Основные единицы Международной системы единиц были выбраны в 1954 г. Х Генеральной конференцией по мерам и весам. При этом исходили из того, чтобы:
- охватить системой все области науки и техники;
- создать основу образования производных единиц для различных физических величин;
- принять удобные для практики размеры основных единиц, уже получившие широкое распространение;
- выбрать единицы таких величин, воспроизведение которых с помощью эталонов возможно с наибольшей точностью.
Международная система единиц включает в себя две дополнительные единицы – для измерения плоского и телесного углов.
Основные и дополнительные единицы СИ приведены в табл. 1.1.
Метр – длина пути, которую проходит свет в вакууме за 1 / 299 792 458 долю секунды.
Килограмм – масса, равная массе международного прототипа килограмма (платиновая цилиндрическая гиря, высота и диаметр которой равны по 39 мм).
Секунда – продолжительность 9 192 631 770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя уровнями сверхтонкой структуры основного состояния атома цезия-133 при отсутствии возмущения со стороны внешних полей.
Ампер – сила не изменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, создал бы между этими проводниками силу, равную 2.10-7 Н на каждый метр длины.
Кельвин – 1/273,16 часть термодинамической температуры тройной точки воды.
Тройна́я то́чка воды́ — строго определенные значения температуры и давления, при которых вода может одновременно и равновесно существовать в виде трёх фаз — в твердом, жидком и газообразном состояниях. Тройная точка воды — температура 273,16 К и давление 611,657 Па.
Моль– количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько атомов содержится в нуклиде углерода-12 массой 0,012 кг.
Основные и дополнительные единицы СИ Таблица 1.1.
Величина
Единица
измерения
Сокращённое обозначение единиц
Русское
Международное
Основные
Длина
Метр
М
m
Масса
Килограмм
Кг
kg
Время
Секунда
С
s
Сила электрического тока
Ампер
А
А
Термодинамическая
температура
Кельвин
К
К
Сила света
Кандела
Кд
cd
Количество вещества
Моль
Моль
mol
Дополнительные
Плоский угол
Радиан
Рад
rad
Телесный угол
стерадиан
Ср
cr
Кандела – сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540.1012 Гц.
Производные единицы Международной системы единиц образуются с помощью простейших уравнений между величинами, в которых числовые коэффициенты равны единице. В табл. 1.2. приведены производные единицы с собственными названиями.
Например, для линейной скорости в качестве определяющего уравнения можно воспользоваться выражением для скорости равномерного прямолинейного движения v = l / t.
Производные единицы с собственными названиями Таблица 1.2.
Величина
Единица
Обозначение
Выражение
русское название
франц./англ. название
рус.
межд.
Температура по шкале Цельсия
градус Цельсия
degré 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 радиоакт. ист.
беккерель
becquerel
Бк
Bq
с−1
Поглощённая доза иониз. изл.
грей
gray
Гр
Gy
Дж/кг = м²/c²
Эффективная доза иониз. изл.
зиверт
sievert
Зв
Sv
Дж/кг = м²/c²
Активность катализатора
катал
katal
кат
kat
моль/с
Тогда при длине пройденного пути l (в метрах) и времени t (в секундах) скорость выражается в метрах в секунду (м/с). Поэтому единица скорости СИ – метр в секунду – это скорость прямолинейно и равномерно движущейся точки, при которой она за время 1 с перемещается на расстояние 1 м.
Различают кратные и дольные единицы физической величины [9].
Кратная единица – единица физической величины, в целое число раз большая системной или внесистемной единицы.
Дольная единица – единица физической величины, в целое число раз меньшая системной или внесистемной единицы.
Наиболее прогрессивным способом образования кратных и дольных единиц является принятая в метрической системе мер десятичная кратность между большими и меньшими единицами. В соответствии с резолюцией XI Генеральной конференции по мерам и весам десятичные кратные и дольные единицы от единиц СИ образуются путём присоединения приставок. Множители и приставки для образования кратных и дольных единиц СИ приведены в табл. 1.3.
Десятичные кратные и дольные единицы от единиц СИ Таблица 1.3.
кратные приставки
дольные приставки
наименование
обозначение
Множитель
Наименование
обозначение
множитель
йотта
И
1024
Деци
д
10−1
зетта
З
1021
Санти
с
10−2
экса
Э
1018
Мили
м
10−3
пэта
П
1015
Микро
мк
10−6
тера
Т
1012
Нано
н
10−9
гига
Г
109
Пико
п
10−12
мега
М
106
Фемто
ф
10−15
кило
К
103
Атто
а
10−18
гекто
Г
102
Зепто
з
10−21
дека
да
101
Йокто
и
10−24
Например, единица длины километр равна 10 3 м, т.е. кратна метру, а единица длины миллиметр равна 10 –3м, т.е. является дольной.
Внесистемные единицы – единицы физических величин, которые не входят в принятую систему единиц. Они подразделяются на:
− допускаемые к применению наравне с единицами СИ;
− допускаемые к применению в специальных областях;