««« Предыдущая страница] - [ § 5.] - [ Следующая страница »»»

§ 5. Единицы измерения физических величин. Международная система единиц (СИ)

Чтобы решить, как можно быстрее приехать к бабушке: на автобусе, трамвае или такси, мы сравниваем скорости их движения. В данном примере скорость движения — физическая величина. Она количественно описывает физическое явление — движение.

Если скорость легкового автомобиля 90 км/ч, а трактора — 30 км/ч, то мы понимаем, что автомобиль движется в 3 раза быстрее трактора.

Для количественного описания физического явления нагревания служит физическая величина — температура. Если температура воды в чайнике 80 °С, а в стакане 20 °С, то это значит, что вода в чайнике нагрета в 4 раза сильнее, чем в стакане.

В физике используется множество разных физических величин: длина, сила, давление, громкость, напряжение, сопротивление и др.

Каждая физическая величина имеет символическое обозначение, числовое значение и единицу измерения. Например, длина бруска l=0,2 м. Здесь l — символическое обозначение длины, 0,2 — числовое значение, м — сокращенное обозначение единицы длины (метра). Символами физических величин, как правило, являются буквы латинского и греческого алфавитов (см. Приложение).

Еще пример: масса арбуза m = 5 кг. Масса — физическая величина, m — ее символическое обозначение, 5 — числовое значение, кг — сокращенное обозначение единицы массы (килограмма).

Исторически сложилось так, что у разных народов и государств единицы измерения одних и тех же физических величин различались. Чаще всего это были единицы, соответствующие размерам отдельных частей тела человека (рис. 32), массе семени бобов и т. д. Пользоваться такими единицами было неудобно, особенно в торговле между разными

Рис.32. Eдиницы измерения, соответствующие размерам отдельных частей тела человека
Рис.32. Русские единицы измерения, соответствующие размерам отдельных частей тела человека

государствами. Например, в Англии в качестве одной из единиц измерения длины использовался фут (1 фут = 30,5 см), а на Руси — аршин (1 аршин = 71,1 см). Необходимо было упорядочить систему единиц, сделать ее удобной в использовании всеми странами.

В 1960 г. была введена единая Международная система единиц (сокращенно СИ — Система Интернациональная). Ею пользуется большинство стран.

Основными единицами в СИ являются: 1 метр (м) — для длины, 1 килограмм (кг) — для массы, 1 секунда (с) — для промежутка времени, 1 Кельвин (К) — для температуры. О других единицах вы узнаете позже.

Но всегда ли удобно, например, измерять промежуток времени в секундах, а длину — в метрах?

Действительно, промежуток времени движения поезда из Минска в Москву измеряют в часах (ч), а путь — в километрах (км). Единицы 1 ч и 1 км — это неосновные единицы. Между основными и неосновными единицами существует связь. Например, 1 км = 1000 м, 1 ч = 3600 с.

Основные единицы измерения имеют свои эталоны. Эталоны хранятся в г. Севре (Франция) в Международном бюро мер и весов. На рисунке 33 приведен эталон килограмма. Это цилиндр из платино-иридиевого сплава. По эталону изготавливаются копии, которыми пользуются различные страны. По мере изучения физики вы познакомитесь с эталонами других единиц измерения.

Рис.33. Эталон килограмма

Подумайте и ответьте

1. Что необходимо знать, чтобы записать физическую величину?
2. Запишите в тетрадь не менее пяти физических величин, известных вам из математики.
3. Почему неудобно было пользоваться такими единицами длины, как фут, дюйм, пядь и др.?
4. Какие основные единицы измерения длины, массы, промежутка времени включает Международная система единиц (СИ)?

 Сделайте дома сами

Изготовьте «часы Галилея». Для этого в дне пластмассовой бутылки проделайте гвоздем маленькую дырочку. По всей высоте бутылки наклейте узкую полоску лейкопластыря. Наполните бутылку водой до её высоты и отметьте на ленте лейкопластыря штрихами начальный уровень воды, а затем уровни воды в открытой бутылке через 10, 20, 30 и т. д. секунд. Расстояния между штрихами разделите на 10 равных частей. Пользуясь этими часами, измерьте время показа одной рекламы по телевизору.

Интересно знать!

Эталонная база страны обеспечивает единство измерений и является частью национального достояния. В Беларуси, как и в других странах, ведется работа по исследованию и созданию эталонных комплексов.

Рис.34. Эталон массы Рис.35. Эталон времени Рис.36. Эталон температуры

В Белорусском государственном институте метрологии уже созданы эталоны массы (рис. 34),времени (рис. 35), температуры (рис. 36) и др.

 Примеры решения задач

1. В одной из книг немецкого путешественника XVII в. есть такие строки: «Шелковая материя, привозимая с востока, называется русскими «китайкой», и каждый кусок содержит ни больше ни меньше как восемь с четвертью аршина». Сколько метров было в куске материи?

Решение. Так как 1 аршин = 71,1 см, то восемь с четвертью аршина будут равны:

8·1/4 аршина = 8,25 · 71,1 см ≈ 586,6 см ≈ 5,9 м.

Ответ: в куске было примерно 5,9 м ткани.

2. В известной книге английского писателя Джонатана Свифта «Путешествие Гулливера» можно прочитать: «На расстоянии четырех ярдов от меня напротив моего правого уха я услышал стук, продолжавшийся больше часа, точно возводилась какая-то постройка. Повернув голову, насколько позволяли державшие ее веревочки и колышки, я увидел деревянный помост, возвышавшийся над землей на полтора фута». Выразите расстояние четыре ярда и высоту полтора фута в сантиметрах (см) и метрах (м).

Решение. Известно, что 1 ярд = 91,4 см, 1 фут = 30,5 см. Тогда

4 ярда = 4-91,4 см = 365,6 см = 3,7 м;

1,5 фута =1,5- 30,5 см = 45,75 см = 0,46 м.

Ответ: 4ярда = 3,7м; 1,5 фута = 0,46 м.

 Упражнение 1

1. Используя символические обозначения физических величин, запишите коротко: спортсмен пробежал дистанцию 100 м; самолет долетел до пункта назначения за промежуток времени 2,5 ч; масса яблок в пакете 3 кг; температура воздуха в комнате 20 °С; площадь садового участка 600 м2; в банку налили 0,5 л воды.

2. В рассказе Л. Н. Толстого «Черепаха» есть такая фраза: «Черепахи бывают маленькие, не больше блюдечка, и большие, в три аршина длины и весом в 20 пудов». Выразите длину большой черепахи в метрах (м) и сантиметрах (см); массу — в килограммах (кг). Указание. 1 пуд= 16,4 кг.

3. Писательница С. Савицкая в историческом романе «Распутай время» пишет: «Дороги подземных недр достигали 30 верст». Выразите длину дорог в километрах (км). Указание. 1 верста = 1066,8 м.

4. В романе «Бледное пламя» В. Набоков описывает английского короля Альфреда Великого: «...росту имел шесть футов два дюйма». Каким был рост Альфреда Великого в метрах (м), сантиметрах (см)? Указание. 1 фут = 30,5 см, 1 дюйм = 0,0254 м.

5. Выразите старую английскую меру длины 1 ярд в футах, дюймах, миллиметрах (мм) (1 ярд = 91,4 см).

««« Предыдущая страница] - [ § 5.] - [ Следующая страница »»»