Soustava SI 1
Historie SI SI Mezinárodní soustava jednotek - Systéme International d Unités Vznik 1960 6 základních jednotek 1971 doplněna o 7 základ. jednotku mol 7.1.1974 zavedení SI v ČR Od 1.1.1980 povinnost užívat SI v ČR 2
Soustava SI Obsahuje dvě skupiny jednotek Jednotky základní Jednotky odvozené Jednotky doplňkové Roku 1995 začleněny mezi jednotky odvozené 3
Základní jednotky SI Základní veličina Značka Základní jednotka Značka Délka l metr m Hmotnost m kilogram kg Čas t sekunda s Elektrický proud I ampér A Termodynamická teplota T kelvin K Látkové množství n mol mol Svítivost I kandela cd 4
Metr Základy tzv. metrické soustavy položeny ve Francii během Francouzské revoluce 1790 navrhl předseda národního schromáždění Francie Ch. M. Talleyrand - Périgord vytvořit novou jednotku délky. metron = míra 5
Metr 1889 Metr je určen vzdáleností rysek vyznačených na prototypu (při 0 C a tlaku 1 atm), uloženém v Mezinárodním úřadu pro míry a váhy 1960 Metr je délka rovnající se 1 650 763,73 násobku vlnové délky záření, šířícího se ve vakuu, které přísluší přechodu mezi energetickými hladinami 2p 10 a 5 d5 atomu kryptonu 86. 1983 1 metr je délka dráhy, kterou proběhne světlo ve vakuu za dobu 1/299792458 sekundy 6
Kilogram 1799 Kilogram je hmotnost 1 dm 3 čisté odvzdušněné vody při její největší hustotě, tj. při teplotě 3,99 C. 1901 Kilogram je hmotnost mezinárodního prototypu kilogramu, který je uložen v Mezinárodním úřadě vah a měr Prototyp (ethalon) rovnostranný válec o průměru 38 mm, vyrobený ze slitiny platiny a iridia http://www.bipm.org 7
Sekunda 1960 Sekunda je 31 556 925,9747-tá část tropického roku 1900, leden 0 ve 12 hodin efemeridového času. 1967 1 sekunda je doba trvání 9 192 631 770 period záření, které přísluší přechodu mezi dvěma velmi jemnými hladinami základního stavu atomu cesia 133 Dílčí jednotky hodin nebo stupňů se latinsky nazývaly pars minuta prima a pars minuta secunda, tedy první malá část a druhá malá část. Postupným zkracováním těchto dlouhých názvů zbyla z prvního názvu minuta, z druhého sekunda. 8
Ampér 1893 (tzv. Internacionální ampér A int ) 1 A int je elektrický proud, který vyloučí z roztoku dusičnanu stříbrného 1,118 04 mg stříbra za 1 sekundu 1948 1 ampér je elektrický proud, který při stálém průchodu (průtoku) dvěma přímými nekonečně dlouhými rovnoběžnými vodiči zanedbatelného kruhového průřezu umístěnými ve vakuu ve vzdálenosti 1 m vyvolá mezi nimi sílu 2.10-7 newtonů na 1 metr délky. 9
Kelvin 1848 (William Thomson, lord Kelvin) 1 kelvin je roven 1/273,16 termodynamické teploty trojného bodu vody Termodynamická teplota trojný bod vody: 273,16 K 10
Mol Nejmladší hlavní jednotka SI (1971) 1971 1 mol je látkové množství soustavy, která obsahuje tolik elementárních entit, kolik je atomů v 0,012 kg uhlíku 12 C 6 11
Kandela 1967 Kandela je svítivost 1/600 000 m 2 povrchu černého tělesa ve směru kolmém k tomuto povrchu při teplotě tuhnutí platiny (tj. při 1 768 C) a při tlaku 101 325 Pa 1979 1 kandela je svítivost zdroje v daném směru, který vysílá monofrekvenční záření o kmitočtu 540.10 12 Hz a který má v tomto směru zářivost 1/683 wattů na steradián. 12
Doplňkové jednotky Od roku 1995 součást jednotek odvozených Radián (rad) jednotka rovinného úhlu Steradián (sr) jednotka prostorového úhlu 13
Odvozené jednotky Každá z odvozených jednotek je odvozena z jednotek základních pomocí tzv. rozměrového součinu (rozměru) Všechny odvozené jednotky jsou tedy definovány tak, že v již zmíněném rozměrovém součinu se vyskytují pouze mocniny rozměrů základních jednotek. Rozměry se špatně pamatují, proto má většina odvozených jednotek vlastní název Rozlišujeme tedy název jednotky a rozměr jednotky 14
Odbočka Hodnota fyzikální veličiny je určena číselnou hodnotou a příslušnou měřící jednotkou Hodnota fyzikáln lní veličiny iny = číselná hodnota. jednotka X = {X}. [X] Příklad: V = 25 cm 3 {V} = 25, [V] = cm 3 t = 18 ºC {t} = 18, [t] = ºC 15
Příklad č.1 f = 1 T [ f ] 1 1 = = s s Definiční vztah frekvence Rozměr frekvence = jednotka v základních jednotkách [ f ] = Hz Název jednotky frekvence 16
Příklad č.2 Ek = 1 mv 2 2 [ E k ]= kg m 2 s 2 Definiční vztah kinet. energie Rozměr energie = jednotka v základních jednotkách [ E ] = k J Název jednotky energie 17
Příklad č.3 v = s t [v] = m s = m s 1 Definiční vztah rychlosti Rozměr rychlosti = jednotka v základních jednotkách 1 [v] = m s Název jednotky rychlosti 18
Předpony v SI Činitel Název Značka Činitel Název Značka 10 24 yotta Y 10-1 deci d 10 21 zetta Z 10-2 centi c 10 18 exa E 10-3 mili m 10 15 peta P 10-6 mikro µ 10 12 tera T 10-9 nano n 10 9 giga G 10-12 piko p 10 6 mega M 10-15 femto f 10 3 kilo k 10-18 atto a 10 2 hekto h 10-21 zepto z 10 deka da 10-24 yokto y 19
Další povolené jednotky (mimo SI) Některé jednotky, které nejsou součástí SI mají takový praktický význam, že byly mezinárodně uznány jako jednotky, které se mohou používat spolu s jednotkami Mezinárodní soustavy jednotek a jejich dekadickými násobky a díly jednotek SI. Těmito jednotkami jsou jednotky času minuta, hodina a den, jednotky rovinného úhlu stupeň, minuta a vteřina. Dále pak plošné jednotky ar a hektar, jednotka objemu litr, jednotka hmotnosti tuna, jednotka energie elektronvolt, jednotka tlaku bar aj. Úplný seznam viz norma ČSN ISO 1000 20
Další soustavy jednotek 21
Soustava CGS Nejstarší mezinárodní soustava jednotek Základními jednotkami jsou centimetr - gram - sekunda. Soustava vznikla v polovině 19. století ve Velké Británii pro potřeby mechaniky. Uplatnila se však především v oblasti elektřiny a magnetismu. Soustava jednotek CGS se dělila pro elektrické a magnetické veličiny na: elektrostatickou soustavu elektromagnetickou soustavu Gaussovu (smíšenou) soustavu 22
Soustava MKS, MKSA Začátkem 20. století se někteří fyzikové přikláněli k názoru, že základní jednotky v soustavě CGS jsou příliš malé a že je třeba volit základní jednotky větší. Soustavu MKS navrhl roku 1901 italský profesor Giorgi. Za základní jednotky zvolil metr, kilogram a sekundu. V roce 1954 byl přidán ampér a vznikla tak čtyřrozměrná soustava MKSA. 23
Technická soustava jednotek Trojrozměrná soustava se základními jednotkami metr (m) - kilopond (kp) pro tíhu (tj. sílu) - sekunda (s). Uplatnila se především v mechanice (stavebnické a strojírenské), méně pak v termice. Do jiných odvětví výrazně nepronikla. Nebyla nikdy oficiálně mezinárodně přijata 24
Soustava jednotek yd - lb - s Dosud se používá v USA a dožívá ve Velké Británii i jiných zemích Její jednotky byly v Anglii uzákoněny již v roce 1215 tzv. Magnou Chartou. Nejedná se o dekadickou soustavu, což ji v dnešní době vážně hendikepuje Základními jednotkami jsou yard (yd) pro délku - pound (lb) pro hmotnost - second (s) pro čas. 25
Soustava přirozených jednotek Spíše teoretická soustava prakticky nerealizovatelná pro přílišnou složitost jednotek nejběžnějších veličin kolem nás. Přirozené jednotky jde o velmi přesně změřitelné fyzikální konstanty M.Planck : rychlost světla ve vakuu, gravitační konstanta, Planckova konstanta a Boltzmannova konstanta 26