Система СИ была принята XI Генеральной конференцией по мерам и весам, некоторые последующие конференции внесли в СИ ряд изменений.
Система СИ определяет семь основных и производные единицы измерения, а также набор приставок. Установлены стандартные сокращённые обозначения для единиц измерения и правила записи производных единиц.
В России действует ГОСТ 8.417-2002, предписывающий обязательное использование системы СИ. В нем перечислены единицы измерения, приведены их русские и международные названия и установлены правила их применения. По этим правилам в международных документах и на шкалах приборов допускается использовать только международные обозначения. Во внутренних документах и публикациях можно использовать либо международные либо русские обозначения (но не те и другие одновременно).
Основные единицы системы СИ: килограмм, метр, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела. В рамках системы СИ считается, что эти единицы имеют независимую размерность, т. е. 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 Системе СИ присвоены собственные названия.
Приставки можно использовать перед названиями единиц измерения; они означают, что единицу измерения нужно умножить или разделить на определенное целое число, степень числа 10. Например приставка «кило» означает умножение на 1000 (километр = 1000 метров). Приставки СИ называют также десятичными приставками.
Система СИ основана на метрической системе мер, которая была создана французскими учеными и впервые была широко внедрена после Великой Французской революции. До введения метрической системы, единицы измерения выбирались случайно и независимо друг от друга. Поэтому пересчет из одной единицы измерения в другую был сложным. К тому же в разных местах применялись разные единицы измерения, иногда с одинаковыми названиями. Метрическая система должна была стать удобной и единой системой мер и весов.
В 1799 г. были утверждены два эталона — для единицы измерения длины ( метр) и для единицы измерения веса ( килограмм).
В 1874 г. была введена система СГС, основанная на трех единицах измерения — сантиметр, грамм и секунда. Были также введены десятичные приставки от микро до мега.
В 1889 г. 1-ая Генеральная конференция по мерам и весам приняла систему мер, сходную с СГС, но основанную на метре, килограмме и секунде, т. к. эти единицы были признаны более удобными для практического использования.
В последующем были введены базовые единицы для измерения физических величин в области электричества и оптики.
В 1960 г. XI Генеральная конференция по мерам и весам приняла стандарт, который впервые получил название «Международная система единиц (СИ)».
В 1971 г. IV Генеральная конференция по мерам и весам внесла изменения в СИ, добавив, в частности, единицу измерения количества вещества ( моль).
Тоже думаешь, что десятичные приставки (кило-, мега-, микро-,нано-) — это трудно? #физика #егэ
В настоящее время система СИ принята в качестве законной системы единиц измерения большинством стран мира и почти всегда используется в области науки (даже в тех странах, которые не приняли СИ).
Десятичные приставки в системе СИ
Множители и приставки СИ для образования десятичных кратных и дольных единиц и их наименований.
Приставка СИ
Множитель
Наименование
Русское
обозначение
Международное
обозначение
1 000 000 000 000 000 000 000 000 = 10 24
1 000 000 000 000 000 000 000 = 10 21
1 000 000 000 000 000 000 = 10 18
1 000 000 000 000 000 = 10 15
1 000 000 000 000 = 10 12
1 000 000 000 = 10 9
1 000 000 = 10 6
0,000 000 001 = 10 -9
0,000 000 000 001 = 10 -12
0,000 000 000 000 001 = 10 -1 5
0,000 000 000 000 000 001 = 10 -1 8
0,000 000 000 000 000 000 001 = 10 — 21
0,000 000 000 000 000 000 000 001 = 10 — 24
Кратными приставками СИ являются: дека- (10 1 ), гекто- (10 2 ), кило- (10 3 ), мега- (10 6 ), гига- (10 9 ), тера- (10 12 ),
пета- (10 15 ), экса- (10 18 ), зетта- (10 21 ), иотта- (10 24 ).
Дольными приставками СИ являются: деци- (10 −1 ), санти- (10 −2 ), милли- (10 −3 ), микро- (10 −6 ), нано- (10 −9 ),
Эволюция различных систем мер
Древнегреческая система мер была основана на древнеегипетской и вавилонской, а римляне создавали свою систему на основе древнегреческой. Затем огнем и мечом и, конечно, в результате торговли эти системы распространялись по всей Европе. Следует отметить, что здесь мы говорим только о самых распространенных системах. А ведь было множество других систем мер и весов, потому что обмен и торговля были необходимы абсолютно всем. Если же в данной местности отсутствовала письменность или не было принято записывать результаты обмена, то мы можем только догадываться о том, как эти люди измеряли объем и вес.
Существует множество региональных вариантов систем мер и вес. Связано это с их независимым развитием и влиянием на них других систем в результате торговли и завоевания. Различные системы были не только в разных странах, но часто и в пределах одной страны, где в каждом торговом городе они были свои, потому что местные правители не желали унификации, чтобы сохранить свою власть. По мере развития путешествий, торговли, промышленности и науки многие страны стремились к унификации систем мер и весов, по крайней мере, на территориях своих стран.
Уже в XIII в., а возможно и ранее, ученые и философы обсуждали создание единой системы измерений. Однако только в после Французской революции и последующей колонизации различных регионов мира Францией и другими европейскими странами, в которых уже были свои системы мер и весов, была разработана новая система, принятая в большинстве стран мира. Этой новой системой была десятичная метрическая система. Она была основана на основании 10, то есть для любой физической величины в ней существовала одна основная единица, а все остальные единицы можно было образовывать стандартным образом с помощью десятичных приставок. Каждую такую дробную или кратную единицу можно было разделить на десять меньших единиц, а эти меньшие единицы, в свою очередь, можно было разделить на 10 еще меньших единиц и так далее.
Как мы знаем, большинство ранних систем измерения не было основано на основании 10. Удобство системы с основанием 10 заключается в том, что такое же основание имеет привычная нам система счисления, что позволяет быстро и удобно по простым и привычным правилам осуществлять перевод из меньших единиц в большие и наоборот. Многие ученые считают, что выбор десяти в качестве основания системы счисления произволен и связан только с тем, что у нас десять пальцев и если бы у нас было иное количество пальцев, то мы бы наверняка пользовались другой системой счисления.
Метрическая система
На заре развития метрической системы в качестве мер длины и веса использовались изготовленные человеком прототипы, как и в предыдущих системах. Метрическая система прошла эволюцию от системы, основанной на вещественных эталонах и зависимости от их точности к системе, основанной на естественных явлениях и фундаментальных физических постоянных. Например, единица времени секунда была определена вначале как часть тропического 1900 года. Недостатком такого определения была невозможность экспериментальной проверки этой константы в последующие годы. Поэтому секунду переопределили как определенное число периодов излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния радиоактивного атома цезия-133, находящегося в покое при 0 K. Единица расстояния, метр, была связана с длиной волны линии спектра излучения изотопа криптона-86, однако позже метр был переопределен как расстояние, которое проходит свет в вакууме за промежуток времени, равный 1/299 792 458 секунды.
На основе метрической системы была создана Международная система единиц (СИ). Следует отметить, что традиционно метрическая система включает единицы массы, длины и времени, однако в системе СИ количество базовых единиц расширено до семи. Мы обсудим их ниже.
Десятичные приставки в системе СИ и именные названия степеней тысячи
Для описания различных величин международная система СИ рекомендует использовать следующие десятичные приставки (некоторые из них также могут иметь двоичный смысл, как, например, единицы измерения информации и скоростей ее передачи – мегабиты, терабайты и т.п.):
| 10 1 | дека- | да, da | Единица измерения силы daN – деканьютон (даН). Пример применения этой единицы дан в разделе консультаций, в ответе 226. | |
| 10 2 | гекто- | г, h | Гектар (га), гектолитр (гл) | |
| 10 3 | кило- | тысяча, тыс. | к, k | Километр (км), килограмм (кг) |
| 10 6 | мега- | миллионы, млн. | М, M | Мегагерц (МГц) |
| 10 9 | гига- | миллиард, млрд. | Г, G | Гигагерц (ГГц) |
| 10 12 | тера- | триллион, трлн. | Т, T | Тераватт (ТВт) |
| 10 15 | пета- | квадриллион | П, P | Петаджоуль (ПДж) |
| 10 18 | экса- | квинтиллион | Э, E | Эксабайт (ЭБ) |
| 10 21 | зетта- | секстиллион | З, Z | Зеттабайт (ЗБ) |
| 10 24 | йотта- | септиллион | Йоттабайт (ЙБ) |
Необходимо учитывать, что между международными и сложившимися национальными обозначениями могут быть некоторые расхождения. Так, в США практически не используется «миллиард», т.к. там принято считать в «биллионах», зато там можно встретить «Quad», который из сокращения от «квадриллиона» уже практически превратился в самостоятельное слово. Русского аналога («Квад»?) пока нет, но не исключено, что со временем появится.
- 1 million = 1 миллион = 10 6
- 1 billion = 1 миллиард = 10 9
- 1 Quad = 1 квадриллион = 10 15
Приставки используются также для обозначения дольных единиц:
| 10 -1 | деци- | д, d | Дециметр (дм) |
| 10 -2 | санти- | с, c | Сантиметр (см) |
| 10 -3 | милли- | м, m | Миллиметр (мм), миллилитр (мл) |
| 10 -6 | микро- | мк, μ | Микрометр, микрон (мкм) |
| 10 -9 | нано- | н, n | Нанометр (нм), наносекунда (нс) |
| 10 -12 | пико- | п, p | Пикофарад (пф), пикосекунда (пс) |
| 10 -15 | фемто- | ф, f | Фемтосекунда (фс) |
| 10 -18 | атто- | а, a | Аттосекунда (ас) |
| 10 -21 | зепто- | з, z | Зептокулон (зКл) |
| 10 -24 | йокто- | и, y | Йоктограмм (йг) |
Кроме перечисленных единиц измерения, в физике и телекоммуникациях довольно часто используется внесистемная единица Ангстрем.
- 1 Å = 0.1 нм = 10 -10 м.
Множители для образования десятичных и дольных единиц
экса
пета
тера
гига
мега
кило
гекто
дека
деци
санти
милли
микро
нано
пико
фемто
атто
В компьютерной индустрии и цифровой фотографии:
Пета, Тера, Гига, Мега и кило байты оперативной памяти и памяти на различных носителях. Объём светоприёмных матриц в цифровой фотографии измеряется в Мега пикселях.
Размер файлов определяется в Пета, Тера, Гига, Мега и кило байтах.
Объём капель в струйных принтерах определяют в пико литрах.
Следует учитывать некоторые отличия для Пета, Тера, Гига, Мега и кило байт:
2 50 = 1 125 899 906 842 624
Пета
Peta
2 40 = 1 099 511 627 776
Тера
Tera
2 30 = 1 073 741 824
Гига
Giga
2 20 = 1 048 576
Мега
Mega
кило
kilo
В электронике и ядерной электронике:
Тера, Гига, Мега и кило Омы определяют сопротивление резисторов. Есть даже специальный прибор Тераомметр, который служит для измерения больших сопротивлений в цепях зарядочувствительных усилителей.
Микро, нано и пико фарады определяют ёмкость различных конденсаторов.
В быту:
Кило, деци, санти, милли и микро метр определяют размеры различных предметов, а в кило, милли и микро граммах определяют вес. Давление измеряют в кило Паскалях, а объёмы в дека и милли литрах.
В медицине
Врачи назначают пациентам микроэлементы или миллиграммы лекарств. Используются наночастицы для доставки препаратов в организм.
Мы постоянно имеем дело с граммами и килограммами продуктов, миллилитрами и литрами жидкостей при готовке пищи и напитков. В автозаправках топливо тоже измеряется в литрах и миллилитрах.
Зачем нужно знать значения приставок
Итак, владение информацией о приставках СИ важно во многих областях жизни и деятельности человека. Это помогает:
- Правильно понимать техническую документацию
- Разбираться в характеристиках товаров
- Грамотно применять лекарства по назначению врача
- Точно готовить пищу и напитки по рецептам
Кроме того, знание приставок СИ просто расширяет кругозор современного человека и развивает логическое мышление.
Множители и приставки СИ для образования десятичных кратных и дольных единиц в физике
Первые приставки в физике были введены в 1793—1795 гг. при узаконении во Франции метрической системы мер. Было принято для кратных единиц наименования приставок брать из греческого языка, для дольных — из латинского. В те годы были приняты следующие приставки: кило . (от греч. chilioi — тысяча), гекто … (от греч. hekaton — сто), дека . (от греч. deka —десять), деци.. (от лат. decem — десять), санти. (от лат. centum — сто), милли. (от лат. mille — тысяча).
В последующие годы число кратных и дольных единиц увеличилось; наименования приставок для их обозначения заимствовались иногда и из других языков.
Появились следующие приставки: мега. (от греч, megas — большой), гига. (от греч. gigas, gigantos — великан), тера. (от греч. teras, teratos — огромный, чудовище), микро. (от греч. mikros — малый, маленький), нано. (от греч. nanos — карлик), пико . (от итал. piccolo — небольшой, мелкий), фемто (от датск. femten — пятнадцать), атто. (от датск. atten — восемнадцать). Последние две приставки — пета. и экса. — были приняты в 1975 г.: «пета». (от греч. peta — пять, что соответствует пяти разрядам по 10 3 ), «экса» . (от греч. hex — шесть, что соответствует шести разрядам по 10 3 ).
| экса | Э | E | 1000000000000000000=10 18 | квинтиллион |
| пета | П | P | 1000000000000000=10 15 | квадриллион |
| тера | Т | T | 1000000000000=10 12 | триллион |
| гига | Г | G | 1000000000=10 9 | миллиард |
| мега | М | M | 1000000=10 6 | миллион |
| кило | к | k | 1000=10 3 | тысяча |
| гекто | г | h | 100=10 2 | сто |
| дека | да | da | 10=10 1 | десять |
| деци | д | d | 0,1=10 -1 | одна десятая |
| санти | с | c | 0,01=10 -2 | одна сотая |
| милли | м | m | 0,001=10 -3 | одна тысячная |
| микро | мк | μ | 0,000001=10 -6 | одна миллионная |
| нано | н | n | 0,000000001=10 -9 | одна миллиардная |
| пико | п | p | 0,000000000001=10 -12 | одна триллионная |
| фемто | ф | f | 0,000000000000001=10 -15 | одна квадриллионная |
| атто | а | a | 0,000000000000000001=10 -18 | одна квинтиллионная |
В таблице приведены десятичные приставки СИ, обозначающие увеличение (кратные) или уменьшение (дольные) единиц.
1 ТГц (1 терагерц) =10 12 Гц (триллион герц)
1 МВт (1 мегаватт) = 10 6 Вт (миллион ватт)
1кВ (1 киловольт) = 10 3 В (тысяча вольт)
1 мкА (1 микроампер) = 10 -6 А (миллионная ампера)
1 пФ (1 пикофарад) = 10 -12 Ф (триллионная фарада)
1 фс (1 фемтосекунда) = 10 -15 с (квадриллионная секунды)
Использование на практике
Применять приставки в физике можно только в строгом соответствии со специальной степенной формой представления арифметических чисел. Выбирать приставку следует таким образом, чтобы стоящее на первом плане число было расположено в пределах 0,1−1000. В некоторых ситуациях специалисты допускают незначительное отклонение от этого правила: в сфере конструирования транспортных средств принято выражать все линейные размеры на специальных чертежах и только в миллиметрах. Это утверждение действует даже в том случае, если итоговый размер превышает 1 тыс. мм.
Приставки обязательно пишут слитно с определённым наименованием единицы. В физике кратным и дольным приставкам отнесено почётное место. Для обозначения единицы, которая возведена в степень, необходимо выполнить добавление соответствующего показателя степени к обозначению дольной либо кратной единицы. Итоговый показатель означает возведение в степень дольной/кратной единицы. Присоединять приставку нужно именно к исходному элементу.
Немного иная ситуация наблюдается в том случае, когда взятая единица представляет собой обычное отношение или конкретное произведение, тогда приставку или её обозначение присоединяют к изучаемому элементу или наименованию первой единицы. Для избежания грубых ошибок специалисты рекомендуют обратить внимание на второй пример: кПа * с/м. Существующую приставку следует присоединить ко второму множителю произведения либо к знаменателю только в том случае, когда такому действию есть веские основания.
Чтобы правильно сформировать дольные или кратные добавочные частицы массы, вместо привычной единицы массы в килограммах следует применять дольную единицу массы в граммах. Добавочная часть присоединяется к слову «грамм».
Интересные факты
На законодательном уровне действуют нормы, в соответствии с которыми обозначения внесистемных единиц, допустимых к применению наравне с направлением СИ, запрещено использовать с некоторыми приставками (градус, минута, сутки). На практике классические дольные единицы угловой секунды активно применяются в астрономии. Если речь касается метров, то из кратных приставок специалисты используют только «кило». А вот вместо квадратных мегаметров принято писать «миллионы квадратных километров», так как это утверждение является более правильным.
Так как в действующих нормах СИ массу принято отображать килограммами, то в этом случае без приставка «кило» просто не обойтись. Для правильного формирования дольных и кратных комбинаций массы принято использовать дольную единицу массы. Но нужно учитывать и то, что дольная единица массы — грамм, который можно применять без каких-либо присоединений. В физике также существуют элементы ограниченного использования с единицами времени. Это связано с тем, что кратные приставки очень редко сочетаются с частицей «гигагод». Дольные приставки можно присоединить исключительно к секунде.
Эксперты рекомендуют воздержаться от тех частиц, которые соответствуют показателям степени и не делятся на 3. Широкое распространение получили только сантиметр, дециметр, децибел, гектопаскаль, гектар. Стоит отметить, что в некоторых странах объём вина и других напитков принято измерять гектолитрами, а также декалитрами. В редких случаях единицу гектограмм специалисты используют при измерении массы продуктов питания.
