Классификация единиц измерения физических величин представлена на рис. 2.2.
Основная физическая величина — величина, условно принятая в качестве независимой от других физических величин. Примером основной физической величины могут служить длина, масса и т.п. (табл. 2.1).
Основная единица физической величины — единица основной физической величины в данной системе единиц (см. табл. 2.1).
Производная физическая величина — физическая величина, определяемая через основные величины этой системы. К производным величинам относятся объем, площадь, скорость движения, относительная плотность и др.
Производная единица физической величины — единица производной физической величины. Производные физические величины могут быть получены из одноименных или разноименных физических величин. Примером одноименных величин могут служить дольные единицы массы — грамм, миллиграмм или кратные — тонна (т), центнер (ц), а разноименных — метр в секунду (м/с), грамм на дециметр кубический (г/дм3) и т.п.
Таблица 2.1
Основные единицы физических величин, принятые в Международной системе (СИ)
Система физической величины — совокупность взаимосвязанных основных и производных единиц физических величин.
Первой системой единиц физических величин была метрическая система, в которой вначале было две основные единицы: метр — единица длины и грамм — единица веса. Метрическая система сначала была принята во Франции (1840), затем в Германии (1849). В дальнейшем она была допущена наряду с национальными системами в Великобритании (1864), США (1866), России (1899). Однако наряду с метрической системой в других странах использовались и национальные, исторически сложившиеся системы, которые применяются и в настоящее время. Например, в Великобритании, США и Канаде до сих пор используются единицы, не имеющие целочисленного десятичного соотношения с метрической системой.
В 1960 г. XI Генеральная конференция по мерам и весам утвердила Международную систему единиц, содержащую шесть основных физических величин и обозначаемую сокращенно SI (Systeme International d Unites), в русской транскрипции — СИ. В 1970 г. эта система была дополнена седьмой основной физической единицей — количеством вещества — молем. В 1980 г. СИ была принята в нашей стране, (см. табл. 2.1)
Единицы измерения являются одним из объектов Федерального закона «Об обеспечении единства измерений» (ст. 6), в котором регламентируются требования к единицам величин. Требования к единицам величин заключаются в следующем: • в Российской Федерации применяются единицы величин Международной системы единиц, принятые Генеральной конференцией по мерам и весам (ГМКВ) и рекомендованные к применению Международной организацией законодательной метрологии. Правительством РФ могут быть допущены к применению в Российской Федерации наравне с единицами величин Международной системы единиц внесистемные единицы величин. Наименования единиц величин, допускаемых к применению в Российской Федерации, их обозначения, правила написания, а также правила их применения устанавливаются Правительством РФ;
• характеристики и параметры продукции, поставляемой на экспорт, в том числе средств измерений, могут быть выражены в единицах величин, предусмотренных договором (контрактом), заключенным с заказчиком;
• единицы величин передаются средствам измерений, техническим системам и устройствам с измерительными функциями от эталонов единиц величин и стандартных образцов.
В России внесистемными единицами измерений являются, например, градус Цельсия и килокалория наряду с Кельвином и джоулем.
В соответствии с решениями Генеральной конференции по мерам и весам (ГКМВ), принятыми в разные годы, действуют следующие определения основных единиц СИ.
Единица длины — метр — длина пути, проходимого светом в вакууме за 1/299792458 доли секунды (решение XVII ГКМВ в 1983 г.).
Единица массы — килограмм — масса, равная массе международного прототипа килограмма (решение I ГКМВ в 1889 г.).
Единица времени — секунда — продолжительность 9192631770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133, не возмущенного внешними полями (решение XIII ГКМВ в 1967 г.).
Единица силы электрического тока — ампер — сила неизменяющегося 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 (одобрено IX ГКМВ в 1948 г.).
Единица термодинамической температуры — кельвин — (до 1967 г. имел наименование градус Кельвина) — 1/273,16 часть термодинамической температуры тройной точки воды. Допускается выражение термодинамической температуры в градусах Цельсия (резолюция XIII ГКМВ 1967 г.).
Единица количества вещества — моль — количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько атомов содержится в нуклиде углевода-12 массой 0,012 кг (резолюция XIV ГКМВ 1971 г.).
Единица силы света — кандела — сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540 • 1012 Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср (резолюция XVI ГКМВ 1979 г.).
Как отмечалось, наряду с системными единицами СИ допускается применение внесистемных единиц. Примером внесистемных единиц массы, являющимися производными от килограмма, могут служить тонна, центнер, пуд, карат, золотник и др.
Производные единицы физических величин подразделяются на системные и внесистемные, а по отношению к основным единицам — на кратные и дольные.
Кратная единица физической величины — единица физической величины, в целое число раз большая системной или внесистемной единицы.
Дольная единица физической величины — единица физической величины в целое число раз меньшая системной или внесистемной единицы.
Примером кратной единицы длины основной единице — метру — служат километр, а дольной — миллиметр, сантиметр, дециметр.
Для удобства применения единиц физических величин приняты приставки для образования кратных и дольных единиц, например деци, санти и т.д.
