Zašto je mjerenje važno u industriji? Zašto su osobi potrebna mjerenja

Zašto su osobi potrebna mjerenja

Mjerenje je jedna od najvažnijih stvari u savremeni život. Ali ne uvek

bilo je ovako. Kada je primitivac ubio medvjeda u neravnopravnom dvoboju, on se, naravno, radovao ako se ispostavi da je dovoljno velik. Ovo je obećavalo dobro uhranjen život njemu i cijelom plemenu dugo vremena. Ali leš medvjeda nije vukao na vagu: u to vrijeme ljuske nije bilo. Kada je neko pravio kamenu sjekiru, nije bilo posebne potrebe za mjerenjem: nije bilo tehničkih specifikacija za takve sjekire i sve se određivalo veličinom odgovarajućeg kamena koji se mogao naći. Sve se radilo na oko, kao što je gospodarov instinkt sugerirao.

Kasnije su ljudi počeli da žive u velikim grupama. Počela je razmjena dobara, koja se kasnije pretvorila u trgovinu, nastale su prve države. Zatim je došla potreba za mjerenjima. Kraljevske arktičke lisice morale su znati koja je površina polja svakog seljaka. To je određivalo koliko žita treba dati kralju. Bilo je potrebno izmjeriti žetvu sa svake njive, a pri prodaji lanenog mesa, vina i drugih tekućina obim prodate robe. Kada su počeli graditi brodove, bilo je potrebno unaprijed odrediti točne dimenzije: inače bi brod potonuo. I, naravno, drevni graditelji piramida, palača i hramova nisu mogli bez mjerenja, oni nas i dalje zadivljuju svojom proporcionalnošću i ljepotom.

STARE RUSKE MJERE.

Ruski narod je stvorio sopstveni sistem mjera. Spomenici 10. veka govore ne samo o postojanju sistema mera u Kijevskoj Rusiji, već i o državnom nadzoru nad njihovom ispravnošću. Ovaj nadzor je povjeren sveštenstvu. Jedan od statuta kneza Vladimira Svjatoslavoviča kaže:

“... još od pamtivijeka ustanovljeno je i povjereno da ga jedu biskupi grada i posvuda svakakve mjere i tegove i vaga... da se bez prljavih trikova posmatraju, niti množe niti umanjuju...” (... odavno je utvrđeno i naloženo biskupima da paze na ispravnost mjera .. .ne dopuštaju nikakvo smanjenje ili povećanje ...). Ova potreba nadzora bila je uzrokovana potrebama trgovine kako unutar zemlje tako i sa zemljama Zapada (Vizant, Rim, kasniji njemački gradovi) i Istoka ( srednja Azija, Perzija, Indija). Na crkvenom trgu su se održavali bazari, u crkvi su bili sanduci za čuvanje ugovora o trgovačkim poslovima, u crkvama su se čuvale prave vage i mere, u podrumima crkava čuvana roba. Vaganja su vršena u prisustvu predstavnika sveštenstva, koji su za to dobijali naknadu u korist crkve.

Mere dužine

Najstariji od njih su lakat i hvat. Ne znamo tačnu originalnu dužinu bilo koje mjere; Englez koji je putovao Rusijom 1554. godine svjedoči da je ruski lakat bio jednak pola engleskog jarda. Prema Trgovačkoj knjizi sastavljenoj za ruske trgovce na prelazu iz 16. u 17. vek, tri lakta bila su jednaka dva aršina. Naziv "aršin" potiče od perzijske reči "arš", što znači lakat.

Prvi spomen sazhena nalazi se u analima iz 11. veka, koje je sastavio kijevski monah Nestor.

U više kasnija vremena utvrđena je mjera udaljenosti od versta, izjednačena sa 500 sažena. U drevnim spomenicima versta se naziva poljem i ponekad se izjednačava sa 750 sažena. Ovo se može objasniti postojanjem kraćeg dubina u antici. Konačno, versta do 500 sažena ustanovljena je tek u 18. veku.

U eri fragmentacije Rusije nije postojao jedinstven sistem mjera. U XV i XVI vijeka dolazi do ujedinjenja ruskih zemalja oko Moskve. Pojavom i rastom opštenarodne trgovine i uspostavljanjem naknada za blagajnu od celokupnog stanovništva ujedinjene zemlje, postavlja se pitanje jedinstvenog sistema mera za celu državu. U upotrebu ulazi mjera aršina, koja je nastala u trgovini sa istočnim narodima.

U XVIII vijeku mjere su određene. Petar 1 je dekretom utvrdio jednakost sazhena od tri aršina na sedam engleskih stopa. Nekadašnji ruski sistem mjera dužine, dopunjen novim mjerama, dobio je svoj konačni oblik:

Milja \u003d 7 versta (\u003d 7,47 kilometara);

Verst \u003d 500 hvati (\u003d 1,07 kilometara);

Fathoms = 3 aršina = 7 stopa (= 2,13 metara);

Arshin \u003d 16 inča \u003d 28 inča (\u003d 71,12 centimetara);

Stopalo = 12 inča (= 30,48 centimetara);

Inč = 10 linija (2,54 centimetra);

Linija = 10 tačaka (2,54 mm).

Kada su govorili o visini osobe, samo su naznačili koliko veršoka prelazi 2 aršina. Dakle, riječi "čovjek visok 12 inča" značile su da je njegova visina 2 aršina 12 inča, odnosno 196 cm.

Mjere oblasti

U Ruskoj Pravdi, zakonodavnom spomeniku koji datira iz 11.-13. vijeka, koristi se plug. To je bila mjera zemlje sa koje se plaćao danak. Postoje neki razlozi da se plug smatra jednakim 8-9 hektara. Kao iu mnogim zemljama, količina raži potrebna za sjetvu ove površine često se uzimala kao mjera površine. U 13.-15. vijeku glavna jedinica površine bila je kad-površina, za sjetvu svake je bilo potrebno oko 24 pude (odnosno 400 kg) raži. Pola ove oblasti, tzv desetine postala glavna mjera površine u predrevolucionarna Rusija. Bio je to otprilike 1,1 hektar. Ponekad se zvala desetina kutije.

Druga jedinica za mjerenje površina, jednaka polovini desetine, zvala se (četvrtina) četiri. Nakon toga, veličina desetine nije usklađena s mjerama zapremine i mase, već s mjerama dužine. U "Knjizi pospanih pisama" kao smjernici za obračun poreza na zemlju, desetina je jednaka 80 * 30 = 2400 kvadratnih stopa.

Porezna jedinica zemlje bila je c o x a (ovo je količina obradive zemlje koju je jedan orač mogao obraditi).

MJERE TEŽINE (MASE) i VOLUME

Najstarija ruska jedinica za težinu bila je grivna. Spominje se u ugovorima iz desetog veka između kijevskih knezova i vizantijskih careva. Složenim proračunima, naučnici su saznali da je grivna teška 68,22 g. Grivna je jednaka arapskoj jedinici težine rotl. Zatim glavne jedinice prilikom vaganja čelika funta i pood. Funta je bila jednaka 6 grivni, a pud je bio jednak 40 funti. Za vaganje zlata korišćeni su kalemovi od 1,96 delova funte (otuda i poslovica “mala kalem i skupa”). Riječi "funta" i "pood" potiču od iste latinske riječi "pondus" što znači težina. Službenici koji su provjeravali vagu zvali su se "punters" ili "tegovi". U jednoj od priča Maksima Gorkog, u opisu kulačke štale, čitamo: "Na jednom zasunu su dvije brave - jedna je teža od druge."

Do kraja 17. veka razvio se sistem ruskih merenja težine u sledećem obliku:

Posljednje \u003d 72 funte (\u003d 1,18 tona);

Berkovets = 10 funti (\u003d 1,64 c);

Pud \u003d 40 velikih grivna (ili funti), ili 80 malih grivna, ili 16 čeličana (= 16,38 kg.);

Originalne drevne mjere tečnosti - bure i kanta - ostaju neodređene tačno. Postoji razlog za vjerovanje da je kanta sadržavala 33 funte vode, a bure 10 kanti. Kanta je podijeljena na 10 boca.

Monetarni sistem ruskog naroda

Komadi srebra ili zlata određene težine služili su kao novčana jedinica mnogim narodima. U Kijevskoj Rusiji takve jedinice su bile srebrna grivna. Ruska Pravda, najstariji skup ruskih zakona, kaže da se kazna od 2 grivne za ubistvo ili krađu konja, a 1 grivna za vola. Grivna se dijelila na 20 nogata ili 25 kuna, a kuna na 2 rezana. Naziv "kuna" (kuna) podsjeća na vremena kada u Rusiji nije bilo metalnog novca, a umjesto njih su se koristila krzna, a kasnije - kožni novac - četverougaoni komadi kože sa markama. Iako je grivna kao novčana jedinica dugo bila van upotrebe, riječ "grivna" je opstala. Zvao se novčić apoena od 10 kopejki dime. Ali ovo, naravno, nije isto što i stara grivna.

Gonjeni ruski novčići poznati su još od vremena kneza Vladimira Svjatoslavoviča. Za vrijeme hordinskog jarma, ruski prinčevi su morali na izdatim novčićima naznačiti ime kana koji je vladao u Zlatnoj Hordi. Ali nakon Kulikovske bitke, koja je donijela pobjedu trupama Dmitrija Donskog nad hordama kana Mamaija, počinje i oslobađanje ruskog novca od kanovih imena. U početku su se ova imena počela zamjenjivati nečitkom ligaturom orijentalnih slova, a zatim su potpuno nestala s kovanica.

U analima koji se odnose na 1381. prvi put se sreće riječ "novac". Riječ dolazi od hinduističkog naziva za srebrni novčić. tenk, koje su Grci zvali danaka, Tatari - tenga.

Prva upotreba riječi "rublja" odnosi se na XIV vijek. Riječ dolazi od glagola "rezati". U XIV veku, grivna je počela da se prepolovi, a srebrni ingot od pola grivne (= 204,76 g) se zvao rublja ili rublja grivna.

Godine 1535. izdati su novčići - Novgorod sa slikom konjanika sa kopljem u rukama, tzv. peni novac. Kronika odavde proizvodi riječ "peni".

Dalji nadzor mjera u Rusiji.

Godine 1892., briljantni ruski hemičar Dmitrij Ivanovič Mendeljejev postao je šef Glavne komore za tegove i mere.

Rukovodeći rad Glavne komore za tegove i mere, potpuno je transformisao merno poslovanje u Rusiji, pokrenuo istraživački rad i rešio sva pitanja o merama koja su nastala rastom nauke i tehnologije u Rusiji. Godine 1899. razvijen je novi zakon o mjerama i tegovima.

U prvim godinama nakon revolucije, Glavna komora za utege i mjere, nastavljajući tradiciju Mendeljejeva, izvršila je kolosalan rad na pripremi za uvođenje metričkog sistema u SSSR-u. Nakon određenog restrukturiranja i preimenovanja, bivša Glavna komora za utege i mjere trenutno postoji u obliku Svesaveznog naučno-istraživačkog instituta za mjeriteljstvo nazvanog po.

Francuske mere

U početku su se u Francuskoj, kao iu cijeloj kulturnoj Evropi, koristile latinske mjere za težinu i dužinu. Ali feudalna rascjepkanost napravila je vlastita prilagođavanja. Recimo da je neki stariji imao fantaziju da malo poveća kilu. Niko od njegovih podanika neće prigovoriti, da se ne pobuni zbog takvih sitnica. Ali ako računate, generalno, svo žito, kakva je onda korist! Tako je i sa gradskim zanatskim radionicama. Nekome je koristilo da smanji, nekome da poveća. U zavisnosti od toga da li prodaju tkaninu ili kupuju. Malo, malo, i evo vam rajnske funte, i Amsterdam, i Nirnberg i Pariz, itd itd.

A sa saženima je bilo još gore, samo se na jugu Francuske rotiralo više od desetak različitih jedinica dužine.

Istina, u slavnom gradu Parizu u tvrđavi Le Grand Chatel, još od vremena Julija Cezara, u zid tvrđave ugrađen je standard dužine. Bio je to željezno zakrivljeni šestar, čije su noge završavale u dvije izbočine s paralelnim ivicama, između kojih su svi korišteni hvati morali tačno stati. Sat Chatel ostala je službena mjera dužine do 1776.

Na prvi pogled mjere za dužinu izgledale su ovako:

Leži more - 5 556 km.

Leži na kopnu = 2 milje = 3,3898 km

Milja (od lat. hiljada) = 1000 touaza.

Tuaz (sazhen) \u003d 1.949 metara.

Stopalo (stopalo) = 1/6 toise = 12 inča = 32,484 cm.

Inč (prst) = 12 linija = 2.256 mm.

Linija = 12 tačaka = 2.256 mm.

Tačka = 0,188 mm.

U stvari, pošto niko nije ukinuo feudalne privilegije, sve se ticalo grada Pariza, u najmanju ruku dofine. Negdje u zaleđu, stopalo bi se lako moglo definirati kao veličina stopala seniora, ili kao prosečna dužina stopa od 16 ljudi koji odlazi u nedjelju ujutro.

Pariška funta = livre = 16 unci = 289,41 gr.

Unca (1/12 lb) = 30,588 gr.

Gran (zrno) = 0,053 gr.

Ali artiljerijska funta je i dalje bila jednaka 491,4144 gr., To jest, jednostavno je odgovarala Nurenbegovoj funti, koju je još u 16. stoljeću koristio gospodin Hartmann, jedan od teoretičara - majstora artiljerijske radnje. U skladu s tim, vrijednost funte u provincijama također je pratila tradiciju.

Mjere tečnih i rastresitih tijela također se nisu razlikovale po skladnoj jednoobraznosti, jer je Francuska još uvijek bila zemlja u kojoj je stanovništvo uglavnom uzgajalo kruh i vino.

Muja vina = oko 268 litara

Mreža - oko 156 litara

Mina = 0,5 mreža = oko 78 litara

Mino = 0,5 mina = oko 39 litara

Boisseau = oko 13 litara

engleske mere

Engleske mjere, mjere koje se primjenjuju u Velikoj Britaniji, SAD. Kanada i druge zemlje. Neke od ovih mjera u brojnim zemljama se donekle razlikuju po veličini, stoga su u nastavku uglavnom zaokruženi metrički ekvivalenti engleskih mjera, pogodni za praktične proračune.

Mere dužine

Nautička milja (UK) = 10 kablova = 1,8532 km

Još prije njega, poljski naučnik Stanislav Pudlovsky predložio je da se za mjernu jedinicu uzme dužina drugog klatna.

Rođenje metrički sistem mjera.

Buržoazija" href="/text/category/burzhuaziya/" rel="bookmark">buržoaska revolucija. Sazvana je Narodna skupština koja je formirala komisiju pri Akademiji nauka, sastavljena od najvećih francuskih naučnika tog vremena. bio je da se izvrši posao kreiranja novog sistema mjera.

Jedan od članova komisije bio je poznati matematičar i astronom Pjer Simon Laplas. Za njegova naučna istraživanja bilo je veoma važno znati tačnu dužinu Zemljinog meridijana. Jedan od članova komisije podsjetio je na prijedlog astronoma Moutona da se za jedinicu dužine uzme dio meridijana jednak jednom 21600. dijelu meridijana. Laplace je odmah podržao ovaj prijedlog (a možda je i sam inspirirao ideju ostalih članova komisije). Izvršeno je samo jedno mjerenje. Radi lakšeg snalaženja, odlučili smo da uzmemo jedan četrdeset milioniti dio Zemljinog meridijana kao jedinicu za dužinu. Ovaj predlog je dostavljen Narodnoj skupštini i ona je usvojena.

Sve ostale jedinice su usklađene sa novom jedinicom, tzv metara. Za jedinicu površine je uzeta kvadratnom metru , volumen – kubni metar , mase - masa kubnog centimetra vode pod određenim uslovima.

Narodna skupština je 1790. godine donela dekret o reformi sistema mera. U izveštaju dostavljenom Narodnoj skupštini navedeno je da u reformskom projektu nije bilo ničeg proizvoljnog, osim decimalne osnove, i ništa lokalno. “Ako bi se izgubilo sjećanje na ove radove i sačuvao samo jedan rezultat, onda u njima ne bi bilo traga po kojem bi se moglo saznati koji je narod započeo plan ovih radova i izvršio ih”, navodi se u izvještaju. Očigledno je komisija Akademije to nastojala da osigura novi sistem Mere nisu dale razlog nijednoj naciji da odbaci sistem kao francuski. Ona je nastojala da opravda slogan: "Za sva vremena, za sve narode", koji je kasnije proglašen.

Već u aprilu 17956. godine usvojen je zakon o novim mjerama, uveden je jedinstven standard za cijelu Republiku: platinasti lenjir na kojem je upisan metar.

Komisija Pariške akademije nauka od samog početka rada na razvoju novog sistema utvrdila je da odnos susednih jedinica treba da bude 10. Za svaku veličinu (dužinu, masu, površinu, zapreminu) iz glavne jedinice ovog količina, ostale, veće i manje mjere se formiraju na isti način (izuzev naziva "mikron", "centner", "tona"). Da bi se formirali nazivi mjera koje su veće od glavne jedinice, nazivu ove potonje s prednje strane dodaju se grčke riječi: "deka" - "deset", "hekto" - "sto", "kilo" - "hiljadu" , “miria” - “deset hiljada” ; da bi se formirao naziv mjera manjih od glavne jedinice, ispred se dodaju i čestice: "deci" - "deset", "centi" - "sto", "milli" - "hiljadu".

Arhivski metar.

Međunarodne izložbe" href="/text/category/mezhdunarodnie_vistavki/" rel="bookmark">međunarodne izložbe koje su pokazale sve pogodnosti postojećih različitih nacionalnih sistema mjera. Djelatnost Petrogradske akademije nauka i njenog člana Borisa Semenoviča Jakobi je bio posebno plodan u tom pravcu, koji je sedamdesetih godina prošlog veka krunisan stvarnom transformacijom metričkog sistema u međunarodni.

Metrički sistem mjera u Rusiji.

U Rusiji naučnici početkom XIX stoljeća shvatili svrhu metričkog sistema i pokušali ga široko uvesti u praksu.

U godinama od 1860. do 1870. godine, nakon energičnih govora, društvo za metrički sistem predvodio je akademik, profesor matematike, autor školskih udžbenika iz matematike koji su bili uobičajeni u njegovo vrijeme i akademik. Ruski proizvođači i uzgajivači takođe su se pridružili naučnicima. Rusko tehničko društvo je dalo instrukcije specijalnoj komisiji kojom je predsjedavao akademik da razradi ovo pitanje. Ova komisija je primila mnoge prijedloge naučnih i tehničkih organizacija koje su jednoglasno podržale prijedloge za prelazak na metrički sistem.

Objavljen 1899. godine, razvijeni zakon o težinama i mjerama uključivao je paragraf br. 11:

„Međunarodna metoda i kilogram, njihove podjele, kao i druge metričke mjere mogu se koristiti u Rusiji, vjerovatno sa glavnim ruskim mjerama, u trgovinskim i drugim transakcijama, ugovorima, procjenama, ugovorima i slično - uz zajednički dogovor ugovornih strana, kao i u okviru aktivnosti pojedinih državnih resora ... uz dozvolu ili po nalogu nadležnih ministara ...".

Konačno rješenje za pitanje metričkog sistema u Srbiji je dobijeno nakon Velike oktobarske socijalističke revolucije. 1918. Vijeće narodni komesari pod predsjedništvom je donesena odluka kojom se predlaže:

„Sva mjerenja zasnivati na međunarodnom metričkom sistemu mjera i težina sa decimalnim podjelama i izvedenicama.

Uzmite metar kao osnovu za jedinicu dužine, a kilogram kao osnovu za jedinicu težine (mase). Za uzorke jedinica metričkog sistema uzmite kopiju međunarodnog metra sa oznakom br. 28 i kopiju međunarodnog kilograma sa oznakom br. 12, napravljenu od prelivajuće platine, koju je Prvi preneo u Rusiju. Međunarodna konferencija za tegove i mere u Parizu 1889. godine i sada se čuva u Glavnoj komori za mere i vagu u Petrogradu.

Od 1. januara 1927. godine, kada je pripremljen prelazak industrije i transporta na metrički sistem, metrički sistem mjera postao je jedini sistem mjera i težina dozvoljen u SSSR-u.

Drevne ruske mere

u poslovicama i izrekama.

Aršin i kaftan, i dva za zakrpe.
Brada veličine jednog inča, a riječi veličine vrećice.
Lagati - sedam milja do neba i sva šuma.
Tražili su komarca sedam milja, i komarca na nosu.
Aršin brade, ali raspon uma.
Vidi tri aršina u zemlju!
Neću odustati ni inča.
Od misli do misli pet hiljada milja.
Lovac na sedam milja odlazi da srkne žele.
O tuđim grijesima pišite (pričajte) u dvorištima, a o svojim - malim slovima.
Ti si od istine (od službe) pedalj, a ona je od tebe - kundak.
Rastegnite milju, ali nemojte biti jednostavni.
Za to možete staviti svijeću od puda (rublja).
Zrno spašava pud.
Nije loše što je lepinja pola pude.
Jedno zrno puda donosi.
Tvoja kalem tuđih funti je skuplja.
Pojeo pola pude - za sada pun.
Saznat ćete koliko je pud poletan.
On nema pola mozga (um) u glavi.
Loš se obara u funtama, a dobar u kolutovima.

TABELA KOMPARACIJE MJERA

n Mere dužine

1 verst = 1,06679 kilometara
1 sazhen = 2,1335808 metara
1 aršin = 0,7111936 metara
1 vershok = 0,0444496 metara
1 stopa = 0 metara
1 inč = 0 metara

1 kilometar = 0,9373912 versta
1 metar = 0,4686956 hvati
1 metar = 1,40609 aršina
1 metar = 22,4974 vrha
1 metar = 3,2808693 stopa
1 metar = 39,3704320 inča

n 1 hvat = 7 stopa
1 sazhen = 3 aršina
1 sazhen = 48 inča
1 milja = 7 versta
1 verst = 1,06679 kilometara

n Mjere zapremine i površine

1 četvrtina = 26,2384491 litara
1 četvrtina = 209,90759 litara
1 kanta = 12,299273 litara
1 desetina = 1 hektar

1 litar = 0, četvorostruko
1 litar = 0 četvrtina
1 litar = 0, kante
1 hektar = 0, desetina

n 1 bure = 40 kanti
1 bure = 400 boca
1 bure = 4000 šoljica

1 četvrtina = 8 četvrtina
1 četvrtina = 64 granata

n Mere težine

1 pud = 16,3811229 kilograma

1 funta = 0,409528 kilograma
1 kalem = 4,2659174 grama
1 dionica = 44,436640 miligrama

n 1 kilogram = 0,9373912 versta
1 kilogram = 2 funte
1 gram = 0, kalem
1 miligram = 0 frakcija

n 1 pood = 40 funti
1 pood = 1280 lotova
1 berk = 10 funti
1 zadnji = 2025 i 4/9 kilograma

n monetarne mjere

n rublja \u003d 2 pola dolara
polovina = 50 kopejki
pet altina = 15 kopejki
Altyn = 3 kopejke
dime = 10 kopejki

n 2 novca \u003d 1 kopejka
peni = 0,5 kopejki
polushka = 0,25 kopejki

Zašto su osobi potrebna mjerenja

Mjerenja su jedna od najvažnijih stvari u modernom životu. Ali ne uvek

bilo je ovako. Kada je primitivac ubio medvjeda u neravnopravnom dvoboju, on se, naravno, radovao ako se ispostavi da je dovoljno velik. Ovo je obećavalo dobro uhranjen život njemu i cijelom plemenu dugo vremena. Ali leš medvjeda nije vukao na vagu: u to vrijeme ljuske nije bilo. Nije bilo posebne potrebe za mjerenjem kada je čovjek pravio kamenu sjekiru: nije bilo tehničkih specifikacija za takve sjekire i sve se određivalo veličinom odgovarajućeg kamena koji se mogao naći. Sve se radilo na oko, kao što je gospodarov instinkt sugerirao.

STARE RUSKE MJERE.

“... još od pamtivijeka ustanovljeno je i povjereno da ga jedu biskupi grada i posvuda svakakve mjere i tegove i vaga... da se bez prljavih trikova posmatraju, niti množe niti umanjuju...” (... odavno je utvrđeno i naloženo biskupima da paze na ispravnost mjera .. .ne dopuštaju nikakvo smanjenje ili povećanje ...). Ova potreba nadzora bila je uzrokovana potrebama trgovine kako unutar zemlje, tako i sa zemljama Zapada (Bizant, Rim, kasniji njemački gradovi) i Istoka (Srednja Azija, Perzija, Indija). Na crkvenom trgu su se održavali bazari, u crkvi su bili sanduci za čuvanje ugovora o trgovačkim poslovima, u crkvama su se čuvale prave vage i mere, u podrumima crkava čuvana roba. Vaganja su vršena u prisustvu predstavnika sveštenstva, koji su za to dobijali naknadu u korist crkve.

Mere dužine

Osnove metrologije

tutorial

“Tri puta vode do znanja:

put refleksije je najplemenitiji;

put imitacije je najlakši;

put iskustva je najteži"

Konfucije

Od 32 Yu. P. Shcherbak Osnove mjeriteljstva:

Tutorial za univerzitete.

Razmatraju se osnovni pojmovi i odredbe mjeriteljstva, osnovni pojmovi teorije grešaka, obrade rezultata mjerenja, klasifikacije signala i smetnji. Za studente koji se upisuju na prirodne nauke i tehničke specijalnosti.

Poglavlje 1. Predmet i zadaci mjeriteljstva…………………………………………………………….4

1.1 Predmetno mjeriteljstvo…………………………………………………………………………………………4

1.2 Uloga mjerenja u razvoju nauke, industrije…………………………………….4

1.3 Pouzdanost naučnog znanja………………………………………………………………………..16

Poglavlje 2. Osnovne odredbe mjeriteljstva………………………………………………..23

2.1 Fizičke veličine………………………………………………………………………………………23

2.2 Sistem fizičkih veličina i njihove jedinice…………………………………………………………….30

2.3 Reprodukcija jedinica fizičkih veličina i prijenos njihovih veličina………………35

2.4 Mjerenje i njegove osnovne operacije……………………………………………………………………..39

Poglavlje 3. Osnovni koncepti teorije grešaka……………………………………………………………49

3.1 Klasifikacija grešaka………………………………………………………………………….52

3.2 Sistematske greške…………………………………………………………………………..58

3.3 Slučajne greške………………………………………………………………………………..62

3.3.1 Opći koncepti………………………………………………………………………………………...62

3.3.2 Osnovni zakoni o distribuciji……………………………………………………………………….64

3.3.3 Tačkaste procjene parametara zakona distribucije………………………………...67

3.3.4 Interval povjerenja (procjene povjerenja)…………………………………..69

3.3.5 Grube greške i metode za njihovo otklanjanje……………………………………………..71

Poglavlje 4. Obrada rezultata mjerenja…………………………………………………………...72

4.1 Pojedinačna mjerenja…………………………………………………………………..72

4.2 Višestruka jednaka mjerenja………………………………………………………………...73

4.3 Indirektna mjerenja………………………………………………………………………..75

4.4 Neka pravila za izvođenje mjerenja i prezentovanje rezultata…………...77

Poglavlje 5. Mjerni signali………………………………………………………………………...79

5.1 Klasifikacija signala………………………………………………………………………………….79

5.2 Matematički opis signala. Parametri mjernih signala………….81

5.3 Diskretni signali…………………………………………………………………………86

5.4 Digitalni signali…………………………………………………………………………………..89

5.5 Smetnje…………………………………………………………………………………………………..91

Literatura…………………………………………………………………………………………………109

Poglavlje 1. Predmet i zadaci metrologije

Predmet metrologije

mjeriteljstvo - nauka o mjerenjima, metodama, sredstvima za osiguranje njihovog jedinstva i načinima za postizanje potrebne tačnosti (GOST 16263-70).

Grčka riječ "metrologija" sastoji se od 2 riječi "metron" - mjera i "logos" - učenje.

Predmet metrologije- je ekstrakcija kvantitativnih informacija o svojstvima objekata i procesa sa zadatom tačnošću i pouzdanošću.

Metrološki alati je skup mjernih instrumenata i metroloških etalona koji osiguravaju njihovu racionalnu upotrebu.

Nijedna nauka ne može bez mjerenja.

Osnovni koncept mjeriteljstva je mjerenje.

Mjerenje je pronalaženje vrijednosti fizičke veličine (PV)

Empirijski uz pomoć posebnih tehničkih sredstava (GOST 16263-70).

Mjerenja mogu biti predstavljena sa tri aspekta [L.1]:

Filozofski aspekt mjerenja: mjerenja su najvažnija univerzalna metoda znanje fizičke pojave i procesi
Naučni aspekt mjerenja: uz pomoć mjerenja (eksperimenta) ostvaruje se veza između teorije i prakse („praksa je kriterij istine“)
Tehnički aspekt mjerenja: mjerenja daju kvantitativne informacije o objektu upravljanja ili kontrole.

Uloga mjerenja u razvoju nauke i industrije.

Evo izjava poznatih naučnika o ulozi merenja [L.3].

W. Thompson: „Često kažem da kada možeš da izmeriš ono o čemu pričaš i da to izraziš brojkama, onda znaš nešto o tome; ali kada ga ne možete izmjeriti, ne možete izraziti brojevima, tada će vaše znanje biti jadno i nezadovoljavajuće; može predstavljati početak znanja, ali u svom umu jedva da ste napredovali do onoga što zaslužuje naziv nauke, bez obzira na predmet proučavanja” (Structure of Matter, 1895.)

A. Le Chatelier: „Učenje ispravnog mjerenja jedan je od najvažnijih, ali i najtežih koraka u nauci. Jedno lažno mjerenje je dovoljno da spriječi otkrivanje zakona i, još gore, dovede do uspostavljanja nepostojećeg zakona. Tako je, na primjer, nastao zakon o nezasićenim jedinjenjima vodonika i kiseonika, zasnovan na eksperimentalnim greškama u Bunsenovim mjerenjima” (Nauka i industrija, 1928).

Ilustrujmo prvi dio izjave A. Le Chatelier primjeri nekih važnih mjerenja u oblasti mehanike i gravitacije u posljednjih ~300 godina i njihov utjecaj na razvoj nauke i tehnologije.

1583 - G. Galileo ustanovio izohronizam oscilacija klatna.

Izohronizam oscilacija klatna bio je osnova za stvaranje novih satova - hronometara, koji su postali najvažniji navigacijski alat u eri velikih geografskih otkrića(Mjerenje vremena u podne na lokaciji broda u odnosu na luku polaska omogućilo je određivanje geografske dužine, mjerenje visine Sunca iznad horizonta u podne - geografske širine...)

(Period oscilovanja klatna: - ugaona brzina; period oscilacija ne zavisi od mase i amplitude oscilacija – izohronizam).

1604 - G. Galileo ustanovio jednoliko ubrzanje kretanja tijela po kosoj ravni
1619 - I. Kepler formulisao na osnovu merenja III zakon planetarnog kretanja: T 2 ~ R 3 (T je period, R je poluprečnik orbite)
1657 - H. Huygens dizajnirao sat sa klatnom sa escapementom (sidrom)
1678 - H. Huygens izmjerena veličina gravitacije za Pariz (g = 979,9 cm/s 2)
1798 - G. Cavendish izmjerena uz pomoć torzije balansira sila privlačenja dvaju tijela i određena gravitacijska konstanta u Newtonovom zakonu, određena prosječna gustina Zemlje (5,18 g/cm 3)

Kreiranje H. Huygensa tačnog sata sa escapementom (sidrom) postalo je osnova mjerne tehnologije; a mjerenje gravitacije je osnova balistike.

Kao rezultat ovih eksperimenata formulisan je I. Keplerov 3. zakon o kretanju planeta, zakon gravitacija(I. Newton) - osnova svega moderne aktivnostičovek povezan sa prostorom.

1842 - H. Doppler sugerirao je utjecaj relativnog kretanja tijela na frekvenciju zvuka (Doplerov efekat, 1848. A. Fizeau je proširio ovaj princip na optički fenomeni)

Frekvencijski pomak zbog relativnog kretanja izvora i prijemnika zvuka ili svjetlosti (H. Doppler, A. Fizeau) bio je osnova za kreiranje modela svemira koji se širi (E. Hubble). Mjerenje kosmičke mikrotalasne pozadine (A. Penzias i R. Wilson) odlučujući je dokaz ispravnosti modela svemira koji se širi, čiji je početak imao oblik „Velikog praska“.

Moderni pogledi:

Prva ("inflatorna") faza širenja Univerzuma trajala je samo ~10 -35 sekundi. Za to vrijeme, "klica" Univerzuma, koja se pojavila iz apsolutnog ništavila, porasla je do 10.100 puta. Prema modernim konceptima, rođenje svemira iz singularnosti kao rezultat Velikog praska je posljedica kvantne fluktuacije vakuuma. U isto vrijeme, već u vrijeme Velikog praska, u kvantnim fluktuacijama vakuuma postavljena su različita svojstva i parametri, uklj. osnovne fizičke konstante ( ε, h, γ, k itd.)

Ako bi se do trenutka T 0 = 1s brzina širenja materije razlikovala od stvarne vrijednosti za 10 -18 (10 -16%) njene vrijednosti u jednom ili drugom smjeru, tada bi Univerzum ili kolabirao u materijalnu tačku, ili bi se supstanca potpuno raspršila.

Savremena prirodna nauka zasniva se na opetovanom posmatranju neke činjenice, njenom ponavljanju u različitim uslovima – eksperimentu, njenom kvantitativnom opisu; stvaranje modela ove činjenice, pojave ili procesa, uspostavljanje formula, zavisnosti, odnosa. Istovremeno razvijati praktične primjene fenomeni. Tada nastaje (nastaje) fundamentalna teorija. Takva teorija nudi generalizaciju i uspostavlja vezu datog fenomena sa drugim pojavama ili procesima; je sada često matematičko modeliranje fenomeni. Na osnovu fundamentalna teorija pojavljuju se nove, šire primjene.

Na sl. 1.1 prikazuje uslovnu šemu metodologije prirodnih nauka [L.2]

Nove praktične primjene

Rice. 1.1

Na primeru uticaja relativnog kretanja tela na frekvenciju zvuka, koji je eksperimentalno otkrio H. Dopler, mogu se pratiti faze ove metodološke šeme.

Faza 1.

Problemi registracije činjenica, tačnosti mjerenja za naknadni kvantitativni opis, izbor mjernih jedinica. (eksperiment)

Primjer: H. Doppler je 1842. godine snimio (izmjerio) utjecaj relativnog kretanja tijela na frekvenciju zvuka (Doplerov efekat).

Faza 2.

Uspostavljanje zavisnosti, formula, odnosa, uključujući analizu dimenzija veličina, uspostavljanje konstanti. (model)

Primjer: Na osnovu eksperimenata H. Doplera razvijen je model fenomena:

zvuk su uzdužne vibracije zraka; kada se izvor pomera menja se broj oscilacija koje prima prijemnik u 1 s, tj. frekvencija se menja.

Stage.

Primjer: Razvoj uređaja zasnovanih na Doplerovom efektu: ehosonde, mjerači brzine kretanja tijela (lokator saobraćajne policije).

Stage.

Formulisanje principa i generalizacija, stvaranje fundamentalne teorije, rasvetljavanje veza sa drugim pojavama, predviđanja (uključujući matematičko modeliranje). (Fundamentalna teorija).

Primjer: Formulisani su principi relativnosti Galilea, zatim Ajnštajna:

jednakost svih inercijalnih referentnih okvira.

Stage.

Analiza širokog spektra pojava, traženje obrazaca u drugim oblastima fizike. (Druge pojave).

Primjer: Godine 1848, A. Fizeau je proširio Doplerov princip na optičke fenomene:

Svetlost jeste poprečne vibracije electro magnetsko polje, dakle, Doplerov efekat je primenjiv i na svetlost (PHYSO efekat).

faza 6.

Izrada novih uređaja, primjena u drugim oblastima. ( Nove praktične primjene).

Primjer:

§ Mjerenje udaljenosti u kosmologiji crvenim pomakom zračenja iz udaljenih galaksija

§ Frekvencijski pomak zbog relativnog kretanja izvora i prijemnika zračenja bio je osnova za kreiranje modela svemira koji se širi (E. Hubble)

§ Mjerenje kosmičke mikrotalasne pozadine (A. Penzias i R. Wilson) bilo je dokaz valjanosti modela Univerzuma koji se širi, čiji je početak imao oblik "Velikog praska".

Izrada mjernog uređaja ili razvoj mjerne metode - veliki korak otkrivanju novih pojava i zavisnosti. U naše vrijeme vrlo su male šanse da se otkrije nešto suštinski novo bez pribjegavanja preciznoj opremi: sve novo što je postalo poznato u novije vrijeme nije dato kao rezultat jednostavnog neoružanog promatranja svakodnevnog spektra pojava. Svakodnevni život, kao što se to dogodilo na počecima nauke.

Međutim, u prvim fazama općeg sondiranja važno je ne pribjeći pretjerano suptilnoj eksperimentalnoj tehnici - prekomjerna komplikacija uzrokuje kašnjenja i vodi u gustu gustinu pomoćnih detalja koji odvlače pažnju od glavnog.

Istraživači uvijek cijene sposobnost upravljanja jednostavnim sredstvima.

Svaki istraživač mora računati na opšteprihvaćene sisteme mjera, mora biti dobro upućen u korelaciju izvedenih jedinica sa onima koje se uzimaju kao osnovne, tj. u dimenziji. Koncept sistema jedinica i dimenzija treba da bude toliko jasan da takvi „učenički” slučajevi budu potpuno isključeni kada su dimenzije levog i desnog dela jednačine različite, ili su količine u različitim sistemima jedinica.

Kada se uspostavi glavni put mjerenja, nastoji se poboljšati tačnost mjerenja. Svako ko se bavi mjerenjima trebao bi biti upoznat sa tehnikama za procjenu tačnosti rezultata. Ako je istraživač neiskusan, retko zna da odgovori na pitanje kolika je tačnost merenja koje je napravio, ne shvata koju tačnost treba da postigne u svom zadatku, niti šta tačno ograničava njegovu tačnost. Naprotiv, iskusan istraživač je u stanju da brojkama izrazi tačnost svakog svog mjerenja, a ako je rezultirajuća tačnost manja od tražene, može unaprijed reći koji će od elemenata mjerenja biti najznačajniji za poboljšanje. .

Ako sebi ne postavljate takva pitanja, dešavaju se neprijatne stvari čak i sa upućenim ljudima; na primer, profesor na Moskovskom univerzitetu, Leist, proveo je 20 godina praveći mapu magnetne anomalije, u kojoj su merenja magnetnog polja bila tačna, ali koordinate tačaka merenja nisu bile odgovarajuće tačne, tako da nije bilo moguće pouzdano odrediti gradijente komponenti jačine polja neophodne za procjenu mase ispod zemlje. Kao rezultat toga, sav posao je morao biti ponovljen.

Bez obzira na to koliko istraživač teži preciznosti mjerenja, i dalje će naići na neizbježne greške u rezultatima mjerenja.

Evo šta je A. Poincare (Hipoteza i nauka) rekao o tome još 1903. godine: „Zamislimo da netačnim metrom merimo određenu dužinu, na primer, predugačku u odnosu na normalnu. Rezultirajući broj, koji izražava izmjerenu dužinu, uvijek će biti nešto manji od pravog, a ova greška neće biti otklonjena, koliko god ponavljali mjerenje; Ovo je primjer sistematično greške. Ali, mjereći svoju dužinu pravim metrom, ipak ne možemo izbjeći greške, na primjer, zbog pogrešnog očitavanja broja podjela; ali ova pogrešna zapažanja mogu biti manje-više prave veličine, tako da ako to učinimo veliki broj zapažanja i uzmi njihov prosjek, tada će greška biti blizu nule; evo primjera nasumičnih grešaka."

“Najteže su sistematske greške čiji je izvor još nepoznat. Kada se nađu na poslu, to je katastrofa. Jedan naučnik je imao ideju da napravi psihrometar koristeći pacovsku bešiku. Kompresija mjehurića uzrokovala je porast žive u kapilarnoj cijevi i odražavala hidrotermalno stanje zraka. Određeno je da svi brodovi engleske flote vrše odgovarajuća mjerenja širom svijeta tokom cijele godine. Na taj način su se nadali da će izgraditi kompletnu psihrometrijsku mapu cijelog svijeta. Kada su radovi završeni, pokazalo se da se sposobnost kontrakcije štakorske bešike tokom godine uveliko menjala, i to neravnomerno, u zavisnosti od klime u kojoj se nalazio. I sav veliki rad je bio uzaludan.” (Le Chatelier, Nauka i industrija).

Ovaj primjer pokazuje da sistematske greške mogu biti preklapanje neprimijećene nuspojave s izmjerenom - to objašnjava njihovu prirodu i opasnost.

Sistematske greške su prisutne u svakom eksperimentu. Ima ih mnogo izvora - to je netočnost kalibracije uređaja, „srušena“ skala, utjecaj uređaja na predmet proučavanja i mnogi drugi. ostalo.

Primjer, ilustrujući uticaj uređaja na proučavano kolo (slika 1.2).

Mora se mjeriti sa

ampermetar Struja u opterećenju.

Rice. 1.2

Pravi ampermetar ima unutrašnji otpor r A. (Okvirni otpor ampermetra magnetoelektričnog ili elektromagnetnog sistema).

Ako znamo vrijednost r A (uvijek je data u tehničkim karakteristikama uređaja), onda je sistematsku grešku lako izračunati i uzeti u obzir korekciju.

Neka je r A \u003d 1. Ohm,

Tada će ekvivalentno kolo izgledati ovako:

U idealnom krugu (r A = 0)

U stvarnom kolu (sa uključenim

uređaj)

I Hx =

Slika 1.3

Greška mjerenja (apsolutna) je jednaka:

Relativna sistematska greška je: (!).

Ako uređaj (ampermetar) ima klasu tačnosti od 1,0% i ne uzmemo u obzir uticaj uređaja na tačnost eksperimenta, onda će greška merenja biti skoro za red veličine veća od očekivane greške (zbog prema klasi tačnosti uređaja). Istovremeno, znajući prirodu sistematske greške, lako je uzeti u obzir (u 3. poglavlju će se detaljno razmotriti razlozi za pojavu sistematskih grešaka i načini njihove kompenzacije).

U našem primjeru, znajući vrijednost r A, lako je izračunati ovu grešku

() i unesite odgovarajuću korekciju u rezultat (D n = - D syst):

U \u003d U x + D n \u003d 2,73A + 0,27A \u003d 3,00A

Slučajne greške o kojima je govorio Poincaré imaju potpuno drugačiji karakter.

Slučajnost se u nauci i tehnologiji obično smatra neprijateljem, kao dosadnom smetnjom koja onemogućava precizno mjerenje. Ljudi su se dugo borili sa slučajnošću.

Dugo vrijeme vjerovalo se da su nesreće povezane jednostavno s našim neznanjem o uzrocima koji ih uzrokuju. U tom smislu je karakteristična izjava poznatog ruskog naučnika K. A. Timirjazeva.

„... Šta je slučaj? Prazna riječ koja krije neznanje, trik lijenog uma. Postoji li slučajnost u prirodi? Moguće je? Da li je moguće pokrenuti akciju bez razloga? ("Kratak pregled Darwinove teorije").

Zaista, ako identificirate sve uzroke slučajnog događaja, tada možete eliminirati slučajnost. Ali ovo je jednostran koncept, ovdje šansa se poistovećuje sa nerazumom. Ovdje leži zabluda velikog naučnika.

Svaki događaj ima dobro definiran uzrok, uključujući slučajni događaj. Dobro je kada je lanac uzroka i posledica jednostavan, lako uočljiv. U ovom slučaju, događaj se ne može smatrati slučajnim. Na primjer, na pitanje: hoće li bačeni novčić pasti na pod ili na plafon - definitivno možete odgovoriti, ovdje nema šanse.

Ako je lanac uzroka i posljedica složen i ne može se promatrati, onda događaj postaje nepredvidiv i naziva se slučajan.

Na primjer: da li će bačeni novčić pasti s brojem ili grbom - može se precizno opisati nizom uzroka i posljedica. Ali ući u trag takvom lancu je gotovo nemoguće. Ispostavilo se da iako postoji razlog - ne možemo predvidjeti rezultat - on je slučajan.

"Niko neće prigrliti ogromno"

(K. Prutkov)

Razmotrimo problem koji može poslužiti kao odličan primjer relativnosti našeg znanja i koji dobro ilustruje aforizam K. Prutkova.

Zadatak: Čuvena Njutnova jabuka je na stolu.

Šta bi trebalo uzeti u obzir da bi se apsolutno tačno izračunala sila kojom jabuka trenutno pritiska sto?

Rešenje sažetak:

Snaga F, kojim jabuka pritiska na sto, jednaka je težini jabuke P:

Ako je jabuka teška 0,2 kg, onda F= 0,2 kg.s = 0,2 x 9,80665N = 1,96133N (SI sistem).

Nabrojimo sve razloge koji utiču na pritisak jabuke u datom trenutku na tabeli.

dakle: F=P=mg., gdje m- težina jabuke g- ubrzanje slobodan pad.

Kao rezultat, imamo 4 elementa na koje mogu uticati vanjski faktori.

1 . Masa jabuke m.

Na njega utiču:

§ Isparavanje vode pod dejstvom toplote, sunčeve svetlosti;

§ Emisija i apsorpcija gasova zbog tekućih hemijske reakcije(sazrevanje, propadanje, fotosinteza);

§ Odlazak elektrona pod dejstvom sunčeve svetlosti, rendgenskih zraka i γ – zračenje;

§ Apsorpcija elektrona, protona i drugih kvanta;

§ Apsorpcija radio talasa i drugo. drugi

2. Ubrzanje slobodnog pada g promjene kako u prostoru tako i u vremenu.

§ U svemiru: zavisi od geografske širine, nadmorske visine (jabuka je asimetrična, od njenog položaja - centar mase, odnosno visina; zemlja- heterogena, itd.

§ Na vrijeme: g promjene: kontinuirano kretanje masa unutar Zemlje, kretanje morskih valova, povećanje mase Zemlje zbog meteoritske prašine itd.

3. Ako je izraz P = mg je tačan, ali je tada jednakost netačna F=P jer na jabuku pored Zemlje deluju Mesec, Sunce i druge planete, centrifugalne sile inercija uzrokovana rotacijom Zemlje itd.

4. Da li je jednakost F = P tačna?

§ Ne, jer ne uzima se u obzir da jabuka "lebdi" u vazduhu i samim tim iz R potrebno je da oduzmete Arhimedovu silu, koja se sama menja sa atmosferski pritisak;

§ Ne, jer na jabuku djeluju naizmjenične sile konvekcije zagrijanog i hladnog zraka;

§ Ne, jer sunčevi zraci pritiskaju jabuku;

itd.

Izlaz:

Bilo koji fizički zadatak beskonačno složen, jer za svakog fizičko tijelo deluju istovremeno sve zakone fizike, uključujući i one koji još nisu otkriveni!

Fizički problem se može riješiti samo približno. I ovisno o točnosti koja je potrebna u određenoj situaciji.

Slučajnost se može i treba istražiti. Zato je još u 17. veku. postavljeni su temelji teorije vjerovatnoće – nauke o slučajni događaji. Ovo i je drugi pravac u borbi protiv slučajnosti. Ima za cilj proučavanje obrazaca u slučajnim događajima. Poznavanje obrazaca omogućava efikasnu borbu protiv nepredvidivosti slučajnih događaja.

Dakle, možemo reći:

Slučajnost je, prije svega, nepredvidljivost, koja je rezultat našeg neznanja, rezultat našeg neznanja, rezultat nedostatka potrebnih informacija.

Sa ove tačke gledišta, Timirjazev je potpuno u pravu.

Svaki događaj (B) je rezultat malog ili velikog broja uzroka (A 1 A 2, ...)

Rice. 1.4

Ako postoji mnogo razloga, događaj koji nas zanima ne može se tačno predvidjeti, on će postati slučajan, nepredvidiv. Ovdje se formira slučajnost zbog nedovoljnog znanja.

Da li to znači da će jednog dana, kada postanemo veoma pametni, šansa nestati sa naše planete? Ne sve. To će spriječiti najmanje tri okolnosti koje pouzdano štite slučajnost.

Plan lekcije na temu " »

datum :

Tema: « Naučno-praktična konferencija „Zašto su nam potrebna mjerenja u nauci?»

Ciljevi:

obrazovni : formiranje sposobnosti generalizacije i sistematizacije edukativni materijal o poglavlju "Fizičke metode spoznaje prirode";

obrazovne : razvoj vještina objašnjavanja toplinskog širenja tijela;

obrazovne : usaditi kulturu umnog rada, tačnosti, naučiti uvidjeti praktične koristi znanja, nastaviti formaciju komunikacijske vještine, negovati pažnju, zapažanje.

Vrsta lekcije: generalizacija i sistematizacija znanja

Oprema i izvori informacija:

Isachenkova, L. A. Fizika: udžbenik. za 7 ćelija. institucije opšteg avg. obrazovanje sa ruskim jezikom lang. obrazovanje / L. A. Isachenkova, G. V. Palchik, A. A. Sokolsky; ed. A. A. Sokolsky. Minsk: Narodnaya Aveta, 2017.

Struktura lekcije:

Organiziranje vremena(2 minute)

Ažuriranje osnovnih znanja (5 min)

Učvršćivanje znanja (33 min)

Sažetak lekcije (5 min)

Sadržaj lekcije

Organiziranje vremena

Danas održavamo nastavu u vidu naučno-praktične konferencije. Šta mislite da će se današnja lekcija razlikovati od tradicionalnih?

Rezultat naše naučno-praktične konferencije biće rasprava o sledećim pitanjima:

prvo, drevni sistem mjerenja;

drugo, razumjeti koji mjerni instrumenti postoje,

treće, istorija termometra,

četvrto, pokazati ulogu mjerenja u nauci i ljudskom životu.

Ažuriranje osnovnih znanja

Odgovorite na pitanja (frontalna anketa):

Šta se naziva toplotno širenje tela?

Navedite primjere termičkog širenja (kompresije) čvrste materije, tečnosti, gasovi.

Koja je razlika između toplinskog širenja plinova i toplinskog širenja čvrstih tijela i tekućina?

Konsolidacija znanja

(konsolidacija znanja će se održati u formi okruglog stola)

Dragi učesnici konferencije i naši gosti! Želimo vam dobrodošlicu na ovaj čas! Za nekoliko minuta moći ćete slušati izvještaje o"Uloga mjerenja u ljudskom životu i nauci".

Predlažem sledeći plan rada:

Govori govornika.

mišljenja protivnika.

Sumiranje rezultata konferencije.

Ako nema prigovora, počinjemo.

Učinak učenika

Minut fizičkog vaspitanja

A sada riječ imaju protivnici.

Svaki protivnik ima zapisnik (Dodatak 1)

Sažetak lekcije

(Završni govor ili sumiranje rezultata konferencije)

Nećemo odmarati na lovorikama i nastavićemo sa ovim radom. Molim vas da svoje mišljenje izrazite u izdatim karticama za procjenu studenata kako biste ga uzeli u obzir u pripremi sljedeće konferencije.

Tokom konferencije i na kraju konferencije, žiri popunjava evaluacioni karton govornika(Dodatak 2). Ocjenjivanje se vrši po sistemu od 10 bodova. Žiri sumira, objavljuje rezultate konferencije.

Refleksija

Nastavite fraze:

Danas na času sam naučio...

Bilo je zanimljivo…

Znanje koje sam dobio na lekciji će mi dobro doći.

Prilog 1

Evaluacijski papir

naziv projekta

Puno ime studenta

Kriterijumi za evaluaciju

konačnu ocjenu

Relevantnost teme

Izvori informacija

Kvalitet razvoja ideje

Originalnost i kreativnost

Registracija rada

Zaštita projekta

Dodatak 2

Speaker scorecard

F.I. student

kratkoća izlaganja glavne ideje (trajanje govora nije duže od 5 minuta), logika i dokazi rasuđivanja, njihova povezanost s temom rada

pravilnu upotrebu posebne terminologije

sposobnost da se identifikuju i opravdaju svrha i ciljevi rada, kao i glavni i sporedni; demonstrirati rezultate analize i generalizacije, nezavisnost

stepen složenosti rada, obim znanja i vještina iz osnovne discipline

potpunost i jasnoća odgovora na pitanja o osnovnim principima fizike postavljena u radu

Ukupno

Tema 1

« Predmet i metoda fizike. Mjerenja. Fizičke količine.»

Prve naučne ideje nastale su davno - očigledno, u najranijim fazama istorije čovječanstva, odražene u pisanim izvorima. Međutim, fizika kao nauka u svom modernom obliku datira još iz vremena Galilea Galileja (1Galileo i njegov sljedbenik Isaac Newton (1) napravili su revoluciju u naučnom znanju. Galileo je predložio metodu eksperimentalnog znanja kao glavnu istraživačku metodu, a Newton formulisao prve kompletne fizičke teorije (klasična mehanika, klasična optika, teorija gravitacije).

U svom istorijskom razvoju, fizika je prošla kroz 3 faze (vidi dijagram).

Revolucionarni prijelaz iz jedne faze u drugu povezan je s uništavanjem starih osnovnih ideja o svijetu koji ga okružuje u vezi s novim eksperimentalnim rezultatima dobivenim.

Riječ fizis doslovno znači priroda, odnosno suštinu, unutrašnje osnovno svojstvo pojave, neku vrstu skrivenog obrasca koji određuje tok, tok pojave.

fizika je nauka o najjednostavniji i istovremeno najčešće svojstva tijela i pojava. Fizika je temelj prirodnih nauka.

Veza fizike sa svim drugim naukama prikazana je na dijagramu.

U osnovi fizike (kao i svaka druga prirodna nauka) su izjave o materijalnosti svijeta i postojanju objektivnih stabilnih uzročno-posljedičnih veza među pojavama. Fizika je objektivna jer proučava realnost prirodne pojave, ali istovremeno subjektivna zbog suštine procesa spoznaje, kao refleksije stvarnost.

Prema modernim idejama, sve što nas okružuje je kombinacija malog broja takozvanih elementarnih čestica, između kojih su moguće 4 različite vrste interakcija. Elementarne čestice karakteriziraju 4 broja (kvantni naboji), čije vrijednosti određuju u kakvu interakciju razmatrana elementarna čestica može ući (tabela 1.1).

Naplate	Interakcije
masa	gravitacioni
električni	elektromagnetna
barionski
lepton

Ova formulacija ima dva važna svojstva:

Adekvatno opisuje naše moderne ideje o svijetu oko nas;

Prilično je pojednostavljen i malo je vjerovatno da će doći u sukob s novim eksperimentalnim činjenicama.

Hajde da ukratko objasnimo nepoznate koncepte koji se koriste u ovim izjavama. Zašto govorimo o takozvanim elementarnim česticama? Elementarne čestice u tačnom značenju ovog pojma su primarne, dalje nerazgradive čestice, od kojih se, prema pretpostavci, sastoji sva materija. Međutim, većina poznatih elementarnih čestica ne zadovoljava strogu definiciju elementarnosti, budući da su kompozitni sistemi. Prema Zweig i Gell-Mann modelu, strukturne jedinice takvih čestica su kvarkovi. Kvarkovi se ne opažaju u slobodnom stanju. Neobičan naziv „kvarkovi“ pozajmljen je iz knjige „Finiganovo bdenje“ Džejmsa Džojsa, gde se nalazi fraza „tri kvarka“ koju junak romana čuje u košmarnom delirijumu. Trenutno je poznato više od 350 elementarnih čestica, uglavnom nestabilnih i njihov broj stalno raste.

Naišli ste na tri od ovih interakcija kada ste proučavali fenomen radioaktivnog raspada (vidi dijagram ispod).

Ranije ste se susreli sa takvom manifestacijom snažne interakcije kao što je nuklearne snage, držeći protone i neutrone unutra atomsko jezgro. Jaka interakcija uzrokuje da se procesi odvijaju najvećim, u odnosu na druge procese, intenzitetom i dovodi do najjačeg povezivanja elementarnih čestica. Za razliku od gravitacionih i elektromagnetnih sila, jaka interakcija je kratkog dometa: njen radijus

Karakteristična vremena snažne interakcije

Kratka hronologija proučavanja jake interakcije

1911 - atomsko jezgro

1932 - protonsko-neutronska struktura

(, W. Heisenberg)

1935. - pion (Yukawa)

1964 - kvarkovi (M. Gell-Mann, G. Zweig)

70-te godine XX veka - kvantna hromodinamika

80-te godine XX veka - teorija velikog ujedinjenja

https://pandia.ru/text/78/486/images/image007_3.gif" width="47 height=21" height="21">Slaba interakcija je odgovorna za raspad elementarnih čestica koje su stabilne u odnosu na jake i elektromagnetne interakcije Efektivni radijus slabe interakcije ne prelazi Stoga je na velikim udaljenostima mnogo slabija od elektromagnetne interakcije, koja je, pak, slabija od jake interakcije do udaljenosti manjih od 1. Na na manjim udaljenostima nastaju slabe i elektromagnetne interakcije unified electroweak interakcija. Slaba interakcija uzrokuje vrlo spore procese s elementarnim česticama, uključujući i raspad kvazistabilnih elementarnih čestica čiji vijek trajanja leži u rasponu. mala količina slaba interakcija je vrlo važnu ulogu u prirodi. Konkretno, proces pretvaranja protona u neutron, kao rezultat kojeg se 4 protona pretvaraju u jezgro helija (glavni izvor oslobađanja energije unutar Sunca), nastaje zbog slabe interakcije.

Može li se otvoriti peta interakcija? Ne postoji jedinstven odgovor. Međutim, prema modernim konceptima, sve četiri vrste interakcije su različite manifestacije jedne jedna interakcija. Ova izjava je suština teorija velikog ujedinjenja.

Hajde sada da razgovaramo o tome kako naučna saznanja o svetu oko nas.

znanje oni nazivaju informaciju, na osnovu koje možemo pouzdano planirati svoje aktivnosti na putu do cilja, a ta aktivnost će sigurno dovesti do uspjeha. Kako teža meta potrebno je više znanja da bi se to postiglo.

Naučno znanje nastaje kao rezultat sinteze dva elementa čovekove aktivnosti: kreativnosti i redovnog istraživanja okolnog prostora metodom pokušaja i grešaka (vidi dijagram).

https://pandia.ru/text/78/486/images/image010_2.jpg" width="553" height="172 src=">

Fizički zakon je dugovječna i "zaslužena" fizička teorija. Samo takvi ljudi ulaze u udžbenike i uče se na kursevima opšteg obrazovanja.

Ako eksperiment nije potvrdio predviđanje, tada se cijeli proces mora započeti iznova.

"Dobra" fizička teorija mora zadovoljiti sljedeće zahtjeve:

1) mora polaziti od malog broja osnovnih odredbi;

2) mora biti dovoljno uopšten;

3) mora biti tačan;

4) treba da omogući mogućnost poboljšanja.

Vrijednost fizičke teorije određena je time koliko tačno se može utvrditi granica iza koje je nepravedna. Eksperiment ne može potvrditi teoriju, već je može samo potvrditi. opovrgnuti.

Proces spoznaje može se odvijati samo kroz konstrukciju modeli, što je povezano sa subjektivnom stranom ovog procesa (nepotpunost informacija, raznovrsnost bilo koje pojave, olakšavanje savladavanja uz pomoć specifičnih slika).

Model u nauci, to nije uvećana ili smanjena kopija predmeta, već slika fenomena, oslobođena detalja koji nisu bitni za zadatak koji je pred nama.

Modeli se dijele na mehanički i matematički.

primjeri: materijalna tačka, atom, apsolutno kruto tijelo.

Po pravilu, za većinu koncepata proces razvoja modela prolazi kroz postepeno usložnjavanje od mehaničkog ka matematičkom.

Razmotrimo ovaj proces koristeći koncept atoma kao primjer. Navodimo glavne modele.

Perla (atom antičke i klasične fizike)

Lopta sa udicom

Thomson atom

Planetarni model (Rutherford)

Bohr model

Schrödingerova jednadžba

https://pandia.ru/text/78/486/images/image012.gif" width="240" height="44">

Model atoma u obliku čvrste nedjeljive lopte, sa svom apsurdom koji se čini sa stanovišta današnjih ideja, omogućio je, na primjer, da se u okviru kinetičke teorije dobiju svi osnovni plinski zakoni. gasova.

Otkriće elektrona 1897. dovelo je do modela J. J. Thompsona koji se obično naziva "puding od grožđica" (vidi sliku ispod).

https://pandia.ru/text/78/486/images/image014.gif" width="204" height="246">

Prema ovom modelu, negativno nabijene grožđice - elektroni - plutaju u pozitivno nabijenom "tijestu". Model je objasnio elektroneutralnost atoma, istovremenu pojavu slobodni elektron i pozitivno nabijeni ion. Međutim, rezultati Rutherfordovog eksperimenta o raspršenju alfa čestica iz temelja su promijenili ideju o strukturi atoma.

Slika ispod prikazuje izgled postavke u Rutherfordovom eksperimentu.

U okviru Thompsonovog modela nije bilo moguće objasniti snažno odstupanje putanje alfa čestica i stoga je nastao koncept atomsko jezgro. Izvršeni proračuni omogućili su određivanje dimenzija jezgra; pokazalo se da su one reda veličine jednog Fermija. Tako je Thompsonov model zamijenjen sa planetarni model Rutherford (vidi sliku ispod).

Ovo je tipično mehanički model, budući da je atom predstavljen kao analogan Solarni sistem: oko jezgra - Sunca, planete - elektroni se kreću kružnim putanjama. Čuveni sovjetski pjesnik Valerij Brjusov komentirao je ovo otkriće

Takođe može biti da svaki atom

Univerzum, gdje je sto planeta;

Ima svega što je ovde, u komprimovanom volumenu,

Ali i ono čega ovdje nema.

Od svog nastanka, planetarni model je bio podvrgnut ozbiljnoj kritici zbog svoje nestabilnosti. Elektron koji se kreće po zatvorenoj orbiti mora zračiti elektromagnetne talase i stoga pasti na jezgro. Tačni proračuni pokazuju da maksimalni životni vijek atoma u Rutherfordovom modelu nije više od 20 minuta. Veliki danski fizičar Niels Bohr stvorio je novi model atoma koji nosi njegovo ime kako bi spasio ideju atomskog jezgra. Zasniva se na dvije glavne odredbe (Bohrov postulat):

Atomi mogu dugo ostati samo u određenim, takozvanim stacionarnim stanjima. Energije stacionarnih stanja formiraju diskretni spektar. Drugim riječima, samo kružne orbite sa polumjerima datim relacijom

https://pandia.ru/text/78/486/images/image018.gif" width="144" height="49">

gdje n je cijeli broj.

Tokom prelaska iz jednog početnog kvantnog stanja u drugo, kvant svjetlosti se emituje ili apsorbira (vidi sliku).

https://pandia.ru/text/78/486/images/image020.gif" width="240" height="238">

Diferencijalna" href="/text/category/differentcial/" rel="bookmark">parcijalna diferencijalna jednadžba s obzirom na valnu funkciju fizičko značenje nema samu talasnu funkciju, već kvadrat njegovog modula, koji je proporcionalan verovatnoći pronalaska čestice (elektrona) u datoj tački prostora. Drugim riječima, tokom svog kretanja, elektron je, takoreći, "razmazan" po cijelom volumenu, formirajući elektronski oblak, čija gustina karakterizira vjerovatnoće pronalaska elektrona u različitim tačkama zapremine atoma ( pogledajte slike u nastavku).

https://pandia.ru/text/78/486/images/image025_0.gif" width="379" height="205">

Nažalost, jezik koji koristimo u svakodnevnom životu nije prikladan za opisivanje procesa koji se odvijaju u dubinama materije (koristi se vrlo apstraktni modeli). Fizičari "razgovaraju" s prirodom jezik matematike uz pomoć brojeva geometrijski oblici i linije, jednačine, tabele, funkcije itd. Takav jezik ima nevjerovatnu prediktivnu moć: radeći sa formulama, mogu se dobiti posljedice (kao u matematici), kvantitativno procijeniti rezultat, a zatim iskustveno testirati tačnost predviđanja. Za proučavanje pojava koje se ne mogu opisati jezikom fizike zbog nesigurnosti pojmova, nemogućnosti da se odredi proces mjerenja, fizičari se jednostavno ne bave.

Istorija razvoja fizike je pokazala da je racionalna upotreba matematike uvek vodila snažnom napretku u proučavanju prirode, a pokušaji da se neki matematički aparat apsolutizuje kao jedini prikladan dovode do stagnacije.

Fizika, kao i svaka nauka, može odgovoriti samo na pitanje "Kako?", ali ne i na pitanje "Zašto?".

Na kraju, razmotrimo završni dio teme br. 1 o fizičkim veličinama.

Fizički koncept koji odražava neka svojstva tijela i pojava i izraženo kao broj tokom procesa merenja se zove fizička količina.

Fizičke veličine, ovisno o načinu na koji su predstavljene, dijele se na skalar, vektor, tenzor itd. (vidi tabelu 1.2).

Tabela 1.2

količine	primjeri
skalar	temperatura, zapremina, pritisak
vektor	brzina, ubrzanje, napetost
tenzor	pritisak u fluidu koji se kreće

https://pandia.ru/text/78/486/images/image027_0.gif" width="73" height="75 src=">

Vector se naziva uređeni skup brojeva (pogledajte ilustraciju iznad). Tenzor fizičke veličine zapisuju se pomoću matrica.

Također, sve fizičke veličine se mogu podijeliti na main I derivati od njih. Glavne uključuju jedinice mase, električni naboj (glavne karakteristike materije koje određuju gravitacionu i elektromagnetsku interakciju), dužinu i vrijeme (jer odražavaju fundamentalna svojstva materija i njeni atributi – prostor i vrijeme), kao i temperatura, količina materije i intenzitet svjetlosti. Za uspostavljanje izvedenih jedinica koriste se fizički zakoni koji ih povezuju sa osnovnim jedinicama.

Trenutno obavezno za upotrebu u naučnoj i obrazovnoj literaturi Međunarodni sistem jedinice (SI), gdje se nalaze osnovne jedinice kilogram, amper, metar, sekunda, kelvin, mol i kandela. Razlog zamjene Kulona (električni naboj) kao osnovne jedinice sa Amperom (sila električna struja) čisto tehnički: implementacija standarda od 1 kulona, za razliku od 1 ampera, praktički je nemoguća, a same jedinice povezane su jednostavnim odnosom: