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力学单位制的思考与重认识

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力学单位制的思考与重认识力学单位制的思考与重认识 姚天波     历史上不同的时期,不同的地区,使用过不同的计量单位,在我国就使用过尺、斤、亩、时辰等计量单位。随着科技、交通的发展,各国各地区之间的交往日益频繁,单位制不同引起的麻烦越来越多,人们迫切希望能统一计量单位。物理学的发展则为单位制的建立提供了条件,促进了世界各地计量单位的统一。     惠更斯发现了单摆振动周期公式 后,建议采用秒摆(周期为2秒)的摆长为1米. 秒摆的摆长易复现,但在地球上不同地点,重力加速度g有差异,不同地点的秒摆摆长不严格相同,此建议未被采用;由于光学、天...

力学单位制的思考与重认识
力学单位制的思考与重认识 姚天波     历史上不同的时期,不同的地区,使用过不同的计量单位,在我国就使用过尺、斤、亩、时辰等计量单位。随着科技、交通的发展,各国各地区之间的交往日益频繁,单位制不同引起的麻烦越来越多,人们迫切希望能统一计量单位。物理学的发展则为单位制的建立提供了条件,促进了世界各地计量单位的统一。     惠更斯发现了单摆振动周期公式 后,建议采用秒摆(周期为2秒)的摆长为1米. 秒摆的摆长易复现,但在地球上不同地点,重力加速度g有差异,不同地点的秒摆摆长不严格相同,此建议未被采用;由于光学、天文学,地学的发展,人们能很准确地测量出地球经纬线的长度,1791年法国采用了以地球子午线四分之一长度的一千万分之一为1“米”,并制造出长度单位“米”的基准器,由法国档案局保管,根据此基准制造了31根截面为X 型的米原器,其中6号米原器经国际计量局鉴定后被选作国际米原器,保存在国际计量局。同时规定:质量单位是1立方米的水在密度最大(温度40C)时的质量。这种单位制以米为基础, 称为”米”制.     19世记经典物理学已经形成严密的科学体系, 仅以长度一个单位为基础建立的单位制已远不能满足力学、热学、电学、光学等许多物理量计量的要求,在麦克斯韦等科学家建议下选择了长度单位“厘米”、时间单位“秒”、质量单位“千克” 为三个基本单位,称为“厘米 克 秒“ 制(CGS制);同时使用的还有“米 千克 秒”(MKS制)和“米 千克力 秒”(工程单位制)。     电磁学的发展又出现了一批如电场强度、电势、电介质的介电常数,磁感强度、磁通量、磁介质的磁导率等物理量。电学中利用点电荷之间的相互作用力的库仑定律 为基础定义电学量的一系列单位,称为绝对静电单位(CGSE制); 利用真空中两通电直导线间相互作用力 为基础定义一系列磁学量单位(CGSM)制. 它们的基本单位都是“厘米 、克、秒”,但有些物理量的单位却出现了不一致的情况。高斯又提出了混合单位制,解决了单位制一致的问题,但运算却增加了麻烦。物理学家们认为原因是所用单位制中选用的基本单位太少而引起的。     国际计量大会1935 年增加安培作基本单位;1954年通过了以米(m)、千克(kg)、秒(s)、安培(A)、开尔文(k),坎德拉(cd)为6个基本单位的国际单位;1971年第14届国际计量大会又将物质的量的单位“摩尔”(mol) 定义为第7个基本单位。以此为基础的国际单位制得到了世界各国的认同,在世界各国科学界、工矿、商贸等各界广泛推广和应用。     作为基本单位量的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 应该是非常稳定而不变的,并且要容易复现,而用实物作为比照标准则难以保证长期不变和准确复现。物理技术的发展改变了以实物为标准的情况。     长度的基本单位“米”1791年用地球子午线长度定义;1927年定义为国际计量局保存的米原器;1960年定义为氪—86原子的2P10和5d5能级间跃迁所对应的幅射在真空中波长的1650763.73倍; 由于真空中光速值的准确测量以及激光频率的稳定,促使米的定义发生了根本性变化,1983年10月召开的第17届国际计量大会上通过了新的定义为:“米是光在真空中在1/299792458秒的时间间隔内行程的长度。”在规定的三种复现方法中均明确指出,真空中光速的数值已是一个定义值,长度单位米是与时间单位无关的独立基本单位。这时光速已成定义值,它的不确定度为零,不需要再进行任何测量。     时间单位”秒”的定义也经历了用以地球自转定义的”真太阳日”,”平太阳日”;以地球绕太阳公转定义的”历书日”; 1967年定义”秒”为:秒是铯—133原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应幅射的919261770个周期的持续时间, 我们常将这个定义称为”原子秒”.     温度单位”度”也经历了 ”华氏温标”,”摄氏温标”,”热力学温标”. “度”也经历了用水银温度计计量,气体温度计计量,1968年建立的国际实用温标定义: 热力学温度的单位是开尔文(k) ,1开尔文度(k)等于水的三相点热力学温度的1/273.16.     电流的单位安培(A)先是用电解硝酸银定义的, 1960年定义为: 安培是一个恒定电流,若保持在处于真空中相距1m的两无限长,而圆截面可忽略的平行直导线内,则在此两导线之间产生的作用力每米长度上等于2×10-7N.     摩尔则定义为: 构成物质结构的粒子数目和0.012kg碳12中的原子数目相等,则这个系统的物质的量是1mol.     发光强度的单位”坎德拉”(cd)定义为: 坎德拉是在101325帕斯卡的压力下,处于铂凝固温度的黑体的1/600000平方米表面的垂直方向上的发光强度.     只有质量的单位”千克”(kg)现在仍以1889年批准的”千克原器”: 高度和直径都是39mm的铂铱合金圆柱体的实物为质量基准.     基本单位的变迁体现了物理学的发展对计量学的促进作用, 计量学的发展同样推动了物理学的进步. 计量单位复现方法的完善和准确性仍是物理学和计量学不断努力的方向.
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分类:理学
上传时间:2012-05-22
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