Международная система единиц (СИ)

В учебных пособиях, в художественной литературе и даже в самой обычной жизни мы ежедневно сталкиваемся с измерением вещей. Мы взвешиваем муку для выпечки, считаем расстояние, которое нужно дойти до работы и школы, смотрим на то, какого размера нужно выбрать шкаф, чтобы он поместился в спальне. Но мука может приехать к нам с другого конца страны, расстояние до некоторых достопримечательностей, которые нам бы хотелось посетить, может проходить через несколько разных государств, а шкаф, прежде чем оказаться в спальне, может объехать половину планеты. Чтобы люди не путались, Международное бюро мер и весов создало брошюру, в которой подробно расписаны все единицы измерения.

Что такое система СИ в физике

Единицы измерения являются основой для любой точной науки, включая физику. И хотя они могут отличаться в разных государствах (например, в США расстояние измеряют в милях, а не в километрах), в физике они остаются неизменными на всем земном шаре. Где бы человек ни оказался, электричество будет считаться в киловаттах на час, сила тока – в амперах, а энергия, работа и количество теплоты – в джоулях.

Таким образом, стоит запомнить, что, когда речь идет о физике, мы всегда придерживаемся метрических единиц измерения – это другое название для системы СИ. Чтобы было проще понять эту разницу, можно вспомнить о разных валютах – юани, доллары, рубли и йены могут быть абсолютно разными по отношению друг к другу, но, считая количество самих купюр или монет, люди во всем мире придут к одному и тому же результату. 

Полезная информация о системе СИ

Перед тем как углубиться в систему измерения, давайте обозначим несколько основных фактов о ней, которые мы собрали в таблицу.

Основные единицы системы СИ

Теперь, когда мы знаем, что система СИ применяется почти во всех странах мира, мы можем разобрать основные ее единицы. 

Важно отметить: основных единиц измерения всего лишь семь, и с помощью них можно выразить главные свойства любого предмета. Давайте рассмотрим, какие единицы составляют «костяк» нашей системы – это килограмм, метр, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела. И просто посмотрев на них, можно понять, почему они разделены в разные группы.

Выше мы уже сказали о том, что у каждого предмета мы можем измерить длину, ширину и высоту. Для этого нам пригодятся метры. Какие еще свойства могут быть у каждого предмета? 

это интересно

Физические величины

Что это такое, какие бывают, в чем измеряются и для чего нужны

Подробнее

Представим себе простой кубик. С помощью линейки мы можем найти его высоту и длину с шириной. Теперь мы можем его взвесить, и с помощью килограммов мы уже найдем его вес. К кубику можно приделать колесики, и время, которое он проедет после того, как мы его куда-нибудь толкнем, мы измерим в секундах. Силу тока, которая дает свет лампе, чтобы мы могли увидеть наш кубик, мы измерим в амперах, а определить то, как лампа нагревает кубик, мы сможем с помощью кельвинов. Скорость, с которой лучи от лампы дойдут до кубика, нам помогут измерить канделы, а количество вещества «железо» в каркасе кубика – моли.

Таким образом, с помощью основных семи единиц измерения мы можем обозначить все основные свойства нашего воображаемого предмета. Благодаря тому что система СИ принята почти во всем мире, где бы вы с кубиком ни оказались, вы будете получать одни и те же свойства, что очень удобно, если вы захотите кому-нибудь рассказать о своем кубике.

Производные единицы системы СИ

Мы можем попробовать поискать еще какие-нибудь свойства кубика, которые нам не дает измерить основная семерка единиц измерения. Например, кубик оказывает некоторое давление на стол, на который мы его поставили, – это давление мы измерим в паскалях. А если в нашем кубике есть некоторое количество железа – значит, он может проводить ток, поэтому с помощью сименсов мы можем измерить его электропроводимость. 

Но почему эти свойства, которые так же важны, как и предыдущие, называются производными, а не входят в основные? Можно было бы сказать, что, если вводить все единицы измерения в группу «основных», то их просто было бы слишком много, или что какие-то свойства объекта на самом деле важнее, чем другие, но это будет не совсем правда.

Все гораздо проще. Все производные единицы можно выразить через основные. Вышеописанные паскали – это сила (масса в килограммах на ускорение в метрах на секунду), деленная на площадь (метр на метр). Благодаря тому что производные единицы можно выразить через основные, запоминать всю огромную таблицу единиц измерения не нужно – достаточно помнить основные и в полной мере понимать, что мы хотим из них выразить.

Таблица единиц системы СИ

Зная перечень основных единиц, мы можем рассмотреть их немного подробнее, вместе с общепринятыми обозначениями. Обратите внимание на наличие и отсутствие заглавных букв в столбце «Обозначение» – важно помнить о том, что заглавные и прописные буквы часто обозначают разные величины.

Задачи на тему «Система СИ»

А теперь давайте разберем несколько задач для закрепления материала.

Задача 1

Выберите из списка производные единицы измерения системы СИ:

А) Метр
Б) Кельвин
В) Ватт
Г) Джоуль
Д) Моль
Е) Паскаль

Задача 2

В ваших руках простой стеклянный стакан. Выберите единицы измерения, с помощью которых вы можете измерить его свойства:

А) Беккерель
Б) Килограмм
В) Метр
Г) Вебер

Ответы к задачам

Рассмотрим ответы и разбор решения для задач.

Задача 1

К решению задач, призванных проверить память, можно подходить по-разному. Вы можете вспомнить, какие единицы измерения входят в основную семерку, и таким образом получить ответ В, Г, Е, так как они как раз туда не входят, или обратиться к тому факту, что производные единицы можно найти с помощью основных. 

Правильный ответ: В, Г, Е

Задача 2

Для решения этого примера нужно вспомнить про кубик. Для простого предмета вроде стакана из заданного списка мы можем измерить только вес и, например, высоту, поэтому ответ будет Б и В.

Правильный ответ: Б, В.

Популярные вопросы и ответы

Отвечает Ксения Чернова, преподаватель физического факультета НИУ ИТМО: