Meter

Iz Wikipedije, besplatne enciklopedije
Idi na navigaciju Idi na pretraživanje
Meter
m, m
Međunarodni standard brojila, koji se koristio od 1889. do 1960. godine
Međunarodni standard brojila, koji se koristio od 1889. do 1960. godine
Količina dužine
Sistem SI
Vrstu glavni
Logotip Wikimedia Commons Medijske datoteke na Wikimedia Commons

Metar (ruska oznaka: m ; međunarodni: m ; od starogrčkog. Μέτρον "mjera, mjera") je mjerna jedinica za dužinu u Međunarodnom sistemu jedinica (SI) , jednoj od sedam osnovnih jedinica SI . To je također jedinica za dužinu i jedna je od osnovnih jedinica u sistemima ISS , ISSA , ISSK , ISSG , ISK , ISSL , MSS , MKGSS i MTS . Osim toga, u svim tim sistemima mjerač je jedinica koeficijenta trenja kotrljanja , valne duljine zračenja, srednje slobodne putanje , dužine optičke staze , žarišne duljine , Comptonove valne duljine , de Broglieove valne duljine i drugih fizičkih veličina koje imaju dimenziju duljine [ 1] .

Prema sadašnjim definiciji, metar je dužina staze prolaze svjetlost u vakuumu u vremenskom intervalu od 1/299 792 458 sekunde [2] [3] .

Definicija brojila

Moderna definicija mjerača u smislu vremena i brzine svjetlosti usvojena je na XVII Generalnoj konferenciji o težinama i mjerama (GCMW) 1983. godine [2] [3] .

Metar je duljina staze prolaze svjetlost u vakuumu za vremenski interval od 1/299 792 458 sekunde.

Iz ove definicije proizlazi da se u SI pretpostavlja da je brzina svjetlosti u vakuumu točno 299 792 458 m / s . Tako je definicija mjerača, kao i prije dva stoljeća, opet vezana za drugu , ali ovaj put uz pomoć univerzalne svjetske konstante .

Promjene u definicijama osnovnih jedinica SI-a za razdoblje 2018.-2019. Nisu utjecale na mjerač sa materijalnog stajališta, međutim, iz stilskih razloga usvojena je formalno nova definicija, potpuno ekvivalentna prethodnoj [4] :

Mjerilo, simbol m, je SI jedinica za dužinu; njegova vrijednost se postavlja fiksiranjem numeričke vrijednosti brzine svjetlosti u vakuumu jednako točno 299 792 458 kada je izraženo u SI jedinici m s −1 , gdje je druga definirana u smislu frekvencije prijelaza cezija ...

Više i podmnožica

U skladu sa potpunim službenim opisom SI-a, koji je sadržan u trenutnoj verziji SI brošure ( fr. Brochure SI , engleski The SI Brochure ), koju je objavio Međunarodni biro za vage i mjere (BIPM) , decimalni višekratnici i podmnožici. merača formiraju se pomoću standardnih SI prefiksa [5] . „Propisi o jedinicama količine dozvoljene za upotrebu u Ruskoj Federaciji“, koje je usvojila Vlada Ruske Federacije , predviđaju upotrebu istih prefiksa u Ruskoj Federaciji [6] .

Višestruki Dugoročno
magnitude naslov označavanje magnitude naslov označavanje
10 1 m dekametar dati brana 10 −1 m decimetar dm dm
10 2 m hektometar um hm 10 −2 m centimetar cm cm
10 3 m kilometar km km 10 −3 m milimetar mm mm
10 6 m megametar Mm Mm 10 −6 m mikrometar mikron µm
10 9 m gigametar Um Gm 10 −9 m nanometar nm nm
10 12 m terameter Tm Tm 10 −12 m pikometar pm pm
10 15 m petameter Pm Pm 10-15 m femtometar fm fm
10 18 m egzametar Em Em 10 −18 m attometer am am
10 21 m zettameter Zm Zm 10 −21 m zeptometar gm zm
10 24 m iottameter Njih Ym 10 −24 m ioktometar njih ym
     preporučeno za upotrebu      nije preporuceno      se ne koristi ili se rijetko koristi u praksi
Primjeri korištenja višestrukih i podmnožica
Faktor Jedinica Primjer Faktor Jedinica Primjer
10 3 kilometar dužina Tverske ulice u Moskvi - 1,6 km 10 −3 milimetar veličina malih insekata - ~ 1 mm
10 6 megametar udaljenost od Pariza do Madrida - 1 mm 10 −6 mikrometar tipična veličina bakterija - ~ 1 mikrona
10 9 gigametar prečnik Sunca - 1,4 gm 10 −9 nanometar najmanji virusi - ~ 20 nm
10 12 terameter poluprečnik Saturnove orbite - 1,5 Tm 10 −12 pikometar polumjer atoma helija - 32 pm
10 15 petameter svjetlosna godina - 21.46 sati 10 −15 femtometar promjer protona - 1,75 fm
10 18 egzametar udaljenost do Aldebarana - 0,6 Em 10 −18 attometer karakteristični radijus slabe interakcije je 2 sata [7]
10 21 zettameter promjer Mliječne staze - ~ 1 Zm 10 −21 zeptometar -
10 24 iottameter radijus lokalnog superklastera galaksija - ~ 1 Im 10 −24 ioktometar -

Odnos sa drugim jedinicama dužine

Metrička jedinica izražena
preko jedinice koja nije SI
Jedinica koja nije SI
izražene u metričkim jedinicama
1 metar 39.37 inch 1 inch 0.0254 metara
1 centimetar 0.3937 inch 1 inch 2.54 centimetara
1 mm 0.03937 inch 1 inch 25.4 milimetar
1 metar 1⋅10 10 angstrom 1 angstrom 1⋅10 −10 metara
1 nanometar deset angstrom 1 angstrom 100 pikometri

istorija

Jedan od javnih standarda brojila, instaliran na pariškim ulicama 1795-1796.

U Europi, od raspada Carstva Velikog , nisu postojale zajedničke standardne mjere dužine: mogle su se standardizirati unutar jedne jurisdikcije (koja je često bila veličine jednog trgovačkog grada), ali nije bilo jedinstvenih mjera, a svaka regija mogla je imati svoje. Razlog za to bio je u određenoj mjeri to što su se mjere dužine koristile u oporezivanju (porez se, na primjer, mogao mjeriti u određenoj dužini platna), a budući da je svaki lokalni vladar uveo svoje poreze, zakoni su utvrdili vlastite mjerne jedinice za odgovarajuće područje [8] ...

Sa razvojem nauke u XVII vijeku, bilo je poziva za uvođenje "univerzalnog mjere» (univerzalna mjera, kako je to nazvao, engleski filozof i lingvist John Wilkins u svom eseju 1668 [9] ) ili "katolički metru »(metro cattolico) italijanski naučnik i pronalazač Tito Livio Burattini iz njegove Mišura Univerzalna 1675 [Comm. 1] [10] ), mjera koja bi se temeljila na nekom prirodnom fenomenu, a ne na odluci osobe na vlasti i koja bi bila decimalna, koja bi zamijenila mnoge različite brojevne sisteme, na primjer, zajednički duodecimalni , koja je istovremeno postojala u to vreme ...

Metar - dužina klatna

Ideja Wilkins 'je bio da izabere dužine klatna sa pola - period od 1 e za jedinicu dužine. Slične njihale nedavno je demonstrirao Christian Huygens , a njihova dužina bila je vrlo bliska dužini modernog metra (kao i drugim jedinicama dužine koje su se tada koristile, na primjer, dvorište ). Međutim, ubrzo je otkriveno da se dužina izmjerena na ovaj način razlikuje ovisno o mjestu mjerenja. Francuski astronom Jean Richet, tokom ekspedicije u Južnu Ameriku (1671-1673), otkrio je povećanje perioda oscilovanja drugog klatna u odnosu na ono primijećeno u Parizu. Klatno kalibrirano u Parizu smanjeno je za 1,25 francuskih linija (~ 2,81 mm) u procesu posmatranja kako bi se izbjeglo vremensko kašnjenje od 2 minute dnevno. Ovo je bio prvi izravni dokaz smanjenja gravitacije pri približavanju ekvatoru i dao je razliku od 0,3% u dužini između Cayennea (u Francuskoj Gvajani) i Pariza [11] .

Do Francuske revolucije 1789. nije bilo napretka po pitanju uspostavljanja "univerzalne mjere". Francuska je bila zabrinuta zbog širenja mjernih jedinica za dužinu, a potrebu za reformom u ovoj oblasti podržale su različite političke snage. Talleyrand je oživio ideju drugog klatna i predložio ga Ustavotvornoj skupštini 1790. godine, uz pojašnjenje da će se standard dužine mjeriti na geografskoj širini 45 ° N (otprilike između Bordeauxa i Grenobla ). Tako je mjerač dobio sljedeću definiciju: metar je dužina klatna s poluperiodom oscilacija na 45 ° geografske širine, jednaka 1 s (u jedinicama SI, ova dužina je jednaka g / π² · (1 s) 2 ≈ 0,994 m).

U početku je ova definicija uzeta kao osnova ( 8. maja 1790 , Francuska narodna skupština ). No, unatoč podršci skupštine, kao i podršci Velike Britanije i novoosnovanih Sjedinjenih Država, Talleyrandov prijedlog nikada nije proveden [12] [Comm. 2] .

Mjerač je dio pariškog meridijana

Toranj , Dunkirk - sjeverni kraj luka meridijana
Tvrđava Montjuïc - južni kraj luka meridijana

Pitanje reforme mjernih jedinica predato je Francuskoj akademiji nauka koja je osnovala posebnu komisiju na čelu sa inženjerom i matematičarem Jean-Charles de Borda . Borda je bio vatreni pristalica prelaska na decimalni sistem: on poboljšao brojčanika ponavljanja teodolita , koji je omogućio da se značajno poboljša preciznost mjerenja uglova na terenu, i insistirao da instrument biti kalibriran u stupnjevima (1 / 100 četvrtina kruga), a ne u stupnjevima, tako da se grad dijeli 100 minuta, a minut 100 sekundi [13] . Za Bordu je metoda sekundi klatna bila nezadovoljavajuće rješenje, jer se temeljila na drugoj, koja je tada postojala - nedetikalnoj jedinici koja nije bila prikladna za decimalni vremenski sistem predložen za implementaciju - sistemu kada postoji 10 sati u jednom danu, 100 minuta u satu, a u minuti 100 sekundi.

Umjesto metode drugog klatna, komisija - u kojoj su bili Joseph Louis Lagrange , Pierre -Simon Laplace , Gaspard Monge i Condorcet - odlučila je da nova mjerna jedinica treba biti jednaka jednoj desetmilijunti udaljenosti od sjevernog pola do ekvatora (četvrtina zemljinog opsega), mjereno duž meridijana koji prolazi kroz Pariz [12] . Osim prednosti što je ovo rješenje omogućilo lak pristup francuskim geodetama, postojala je i toliko važna prednost da se dio udaljenosti od Dunkirka do Barcelone (oko 1000 km, odnosno jedna desetina ukupne udaljenosti) mogao položiti od početne i krajnje točke nalaze se na razini mora , a upravo je ovaj dio bio u sredini četvrtine kruga, gdje bi utjecaj oblika Zemlje , koja nije pravilna kugla, već spljoštena, bio najveći [ 12] .

30. ožujka 1791. prihvaćen je prijedlog da se brojilo odredi po dužini meridijana: jedan četrdesetmilijunti dio pariškog meridijana (to jest jedan desetmilijunti dio udaljenosti od sjevernog pola do ekvator duž površine elipsoida Zemlje na dužini Pariza). U modernim jedinicama jeste metara. [ izvor nije naveden 242 dana ] Ideja o povezivanju mjerne jedinice dužine za meridijan Zemlje nije bila nova: nautička milja i lige prethodno su definirane na sličan način.

Novo definirana jedinica dobila je naziv "originalni i posljednji mjerač" ( fr. Meter vrai et définitif ) [1] .

Nacionalna konvencija je 7. aprila 1795. donijela zakon koji je uveo metrički sistem u Francuskoj i naložio povjerenicima, uključujući Ch. O. Coulomba , J. L. Lagrangea , P.-S. Laplace i drugi naučnici, za izvođenje radova na eksperimentalnom određivanju jedinica za dužinu i masu . 1792-1797, odlukom revolucionarne konvencije, francuski naučnici Delambre (1749-1822) i Mechein (1744-1804) izmjerili su luk pariškog meridijana dužine 9 ° 40 'od Dunkirka do Barcelone za 6 godina, postavljajući lanac od 115 trokuta diljem Francuske i dijela Španije. Međutim, kasnije se pokazalo da se standard zbog pogrešnog računanja polarne kompresije Zemlje pokazao kraćim za 0,2 mm; stoga je dužina meridijana samo približno 40.000 km. [ izvor nije naveden 242 dana ]

Prvi prototip standardnog mjerača napravljen je od mesinga 1795.

Jedinica mase ( kilogram , čija se definicija zasnivala na masi 1 dm³ vode ) također je bila vezana za definiciju mjerača.

1799. godine izrađen je standardni mjerač od platine , čija je dužina odgovarala jednom četrdesetmilijuntom dijelu pariškog meridijana [14] .

Tokom Napoleonove vladavine , metrički sistem se proširio po mnogim evropskim zemljama. Prednosti njegove uporabe bile su toliko očite da je čak i nakon Napoleonova uklanjanja s vlasti nastavljeno usvajanje metričkih jedinica [15] :

  • 1816. - Belgija i Holandija;
  • 1832 - Portugal;
  • 1849. - Španija i Grčka;
  • 1870 - Njemačka;
  • 1873 - Austrija;
  • 1875 - Švajcarska.

Do kraja 19. stoljeća, od velikih zemalja samo u Velikoj Britaniji (i njenim kolonijama), SAD -u, Rusiji, Kini i Osmanskom carstvu, ostale su tradicionalne mjere dužine.

Metrički sistem zasnivao se na metru kao jedinici dužine i kilogramu kao jedinici mase, koji je uveden " Metričkom konvencijom " usvojenom na Međunarodnoj diplomatskoj konferenciji 17 država (Rusija, Francuska, Velika Britanija, SAD, Njemačka , Italija itd.) 20. maja 1875. godine [16] .

1889. godine proizveden je precizniji međunarodni standard za brojilo. Ovaj standard je izrađen od legure 90% platine i 10% iridija [17] i ima presjek u obliku slova "X". Njegove kopije pohranjene su u zemljama u kojima je mjerač priznat kao standardna jedinica dužine. [ izvor nije naveden 242 dana ]

Kopije standardnog brojila

Br. 27 - SAD [18]

Br. 28 - SSSR [18] (Rusija)

Dalji razvoj

Godine 1960. odlučeno je da se odustane od upotrebe predmeta umjetne izrade kao standardnog mjerača, a od tog vremena do 1983. mjerač je definiran kao broj 1.650.763,73 pomnožen s valnom duljinom narančaste linije (6.056 Å ) spektar koji emituje izotop kripton 86 Kr u vakuumu . Nakon usvajanja nove definicije, prototip brojila od platine i iridija nastavlja se čuvati u Međunarodnom zavodu za mjere i mjere u istim uvjetima kao što je definirano 1889. Međutim, sada se njegov status promijenio: duljina prototipa se više ne smatra točno jednakom 1 m, a njegova se stvarna vrijednost mora eksperimentalno odrediti. Prototip se više ne koristi za svoju izvornu namjenu.

Do sredine 1970-ih postignut je značajan napredak u određivanju brzine svjetlosti . Ako je 1926. greška najtačnijih mjerenja u to vrijeme, koje je izveo A. Michelson , bila 4000 m / s [19] , tada je 1972. objavljeno da je greška smanjena na 1,1 m / s [20] . Nakon ponovljene provjere rezultata dobivenih u različitim laboratorijima, XV Opća konferencija o težinama i mjerama 1975. preporučila je korištenje vrijednosti brzine svjetlosti u vakuumu kao vrijednost jednaku 299 792 458 m / s s relativnom greškom od 4 × 10 −9 , što odgovara apsolutnoj grešci od 1,2 m / s [21] . Впоследствии в 1983 году именно это значение XVII Генеральная конференция по мерам и весам положила в основу нового определения метра [2] .

Определения метра с 1795 года [22]
Основа Дата Абсолютная погрешность Относительная погрешность
1 10,000,000 часть четверти Парижского меридиана, определённая по результатам измерений, проведённых Деламбром и Мешеном 1795 0,5—0,1 мм 10 −4
Первый эталон Metre des Archives из платины 1799 0,05—0,01 мм 10 −5
Платино-иридиевый профиль при температуре таяния льда (1-я ГКМВ ) 1889 0,2—0,1 мкм 10 −7
Платино-иридиевый профиль при температуре таяния льда и атмосферном давлении, поддерживаемый двумя роликами (VII ГКМВ) 1927 неизв. неизв.
1 650 763,73 длины волны оранжевой линии (6056 Å ) спектра , излучаемого изотопом криптона 86 Kr в вакууме (XI ГКМВ) 1960 4 нм 4·10 −9 [2]
Длина пути, проходимого светом в вакууме за (1/299 792 458) секунды (XVII ГКМВ) 1983 0,1 нм 10 −10

Погонный метр

Погонный метр — единица измерения количества длинномерных объектов (так называемых погонажных изделий, материалов и т. п.), соответствующая куску или участку длиной 1 метр. Погонный метр ничем не отличается от обычного метра, это единица, которой измеряют длину материала независимо от ширины. Погонным метром могут, например, измерять кабельные каналы, доски, листы металла, трубы, плинтусы, оконные уплотнители, ткани. Хотя для тканей правильнее было бы измерять их площадь, но если ширина ткани подразумевается известной и постоянной — используется понятие «погонный метр» (как правило, ширина ткани составляет 1,4 м, и, таким образом, погонный метр ткани является куском 1,0×1,4 м). Говоря строго, в быту чаще используется понятие именно погонного метра, информация о ширине или высоте предметов подразумевается известной или не важной. Наименование погонного метра выделяется в специальной литературе либо для создания различной экспрессивной окраски речи.

Метрологическая литература не рекомендует использовать термин «погонный метр». Общее правило заключается в том, что в случае необходимости поясняющие слова должны входить в наименование физической величины, а не в наименование единицы измерения. Поэтому, например, следует писать «погонная длина равна 10 м», а не «длина равна 10 пог. м» [23] .

Примечания

Комментарии
  1. metro cattolico (lit. « catholic [в значении „универсальная“] мера»), заимствовано из греческого μέτρον καθολικόν ( métron katholikón )
  2. Идея секундного маятника для назначения стандартной длины тем не менее окончательно не умерла, и такой стандарт был использован для определения длины ярда в Великобритании в период 1843—1878 годов.
Источники
  1. 1 2 Деньгуб В. М., Смирнов В. Г. Единицы величин. Словарь-справочник. — М. : Издательство стандартов, 1990. — С. 77—82. — 240 с. — ISBN 5-7050-0118-5 .
  2. 1 2 3 4 Определение метра (англ.) Резолюция 1 XVII Генеральной конференции по мерам и весам (1983)
  3. 1 2 Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации. Основные единицы Международной системы единиц (СИ) (недоступная ссылка) . Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений . Росстандарт . Дата обращения: 28 февраля 2018. Архивировано 18 сентября 2017 года.
  4. SI base units (недоступная ссылка) . BIPM . Дата обращения: 22 июня 2019. Архивировано 23 декабря 2018 года.
  5. SI brochure Официальное описание СИ на сайте Международного бюро мер и весов
  6. Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации. Десятичные множители, приставки и обозначения приставок… (недоступная ссылка) . Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений . Росстандарт . Дата обращения: 28 февраля 2018. Архивировано 18 сентября 2017 года.
  7. Окунь Л. Б. Слабое взаимодействие // Физическая энциклопедия : [в 5 т.] / Гл. ред. А. М. Прохоров . — М. : Большая российская энциклопедия, 1994. — Т. 4: Пойнтинга — Робертсона — Стримеры. — С. 552—556. — 704 с. — 40 000 экз.ISBN 5-85270-087-8 .
  8. Nelson, Robert A. (1981), Foundations of the international system of units (SI) , Phys. Teacher : 596–613 , < http://plato.if.usp.br/1-2009/fmt0159n/PDFFiles/ThePhysTeacher_FoundationsOfTheSI.pdf >   Архивная копия от 6 июля 2011 на Wayback Machine .
  9. Wilkins, John (1668), An Essay Towards a Real Character, And a Philosophical Language , London: Gillibrand , < http://www.metricationmatters.com/docs/WilkinsTranslationLong.pdf >   .
  10. Misura Universale , 1675   .
  11. Poynting, John Henry & Thompson, Joseph John (1907), A Textbook of Physics: Properties of Matter (4th ed.), London: Charles Griffin, с. 20 , < https://books.google.com/books?id=TL4KAAAAIAAJ&pg=PA20 >   .
  12. 1 2 3 Grand dictionnaire universel du XIXe siècle, Paris: Pierre Larousse, 1866—1877, p. 163—164.
  13. Jean Charles de Borda , MacTutor , < http://www-history.mcs.st-andrews.ac.uk/Biographies/Borda.html > . Проверено 13 августа 2010.   .
  14. Brief history of the SI (англ.) . International Bureau of Weights and Measures . Дата обращения: 12 июля 2010. Архивировано 21 августа 2011 года.
  15. Гевара И., Карлес П. Измерение мира. Календари, меры длины и математика.. — М. : Де Агостини, 2014. — С. 125—126. — 160 с. — (Мир математики: в 45 томах, том 38). — ISBN 978-5-9774-0733-5 .
  16. Метрическая система мер (недоступная ссылка) . История измерений . Дата обращения: 12 июля 2010. Архивировано 27 октября 2011 года.
  17. ПЛАТИНА — статья из энциклопедии «Кругосвет»
  18. 1 2 Эллиотт, Л., Уилкокс, У. Физика / пер. с англ. под ред. А. И. Китайгородского . — 3-е, исправленное. — Москва: Наука, 1975. — С. 31. — 736 с. — 200 000 экз.
  19. Ландсберг Г. С. Оптика . — М. : Физматлит, 2003. — С. 387 . — ISBN 5-9221-0314-8 .
  20. Evenson KM, Wells JS, Petersen FR, Danielson BL, Day GW Speed of Light from Direct Frequency and Wavelength Measurements of the Methane-Stabilized Laser (англ.) // Phys. Rev. Lett.. — 1972. — Vol. 29, no. 19 . — P. 1346—1349. — doi : 10.1103/PhysRevLett.29.1346 .
  21. Рекомендованное значение скорости света (англ.) Резолюция 2 XV Генеральной конференции по мерам и весам (1975)
  22. Encydopaedia of scientific units, weights, and measures: their SI equivalences and origins . — Springer, 2004. — P. 5. — ISBN 1-85233-682-X .
  23. Деньгуб В. М., Смирнов В. Г. Единицы величин. Словарь-справочник. — М. : Издательство стандартов, 1990. — С. 78. — 240 с. — ISBN 5-7050-0118-5 .

Литература

Ссылки