Метрология для начинающих: цели, принципы

Рассказываем, что такое метрология, почему она так называется и зачем нужна система СИ.

Что такое метрология

Это наука о единстве измерений. 

Также у нее есть 3 принципа:

1. Основа измерения — сравнение.
2. Для любого измерения нужна первоначальная информация об объекте и его свойствах.
3. Результат измерения без округления не надежен.

Эталон метра

До 18 века в мире не было единой системы: в каждом государстве все вычисления производились по-своему. Такое положение дел было терпимым в Древнем мире и Средневековье — точных расчетов было не так уж и много. Но с развитием технологического прогресса необходимость в стандартизации систем измерений становилась все больше.

Впервые ученые серьезно об этом задумались в 17 веке. Во-первых, они хотели ввести универсальную меру, которой бы смогли пользоваться во всех странах: перевод расчетов из одной системы в другую всегда имеет погрешности. Во-вторых, это должна была быть именно новая мера, а не одна из ныне существующих: люди того времени измеряли мир по принципу сравнения, но эталонами становились слишком вариативные и ненадежные параметры вроде «горсти», «локтя», «пяди» и т.д.

В качестве эталона новой единицы измерения — метра — было решено выбрать параметр какого-либо естественного явления, который будет одинаковым для всех.

В то время Христиан Гюйгенс изобрел первые точные часы, отсчитывавшие время с помощью маятника. Изобретение было на слуху, и английский ученый Джон Уилкинс предложил принять в качестве эталона метра длину маятника, полупериод колебаний которого был равен 1 секунде. 

Какое-то время метр таким и оставался, но выяснилось, что период колебания маятника отличается от места измерений. Так человечество получило первое доказательство того, что сила тяжести на планете не одинакова и становится выше по мере удаления от экватора.

Комиссия решила, что новый эталон метра должен быть разработан на одной десятимиллионной от расстояния между Северным полюсом и экватором. Измерить этот промежуток они предложили вдоль 45-го меридиана, который проходил через Париж.

В 1799 году был изготовлен платиновый эталон метра, а новая система измерения распространилась в странах Европы.

Другие общепринятые единицы исчисления тоже появились благодаря метру. По расчетам ученых 18 века, 1 килограмм и 1 литр равны массе 1 дм3 воды. 

В 1899 году был изготовлен еще более точный стержень — уже из платины и иридия. Он служил эталоном метра до середины 20 века, но затем от привязки к длине меридиана мир науки решил отказаться. На данный момент метр равен расстоянию, которое световая волна преодолевает за 1/299792458 долю секунды.

Международная система СИ

Система СИ (от франц. «Le Système International d’Unités», т.е. просто «SI»), с которой каждый наверняка столкнулся на уроках физики и химии, появилась тогда же — в 1960 году. Она включает 7 основных единиц для разных типов измерений: 

• длины (метр);
• массы (килограмм); 
• времени (секунда);
• силы электрического тока (ампер);
• силы света (кандела);
• термодинамической температуры (кельвин);
• количества вещества (моль).

Общая система измерений играет важную роль — это интернациональный язык цифр, на котором говорят ученые и инженеры. Метрическая конвенция — международный договор, обеспечивающий единство стандартов исчислений, — была подписана даже теми странами, которые на внутреннем уровне все еще пользуются традиционными мерами исчисления (Великобритания, США и др.).

Теперь вы знаете, чем занимаются метрологи. А если вас беспокоит расчет погрешностей в лабораторной или курсовой работе, а экспериментальный результат не сходится с теоретическим, обращайтесь в ФениксХелп. Эти специалисты помогут сделать все правильно и рассчитают данные с максимально возможной точностью.