопедия

  • Международная система единиц (СИ) — система единиц, основанная на Международной системе величин;... Источник: Постановление Правительства РФ от 31.10.2009 N 879 Об утверждении Положения о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации …   Официальная терминология

  • МЕЖДУНАРОДНАЯ СИСТЕМА ЕДИНИЦ СИ — (Si units) Единицы Международной метрической системы мер, используемые в научных и – во все более растущих масштабах – в коммерческих целях. В ее основе – семь базисных единиц: метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, кандела и моль. Производные …   Словарь бизнес-терминов

  • Международная система единиц — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN (International) System of UnitsSI …   Справочник технического переводчика

  • международная система единиц — (МСЭ Т Х.1081). [http://www.iks media.ru/glossary/index.html?glossid=2400324] Тематики электросвязь, основные понятия EN INternational system of unitsSI …   Справочник технического переводчика

Книги

Другие книги по запросу «Международная система единиц» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»