Физические величины и их измерение
Значение измерений возрастало по мере развития
общества и, в частности, по мере развития науки. А чтобы измерять, необходимо
было придумать единицы различных физических величин.
«Измерять какую-нибудь
величину — это значит сравнить ее с однородной величиной, принятой за единицу».
Знаете ли вы, какие существовали и существуют сейчас
единицы длины, каково их происхождение?
Самыми древними единицами были субъективные единицы.
Так, например, моряки измеряли путь трубками, т. е. расстоянием, которое проходит
судно за время, пока моряк выкурит трубку. В Испании похожей единицей была
сигара, в Японии — лошадиный башмак, т. е. путь, который проходила лошадь, пока
не износится привязанная к ее копытам соломенная подошва, заменявшая подкову. В
Египте распространенной единицей длины был стадий — путь, проходимый мужчиной
за время между первым лучом Солнца и появлением на небе всего солнечного диска,
т. е. примерно за две минуты.
У многих народов для определения расстояния
использовалась единица длины стрела — дальность полета стрелы. Наши выражения:
«не подпускать на ружейный выстрел», позднее «на пушечный выстрел» - напоминают
о подобных единицах длины.
Древние римляне расстояния измеряли шагами или
двойными шагами (шаг левой ногой, шаг правой). Тысяча двойных шагов составляла
милю (лат. «милле» — тысяча).
Длину веревки или ткани неудобно измерять шагами или
стадиями. Для этого оказались пригодными встречающиеся у многих народов единицы
с названиями частей человеческого тела. Локоть — расстояние от конца пальцев до
локтевого сустава. На Руси долгое время в качестве единицы длины использовали
аршин (примерно 71 см). Эта мера возникла при торговле с восточными странами
(перс, «арш» — локоть). Многочисленные выражения: «Словно аршин проглотил»,
«Мерить на свой аршин» и другие — свидетельствуют о ее широком распространении.
В странах Западной Европы издавна применяли в качестве
единиц длины дюйм (2,54 см) — длина сустава большого пальца (от голл. «дюйм» —
большой палец) и фут (30 см) — средняя длина ступни человека (от англ. «фут» —
ступня).
С развитием торговых связей между народами в каждой
стране наряду с ранее применявшимися мерами стали употреблять меры чужих стран.
Таким образом, росло число единиц для измерения одной и той же величины.
Громадное число различных мер, неудобные для расчетов
соотношения между единицами создали много затруднений. Ошибок, обманов и
злоупотреблений. Всевозможные расчеты в промышленности и торговле были очень
сложны и требовали много времени, труда и внимания.
Назрела необходимость уточнить основные единицы и
упорядочить всю систему мер. И первым шагом к этому явилось создание постоянных
образцов (эталонов) мер длины в виде металлических линеек или стержней и массы
в виде металлических гирь — эталонов.
В 1960 г. XI Генеральная конференция по мерам и весам,
в которой принимали участие крупные ученые многих стран, в том числе и СССР,
приняла резолюцию об установлении Международной системы единиц — СИ
В качестве основных единиц были выбраны следующие:
метр — единица длины,
килограмм — единица массы,
секунда — единица времени.
В древние времена самой
точной мерой длины считалась толщина волоса верблюда или мула (около 0,1 мм),
причем только в том случае, если волос был выдернут из хвоста.
Англичане столкнулись с
большими трудностями при переходе в 1977 г. на Международную метрическую
систему мер. Они настолько привыкли к старым английским мерам, что долго не
могли без ошибок применять новые единицы. Так, например, 20-летний лондонский
полицейский определил, что его рост около 7 м, а одна 23-летняя женщина
ответила, что ее рост... 55 см.
Для измерения физических величин применяют
измерительные приборы. Самыми простыми измерительными приборами являются
рулетка, мензурка (измерительный цилиндр). Более сложными являются термометр,
секундомер.
Любой измерительный прибор имеет шкалу. На шкалу
нанесены метки, каждая из которых соответствует определенному численному
значению измеряемой величины. Рядом с крупными метками нанесены соответствующие
цифры. Между крупными метками нанесены мелкие, но без цифр. По шкале
экспериментатор может определить две важные характеристики прибора: предел
измерения и цену деления.
Пределы измерения определяются цифрами у первого и
последнего деления. Цена деления (Ц) — это численное значение измеряемой
величины, которое соответствует одному (самому маленькому) делению шкалы.
Например, при помощи линейки, у которой между
делениями 1 см и 2 см нанесено 10 равных делений, мы можем измерить длину с
точностью до 1 мм.
Перед проведением измерений всегда определяют цену
деления прибора.
Для определения цены деления прибора необходимо взять
два ближайших деления с числовым обозначением, из большего вычесть меньшее и
разделить на число делений между ними.
Определим Ц измерительной линейки, если фрагмент шкалы
имеет вид:
Зная цену деления, мы всегда с данной точностью можем
измерить физическую величину.
Комментариев нет:
Отправить комментарий