Miért fontos a mérés az iparban? Miért van szüksége az embernek mérésekre?

Miért van szüksége az embernek mérésekre?

A mérés az egyik legfontosabb dolog modern élet. De nem mindig

ilyen volt. Amikor egy primitív ember megölt egy medvét egy egyenlőtlen párbajban, természetesen örült, ha elég nagynak bizonyult. Ez sokáig jóllakott életet ígért neki és az egész törzsnek. De a medvetetemet nem húzta rá a mérlegre: akkoriban még nem volt mérleg. Nem volt különösebb szükség a mérésekre, amikor az ember kőbaltát készített: nem volt műszaki specifikáció az ilyen baltákra, és mindent a megfelelő kő mérete határoz meg. Minden szemrevételezéssel történt, ahogy a mester ösztöne sugallta.

Később az emberek nagy csoportokban kezdtek élni. Megkezdődött az árucsere, amiből később kereskedelem alakult át, létrejöttek az első államok. Aztán jött a mérések szükségessége. A királyi sarki rókáknak tudniuk kellett, mekkora az egyes parasztok szántóföldje. Ez határozta meg, hogy mennyi gabonát kell adnia a királynak. Minden tábláról meg kellett mérni a termést, lenmaghús, bor és egyéb folyadékok árusításánál pedig az eladott áru mennyiségét. Amikor hajókat kezdtek építeni, előre fel kellett vázolni a megfelelő méreteket: különben a hajó elsüllyedt volna. És persze a piramisok, paloták, templomok ősi építői sem nélkülözhették a méréseket, arányosságukkal, szépségükkel ma is lenyűgöznek bennünket.

RÉGI OROSZ INTÉZKEDÉSEK.

Az orosz nép létrehozta a saját mértékrendszerét. A 10. századi műemlékek nemcsak a Kijevi Ruszban működő intézkedési rendszer létezéséről, hanem a helyességük feletti állami felügyeletről is beszélnek. Ezt a felügyeletet a papságra bízták. Vlagyimir Szvjatoszlavovics herceg egyik statútumában ez áll:

„... már ősidőktől fogva megállapították és megbízták, hogy a város püspökei megegyék és mindenütt mindenféle mértéket, súlyt és mérleget... hogy piszkos trükkök nélkül figyeljenek, se szaporodjanak, se csökkenjenek...” (... már régóta megállapították és utasították a püspököket, hogy tartsák be az intézkedések helyességét .. .ne engedjék meg azok csökkentését vagy növelését...). Ezt a felügyelet szükségességét mind az országon belüli, mind a nyugati országokkal (Bizánc, Róma, később német városok) és a keleti országokkal folytatott kereskedelem igénye okozta. közép-Ázsia, Perzsia, India). A templomtéren bazárok zajlottak, a templomban ládák voltak a kereskedelmi szerződések tárolására, a templomokban tartották a megfelelő mérleget és mértéket, a templomok pincéiben tárolták az árukat. A mérlegelést a papság képviselőinek jelenlétében végezték, akik ezért díjat kaptak az egyház javára.

A hosszúság mértékei

Közülük a legrégebbi a könyök és a lábfej. Egyik mérték pontos eredeti hosszát sem ismerjük; egy angol, aki 1554-ben Oroszországban utazott, azt vallja, hogy egy orosz könyök egyenlő egy fél angol yarddal. Az orosz kereskedők számára a 16. és 17. század fordulóján összeállított Kereskedelmi Könyv szerint három könyök két arsinnak felelt meg. Az "arshin" név a perzsa "arsh" szóból származik, ami singet jelent.

A sazhen első említése a 11. századi évkönyvekben található, amelyeket Nestor kijevi szerzetes állított össze.

Többben későbbi időkben versztnyi távolságmérőt állapítottak meg, ami 500 sazhennek felel meg. Az ókori emlékekben egy verst mezőnek neveznek, és néha 750 sazhennek felelnek meg. Ez azzal magyarázható, hogy az ókorban létezett egy rövidebb mélység. Végül csak a XVIII.

Oroszország széttöredezettségének korszakában nem volt egységes intézkedési rendszer. A XV és XVI században Moszkva körül az orosz földek egyesítése van. Az országos kereskedelem megjelenésével és növekedésével, valamint a kincstári díjak megállapításával az egyesült ország teljes lakossága terhére, felmerül a kérdés, hogy az egész államot egységes intézkedésrendszer-e. Használatba jön az arshin mérték, amely a keleti népekkel folytatott kereskedelem során keletkezett.

A XVIII. században az intézkedéseket pontosították. 1. Péter rendelettel megállapította a három arshin sazhen egyenlőségét hét angol lábbal. A korábbi orosz hosszmértékrendszer új mértékekkel kiegészítve megkapta végleges formáját:

Mérföld \u003d 7 vert (\u003d 7,47 kilométer);

Verst \u003d 500 öl (\u003d 1,07 kilométer);

Fathoms = 3 arshin = 7 láb (= 2,13 méter);

Arshin \u003d 16 hüvelyk \u003d 28 hüvelyk (\u003d 71,12 centiméter);

láb = 12 hüvelyk (= 30,48 centiméter);

hüvelyk = 10 sor (2,54 centiméter);

Vonal = 10 pont (2,54 mm).

Amikor egy ember magasságáról beszéltek, csak azt jelezték, hogy hány vershokkal haladja meg a 2 arshint. Ezért a „12 hüvelyk magas férfi” szavak azt jelentik, hogy a magassága 2 arshin 12 hüvelyk, azaz 196 cm.

Intézkedések területeken

A Russzkaja Pravdában, a 11-13. századi jogalkotási emlékműben ekét használnak. Ez a föld mértéke volt, amelyről adót fizettek. Van néhány oka annak, hogy az ekét 8-9 hektárnak tekintsük. Mint sok országban, ezen a területen is gyakran vették a terület mérőszámaként a bevetéshez szükséges rozs mennyiségét. A 13-15. században a fő területegység a kad-terület volt, egyenként körülbelül 24 pud (azaz 400 kg) rozsra volt szükség a vetéshez. Ennek a területnek a felét ún tizedetévben a terület fő mértéke lett a forradalom előtti Oroszország. Nagyjából 1,1 hektár volt. A tizedet néha hívták dobozok.

A területek mérésére szolgáló másik, fél tizednek megfelelő mértékegységet (negyed)négyesnek nevezték. Ezt követően a tized nagyságát nem a térfogat- és tömegmértékekkel, hanem a hosszmértékekkel hozták összhangba. Az "Álmos levelek könyvében", amely a földből származó adók elszámolására irányul, a tized 80 * 30 = 2400 négyzetláb.

A föld adóegysége c o x a volt (ennyi szántóföldet tudott megművelni egy szántó).

A TÖMEG (TÖMEG) ÉS TÉRFOGAT MÉREI

A legrégebbi orosz súlyegység a hrivnya volt. A X. században a kijevi hercegek és a bizánci császárok között kötött szerződések említik. Összetett számítások során a tudósok megtudták, hogy a hrivnya súlya 68,22 g, a hrivnya megegyezett az arab tömegegységgel rotl. Ezután a fő egységek az acél mérlegelésekor font és pud. Egy font 6 hrivnyának, egy pud 40 fontnak felelt meg. Az arany mérésére orsókat használtak, 1,96 font súlyú (innen ered a „kicsi orsó és drága”) közmondás. A "pound" és a "pood" szavak ugyanabból a latin "pondus" szóból származnak, ami azt jelenti, hogy nehéz. A mérleget ellenőrző tisztviselőket „puntereknek” vagy „súlyozóknak” nevezték. Makszim Gorkij egyik történetében, a kulák istállójának leírásában ezt olvashatjuk: „Az egyik reteszben két zár van – az egyik nehezebb, mint a másik”.

A 17. század végére az orosz súlymérés rendszere a következő formában alakult ki:

Utolsó \u003d 72 font (\u003d 1,18 tonna);

Berkovets \u003d 10 font (\u003d 1,64 c);

Pud \u003d 40 nagy hrivnya (vagy font), vagy 80 kis hrivnya, vagy 16 acélgyár (= 16,38 kg);

A folyadék eredeti ősi mértékei - a hordó és a vödör - továbbra is pontosan meghatározatlanok. Okkal feltételezhető, hogy a vödörben 33 font víz, a hordóban pedig 10 vödör volt. A vödröt 10 üvegre osztották.

Az orosz nép pénzrendszere

A bizonyos súlyú ezüst- vagy aranydarabok sok nép számára pénzegységként szolgáltak. A Kijevi Ruszban voltak ilyen egységek ezüst hrivnya. A Russzkaja Pravda, a legrégebbi orosz törvények szerint egy ló megöléséért vagy ellopásáért 2 hrivnya, egy ökörért pedig 1 hrivnya pénzbüntetés jár. A hrivnyát 20 nogátra vagy 25 kunára, a kunát pedig 2 rezanra osztották. A "kuna" (nyest) elnevezés azokat az időket idézi, amikor Oroszországban még nem volt fémpénz, helyette prémeket, később - bőrpénzeket - négyszögletes bőrdarabokat használtak bélyegekkel. Bár a hrivnya mint pénzegység már régóta használaton kívül van, a „hrivnya” szó megmaradt. 10 kopejkas címletű érmét hívtak tízcentes. De ez természetesen nem ugyanaz, mint a régi hrivnya.

Az üldözött orosz pénzérmék Vlagyimir Szvjatoszlavovics herceg kora óta ismertek. A horda iga idején az orosz hercegeknek fel kellett tüntetniük a kibocsátott érméken az Arany Hordában uralkodó kán nevét. De a kulikovoi csata után, amely Dmitrij Donszkoj csapatainak győzelmet aratott Khan Mamai hordái felett, megkezdődik az orosz érmék felszabadítása is a kán nevei alól. Eleinte ezeket a neveket keleti betűk olvashatatlan ligatúrája kezdte felváltani, majd teljesen eltűntek az érmékről.

Az 1381-re vonatkozó évkönyvekben először található meg a „pénz” szó. A szó az ezüst érme hindu nevéből származik. tartály, amelyet a görögök danakának neveztek, a tatárok - tenga.

A „rubel” szó első használata a XIV. századra utal. A szó a "vágni" igéből származik. A XIV. században a hrivnyát kettévágták, és egy fél hrivnyás (= 204,76 g) ezüstrudat neveztek el. rubel vagy rubel hrivnya.

1535-ben pénzérméket bocsátottak ki - Novgorod lovas képével, kezében lándzsával, ún. filléres pénz. A Chronicle innen előállítja a "penny" szót.

Az intézkedések további felügyelete Oroszországban.

1892-ben a briliáns orosz kémikus, Dmitrij Ivanovics Mengyelejev lett a Súly- és Mérésügyi Főkamara vezetője.

A Fő Súly- és Mértékkamara munkáját irányítva teljesen átalakította az oroszországi mérési üzletágat, kutatómunkát indított, és megoldott minden olyan intézkedést, amelyet az oroszországi tudomány és technológia növekedése okozott. 1899-ben kifejlesztett egy új törvény a mértékekről és a súlyokról.

A forradalom utáni első években a Fő Súly- és Mértékkamara, folytatva Mengyelejev hagyományait, óriási munkát végzett a metrikus rendszer Szovjetunióban történő bevezetésének előkészítése érdekében. Némi átalakítások és átnevezések után az egykori Mérték- és Súlyfőkamara jelenleg az Uniós Mérésügyi Tudományos Kutatóintézet formájában létezik.

francia intézkedések

Kezdetben Franciaországban, sőt egész kulturális Európában a súly és a hossz latin mértékét használták. De a feudális széttagoltság megtette a maga kiigazításait. Tegyük fel, hogy néhány idősebbnek volt olyan fantáziája, hogy kissé megemelje a fontot. Egyik alattvalója sem fog ellenkezni, hogy ne lázadjon fel ilyen apróságok miatt. De ha úgy számolunk, hogy általában az összes kihagyott gabonát, akkor micsoda haszon! Ugyanígy van ez a városi kézműves műhelyekben is. Hasznos volt valakinek csökkenteni, valakinek növelni. Attól függően, hogy ruhát adnak el vagy vesznek. Egy kicsit, egy kicsit, és itt van a rajnai font, meg Amszterdam, meg Nürnberg és Párizs, stb, stb.

A sazhenekkel pedig még rosszabb volt, csak Dél-Franciaországban több mint egy tucat különböző hosszegység forgott.

Igaz, a dicsőséges Párizs városában a Le Grand Chatel erődben Julius Caesar idejétől hosszstandardot építettek az erőd falába. Ez egy vasból ívelt iránytű volt, melynek lábai két párhuzamos élű kiemelkedésben végződtek, amelyek közé minden használt sazhennek pontosan el kell illeszkednie. Chatel törzse 1776-ig maradt a hivatalos hosszmérték.

Első pillantásra a hosszmértékek így néztek ki:

Hazugság - 5556 km.

Szárazföldi fekvés = 2 mérföld = 3,3898 km

Mérföld (ezer lattól) = 1000 touaz.

Tuaz (sazhen) \u003d 1,949 méter.

Láb (láb) = 1/6 toise = 12 hüvelyk = 32,484 cm.

Hüvelyk (ujj) = 12 vonal = 2,256 mm.

Vonal = 12 pont = 2,256 mm.

Pont = 0,188 mm.

Valójában, mivel senki sem mondta le a feudális kiváltságokat, minden Párizs városát érintette, legalábbis a dauphine-t. Valahol a távolban a láb könnyen meghatározható egy idősebb ember lábának méretében, vagy mint átlagos hossz 16 ember lába indul el vasárnap reggel.

Párizsi font = livre = 16 uncia = 289,41 gr.

Uncia (1/12 font) = 30,588 gr.

Gran (gabona) = 0,053 gr.

De a tüzérségi font még mindig 491,4144 gr-nak felelt meg, vagyis egyszerűen a nürnbég fontnak felelt meg, amelyet a 16. században Hartmann úr, az egyik teoretikus - a tüzérműhely mestere - használt. Ennek megfelelően a tartományokban a font értéke is a hagyományokkal járt.

A folyékony és laza testek mértéke sem tért el harmonikus egységességben, mert Franciaország még mindig olyan ország volt, ahol a lakosság főként kenyeret és bort termesztett.

A bor űrtartalma körülbelül 268 liter

Hálózat - körülbelül 156 liter

Mina = 0,5 hálózat = körülbelül 78 liter

Mino = 0,5 bánya = körülbelül 39 liter

Boisseau = körülbelül 13 liter

angol intézkedések

Angol intézkedések, Nagy-Britanniában, USA-ban alkalmazott intézkedések. Kanada és más országok. Ezen mérőszámok némelyike számos országban némileg eltérő méretű, ezért az alábbiakban elsősorban az angol mértékek kerekített metrikus megfelelőit mutatjuk be, amelyek praktikus számításokhoz kényelmesek.

A hosszúság mértékei

Tengeri mérföld (Egyesült Királyság) = 10 kábel = 1,8532 km

Még előtte a lengyel tudós, Stanislav Pudlovsky javasolta, hogy a második inga hosszát vegyék mértékegységnek.

Születés metrikus mértékrendszer.

Bourgeoisie" href="/text/category/burzhuaziya/" rel="bookmark">burzsoá forradalom. Összehívták a Nemzetgyűlést, amely a Tudományos Akadémián bizottságot hozott létre, amely az akkori legnagyobb francia tudósokból állt. A bizottság volt, hogy végezze el a munkát létrehozni egy új rendszer intézkedéseket.

A bizottság egyik tagja a híres matematikus és csillagász, Pierre Simon Laplace volt. Tudományos kutatásaihoz nagyon fontos volt a földi meridián pontos hosszának ismerete. A bizottság néhány tagja felidézte Mouton csillagász javaslatát, hogy a meridián egy 21600-ad részének megfelelő részét vegyék hosszegységnek. Laplace azonnal támogatta ezt a javaslatot (vagy talán ő maga inspirálta a bizottság többi tagjának ötletét). Csak egy mérést végeztek. A kényelem kedvéért úgy döntöttünk, hogy a Föld délkörének egy negyvenmilliomodik részét vesszük hosszegységnek. Ezt a javaslatot az Országgyűlés elé terjesztették és az elfogadta.

Az összes többi egységet az új egységhez igazították, ún méter. Egy területegységre vették négyzetméter , hangerő – köbméter , tömegek - köbcentiméter tömegű víz bizonyos körülmények között.

1790-ben az Országgyűlés rendeletet hozott a mértékrendszerek reformjáról. Az Országgyűlés elé terjesztett jelentés megjegyezte, hogy a reformprojektben a tizedesjegyen kívül semmi önkényes, és semmi lokális. „Ha ezeknek a munkáknak az emlékezete elveszne, és csak egy eredmény maradna meg, akkor nem lenne bennük jel, amely alapján meg lehetne állapítani, hogy melyik nemzet kezdte el a munkálatok tervét és végezte el” – áll a jelentésben. Nyilvánvalóan az Akadémia bizottsága igyekezett ezt biztosítani új rendszer Az intézkedések egyetlen nemzetnek sem adtak okot a rendszer franciaként való elutasítására. Igyekezett igazolni a később kihirdetett szlogent: "Minden időkért, minden népért".

Már 1795 áprilisában6 elfogadták az új intézkedésekről szóló törvényt, egyetlen szabványt vezettek be az egész Köztársaságra: egy platina vonalzót, amelyre a mérőóra van felírva.

A Párizsi Tudományos Akadémia bizottsága az új rendszer kidolgozásának kezdetétől fogva megállapította, hogy a szomszédos egységek arányának 10-nek kell lennie. Minden mennyiségre (hossz, tömeg, terület, térfogat) a fő egységből számítva. mennyiség, más, kisebb-nagyobb mértékek ugyanúgy alakulnak (kivéve a "mikron", "centner", "tonna" elnevezéseket). A fő egységnél nagyobb mértékek nevének kialakításához az utóbbi nevéhez elölről görög szavakat adnak: „deka” - „tíz”, „hektó” - „száz”, „kiló” - „ezer” , „miria” - „tízezer” ; a fő egységnél kisebb mértékek nevének kialakításához részecskéket is hozzáadunk elé: „deci” - „tíz”, „centi” - „száz”, „milli” - „ezer”.

Irattári mérő.

Nemzetközi kiállítások" href="/text/category/mezhdunarodnie_vistavki/" rel="bookmark">nemzetközi kiállítások, amelyek bemutatták a meglévő különböző nemzeti mértékrendszerek minden kényelmét. A Szentpétervári Tudományos Akadémia és tagja, Borisz Szemenovics tevékenysége Jacobi különösen gyümölcsöző volt ebben az irányban, ezt a tevékenységet a hetvenes években a metrikus rendszer tényleges nemzetközivé alakítása koronázta meg.

Metrikus mértékrendszer Oroszországban.

Oroszországban a tudósok eleje XIX században megértették a metrikus rendszer célját, és megpróbálták széles körben bevezetni a gyakorlatba.

Az 1860-tól 1870-ig tartó években lendületes beszédek után a metrikus rendszer mellett álló társaságot egy akadémikus, egy matematikaprofesszor, a korában megszokott matematikai tankönyvek szerzője és egy akadémikus vezette. Az orosz gyártók és tenyésztők is csatlakoztak a tudósokhoz. Az Orosz Műszaki Társaság egy speciális bizottságot utasított egy akadémikus elnökletével a kérdés kidolgozására. Ez a bizottság számos javaslatot kapott tudományos és műszaki szervezetektől, amelyek egyhangúlag támogatták a metrikus rendszerre való átállásra vonatkozó javaslatokat.

Az 1899-ben kiadott súlyokról és mértékekről szóló törvény 11. bekezdést tartalmazott:

„A nemzetközi módszer és a kilogramm, azok felosztása, valamint egyéb metrikus mértékek használhatók Oroszországban, valószínűleg a fő orosz mértékekkel együtt, kereskedelmi és egyéb ügyletekben, szerződésekben, becslésekben, szerződésekben és hasonlókban - a szolgáltatók közös megegyezésével. a szerződő felek, valamint az egyes államigazgatási szervek tevékenységének keretein belül ... az illetékes miniszterek engedélyével vagy rendeletével ...".

A metrikus rendszer kérdésének végső megoldása ben a Nagy Októberi Szocialista Forradalom után érkezett meg. 1918-ban a Tanács Népbiztosok elnökség alatt határozatot adtak ki, melyben javasolták:

„Minden mérést a mértékek és súlyok nemzetközi metrikus rendszerére alapozni, decimális osztásokkal és deriváltokkal.

Vegyük a mérőt a hossz mértékegységének, a kilogramm a súlyegységnek (tömegnek) az alapnak. A metrikus rendszer mértékegységeinek mintáihoz vegyen egy másolatot a 28-as jelzésű nemzetközi mérőről és a 12-es jelzéssel ellátott nemzetközi kilogrammról, amely szivárványos platinából készült, és amelyet az First szállított Oroszországba. Nemzetközi Súly- és Mértékkonferencia Párizsban 1889-ben, és jelenleg a Petrográdi Főmérték- és Mérlegkamrában tárolják.

1927. január 1-től, amikor az ipar és a közlekedés metrikus rendszerre való átállását előkészítették, a metrikus mértékrendszer lett az egyetlen megengedett mérték- és súlyrendszer a Szovjetunióban.

Ősi orosz intézkedések

közmondásokban és szólásokban.

Arshin és kaftán, és kettő a foltokhoz.
A szakáll akkora, mint egy hüvelyk, és a szavak akkora, mint egy táska.
Hazudni - hét mérföld az égig és az egész erdőig.
Hét mérföldön keresztül kerestek egy szúnyogot, és egy szúnyogot az orrán.
Egy szakáll arshin, de egy szelet.
Három arshint lát a földbe!
Egy centit sem adom fel.
Gondolattól gondolatig ötezer mérföld.
Egy vadász hét mérföldre elmegy kocsonyát locsolni.
Írjon (beszéljen) mások bűneiről yardokban, és a sajátjáról - kisbetűkkel.
Az igazságtól (a szolgálattól) egy terjedelem vagy, és ez tőled van - egy mélység.
Nyújtson egy mérföldet, de ne legyen egyszerű.
Ehhez helyezhet egy pood (rubel) gyertyát.
Egy gabona megment egy pudot.
Nem rossz, hogy egy zsemle fél pud.
Egy szem pood hoz.
Az ön orsója valaki más fontjaiból drágább.
Megettem egy fél pudot – egyelőre jóllakott.
Majd megtudod, mennyire lendületes egy pood.
Nincs fél agya (elme) a fejében.
A rossz kilókban fogy, a jó pedig orsóban.

INTÉZKEDÉSEK ÖSSZEHASONLÍTÓ TÁBLÁZATA

n A hosszúság mértékei

1 vert = 1,06679 kilométer
1 sazhen = 2,1335808 méter
1 arshin = 0,7111936 méter
1 vershok = 0,0444496 méter
1 láb = 0 méter
1 hüvelyk = 0 méter

1 kilométer = 0,9373912 vert
1 méter = 0,4686956 öl
1 méter = 1,40609 arshin
1 méter = 22,4974 vershoks
1 méter = 3,2808693 láb
1 méter = 39,3704320 hüvelyk

n 1 öl = 7 láb
1 sazhen = 3 arshin
1 sazhen = 48 hüvelyk
1 mérföld = 7 vert
1 vert = 1,06679 kilométer

n A térfogat és a terület mértéke

1 negyed = 26,2384491 liter
1 negyed = 209,90759 liter
1 vödör = 12,299273 liter
1 tized = 1 hektár

1 liter = 0, négyszeres
1 liter = 0 negyed
1 liter = 0, vödrök
1 hektár = 0, tized

n 1 hordó = 40 vödör
1 hordó = 400 palack
1 hordó = 4000 csésze

1 negyed = 8 negyed
1 negyed = 64 gránát

n A súly mértékei

1 pud = 16,3811229 kilogramm

1 font = 0,409528 kilogramm
1 orsó = 4,2659174 gramm
1 részvény = 44,436640 milligramm

n 1 kilogramm = 0,9373912 vert
1 kilogramm = 2 font
1 gramm = 0, orsó
1 milligramm = 0 frakció

n 1 pud = 40 font
1 pud = 1280 tétel
1 berk = 10 font
1 utolsó = 2025 és 4/9 kilogramm

n monetáris intézkedések

n rubel \u003d 2 fél dollár
fele = 50 kopejka
öt-altyn = 15 kopejka
Altyn = 3 kopejka
fillér = 10 kopekka

n 2 pénz \u003d 1 kopeck
penny = 0,5 kopeck
polushka = 0,25 kopecka

Miért van szüksége az embernek mérésekre?

A mérés az egyik legfontosabb dolog a modern életben. De nem mindig

ilyen volt. Amikor egy primitív ember megölt egy medvét egy egyenlőtlen párbajban, természetesen örült, ha elég nagynak bizonyult. Ez sokáig jóllakott életet ígért neki és az egész törzsnek. De a medvetetemet nem húzta rá a mérlegre: akkoriban még nem volt mérleg. Nem volt különösebb szükség a mérésekre, amikor az ember kőbaltát készített: nem volt műszaki specifikáció az ilyen fejszékre, és mindent a megfelelő kő mérete határoz meg. Minden szemrevételezéssel történt, ahogy a mester ösztöne sugallta.

RÉGI OROSZ INTÉZKEDÉSEK.

„... már ősidőktől fogva megállapították és megbízták, hogy a város püspökei megegyék és mindenütt mindenféle mértéket, súlyt és mérleget... hogy piszkos trükkök nélkül figyeljenek, se szaporodjanak, se csökkenjenek...” (... már régóta megállapították és utasították a püspököket, hogy tartsák be az intézkedések helyességét .. .ne engedjék meg azok csökkentését vagy növelését...). Ezt a felügyelet szükségességét mind az országon belüli, mind a nyugati (Bizánc, Róma, később német városok) és a keleti (Közép-Ázsia, Perzsia, India) országokkal folytatott kereskedelem szükségletei okozták. A templomtéren bazárok zajlottak, a templomban ládák voltak a kereskedelmi szerződések tárolására, a templomokban tartották a megfelelő mérleget és mértéket, a templomok pincéiben tárolták az árukat. A mérlegelést a papság képviselőinek jelenlétében végezték, akik ezért díjat kaptak az egyház javára.

A hosszúság mértékei

A metrológia alapjai

oktatóanyag

„Három út vezet a tudáshoz:

a reflexió útja a legnemesebb;

az utánzás útja a legkönnyebb;

a tapasztalat útja a legnehezebb"

Konfuciusz

Yu. P. Shcherbak 32-től A metrológia alapjai:

Oktatóanyag egyetemek számára.

Figyelembe veszik a metrológia alapfogalmait és rendelkezéseit, a hibaelmélet alapfogalmait, a mérési eredmények feldolgozását, a jelek és az interferencia osztályozását. Természettudományi és műszaki szakokon tanuló egyetemisták számára.

1. fejezet. A metrológia tárgya és feladatai……………………………………………………………….4

1.1 Tantárgyi metrológia……………………………………………………………………………………

1.2 A mérések szerepe a tudomány, az ipar fejlődésében……………………………………….4

1.3 A tudományos ismeretek megbízhatósága……………………………………………………………..16

2. fejezet. A metrológia alapvető rendelkezései……………………………………………………………………………………………

2.1 Fizikai mennyiségek…………………………………………………………………………23

2.2 A fizikai mennyiségek és mértékegységeik rendszere…………………………………………………….30

2.3 Fizikai mennyiségek mértékegységeinek reprodukálása és méretük átvitele………………35

2.4 Mérés és alapvető műveletei…………………………………………………………..39

3. fejezet. A hibaelmélet alapfogalmai…………………………………………………………………………………………………………

3.1 A hibák osztályozása………………………………………………………………….52

3.2 Szisztematikus hibák……………………………………………………………………..58

3.3 Véletlenszerű hibák………………………………………………………………………..62

3.3.1 Általános fogalmak…………………………………………………………………………………..62

3.3.2 Alapvető elosztási törvények…………………………………………………………….64

3.3.3 Az eloszlási törvények paramétereinek pontbecslései………………………………………………………………

3.3.4 Konfidenciaintervallum (konfidenciabecslések)………………………………………..69

3.3.5 A durva hibák és kiküszöbölésük módjai……………………………………………..71

4. fejezet. A mérési eredmények feldolgozása…………………………………………………..72

4.1 Egyszeri mérések……………………………………………………………………..72

4.2 Több egyenlő mérés……………………………………………………………………..

4.3 Közvetett mérések………………………………………………………………………..75

4.4 A mérések elvégzésének és az eredmények bemutatásának néhány szabálya……………77

5. fejezet. Mérőjelek……………………………………………………………………………………………………………………….

5.1 A jelek osztályozása……………………………………………………………………….79

5.2 A jelek matematikai leírása. A mérőjelek paraméterei………….81

5.3 Diszkrét jelek……………………………………………………………………………86

5.4 Digitális jelek…………………………………………………………………………..89

5.5 Interferencia………………………………………………………………………………………..91

Irodalom………………………………………………………………………………………109

1. fejezet A metrológia tárgya és feladatai

Metrológia tantárgy

Metrológia - a mérések, módszerek, ezek egységét biztosító eszközök és a kívánt pontosság elérésének módjainak tudománya (GOST 16263-70).

A görög "metrológia" szó 2 szóból áll: "metron" - mérték és "logos" - tanítás.

Metrológia tantárgy- az objektumok és folyamatok tulajdonságairól adott pontossággal és megbízhatósággal kvantitatív információ kinyerése.

Metrológiai eszközök mérőműszerek és metrológiai szabványok összessége, amelyek biztosítják azok ésszerű használatát.

Egyetlen tudomány sem nélkülözheti a méréseket.

A metrológia alapfogalma az mérés.

A mérés egy fizikai mennyiség (PV) értékének megállapítása.

Empirikusan speciális technikai eszközök segítségével (GOST 16263-70).

A mérések három szemponttal ábrázolhatók [L.1]:

A mérés filozófiai vonatkozása: a mérések a legfontosabbak univerzális módszer tudás fizikai jelenségekés folyamatok
A mérés tudományos vonatkozása: mérések (kísérlet) segítségével megvalósul az elmélet és a gyakorlat kapcsolata ("a gyakorlat az igazság kritériuma")
A mérések technikai vonatkozásai: a mérések mennyiségi információt adnak az irányítás vagy ellenőrzés tárgyáról.

A mérés szerepe a tudomány és az ipar fejlődésében.

Íme híres tudósok megállapításai a mérések szerepéről [L.3].

W. Thompson: „Gyakran mondom, hogy amikor meg tudod mérni azt, amiről beszélsz, és számokkal is ki tudod fejezni, akkor tudsz róla valamit; de ha nem tudod mérni, nem tudod számokkal kifejezni, akkor tudásod nyomorúságos és nem kielégítő lesz; jelentheti a tudás kezdetét, de elmédben alig jutottál el addig, ami megérdemli a tudomány nevét, bármi is legyen a tanulmányozás tárgya.” (Az anyag szerkezete, 1895)

A. Le Chatelier: „A helyes mérés megtanulása a tudomány egyik legfontosabb, de egyben legnehezebb lépése. Egyetlen hamis mérés is elegendő ahhoz, hogy megakadályozza a törvény felfedezését, és ami még rosszabb, egy nem létező törvény megalkotásához vezessen. Ilyen volt például a hidrogén és oxigén telítetlen vegyületeire vonatkozó törvény eredete, amely Bunsen méréseinek kísérleti hibáin alapul” (Science and Industry, 1928).

Illusztráljuk az állítás első részét A. Le Chatelier példák néhány fontos mérésre a mechanika és a gravitáció területén az elmúlt ~ 300 évben, és ezek hatása a tudomány és a technológia fejlődésére.

1583 - G. Galileo megállapította az inga rezgésének izokronizmusát.

Az inga rezgésének izokronizmusa volt az alapja új órák - kronométerek létrehozásának, amelyek a nagy korszak legfontosabb navigációs eszközévé váltak. földrajzi felfedezések(a déli idő mérése a hajó helyén az indulási kikötőhöz képest lehetővé tette a hosszúság meghatározását, a Nap déli horizont feletti magasságának mérése - a szélesség ...)

(Az inga lengési periódusa: - szögsebesség; a rezgések periódusa nem függ az oszcillációk tömegétől és amplitúdójától – izokronizmus).

1604 - G. Galileo megállapította a test ferde síkon történő mozgásának egyenletes gyorsulását
1619 - I. Kepler mérések alapján megfogalmazva III a bolygómozgás törvénye: T 2 ~ R 3 (T a periódus, R a pálya sugara)
1657 - H. Huygens ingaórát tervezett meneküléssel (horgony)
1678 - H. Huygens megmérte a gravitáció nagyságát Párizsban (g = 979,9 cm/s 2)
1798 - G. Cavendish torziós segítségével mérve kiegyenlíti két test vonzási erejét és meghatározta a gravitációs állandót a Newton-törvényben, meghatározta a Föld átlagos sűrűségét (5,18 g / cm 3)

A méréstechnika alapja lett H. Huygens pontos, menekülési (horgonyos) óra megalkotása; a gravitáció mérése pedig a ballisztika alapja.

E kísérletek eredményeként fogalmazódott meg I. Kepler bolygómozgás 3. törvénye, a törvény gravitáció(I. Newton) - mindennek az alapja modern tevékenységek ember társított tér.

1842 - H. Doppler javasolta a testek relatív mozgásának a hangfrekvenciára gyakorolt hatását (a Doppler-effektus 1848-ban A. Fizeau kiterjesztette ezt az elvet optikai jelenségek)

A hang vagy fény forrásának és vevőjének egymáshoz viszonyított mozgásából adódó frekvenciaeltolás (H. Doppler, A. Fizeau) volt az alapja a táguló Univerzum modelljének (E. Hubble) megalkotásának. A kozmikus mikrohullámú háttér mérése (A. Penzias és R. Wilson) döntő bizonyítéka a táguló Univerzum modelljének helyességének, amelynek kezdete az „Ősrobbanás” alakja volt.

Modern kilátás:

Az Univerzum tágulásának első ("inflációs") szakasza mindössze ~10-35 másodpercig tartott. Ezalatt az Univerzum abszolút semmiből megjelent "csírája" 10 100-szorosára nőtt. A modern felfogások szerint az Univerzum szingularitásból az Ősrobbanás eredményeként a vákuum kvantumingadozásának köszönhető. Ugyanakkor már az ősrobbanás idején a vákuum kvantumfluktuációiban különféle tulajdonságokat és paramétereket fektettek le, pl. alapvető fizikai állandók ( ε, h, γ, k stb.)

Ha T 0 = 1s időre az anyag tágulási sebessége egyik vagy másik irányban értékének 10-18-ával (10-16%-kal) eltérne a valós értéktől, akkor az Univerzum vagy anyagi ponttá omlana össze, vagy az anyag teljesen eloszlana.

A modern természettudomány egy tény ismételt megfigyelésén, annak különféle feltételek melletti megismétlésén alapul - kísérlet, mennyiségi leírása; ennek a ténynek, jelenségnek vagy folyamatnak modelljének megalkotása, képletek, függőségek, összefüggések megállapítása. Egyszerre fejleszteni praktikus alkalmazások jelenségek. Ekkor egy alapvető elmélet keletkezik (teremtik). Egy ilyen elmélet általánosítást kínál, és megállapítja egy adott jelenség kapcsolatát más jelenségekkel vagy folyamatokkal; most gyakran matematikai modellezés jelenségek. Alapján alapvető elméletúj, szélesebb körű alkalmazások jelennek meg.

ábrán Az 1.1 a természettudomány módszertanának feltételes sémáját mutatja [L.2]

Új gyakorlati alkalmazások

Rizs. 1.1

A testek relatív mozgásának a hangfrekvenciára gyakorolt hatásának H. Doppler által kísérletileg felfedezett példáján nyomon követhetjük ennek a módszertani sémának a szakaszait.

1. szakasz.

A tényrögzítés, a mérési pontosság a későbbi mennyiségi leíráshoz, a mértékegységek megválasztásának problémái. (Kísérlet)

Példa: H. Doppler 1842-ben rögzítette (mérte) a testek relatív mozgásának a hangfrekvenciára gyakorolt hatását (Doppler-effektus).

2. szakasz.

Függőségek, képletek, összefüggések megállapítása, beleértve a mennyiségek dimenzióinak elemzését, konstansok megállapítását. (Modell)

Példa: H. Doppler kísérletei alapján kidolgozták a jelenség modelljét:

a hang a levegő hosszirányú rezgései; amikor a forrás elmozdul, a vevő által 1 s alatt vett rezgések száma megváltozik, azaz. a frekvencia változik.

Színpad.

Példa: Doppler-effektuson alapuló eszközök fejlesztése: visszhangjelzők, mozgó testek sebességmérői (közlekedésrendészeti lokátor).

Színpad.

Alapelvek és általánosítások megfogalmazása, alapvető elmélet megalkotása, összefüggések feltárása más jelenségekkel, előrejelzések (beleértve a matematikai modellezést is). (Alapvető elmélet).

Példa: Galilei, majd Einstein relativitáselmélete megfogalmazódik:

minden inerciális vonatkoztatási rendszer egyenlősége.

Színpad.

A jelenségek széles körének elemzése, minták keresése a fizika más területein. (Egyéb jelenségek).

Példa: 1848-ban A. Fizeau kiterjesztette a Doppler-elvet az optikai jelenségekre:

A fény az keresztirányú rezgések elektro mágneses mező, ezért a Doppler-effektus a fényre is alkalmazható (PHYSO-effektus).

6. szakasz.

Új eszközök készítése, alkalmazás más területeken. ( új gyakorlati alkalmazások).

Példa:

§ Távolságok mérése a kozmológiában a távoli galaxisok sugárzásának vöröseltolódása alapján

§ A sugárzás forrásának és vevőjének egymáshoz viszonyított mozgásából adódó frekvenciaeltolódás volt az alapja a táguló Univerzum modelljének megalkotásához (E. Hubble)

§ A kozmikus mikrohullámú háttér mérése (A. Penzias és R. Wilson) bizonyítéka volt a táguló Univerzum modelljének érvényességének, amelynek kezdete az „Ősrobbanás” alakja volt.

Mérőeszköz létrehozása vagy mérési módszer kidolgozása - fő lépésúj jelenségek és függőségek felfedezéséhez. Korunkban nagyon kicsi az esély arra, hogy precíz felszerelés nélkül felfedezzünk valami lényegében újat: minden újdonság, ami az utóbbi időben ismertté vált, nem a mindennapi jelenségkör egyszerű, fegyvertelen megfigyelésének eredményeként adatott meg. Mindennapi élet, ahogy az a tudomány eredeténél történt.

Az általános szondázás első szakaszaiban azonban fontos, hogy ne folyamodjunk túlzottan finom kísérleti technikához - a túlzott bonyodalom késéseket okoz, és a segédrészletek sűrű sűrűjébe vezet, amelyek elvonják a figyelmet a főről.

Az egyszerű eszközökkel való gazdálkodás képességét a kutatók mindig nagyra értékelik.

Minden kutatónak számolnia kell az általánosan elfogadott mértékrendszerekkel, járatosnak kell lennie abban, hogy a származtatott mértékegységeket korrelálja az alapnak vett mértékegységekkel, pl. dimenzióban. A mértékegység- és méretrendszer fogalmának annyira világosnak kell lennie, hogy az ilyen „tanuló” esetek teljesen kizártak legyenek, ha az egyenlet bal és jobb oldali részének méretei eltérőek, vagy a mennyiségek eltérő mértékegységrendszerben vannak.

A fő mérési út kialakítása után a mérés pontosságának javítására törekszünk. Mindenkinek, aki mérésekkel foglalkozik, ismernie kell az eredmények pontosságának értékelési technikáit. Ha a kutató tapasztalatlan, ritkán tud válaszolni arra a kérdésre, hogy mi az általa végzett mérés pontossága, nem veszi észre, milyen pontosságot kell elérnie a feladatában, és azt sem, hogy pontosan mi korlátozza a pontosságát. Ellenkezőleg, egy tapasztalt kutató képes számokkal kifejezni minden egyes mérésének pontosságát, és ha a kapott pontosság kisebb a szükségesnél, előre meg tudja mondani, hogy a mérés melyik eleme lesz a legjelentősebb a javítás szempontjából. .

Ha nem teszel fel ilyen kérdéseket magadnak, még hozzáértő emberekkel is történnek kellemetlen dolgok; Például a moszkvai Leist Egyetem professzora 20 éven át építette a mágneses anomália térképét, amelyen a mágneses tér mérései pontosak voltak, de a mérési pontok koordinátái nem voltak megfelelően pontosak, így nem lehetett megbízhatóan meghatározza a térerősség összetevőinek gradienseit, amelyek a föld alatti tömeg becsléséhez szükségesek. Ennek eredményeként minden munkát meg kellett ismételni.

Bárhogyan is törekszik a kutató a mérési pontosságra, a mérési eredményekben továbbra is elkerülhetetlen hibákkal találkozik.

Íme, amit A. Poincare (Hipotézis és Tudomány) mondott erről még 1903-ban: „Képzeljük el, hogy egy bizonyos hosszúságot hibás mérővel mérünk, például túl hosszú a normálhoz képest. A kapott szám, amely a mért hosszt fejezi ki, mindig valamivel kisebb lesz a valódinál, és ez a hiba nem szűnik meg, bármennyire is ismételjük a mérést; Ez egy példa szisztematikus hibákat. De ha hosszunkat valódi mérővel mérjük, mégsem kerülhetjük el a hibákat, például a felosztások számának helytelen leolvasását; de ezek a hibás megfigyelések többé-kevésbé a valódi nagyságrendűek lehetnek, így ha megtesszük nagy szám megfigyeléseket, és vegye ezek átlagát, akkor a hiba közel nulla lesz; itt van egy példa a véletlenszerű hibákra."

„A legsúlyosabbak a szisztematikus hibák, amelyek forrása máig ismeretlen. Ha a munkahelyükön találkoznak velük, az katasztrófa. Egy tudósnak az volt az ötlete, hogy patkányhólyag felhasználásával készítsen pszichométert. A buborék összenyomása a higany felemelkedését okozta a kapilláriscsőben, és tükrözte a levegő hidrotermikus állapotát. Elrendelték, hogy az angol flotta összes hajója egész évben végezzen megfelelő méréseket szerte a világon. Ily módon azt remélték, hogy fel tudják építeni az egész világ teljes pszichometriai térképét. A munka végeztével kiderült, hogy a patkányhólyag összehúzódási képessége nagymértékben megváltozott az év során, és egyenetlenül változott, attól függően, hogy milyen éghajlaton volt. És minden nagyszerű munka kárba veszett.” (Le Chatelier, Tudomány és Ipar).

Ez a példa azt mutatja, hogy a szisztematikus hibák egy észrevétlen mellékhatás és egy mért mellékhatás átfedése lehet – ez magyarázza természetüket és veszélyüket.

Szisztematikus hibák minden kísérletben jelen vannak. Sok forrásuk van - ez az eszköz kalibrálásának pontatlansága, a „leütött” skála, az eszköz hatása a vizsgálat tárgyára és még sok más. Egyéb.

Példa, amely bemutatja az eszköz hatását a vizsgált áramkörre (1.2. ábra).

-vel kell mérni

ampermérő Egy áram a terhelésben.

Rizs. 1.2

A valódi ampermérő belső ellenállása r A. (Magnetoelektromos vagy elektromágneses rendszer ampermérőjének keretellenállása).

Ha ismerjük r A értékét (ez mindig az eszköz műszaki jellemzői között van megadva), akkor a szisztematikus hiba könnyen kiszámítható, és figyelembe veszi a korrekciót.

Legyen r A \u003d 1. Ohm,

Ekkor az egyenértékű áramkör így fog kinézni:

Ideális áramkörben (r A \u003d 0)

Valódi áramkörben (beleértve

eszköz)

I Hx =

1.3. ábra

A mérési hiba (abszolút érték) egyenlő:

A relatív szisztematikus hiba: (!).

Ha az eszköz (ampermérő) pontossági osztálya 1,0%, és nem vesszük figyelembe a készülék hatását a kísérlet pontosságára, akkor a mérési hiba majdnem egy nagyságrenddel nagyobb lesz, mint a várható hiba a készülék pontossági osztályához). Ugyanakkor a szisztematikus hiba természetének ismeretében könnyen figyelembe vehető (a 3. fejezetben részletesen megvizsgáljuk a szisztematikus hibák megjelenésének okait és a kompenzáció módjait).

Példánkban az r A érték ismeretében könnyen kiszámítható ez a hiba

(), és vigye be a megfelelő korrekciót az eredménybe (D n = - D rendszer):

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

A véletlenszerű hibák, amelyekről Poincaré beszélt, teljesen más jellegűek.

A véletlenszerűséget a tudományban és a technikában általában ellenségnek tekintik, mint bosszantó akadályt, amely megakadályozza a pontos mérést. Az emberek régóta küzdenek a véletlenszerűséggel.

Hosszú idő azt hitték, hogy a balesetek egyszerűen azzal függnek össze, hogy nem tudtuk az őket okozó okokat. Jellemző ebben az értelemben a híres orosz tudós, K. A. Timiryazev nyilatkozata.

„... Mi az az eset? A tudatlanságot rejtő üres szó, a lusta elme trükkje. Létezik véletlen a természetben? Lehetséges? Lehetséges-e ok nélkül cselekedni? ("A Darwin elméletének rövid vázlata").

Valójában, ha azonosítja egy véletlenszerű esemény összes okát, akkor kiküszöbölheti a véletlenszerűséget. De ez itt egy egyoldalú koncepció a véletlent az oktalansággal azonosítják. Itt rejlik a nagy tudós tévedése.

Minden eseménynek van egy jól meghatározott oka, beleértve a véletlenszerű eseményt is. Jó, ha az okok és következmények láncolata egyszerű, jól áttekinthető. Ebben az esetben az esemény nem tekinthető véletlenszerűnek. Például arra a kérdésre: a földre vagy a plafonra esik egy eldobott érme - határozottan meg lehet válaszolni, itt nincs esély.

Ha az okok és következmények láncolata összetett és nem figyelhető meg, akkor az esemény kiszámíthatatlanná válik, és véletlennek nevezik.

Például: hogy egy feldobott érmére felesik-e egy szám vagy egy címer – pontosan leírható az okok és következmények láncolata. De egy ilyen lánc nyomon követése szinte lehetetlen. Kiderült, hogy bár oka van - az eredményt nem tudjuk megjósolni -, ez véletlen.

"Senki sem fogja átölelni a hatalmasat"

(K. Prutkov)

Tekintsünk egy problémát, amely kiváló példája lehet tudásunk relativitásának, és jól illusztrálja K. Prutkov aforizmáját.

Egy feladat: A híres newtoni alma van az asztalon.

Mit kell figyelembe venni ahhoz, hogy teljesen pontosan kiszámoljuk, mekkora erővel nyomja az alma éppen az asztalt?

Megoldás elvont:

Erő F, amivel az alma az asztalt nyomja, megegyezik az alma súlyával P:

Ha egy alma 0,2 kg, akkor F= 0,2 kg.s = 0,2 x 9,80665N = 1,96133N (SI rendszer).

Soroljuk fel az összes okot, amelyek befolyásolják egy alma nyomását egy adott pillanatban az asztalon.

Így: F=P=mg., ahol m- az alma súlya g- gyorsulás szabadesés.

Ennek eredményeként 4 olyan elemünk van, amelyeket külső tényezők befolyásolhatnak.

1 . Alma tömege m.

A következők befolyásolják:

§ Víz párolgása hő, napfény hatására;

§ Gázok kibocsátása és abszorpciója folyamatos kémiai reakciók(érés, bomlás, fotoszintézis);

§ Elektronok távozása napfény, röntgen és γ hatására – sugárzás;

§ Elektronok, protonok és más kvantumok abszorpciója;

§ Rádióhullámok elnyelése és így tovább. mások

2. Szabadesés gyorsulás g térben és időben is változik.

§ Űrben: földrajzi szélességtől, tengerszint feletti magasságtól függ (az alma aszimmetrikus, helyzetétől - tömegközéppont, azaz magasság; föld- heterogén stb.

§ Időben: g változások: tömegek folyamatos mozgása a Földön belül, tengeri hullámok mozgása, a Föld tömegének növekedése a meteoritpor hatására stb.

3. Ha a kifejezés P = mg pontos, de akkor az egyenlőség hamis F=P mert a Földön, a Holdon, a Napon kívül más bolygók is hatnak az almára, centrifugális erők a Föld forgása okozta tehetetlenség stb.

4. Igaz-e az F = P egyenlőség?

§ Nem mert nem veszi figyelembe, hogy az alma "lebeg" a levegőben és ezért onnan R ki kell vonni Arkhimédész erejét, amely maga is együtt változik légköri nyomás;

§ Nem, mert a felmelegített és a hideg levegő váltakozó konvekciós ereje hat az almára;

§ Nem, mert a napsugarak rányomnak az almára;

stb.

Kimenet:

Bármilyen fizikai feladat végtelenül összetett, mert minden fizikai test egyszerre cselekszenek minden a fizika törvényeit, beleértve a még fel nem fedezetteket is!

A fizikai probléma csak megközelítőleg oldható meg. És attól függően, hogy milyen pontosságra van szükség egy adott helyzetben.

A véletlenszerűséget lehet és kell is feltárni. Éppen ezért vissza a XVII. lefektették a valószínűségszámítás alapjait – a tudományt véletlenszerű események. Ezt és a második irány a véletlenszerűség elleni küzdelemben. Célja a véletlenszerű események mintáinak tanulmányozása. A minták ismerete lehetővé teszi a véletlenszerű események kiszámíthatatlanságának hatékony leküzdését.

Tehát mondhatjuk:

A véletlenszerűség mindenekelőtt a kiszámíthatatlanság, amely tudatlanságunk eredménye, tudatlanságunk eredménye, a szükséges információk hiányának eredménye.

Ebből a szempontból Timirjazevnek teljesen igaza van.

Bármely esemény (B) kis vagy nagyszámú ok eredménye (A 1 A 2, ...)

Rizs. 1.4

Ha sok oka van, a minket érdeklő esemény nem jósolható meg pontosan, véletlenszerűvé, kiszámíthatatlanná válik. Itt a véletlenszerűség az elégtelen tudás miatt alakul ki.

Ez azt jelenti, hogy egy napon, amikor nagyon okosak leszünk, eltűnik a véletlen bolygónkról? Egyáltalán nem. Ezt legalább három olyan körülmény akadályozza meg, amelyek megbízhatóan védik a véletlenszerűséget.

Óraterv a témában " »

időpontja :

Téma: « Tudományos-gyakorlati konferencia „Miért van szükség mérésekre a tudományban?»

Célok:

nevelési : általánosítási és rendszerezési készségek kialakítása oktatási anyag"A természet megismerésének fizikai módszerei" fejezetről;

Nevelési : a testek hőtágulásának magyarázatához szükséges készségek fejlesztése;

Nevelési : a szellemi munka kultúráját, a pontosságot meghonosítani, megtanítani meglátni a tudás gyakorlati hasznát, folytatni a formációt kommunikációs képességek, figyelmességet, megfigyelést fejleszteni.

Az óra típusa: ismeretek általánosítása és rendszerezése

Berendezések és információforrások:

Isachenkova, L. A. Fizika: tankönyv. 7 cellához. általános intézmények átl. oktatás orosz nyelven lang. oktatás / L. A. Isachenkova, G. V. Palchik, A. A. Sokolsky; szerk. A. A. Szokolszkij. Minszk: Narodnaya Aveta, 2017.

Az óra felépítése:

Idő szervezése(2 perc)

Alapismeretek frissítése (5 perc)

Az ismeretek megszilárdítása (33 perc)

Óra összefoglalója (5 perc)

Az óra tartalma

Idő szervezése

Ma egy leckét tartunk tudományos és gyakorlati konferencia formájában. Ön szerint miben fog különbözni a mai óra a hagyományostól?

Tudományos és gyakorlati konferenciánk eredménye a következő kérdések megvitatása lesz:

először is az ősi mérési rendszer;

másodszor, hogy megértsük, milyen mérőeszközök léteznek,

harmadszor a hőmérő története,

negyedszer, hogy bemutassa a mérések szerepét a tudományban és az emberi életben.

Alapvető ismeretek felfrissítése

Válaszoljon a kérdésekre (frontális felmérés):

Mit nevezünk testek hőtágulásának?

Mondjon példákat a hőtágulásra (kompresszióra) szilárd anyagok, folyadékok, gázok.

Mi a különbség a gázok hőtágulása és a szilárd és folyékony anyagok hőtágulása között?

A tudás megszilárdítása

(az ismeretek megszilárdítása kerekasztal formájában történik)

Kedves konferencia résztvevőink és vendégeink! Üdvözöljük ezen az órán! Néhány perc múlva riportokat hallgathat meg"A mérések szerepe az emberi életben és a tudományban".

A következő munkatervet javaslom:

Az előadók beszédei.

az ellenfelek véleménye.

A konferencia eredményeinek összegzése.

Ha nincs kifogás, akkor kezdjük.

Diák teljesítmény

Testnevelés perc

Most pedig átadják a szót az ellenfeleknek.

Minden ellenfélnek van egy pontozólapja (1. melléklet)

Óra összefoglalója

(Záróbeszéd vagy a konferencia eredményeinek összegzése)

Nem fogunk belenyugodni a babérjainkra, folytatjuk ezt a munkát. Kérem, hogy véleményét az Önök részére kiállított tanulói értékelő kártyákban fejtse ki, hogy azt a következő konferencia előkészítése során figyelembe vegye.

A konferencia alatt és a konferencia végén a zsűri kitölti az előadók értékelőlapját(2. melléklet). Az értékelés 10 pontos rendszerben történik. A zsűri összegez, kihirdeti a konferencia eredményét.

Visszaverődés

Folytasd a mondatokat:

Ma az órán tanultam...

Érdekes volt…

Jól fog jönni az a tudás, amit az órán kaptam.

1. melléklet

Értékelő papír

a projekt neve

A tanuló teljes neve

Az értékelés kritériumai

utolsó évfolyam

A téma relevanciája

Információforrások

Ötletfejlesztési minőség

Eredetiség és kreativitás

Munka regisztrációja

Projektvédelem

2. függelék

Hangszóró eredménymutatója

F.I. diák

a fő gondolat bemutatásának rövidsége (a beszéd időtartama legfeljebb 5 perc), az érvelés logikája és bizonyítékai, kapcsolatuk a munka témájával

speciális terminológia megfelelő használata

a munka céljának és célkitűzéseinek, valamint a fő és másodlagos céljának azonosításának és igazolásának képessége; bemutatni az elemzések és az általánosítások eredményeit, a függetlenséget

a munka összetettségi szintje, az alapismeretek és készségek mennyisége

a fizika alapelveivel kapcsolatos, a műben felvetett kérdésekre adott válaszok teljessége és egyértelműsége

Teljes

1. téma

« A fizika tárgya és módszere. Mérések. Fizikai mennyiségek.»

Az első tudományos ötletek régen merültek fel - nyilvánvalóan az emberiség történetének legkorábbi szakaszában, írott forrásokban tükrözve. A fizika mint tudomány modern formájában azonban Galilei Galilei idejére nyúlik vissza (1Galileo és követője, Isaac Newton (1) forradalmasította a tudományos ismereteket. Galilei a kísérleti tudás módszerét javasolta fő kutatási módszernek, Newton pedig megfogalmazta az első teljes fizikai elméleteket (klasszikus mechanika, klasszikus optika, gravitációelmélet).

Történelmi fejlődése során a fizika 3 szakaszon ment keresztül (lásd az ábrát).

Az egyik szakaszból a másikba való forradalmi átmenet a környező világról alkotott régi alapgondolatok megsemmisüléséhez kapcsolódik az új kísérleti eredmények kapcsán.

Szó physis szó szerint azt jelenti természet, vagyis a jelenség lényege, belső alaptulajdonsága, valamiféle rejtett mintázat, ami meghatározza a jelenség lefolyását, lefolyását.

Fizika a tudománya a legegyszerűbbés ugyanakkor leggyakoribb testek és jelenségek tulajdonságai. A fizika a természettudomány alapja.

A fizika és az összes többi tudomány kapcsolatát az ábra mutatja be.

A fizika alapjain (mint minden természettudomány) a világ anyagiságára és a jelenségek közötti objektív stabil ok-okozati összefüggésekre vonatkozó kijelentések. A fizika objektív, mert a valóságot tanulmányozza természetes jelenség, de ugyanakkor a megismerési folyamat lényegéből adódóan szubjektív, mint tükröződések valóság.

A modern elképzelések szerint minden, ami körülvesz bennünket, kisszámú úgynevezett elemi részecske kombinációja, amelyek között 4 különböző típusú kölcsönhatás lehetséges. Az elemi részecskéket 4 szám (kvantumtöltés) jellemzi, amelyek értéke határozza meg, hogy az adott elemi részecske milyen kölcsönhatásba léphet (1.1. táblázat).

Díjak	Interakciók
tömeg	gravitációs
elektromos	elektromágneses
barion
lepton

Ennek a készítménynek két fontos tulajdonsága van:

Megfelelően leírja modern elképzeléseinket a minket körülvevő világról;

Meglehetősen letisztult, és nem valószínű, hogy összeütközésbe kerülne az új kísérleti tényekkel.

Röviden magyarázzuk el az ezekben a kijelentésekben használt ismeretlen fogalmakat. Miért beszélünk az úgynevezett elemi részecskékről? Az elemi részecskék e kifejezés pontos értelmében elsődleges, tovább bomlhatatlan részecskék, amelyekből feltételezés szerint minden anyag áll. Az ismert elemi részecskék többsége azonban nem felel meg az elemiség szigorú definíciójának, mivel ezek összetett rendszerek. A Zweig és Gell-Mann modell szerint az ilyen részecskék szerkezeti egységei az kvarkok. A kvarkokat szabad állapotban nem figyeljük meg. A szokatlan "kvarkok" nevet James Joyce Finnigan's Wake című könyvéből kölcsönözték, ahol a "három kvark" kifejezés található, amelyet a regény hőse rémálomszerű delíriumban hall. Jelenleg több mint 350 elemi részecske ismert, többnyire instabilok, számuk folyamatosan növekszik.

Ezen kölcsönhatások közül hárommal találkozott, amikor a radioaktív bomlás jelenségét tanulmányozta (lásd az alábbi ábrát).

Korábban már találkozott az erős interakció olyan megnyilvánulásával, mint nukleáris erők protonokat és neutronokat tart a belsejében atommag. Az erős kölcsönhatás a többi folyamathoz képest a legnagyobb intenzitással lezajló folyamatokat okozza, és az elemi részecskék legerősebb kapcsolatához vezet. A gravitációs és elektromágneses erőkkel ellentétben az erős kölcsönhatás rövid hatótávolságú: a sugara

Az erős interakció jellegzetes időszakai

Az erős kölcsönhatás vizsgálatának rövid kronológiája

1911 - atommag

1932 - proton-neutron szerkezet

(, W. Heisenberg)

1935 - pion (Yukawa)

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

XX. század 70-es évei - kvantumkromodinamika

A XX. század 80-as évei - a nagy egyesülés elmélete

https://pandia.ru/text/78/486/images/image007_3.gif" width="47 height=21" height="21">A gyenge kölcsönhatás a felelős azon elemi részecskék bomlásáért, amelyek stabilak Az erős és elektromágneses kölcsönhatások Hatékonyan a gyenge kölcsönhatás sugara nem haladja meg. Ezért nagy távolságokon sokkal gyengébb, mint az elektromágneses kölcsönhatás, amely viszont 1-nél kisebb távolságig gyengébb, mint az erős kölcsönhatás. kisebb távolságok esetén a gyenge és az elektromágneses kölcsönhatások alakulnak ki egységes elektrogyenge kölcsönhatás. A gyenge kölcsönhatás nagyon lassú folyamatokat okoz az elemi részecskékkel, beleértve a kvázi stabil elemi részecskék bomlását, amelyek élettartama a tartományba esik annak ellenére, hogy kis mennyiségű a gyenge kölcsönhatás nagyon fontos szerep a természetben. Különösen a proton neutronná történő átalakulásának folyamata, amelynek eredményeként 4 proton héliummaggá alakul (a Nap belsejében a fő energiafelszabadulás forrása), gyenge kölcsönhatásnak köszönhető.

Megnyitható-e az ötödik interakció? Nincs egyetlen válasz. A modern felfogások szerint azonban mind a négy interakciótípus az egyik különböző megnyilvánulása egyetlen interakció. Ez a kijelentés a lényeg nagy egyesülési elmélet.

Most beszéljük meg, hogyan tudományos tudás a minket körülvevő világról.

tudás hívják az információkat, amelyek alapján magabiztosan tervezhetjük tevékenységeinket a cél felé vezető úton, és ez a tevékenység minden bizonnyal sikerre vezet. Hogyan keményebb cél annál több tudásra van szükség annak eléréséhez.

A tudományos ismeretek az emberben rejlő két tevékenységi elem szintézisének eredményeként jönnek létre: a kreativitás és a környező tér rendszeres feltárása próba-hiba módszerrel (lásd az ábrát).

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

A fizikai törvény egy hosszú életű és "megérdemelt" fizikai elmélet. Csak az ilyen emberek kerülnek be a tankönyvekbe, és általános oktatási kurzusokon tanulják őket.

Ha a kísérlet nem erősítette meg az előrejelzést, akkor az egész folyamatot elölről kell kezdeni.

Egy „jó” fizikai elméletnek a következő követelményeknek kell megfelelnie:

1) néhány alapvető rendelkezésből kell kiindulnia;

2) kellően általánosnak kell lennie;

3) pontosnak kell lennie;

4) lehetővé kell tenni a javítás lehetőségét.

Egy fizikai elmélet értékét az határozza meg, hogy mennyire pontosan lehet megállapítani azt a határt, amelyen túl tisztességtelen. Egy kísérlet nem erősíthet meg egy elméletet, csak megerősítheti azt. cáfolni.

A megismerés folyamata csak a konstrukción keresztül mehet végbe modellek, amely ennek a folyamatnak a szubjektív oldalához kapcsolódik (az információ hiányossága, bármilyen jelenség sokfélesége, elsajátítás elősegítése konkrét képek segítségével).

Modell a tudományban nem egy tárgy felnagyított vagy kicsinyített másolata, hanem egy jelenség képe, megszabadítva az adott feladathoz nem nélkülözhetetlen részletektől.

A modellek fel vannak osztva mechanikai és matematikai.

Példák: anyagi pont, egy atom, egy abszolút merev test.

Általános szabály, hogy a legtöbb koncepció esetében a modellek fejlesztési folyamata fokozatosan bonyolódik a mechanikaitól a matematikaiig.

Tekintsük ezt a folyamatot az atom fogalmával példaként. Felsoroljuk a főbb modelleket.

Gyöngy (az ókori és klasszikus fizika atomja)

Golyó horoggal

Thomson atom

Bolygómodell (Rutherford)

Bohr modell

Schrödinger egyenlet

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

A szilárd oszthatatlan gömb alakú atommodell a mai elképzelések szemszögéből látszó minden abszurditás mellett lehetővé tette például az összes alapvető gáztörvény megszerzését a kinetikai elmélet keretein belül. gázok.

Az elektron 1897-es felfedezése vezetett J. J. Thompson modelljéhez, amelyet általában „mazsolapudingnak” neveznek (lásd az alábbi ábrát).

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

E modell szerint a negatív töltésű mazsola - elektronok - egy pozitív töltésű "tésztában" lebegnek. A modell az atom elektrosemlegességét, egyidejű előfordulását magyarázta szabad elektronés egy pozitív töltésű ion. Rutherford alfa-részecskék szórásával kapcsolatos kísérletének eredményei azonban alapvetően megváltoztatták az atom szerkezetének elképzelését.

Az alábbi kép a beállítás elrendezését mutatja Rutherford kísérletében.

A Thompson-modell keretein belül lehetetlen volt megmagyarázni az alfa-részecskék pályájának erős eltérését, és ezért felmerült a koncepció. atommag. Az elvégzett számítások lehetővé tették az atommag méreteinek meghatározását, egy Fermi nagyságrendűnek bizonyultak. Így a Thompson modellt felváltotta bolygómodell Rutherford (lásd az alábbi képet).

Ez tipikusan mechanikai modell, mivel az atomot analógként ábrázolják Naprendszer: az atommag körül - a Nap, a bolygók - az elektronok körpályán mozognak. A híres szovjet költő, Valerij Bryusov kommentálta ezt a felfedezést

Az is lehet, hogy minden atom

Univerzum, ahol száz bolygó;

Van minden, ami itt van, tömörített kötetben,

De azt is, ami nincs itt.

A bolygómodellt a kezdetek óta komoly kritikák érték instabilitása miatt. A zárt pályán mozgó elektronnak elektromágneses hullámokat kell kisugároznia, és ezért az atommagra kell esnie. Pontos számítások azt mutatják, hogy egy atom maximális élettartama a Rutherford-modellben nem haladja meg a 20 percet. A nagy dán fizikus, Niels Bohr megalkotta az atommag új modelljét, amely a nevét viseli, hogy megmentse az atommag gondolatát. Két fő rendelkezésen alapul (Bohr posztulátumai):

Az atomok csak bizonyos, úgynevezett stacioner állapotokban maradhatnak meg sokáig. Az álló állapotok energiái diszkrét spektrumot alkotnak. Más szóval, csak a reláció által megadott sugarú körpályák

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

ahol n egy egész szám.

Az egyik kezdeti kvantumállapotból a másikba való átmenet során fénykvantum bocsát ki vagy nyel el (lásd az ábrát).

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

Differenciál" href="/text/category/differentcial/" rel="bookmark">részleges differenciálegyenlet a hullámfüggvényhez képest fizikai jelentése nem maga a hullámfüggvény, hanem a modulusának négyzete, amely arányos azzal a valószínűséggel, hogy a tér adott pontjában egy részecskét (elektront) találunk. Más szóval, mozgása során az elektron mintegy „elkenődik” a teljes térfogaton, és egy elektronfelhőt képez, amelynek sűrűsége jellemzi az elektron megtalálásának valószínűségét az atom térfogatának különböző pontjain ( lásd az alábbi ábrákat).

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

Sajnos a mindennapi életünkben használt nyelvezet nem alkalmas az anyag mélyén lezajló folyamatok leírására (nagyon absztrakt modelleket használnak). A fizikusok "beszélgetnek" a természettel a matematika nyelve számok segítségével geometriai formákés vonalak, egyenletek, táblázatok, függvények stb. Egy ilyen nyelvnek elképesztő prediktív ereje van: képletekkel operálva (mint a matematikában) következtetéseket lehet levonni, az eredményt mennyiségileg kiértékelni, majd tapasztalattal tesztelni az előrejelzés pontosságát. A fizika nyelvén a fogalmak bizonytalansága, a mérési folyamat meghatározásának képtelensége miatt le nem írható jelenségek vizsgálatára a fizikusok egyszerűen nem vállalkoznak.

A fizika fejlődéstörténete megmutatta, hogy a matematika ésszerű használata változatlanul hatalmas előrelépéshez vezetett a természet tanulmányozásában, és a matematikai apparátus egy részének abszolutizálására tett kísérletek, mint egyedüli alkalmasak, stagnáláshoz vezetnek.

A fizika, mint minden tudomány, csak a „Hogyan?” kérdésre tud válaszolni, a „Miért?” kérdésre azonban nem.

Végül nézzük meg az 1. témakör utolsó részét a fizikai mennyiségekről.

Fizikai fogalom, amely a testek és a jelenségek valamilyen tulajdonságát tükrözi és számban kifejezve a mérési folyamat során ún fizikai mennyiség.

A fizikai mennyiségeket ábrázolásuk módjától függően felosztjuk skalár, vektor, tenzor stb. (lásd 1.2. táblázat).

1.2. táblázat

mennyiségeket	példák
skalár	hőmérséklet, térfogat, nyomás
vektor	sebesség, gyorsulás, feszültség
tenzor	nyomás mozgó folyadékban

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

Vektor rendezett számhalmaznak nevezzük (lásd a fenti ábrát). Tenzor fizikai mennyiségek mátrixok segítségével írják le.

Ezenkívül minden fizikai mennyiség felosztható fő- És származékai tőlük. A főbbek közé tartoznak a tömegegységek, az elektromos töltés (az anyag fő jellemzői, amelyek meghatározzák a gravitációs és elektromágneses kölcsönhatást), a hossz és az idő (mióta tükrözik alapvető tulajdonságait az anyag és tulajdonságai - tér és idő), valamint a hőmérséklet, az anyag mennyisége és a fény intenzitása. A származtatott egységek megállapításához fizikai törvényeket használnak, amelyek összekötik őket az alapegységekkel.

Jelenleg kötelező a tudományos és oktatási irodalomban való felhasználás Nemzetközi rendszer egységek (SI), ahol az alapegységek vannak kilogramm, amper, méter, másodperc, kelvin, vakond és kandela. Az oka annak, hogy a Coulomb-ot (elektromos töltés) mint alapegységet Amperre (erő elektromos áram) tisztán technikai: az 1 Coulomb-os szabvány megvalósítása, az 1 Amperrel ellentétben, gyakorlatilag lehetetlen, és maguk az egységek egy egyszerű kapcsolattal kapcsolódnak egymáshoz: