Méter

Méter
m

1889 és 1960 között használt nemzetközi mérőszabvány
Érték hossz
Rendszer SI
Típusú fő-
 Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon

A méter (orosz jelölése: m ; nemzetközi: m ; a másik görög μέτρον "mérték, méter" szóból) a hossz mértékegysége a Nemzetközi Mértékegységrendszerben (SI) , az SI hét alapegységének egyike . Ez egyben egy hosszegység is, és az egyik alapegység az ISS , MKSA , MKSK , MKSG , MSK , MKSL , MSS , MKGSS és MTS rendszerekben . Ezen túlmenően az összes említett rendszerben a mérő a gördülési súrlódási együttható , a sugárzási hullámhossz , az átlagos szabad út , az optikai úthossz , a fókusztávolság , a Compton-hullámhossz , a de Broglie-hullámhossz és más fizikai mennyiségek egysége , amelyek a hossz dimenziójával rendelkeznek . 1] .

A jelenlegi definíció szerint a méter a fény által vákuumban 1⁄ 299 792 458 másodperces időintervallumban megtett út hossza [2] [ 3 ] .

A mérő definíciója

A mérő modern definícióját az idő és a fénysebesség tekintetében a XVII . Általános Súly- és Mértékkonferencia (CGPM) fogadta el 1983 -ban [2] [3] .

A méter a fény által vákuumban megtett út hossza 1⁄299792458 másodperces időintervallumban .

Ebből a definícióból az következik, hogy SI -ben a vákuumban lévő fénysebesség pontosan 299 792 458 m/s . Így a mérő definíciója, akárcsak két évszázaddal ezelőtt, ismét a másodikhoz kötődik , de ezúttal az egyetemes világállandó segítségével .

Az SI alapmértékegységek definícióinak 2018–2019-es változásai érdemi szempontból nem érintették a mérőt, azonban stilisztikai okokból formálisan új definíciót fogadtak el, amely teljesen egyenértékű az előzővel [4] :

A méter, jele m, a hosszúság SI mértékegysége; értékét úgy állítjuk be, hogy a vákuumban mért fénysebesség számértékét pontosan 299 792 458 -ra rögzítjük, ha az m s −1 SI-mértékegységben van kifejezve , ahol a másodikat a céziumban mért átmeneti frekvenciával definiáljuk .

Többszörösek és résztöbbségek

A Nemzetközi Súly- és Mértékiroda (BIPM) által kiadott SI Brosúra aktuális verziójában ( fr.  Brochure SI , eng.  The SI Brosúra ) található SI teljes hivatalos leírásával összhangban , decimális többszörösek és résztöbbes egységek A mérőszámok szabványos SI előtagok felhasználásával vannak kialakítva [5] . Az Orosz Föderáció kormánya által elfogadott "Az Orosz Föderációban használható mennyiségi egységekre vonatkozó előírások" előírják ugyanazon előtagok használatát az Orosz Föderációban [6] .

Többszörös Dolnye
nagyságrendű cím kijelölés nagyságrendű cím kijelölés
10 1 m tíz méter hölgyek gát 10 −1 m deciméter dm dm
10 2 m hektométer hmm hm 10-2 m _ centiméter cm cm
10 3 m kilométer km km 10-3 m _ milliméter mm mm
10 6 m megaméter Mm mm 10-6 m _ mikrométer mikron mm
10 9 m gigaméter Hm gm 10-9 m _ nanométer nm nm
10 12 m teraméter tm Tm 10 −12 m pikométer délután délután
10 15 m petaméter Délután Délután 10-15 m _ femtométer fm fm
10 18 m vizsgamérő Em Em 10 -18 m attométer am am
10 21 m zettaméter Zm Zm 10 −21 m zeptométer gp zm
10 24 m iottaméter Őket Ym 10 −24 m joctométer őket ym
     használatra ajánlott      alkalmazása nem javasolt      nem vagy ritkán használják a gyakorlatban
Példák többszörösek és résztöbbségek használatára
Tényező Mértékegység Példa Tényező Mértékegység Példa
10 3 kilométer a moszkvai Tverszkaja utca hossza  1,6 km 10 −3 milliméter a kis rovarok mérete  ~1 mm
10 6 megaméter távolság Párizs és Madrid között  - 1 mm 10 −6 mikrométer A baktériumok tipikus mérete  ~1 µm
10 9 gigaméter a Nap átmérője  - 1,4 Gm 10 −9 nanométer a legkisebb vírusok  - ~ 20 nm
10 12 teraméter a Szaturnusz pályájának sugara  1,5 Tm 10 −12 pikométer hélium atom sugara  - 32 pm
10 15 petaméter fényév  - 21.46 10-15 _ femtométer proton átmérője  - 1,75 fm
10 18 vizsgamérő távolság Aldebarantól  - 0,6 Em 10 −18 attométer a gyenge kölcsönhatás jellemző sugara  2 óra [7]
10 21 zettaméter a Tejút átmérője  ~1 Sm 10 −21 zeptométer
10 24 iottaméter sugara a " Local Supercluster of Galaxies " - ~1 Im 10 −24 joctométer

Kapcsolat más hosszegységekkel

Metrikus egység
nem SI mértékegységben kifejezve
Nem SI-egység
metrikus egységben kifejezve
1 méter 39.37 hüvelyk 1 hüvelyk 0,0254 méter
1 centiméter 0,3937 hüvelyk 1 hüvelyk 2.54 centiméter
1 mm 0,03937 hüvelyk 1 hüvelyk 25.4 milliméter
1 méter 1⋅10 10 angström 1 angström 1⋅10 −10 méter
1 nanométer tíz angström 1 angström 100 pikométerek

Történelem

Európában Nagy Károly birodalmának összeomlása óta nem léteztek közös szabványos hosszmértékek: egy joghatóságon belül szabványosíthatók voltak (amely gyakran egy kereskedőváros méretű volt), de nem voltak egységes mértékek, és minden régió lehet sajátja. Ennek oka bizonyos mértékig az volt, hogy az adózásban hosszmértékeket alkalmaztak (az adót például a vászon egy bizonyos hosszában lehetett mérni), és mivel minden helyi uralkodó saját adót vetett ki, a törvények megállapították a saját adóikat. a megfelelő terület mértékegységei [8] .

A tudomány 17. századi fejlődésével kezdték hallani a felhívások egy „univerzális mérték” ( angol  univerzális mérték , ahogy John Wilkins angol filozófus és nyelvész 1668-as esszéjében [9] ) bevezetésére, vagy „ Katolikus mérő” ( olasz  metro cattolico ) Tito Livio Burattini olasz tudós és feltaláló Misura Universale című 1675 -ös munkájából [Comm. 1] [10] ), olyan mérték, amely valamilyen természeti jelenségen alapulna, nem pedig egy hatalmon lévő személy döntésén, és amely decimális lenne, és amely felváltaná a sokféle számrendszert, például a közös duodecimális , amely egyidejűleg létezett abban az időben .

A mérő az inga hossza

Wilkins ötlete az volt, hogy egységnyi hosszra egy olyan inga hosszát válasszák, amelynek félperiódusa 1 s . Hasonló ingákat nem sokkal korábban mutatott be Christian Huygens , és hosszuk nagyon közel volt a mai méter hosszához (valamint az akkoriban használt más hosszegységekhez, például a yardhoz ). Tito Livio Burattini javasolta az így mért "katolikus mérőt", amely fél centiméterrel különbözött a moderntől. Hamar kiderült azonban, hogy az így mért hosszúság a mérések helyétől függően eltérő. Jean Richet francia csillagász egy dél-amerikai expedíciója során (1671-1673) felfedezte, hogy a második inga lengési ideje megnövekedett a Párizsban megfigyelthez képest. A Párizsban beállított ingát a megfigyelések során 1,25 francia vonallal (~ 2,81 mm) rövidítették le, hogy elkerüljék a napi 2 perces időeltolódást. Ez volt az első közvetlen bizonyíték a gravitáció csökkenésére az Egyenlítőhöz közeledve, és 0,3%-os hosszkülönbséget adott Cayenne (Francia Guyanában) és Párizs között [11] .

Az 1789- es francia forradalomig nem történt előrelépés az "egyetemes intézkedés" létrehozásában. Franciaországot aggasztotta a hosszmértékegységek elterjedése, a reformok szükségességét ezen a területen számos politikai erő támogatta. Talleyrand újjáélesztette a másodperces inga ötletét, és 1790-ben javasolta az Alkotmányozó Nemzetgyűlésnek , azzal a tisztázással, hogy a hosszstandardot 45° É szélességi fokon mérik (körülbelül Bordeaux és Grenoble között ). Így a mérő a következő definíciót kapta: a méter egy inga hossza, amelynek félperiódusú rezgése 45 ° szélességi fokon egyenlő 1 másodperccel (SI-egységekben ez a hossz egyenlő g / π 2  · ( 1 s) 2 ≈ 0,994 m).

Kezdetben ezt a meghatározást vették alapul ( 1790. május 8. , francia nemzetgyűlés ). Ám a közgyűlés, valamint Nagy-Britannia és az újonnan alakult Egyesült Államok támogatása ellenére Talleyrand javaslatát soha nem hajtották végre [12] [Comm. 2] .

A mérő a párizsi meridián része

Az egységreform kérdését a Francia Tudományos Akadémia elé utalták, amely egy különleges bizottságot hozott létre Jean-Charles de Borda mérnök és matematikus vezetésével . Borda lelkes híve volt a decimális rendszerre való áttérésnek: javította az ismétlődő teodolit szárát , ami nagymértékben lehetővé tette a talajon mért szögmérés pontosságát, és ragaszkodott ahhoz, hogy a műszert fokozatokban kalibrálják ( 1 ⁄ 100 negyed kör), és nem fokban, hogy a jégeső 100 perccel, egy perc pedig 100 másodperccel oszlik el [13] . Borda számára a második ingamódszer nem volt kielégítő megoldás, mivel az akkor létező másodikra ​​épült - egy nem decimális egységre, amely nem volt alkalmas a megvalósításra javasolt decimális időrendszerre  - olyan rendszerre, ahol 10 óra van. egy nap alatt, 100 perc egy óra alatt és 100 perc egy perc 100 másodperc alatt.

A második ingamódszer helyett a bizottság – amelynek tagjai között szerepelt Joseph Louis Lagrange , Pierre-Simon Laplace , Gaspard Monge és Condorcet  – úgy döntött, hogy az új mértékegység az Északi-sarktól mért távolság egytízmilliomod része. az Egyenlítő (a Föld kerületének negyede), a Párizson áthaladó meridián mentén mérve [12] . Amellett, hogy ez a megoldás könnyű hozzáférést biztosított a francia földmérőknek, volt egy olyan fontos előnye, hogy a Dunkerque és Barcelona közötti távolság egy része (kb. 1000 km, azaz a teljes távolság egytizede) az indulástól kezdve tehető. és a tengerszinten elhelyezkedő végpontok , és éppen ez a rész egy negyed kör közepén volt, ahol a Föld alakjának hatása , amely nem szabályos gömb, hanem lapított, a legnagyobb lenne [12 ] .

1791. március 30-án elfogadták azt a javaslatot, hogy a métert a meridián hosszában határozzák meg: a párizsi meridián egy negyvenmilliomod része (azaz az északi pólustól mért távolság egy tízmillió része). az Egyenlítőig a Föld ellipszoid felszíne mentén Párizs hosszúságánál ). A modern egységekben ez méter. A hosszúság mértékegységének a Föld meridiánjához való kötésének ötlete nem volt új: a tengeri mérföldet és a ligákat korábban ugyanígy határozták meg .

Az újonnan definiált egység az "igaz és végső mérő" nevet kapta ( fr.  meter vrai et définitif ) [1] .

1795. április 7-én a Nemzeti Konvent törvényt fogadott el, amely bevezette a metrikus rendszert Franciaországban, és utasította a biztosokat, köztük C. O. Coulombot , J. L. Lagrange -t , P.-S. Laplace és más tudósok, hogy végezzenek munkát a hossz- és tömegegységek kísérleti meghatározásán . 1792-1797-ben a forradalmi egyezmény döntése alapján Delambre (1749-1822) és Mechain (1744-1804) francia tudósok 6 év alatt megmérték a párizsi meridián 9°40-es ívét Dunkerque és Barcelona között. 115 háromszögből álló lánc egész Franciaországon és Spanyolország egy részén át. Ezt követően azonban kiderült, hogy a Föld pólusösszenyomódásának helytelen figyelembevétele miatt a szabvány 0,2 mm-rel rövidebbnek bizonyult; így a meridián hossza csak megközelítőleg 40 000 km.

A mérőszabvány első prototípusa 1795-ben készült sárgarézből. .

A tömeg mértékegységét ( kilogramm , amelynek meghatározása 1 dm 3 víz tömegén alapult ) szintén a mérő definíciójához kötöttük. .

1799- ben platinából szabványos mérőt készítettek , amelynek hossza a párizsi meridián egy negyvenmilliomodik részének felelt meg [14] .

Napóleon uralkodása alatt a metrikus rendszer Európa számos országában elterjedt. Használatának előnyei annyira nyilvánvalóak voltak, hogy Napóleon hatalomból való eltávolítása után is folytatódott a metrikus mértékegységek alkalmazása [15] :

A 19. század végére a nagy országok közül csak Nagy-Britanniában (és gyarmatain) az USA, Oroszország, Kína és az Oszmán Birodalom maradt hagyományos hosszmérték.

A metrikus rendszer a méteren mint hosszegységen és a kilogrammon mint a tömegegységen alapult, amelyet a 17 állam (Oroszország, Franciaország, Nagy-Britannia, USA) Nemzetközi Diplomáciai Konferenciáján elfogadott " Metrikus Egyezmény " vezetett be. , Németország, Olaszország stb.) 1875. május 20- án [16] .

1889-ben készült a mérő pontosabb nemzetközi szabványa. Ez a szabvány 90% platina és 10% irídium ötvözetéből készült [17] , és X-alakú keresztmetszete van. Ennek másolatait olyan országokban helyezték el, ahol a mérőt szabványos hosszmértékegységként ismerték el.

A mérőszabvány másolatai

No. 27 – USA [18]

28. sz. – Szovjetunió [18] (Oroszország)

Továbbfejlesztés

1960-ban úgy döntöttek, hogy felhagynak az ember alkotta tárgy szabványos mérőműszerként való használatával, és ettől kezdve 1983-ig a mérőt úgy határozták meg, mint 1 650 763,73 szorozva a spektrum narancssárga vonalának hullámhosszával (6 056 Å ) . a kripton izotópja 86 Kr vákuumban bocsát ki . Az új definíció elfogadása után a mérő platina-iridium prototípusát továbbra is a Nemzetközi Súly- és Mértékiroda tárolja az 1889-ben meghatározott feltételek mellett. Mostanra azonban megváltozott az állapota: a prototípus hosszát már nem tekintik pontosan 1 m-nek, a tényleges értékét kísérletileg kell meghatározni. Eredeti céljának megfelelően a prototípust már nem használják.

Az 1970-es évek közepére jelentős előrelépés történt a fénysebesség meghatározásában . Ha 1926-ban az A. Michelson által végzett akkori legpontosabb mérések hibája 4000 m/s [19] volt, akkor 1972-ben 1,1 m/s-ra csökkentették a hibát [20] . A különböző laboratóriumokban kapott eredmények ismételt ellenőrzése után az 1975. évi XV. Általános Súly- és Mértékkonferencia azt javasolta, hogy a vákuumban mért fénysebesség értékeként 299 792 458 m/s-nak megfelelő értéket használjanak 4 10 -9 relatív hibával. , ami 1,2 m/s abszolút hibának felel meg [21] . Ezt követően 1983-ban a XVII. Általános Súly- és Mértékkonferencia ez az érték teremtette meg a mérő új definíciójának alapját [2] .

A mérő definíciói 1795 óta [22]
Az alapítás dátum Abszolút hiba Relatív hiba
a párizsi meridián negyedének 1 10 000 000 része, amelyet DelambreésMéchain 1795 0,5-0,1 mm 10 −4
Az első Meter des Archives szabvány platina színben 1799 0,05-0,01 mm 10 −5
Platina-iridium profil a jég olvadáspontján (1. CGPM ) 1889 0,2-0,1 µm 10 −7
Platina-iridium profil jégolvadási hőmérsékleten és atmoszférikus nyomáson, két hengerrel alátámasztva (VII CGPM) 1927 ismeretlen ismeretlen
A 86 Kr kriptonizotóp vákuumban (XI CGPM) által kibocsátott spektrum narancssárga vonalának (6056 Å ) 1 650 763,73 hullámhossza 1960 4 nm 4 10 −9 [2]
A fény által vákuumban megtett út hossza (1/299 792 458) másodpercben (XVII CGPM) 1983 0,1 nm 10-10 _

Lineáris mérő

A futóméter a hosszú tárgyak (ún. díszlécek , anyagok stb.) számának mértékegysége , amely egy 1 méter hosszú darabnak vagy szakasznak felel meg. A futóméter nem különbözik a normál mérőtől, egy olyan mértékegység, amely egy anyag hosszát méri, függetlenül annak szélességétől. A futómérővel például kábelcsatornákat, táblákat, fémlemezeket, csöveket, szegélyléceket, ablaktömítéseket, szöveteket lehet mérni. Bár a szövetek esetében helyesebb lenne megmérni a területüket, de ha a szövet szélességét ismertnek és állandónak tételezzük fel, akkor a „lineáris méter” fogalmát használják (a szövet szélessége általában 1,4 m , és így a szövet lineáris métere egy darab 1,0 × 1,4 m). Szigorúan véve, a mindennapi életben gyakrabban használják a futóméter fogalmát, az objektumok szélességére vagy magasságára vonatkozó információk ismertek vagy nem fontosak. A lineáris mérő nevét megkülönböztetik a szakirodalomban, vagy a beszéd eltérő kifejező színezése érdekében.

A metrológiai szakirodalom nem javasolja a "lineáris mérő" kifejezés használatát. Az általános szabály az, hogy szükség esetén a fizikai mennyiség elnevezésében magyarázó szavakat kell szerepeltetni, és nem a mértékegység elnevezésében. Ezért például azt kell írni, hogy „a lineáris hossz 10 m”, nem pedig a „hossz 10 méter. m" [23] .

Jegyzetek

Hozzászólások
  1. Metro cattolico ( szó szerint katolikus [jelentése: "egyetemes"] mérték"), a görög μέτρον καθολικόν ( métron katholikón ) szóból kölcsönözve.
  2. A szabványos hossz beállítására szolgáló másodperces inga ötlete azonban nem halt meg teljesen, és ezt a szabványt használták a yard hosszának meghatározására Nagy-Britanniában 1843-1878 között.
Források
  1. 1 2 Dengub V. M., Smirnov V. G. Mennyiségek mértékegységei. Szótári hivatkozás. - M . : Szabványok Kiadója, 1990. - S. 77-82. — 240 s. — ISBN 5-7050-0118-5 .
  2. 1 2 3 4 A mérő definíciója archiválva : 2013. június 26., a Wayback Machine  1. határozata, a XVII. Általános Súly- és Mértékkonferencia (1983 )
  3. 1 2 Az Orosz Föderációban használható mennyiségi egységekre vonatkozó előírások. A Nemzetközi Mértékegységrendszer (SI) alapegységei (elérhetetlen link) . Szövetségi Információs Alapítvány a mérések egységességének biztosítására . Rosstandart . Letöltve: 2018. február 28. Az eredetiből archiválva : 2017. szeptember 18.. 
  4. SI alapegységek (downlink) . BIPM . Letöltve: 2019. június 22. Az eredetiből archiválva : 2018. december 23. 
  5. SI brosúra archiválva : 2006. április 26. a Wayback Machine -nél Az SI hivatalos leírása a Nemzetközi Súly- és Mértékiroda honlapján
  6. Az Orosz Föderációban használható mennyiségi egységekre vonatkozó előírások. Tizedes szorzók, előtagok és előtagok jelölései ... (elérhetetlen hivatkozás) . Szövetségi Információs Alapítvány a mérések egységességének biztosítására . Rosstandart . Letöltve: 2018. február 28. Az eredetiből archiválva : 2017. szeptember 18.. 
  7. Okun L. B. Gyenge interakció // Fizikai enciklopédia  : [5 kötetben] / Ch. szerk. A. M. Prohorov . - M . : Great Russian Encyclopedia , 1994. - V. 4: Poynting - Robertson - Streamers. - S. 552-556. - 704 p. - 40.000 példány.  - ISBN 5-85270-087-8 .
  8. Nelson, Robert A. (1981), A nemzetközi mértékegységrendszer (SI) alapjai , Phys. Tanár : 596–613 , < http://plato.if.usp.br/1-2009/fmt0159n/PDFFiles/ThePhysTeacher_FoundationsOfTheSI.pdf > Archiválva : 2011. július 6. a Wayback Machine -nél . 
  9. Wilkins, John (1668), An Essay Towards a Real Character, And a Philosophical Language , London: Gillibrand , < http://www.metricationmatters.com/docs/WilkinsTranslationLong.pdf > Archiválva : 2012. március 20. a Wayback Machine -nél . 
  10. Misura Universale , 1675  .
  11. Poynting, John Henry. A fizika tankönyve: Az anyag tulajdonságai  : [ eng. ]  / John Henry Poynting, Joseph John Thompson. — 4. - London : Charles Griffin, 1907. - P. 20. Archivált : 2013. szeptember 21. a Wayback Machine -nél
  12. 1 2 3 Grand dictionnaire universel du XIXe siècle  (fr.) , Párizs: Pierre Larousse, 1866-1877, p. 163-164.
  13. JJ O'Connor, E. F. Robertson. Jean Charles de Borda  MacTutor . Matematikai és Statisztikai Iskola, St Andrews Egyetem, Skócia (2003. április). Letöltve: 2010. augusztus 13. Az eredetiből archiválva : 2011. június 8.
  14. Az SI  rövid története . Nemzetközi Súly- és Mértékiroda . Letöltve: 2010. július 12. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 21..
  15. Guevara I., Carles P. A világ mérése. Naptárak, hosszmérők és matematika. - M. : De Agostini, 2014. - S. 125-126. — 160 s. — (A matematika világa: 45 kötetben, 38. kötet). — ISBN 978-5-9774-0733-5 .
  16. Metrikus mértékrendszer (elérhetetlen link) . A mérések története . Letöltve: 2010. július 12. Az eredetiből archiválva : 2011. október 27.. 
  17. PLATINA - cikk a "Circumnavigation" enciklopédiából .
  18. ↑ 1 2 Elliott, L., Wilcox, W. Fizika / ford. angolról. szerk. A. I. Kitajgorodszkij . - 3., javítva. - M. : Nauka, 1975. - S. 31. - 736 p. - 200 000 példányban.
  19. Landsberg G.S. Optika . - M . : Fizmatlit, 2003. - S.  387 . — ISBN 5-9221-0314-8 .
  20. Evenson KM, Wells JS, Petersen FR, Danielson BL, Napi GW fénysebesség a metánstabilizált lézer közvetlen frekvenciájából és hullámhosszából   // Phys . Fordulat. Lett.. - 1972. - Vol. 29. sz. 19 . - P. 1346-1349. - doi : 10.1103/PhysRevLett.29.1346 .
  21. A fénysebesség javasolt értéke Archiválva : 2008. október 7. a Wayback Machine -nél  (Eng.) A XV. Általános Súly- és Mértékkonferencia 2. határozata (1975)
  22. Tudományos mértékegységek, súlyok és mértékek encidopédiája: SI-ekvivalenciáik és eredetük . - Springer, 2004. - P. 5. - ISBN 1-85233-682-X .
  23. Dengub V. M., Smirnov V. G. Mennyiségek mértékegységei. Szótári hivatkozás. - M . : Szabványok Kiadója, 1990. - S. 78. - 240 p. — ISBN 5-7050-0118-5 .

Irodalom

Linkek