Metr

Metr
m

Mezinárodní standard měřidel používaný od roku 1889 do roku 1960
Hodnota délka
Systém SI
Typ hlavní
 Mediální soubory na Wikimedia Commons

Metr (ruské označení: m ; mezinárodní: m ; z jiného řeckého μέτρον "měřit, metr") je jednotka délky v Mezinárodní soustavě jednotek (SI) , jedna ze sedmi základních jednotek SI . Je to také jednotka délky a je jednou ze základních jednotek v systémech ISS , MKSA , MKSK , MKSG , MSK , MKSL , MSS , MKGSS a MTS . Ve všech zmíněných systémech je navíc metr jednotkou součinitele valivého tření ., vlnová délka záření , střední volná dráha , délka optické dráhy , ohnisková vzdálenost , Comptonova vlnová délka , de Broglieho vlnová délka a další fyzikální veličiny , které mají rozměr délky [1] .

Podle současné definice je metr délka dráhy, kterou urazí světlo ve vakuu za časový interval 1 ⁄ 299 792 458 sekund [2] [3] .

Definice měřiče

Moderní definice metru z hlediska času a rychlosti světla byla přijata XVII. Generální konferencí pro váhy a míry (CGPM) v roce 1983 [2] [3] .

Metr je délka dráhy, kterou urazí světlo ve vakuu za časový interval 1⁄299792458 sekund .

Z této definice vyplývá, že v SI rychlost světla ve vakuu je přesně 299 792 458 m/s . Definice metru je tedy stejně jako před dvěma stoletími opět svázána s druhým , tentokrát však s pomocí univerzální světové konstanty .

Změny v definicích základních jednotek SI v letech 2018–2019 se metru z věcného hlediska nedotkly, nicméně ze stylistických důvodů byla přijata formálně nová definice, která je zcela ekvivalentní té předchozí [4] :

Metr, symbol m, je jednotka SI délky; jeho hodnota je stanovena fixací číselné hodnoty rychlosti světla ve vakuu přesně na 299 792 458 , když je vyjádřena v jednotce SI m s −1 , kde druhá je definována pomocí frekvence přechodu v cesi .

Násobky a dílčí násobky

V souladu s úplným oficiálním popisem SI obsaženým v aktuální verzi brožury SI ( fr.  Brochure SI , angl.  The SI Brochure ), vydané Mezinárodním úřadem pro váhy a míry (BIPM) , desetinné násobky a dílčí jednotky měřidla jsou tvořeny pomocí standardních předpon SI [5] . "Předpisy o jednotkách množství povolených pro použití v Ruské federaci", přijaté vládou Ruské federace , stanoví používání stejných předpon v Ruské federaci [6] .

Násobky Dolnye
velikost titul označení velikost titul označení
10 1 m dekametr dámy přehrada 10 −1 m decimetr dm dm
10 2 m hektometr hmm hm 10 −2 m centimetr cm cm
10 3 m kilometr km km 10 −3 m milimetr mm mm
10 6 m megametr Mm mm 10 −6 m mikrometr mikron mm
10 9 m gigametr Hm gm 10 −9 m nanometr nm nm
10 12 m terametr tm Tm 10 −12 m pikometr odpoledne odpoledne
10 15 m petametr Odpoledne Odpoledne 10 −15 m femtometr fm fm
10 18 m zkouškový Em Em 10 −18 m attometr dopoledne dopoledne
10 21 m zettametr Zm Zm 10 −21 m zeptometr gp zm
10 24 m iottametr Jim Ym 10 −24 m yoktometr jim ym
     doporučeno k použití      aplikace se nedoporučuje      v praxi nepoužívané nebo zřídka používané
Příklady použití násobků a dílčích násobků
Faktor Jednotka Příklad Faktor Jednotka Příklad
10 3 kilometr délka Tverské ulice v Moskvě  je 1,6 km 10 −3 milimetr velikost drobného hmyzu  je ~1 mm
10 6 megametr vzdálenost z Paříže do Madridu  - 1 mm 10 −6 mikrometr typická velikost bakterií  je ~1 µm
10 9 gigametr průměr Slunce  - 1,4 Gm 10 −9 nanometr nejmenší viry  - ~ 20 nm
10 12 terametr poloměr oběžné dráhy Saturnu  je 1,5 Tm 10 −12 pikometr poloměr atomu helia  - 32 pm
10 15 petametr světelný rok  - 21:46 hod 10 −15 femtometr průměr protonu  - 1,75 fm
10 18 zkouškový vzdálenost do Aldebaran  - 0,6 Em 10 −18 attometr charakteristický poloměr slabé interakce  je 2 hodiny ráno [7]
10 21 zettametr průměr Mléčné dráhy  je ~1 Sm 10 −21 zeptometr —
10 24 iottametr poloměr " místní nadkupy galaxií " - ~1 im 10 −24 yoktometr —

Vztah k jiným jednotkám délky

Metrická jednotka vyjádřená
v jednotkách mimo SI 		Jednotka mimo SI
vyjádřená v metrických jednotkách
1 metr ≈ 39,37 palce 1 palec ≡ 0,0254 metrů
1 centimetr ≈ 0,3937 palce 1 palec ≡ 2.54 centimetry
1 mm ≈ 0,03937 palce 1 palec ≡ 25.4 milimetr
1 metr ≡ 1⋅10 10 angstrom 1 angstrom ≡ 1⋅10 −10 metrů
1 nanometr ≡ deset angstrom 1 angstrom ≡ 100 pikometry

Historie

V Evropě od rozpadu říše Karla Velikého neexistovaly žádné běžné standardní míry délky: mohly být standardizovány v rámci jedné jurisdikce (která často měla velikost jednoho obchodního města), ale neexistovaly jednotné míry a každý region mohl mít vlastní. Důvodem byla do jisté míry skutečnost, že při zdanění se používaly délkové míry (daň se například mohla měřit v určité délce plátna), a protože každý místní vládce uvaloval své vlastní daně, zákony ustanovovaly vlastní měrné jednotky pro příslušnou oblast [8] .

S rozvojem vědy v 17. století se začalo ozývat volání po zavedení „univerzální míry“ ( anglicky  universal measure , jak ji nazval anglický filozof a lingvista John Wilkins ve své eseji z roku 1668 [9] ) neboli „ Katolický metr“ ( Ital  metro cattolico ) Italský vědec a vynálezce Tito Livio Burattini ze své práce Misura Universale z roku 1675 [Comm. 1] [10] ), míra, která by byla založena na nějakém přírodním jevu, a nikoli na rozhodnutí osoby u moci, a která by byla desítková, která by nahradila mnoho různých číselných soustav, například běžnou dvanáctkovou , které v té době současně existovaly.

Metr je délka kyvadla

Wilkinsovou myšlenkou bylo vybrat pro jednotku délky délku kyvadla s poloviční periodou kmitání rovnou 1 s . Podobná kyvadla předvedl krátce předtím Christian Huygens a jejich délka byla velmi blízká délce moderního metru (stejně jako jiným jednotkám délky používaným v té době, jako je yard ). Tito Livio Burattini navrhl takto měřený „katolický metr“, který se od moderního lišil o půl centimetru. Brzy se však zjistilo, že takto naměřená délka se liší v závislosti na místě měření. Francouzský astronom Jean Richet během expedice do Jižní Ameriky (1671-1673) objevil prodloužení periody oscilace druhého kyvadla ve srovnání s periodou pozorovanou v Paříži. Kyvadlo, upravené v Paříži, bylo v procesu pozorování zkráceno o 1,25 francouzských čar (~ 2,81 mm), aby se zabránilo časové prodlevě 2 minuty za den. To byl první přímý důkaz poklesu gravitace , když jsme se přiblížili k rovníku, a poskytl rozdíl 0,3 % v délce mezi Cayenne (ve Francouzské Guyaně) a Paříží [11] .

Až do francouzské revoluce v roce 1789 nedošlo k žádnému pokroku v zavádění „univerzálního opatření“. Francie měla obavy z šíření délkových jednotek, potřebu reformy v této oblasti podporovaly různé politické síly. Talleyrand oživil myšlenku sekundového kyvadla a navrhl ji Ústavodárnému shromáždění v roce 1790 s objasněním, že délkový standard bude měřen v zeměpisné šířce 45 ° N (přibližně mezi Bordeaux a Grenoble ). Metr tedy obdržel následující definici: metr je délka kyvadla s poloviční periodou kmitání v zeměpisné šířce 45 ° rovnou 1 s (v jednotkách SI je tato délka rovna g / π 2  · ( 1 s) 2 ≈ 0,994 m).

Zpočátku byla tato definice brána jako základ ( 8. května 1790 , Francouzské národní shromáždění ). Ale navzdory podpoře shromáždění, stejně jako podpoře Velké Británie a nově vzniklých Spojených států, Talleyrandův návrh nebyl nikdy uskutečněn [12] [Comm. 2] .

Měřič je součástí pařížského poledníku

Otázka jednotkové reformy byla postoupena Francouzské akademii věd , která ustavila zvláštní komisi v čele s inženýrem a matematikem Jean-Charles de Borda . Borda byl horlivým zastáncem přechodu na desítkovou soustavu: vylepšil končetinu opakovacího teodolitu , což umožnilo výrazně zlepšit přesnost měření úhlů na zemi, a trval na tom, aby byl přístroj kalibrován ve stupních ( 1 ⁄ 100 čtvrtí kruhu), a ne ve stupních, aby se kroupy dělily 100 minutami a minuta 100 sekundami [13] . Pro Bordu byla druhá kyvadlová metoda nevyhovujícím řešením, protože byla založena na té druhé, která v té době existovala - nedesítková jednotka, která nebyla vhodná pro desetinný časový systém navržený k implementaci  - systém, kde je 10 hodin za jeden den, 100 minut za hodinu a 100 minut za minutu 100 sekund.

Namísto druhé kyvadlové metody se komise - jejímiž členy byli Joseph Louis Lagrange , Pierre-Simon Laplace , Gaspard Monge a Condorcet  - rozhodla, že nová jednotka měření by se měla rovnat jedné desetimiliontině vzdálenosti od severního pólu k rovník (čtvrtina zemského obvodu), měřeno podél poledníku procházejícího Paříží [12] . Kromě výhody, že toto řešení umožnilo snadný přístup francouzským geodetům, byla zde tak důležitá výhoda, že část vzdálenosti z Dunkerque do Barcelony (asi 1000 km, tedy jedna desetina celkové vzdálenosti) mohla být položena od startu. a koncové body umístěné na hladině moře a právě tato část byla uprostřed čtvrtiny kruhu, kde by byl největší vliv tvaru Země , která není pravidelná koule, ale zploštělá [12 ] .

30. března 1791 byl přijat návrh na vymezení metru z hlediska délky poledníku takto: jedna čtyřicetimiliontá část pařížského poledníku (tedy jedna desetimiliontina vzdálenosti od severního pólu k rovníku podél povrchu zemského elipsoidu na zeměpisné délce Paříže). V moderních jednotkách jsou to metry. Myšlenka spojit jednotku délky s poledníkem Země nebyla nová: námořní míle a ligy byly dříve definovány stejným způsobem .

Nově definovaná jednotka dostala název „pravý a konečný metr“ ( fr.  meter vrai et définitif ) [1] .

Dne 7. dubna 1795 přijal Národní konvent zákon zavádějící metrický systém ve Francii a nařídil komisařům, mezi něž patřili C. O. Coulomb , J. L. Lagrange , P.-S. Laplace a další vědci, aby provedli práci na experimentálním stanovení jednotek délky a hmotnosti . V letech 1792-1797 na základě rozhodnutí revolučního Konventu francouzští vědci Delambre (1749-1822) a Mechain (1744-1804) změřili za 6 let oblouk pařížského poledníku o délce 9°40' od Dunkerque do Barcelony . řetězec 115 trojúhelníků přes celou Francii a část Španělska. Následně se ale ukázalo, že nesprávným uvážením pólové komprese Země se norma ukázala kratší o 0,2 mm; délka poledníku je tedy pouze přibližně 40 000 km.

První prototyp elektroměru byl vyroben z mosazi v roce 1795. .

Jednotka hmotnosti ( kilogram , jehož definice vycházela z hmotnosti 1 dm 3 vody ) byla také svázána s definicí metru. .

V roce 1799 byl vyroben běžný metr z platiny , jejíž délka odpovídala jedné čtyřicetimilionté části pařížského poledníku [14] .

Za vlády Napoleona se metrický systém rozšířil do mnoha zemí Evropy. Přínos z jeho použití byl tak zřejmý, že i po odstranění Napoleona od moci pokračovalo přijímání metrických jednotek [15] :

Do konce 19. století zůstaly z velkých zemí tradičními délkovými měřítky pouze Velká Británie (a její kolonie), USA, Rusko, Čína a Osmanská říše.

Metrický systém byl založen na metru jako jednotce délky a kilogramu jako jednotce hmotnosti , což bylo zavedeno „ Metrickou konvencí “, přijatou na Mezinárodní diplomatické konferenci 17 států (Rusko, Francie, Velká Británie, USA , Německo, Itálie aj.) dne 20. května 1875 [16] .

V roce 1889 byl vytvořen přesnější mezinárodní standard měřidla. Tato norma je vyrobena ze slitiny 90 % platiny a 10 % iridia [17] a má průřez ve tvaru X. Jeho kopie byly uloženy v zemích, kde byl metr uznáván jako standardní jednotka délky.

Kopie standardu elektroměru

č. 27 – USA [18]

č. 28 – SSSR [18] (Rusko)

Další vývoj

V roce 1960 bylo rozhodnuto opustit používání uměle vytvořeného předmětu jako etalonového měřidla a od té doby do roku 1983 byl metr definován jako číslo 1 650 763,73 vynásobené vlnovou délkou oranžové čáry (6 056 Å ) spektra . emitovaný izotopem kryptonu 86 Kr ve vakuu . Po přijetí nové definice je platino-iridiový prototyp měřidla nadále uložen u Mezinárodního úřadu pro váhy a míry za podmínek definovaných v roce 1889. Nyní se však jeho stav změnil: délka prototypu se již nepovažuje za přesně rovnou 1 m a jeho skutečná hodnota musí být určena experimentálně. Pro svůj původní účel se prototyp již nepoužívá.

V polovině 70. let 20. století byl učiněn významný pokrok v určování rychlosti světla . Jestliže v roce 1926 byla chyba nejpřesnějších měření v té době, provedených A. Michelsonem , 4000 m/s [19] , pak v roce 1972 bylo oznámeno, že chyba byla snížena na 1,1 m/s [20] . Po opakovaném ověření výsledku získaného v různých laboratořích doporučila XV. Generální konference pro váhy a míry v roce 1975 jako hodnotu rychlosti světla ve vakuu použít hodnotu rovnou 299 792 458 m/s s relativní chybou 4 10 −9 , což odpovídá absolutní chybě 1 ,2 m/s [21] . Následně, v roce 1983, to byla tato hodnota, kterou XVII. Generální konference pro váhy a míry položila základ pro novou definici měřidla [2] .

Definice měřidel od roku 1795 [22]
Nadace datum Absolutní chyba Relativní chyba
1 ⁄ 10 000 000 díl čtvrtiny pařížského poledníku, určeno z výsledků měření provedenýchDelambreaMéchainem 1795 0,5-0,1 mm 10 −4
První standard Meter des Archives v platině 1799 0,05—0,01 mm 10 −5
Platino-iridiový profil při teplotě tání ledu (1. CGPM ) 1889 0,2–0,1 µm 10 -7
Platino-iridiový profil při teplotě tání ledu a atmosférickém tlaku, podporovaný dvěma válci (VII CGPM) 1927 neznámý neznámý
1 650 763,73 vlnové délky oranžové čáry (6056 Å ) spektra emitovaného izotopem kryptonu 86 Kr ve vakuu (XI CGPM) 1960 4 nm 4 10 −9 [2]
Délka dráhy, kterou urazí světlo ve vakuu za (1/299 792 458) sekund (XVII CGPM) 1983 0,1 nm 10 -10

Lineární metr

Běžný metr je měrná jednotka pro počet dlouhých předmětů (tzv. výlisky , materiály atd.), odpovídající kusu nebo úseku dlouhému 1 metr. Běžný metr se neliší od běžného metru, je to jednotka, která měří délku materiálu bez ohledu na jeho šířku. Běžný metr může například měřit kabelové kanály, desky, plechy, trubky, soklové lišty, těsnění oken, tkaniny. Ačkoli u tkanin by bylo správnější měřit jejich plochu, ale pokud se předpokládá, že šířka tkaniny je známá a konstantní, používá se pojem „lineární metr“ (zpravidla je šířka tkaniny 1,4 m , a tedy lineární metr látky je kus 1,0 × 1,4 m). Přesněji řečeno, v každodenním životě se častěji používá koncept běžného metru, informace o šířce nebo výšce objektů jsou implikovány jako známé nebo nedůležité. Název lineárního metru se rozlišuje ve speciální literatuře nebo k vytvoření jiného expresivního zabarvení řeči.

Metrologická literatura nedoporučuje používat termín „lineární měřidlo“. Obecným pravidlem je, že v případě potřeby by měla být vysvětlující slova uvedena v názvu fyzikální veličiny, nikoli v názvu měrné jednotky. Proto byste například měli napsat „lineární délka je 10 m“ a nikoli „délka je 10 lineárních metrů. m" [23] .

Poznámky

Komentáře
  1. ↑ Metro cattolico (rozsvícený katolický [znamenat “univerzální”] míra”), půjčil si od Řeka μέτρον καθολικόν ( métron katholikón ).
  2. ↑ Myšlenka sekundového kyvadla pro nastavení standardní délky však zcela nezemřela a taková norma se používala pro stanovení délky yardu ve Velké Británii v období 1843-1878.
Prameny
  1. ↑ 1 2 Dengub V. M., Smirnov V. G. Jednotky množství. Odkaz na slovník. - M . : Nakladatelství norem, 1990. - S. 77-82. — 240 s. — ISBN 5-7050-0118-5 .
  2. ↑ 1 2 3 4 Definice měřidla Archivováno 26. června 2013 na Wayback Machine  Resolution 1 XVII. Všeobecné konference o vahách a mírách (1983 )
  3. ↑ 1 2 Předpisy o jednotkách množství povolených pro použití v Ruské federaci. Základní jednotky Mezinárodní soustavy jednotek (SI) (nepřístupný odkaz) . Federální informační nadace pro zajištění jednotnosti měření . Rosstandart . Staženo 28. 2. 2018. Archivováno z originálu 18. 9. 2017. 
  4. ↑ Základní jednotky SI (downlink) . BIPM . Staženo 22. června 2019. Archivováno z originálu 23. prosince 2018. 
  5. ↑ Brožura SI Archivována 26. dubna 2006 na Wayback Machine Oficiální popis SI na webových stránkách Mezinárodního úřadu pro váhy a míry
  6. ↑ Předpisy o jednotkách množství povolených pro použití v Ruské federaci. Desetinné násobiče, předpony a označení předpon ... (nepřístupný odkaz) . Federální informační nadace pro zajištění jednotnosti měření . Rosstandart . Staženo 28. 2. 2018. Archivováno z originálu 18. 9. 2017. 
  7. ↑ Okun L. B. Slabá interakce // Fyzická encyklopedie  : [v 5 svazcích] / Kap. vyd. A. M. Prochorov . - M . : Velká ruská encyklopedie , 1994. - V. 4: Poynting - Robertson - Streamers. - S. 552-556. - 704 s. - 40 000 výtisků.  - ISBN 5-85270-087-8 .
  8. ↑ Nelson, Robert A. (1981), Základy mezinárodní soustavy jednotek (SI) , Phys. Učitel : 596–613 , < http://plato.if.usp.br/1-2009/fmt0159n/PDFFiles/ThePhysTeacher_FoundationsOfTheSI.pdf > Archivováno 6. července 2011 na Wayback Machine . 
  9. ↑ Wilkins, John (1668), An Essay Towards a Real Character, And a Philosophical Language , London: Gillibrand , < http://www.metricationmatters.com/docs/WilkinsTranslationLong.pdf > Archivováno 20. března 2012 na Wayback Machine . 
  10. ↑ Misura Universale , 1675  .
  11. ↑ Poynting, John Henry. Učebnice fyziky: Vlastnosti hmoty  : [ eng. ]  / John Henry Poynting, Joseph John Thompson. — 4. - London : Charles Griffin, 1907. - S. 20. Archivováno 21. září 2013 na Wayback Machine
  12. ↑ 1 2 3 Grand dictionnaire universel du XIXe siècle  (fr.) , Paris: Pierre Larousse, 1866-1877, str. 163-164.
  13. ↑ JJ O'Connor, E. F. Robertson. Jean Charles de Borda  MacTutor . School of Mathematics and Statistics University of St Andrews, Skotsko (duben 2003). Získáno 13. srpna 2010. Archivováno z originálu 8. června 2011.
  14. ↑ Stručná historie SI  . Mezinárodní úřad pro míry a váhy . Získáno 12. července 2010. Archivováno z originálu 21. srpna 2011.
  15. ↑ Guevara I., Carles P. Měření světa. Kalendáře, délkové míry a matematika. - M. : De Agostini, 2014. - S. 125-126. — 160 s. — (Svět matematiky: ve 45 svazcích, svazek 38). — ISBN 978-5-9774-0733-5 .
  16. ↑ Metrický systém měr (nepřístupný odkaz) . Historie měření . Získáno 12. července 2010. Archivováno z originálu dne 27. října 2011. 
  17. ↑ PLATINA - článek z encyklopedie "Circumnavigation" .
  18. ↑ 1 2 Elliott, L., Wilcox, W. Physics / přel. z angličtiny. vyd. A. I. Kitaygorodsky . - 3., opraveno. - M. : Nauka, 1975. - S. 31. - 736 s. - 200 000 výtisků.
  19. ↑ Optika Landsberg G.S. - M .: Fizmatlit, 2003. - S.  387 . — ISBN 5-9221-0314-8 .
  20. ↑ Evenson KM, Wells JS, Petersen FR, Danielson BL, Denní GW Rychlost světla z přímé frekvence a měření vlnové délky metanem stabilizovaného laseru   // Phys . Rev. Lett.. - 1972. - Sv. 29, č. 19 . - S. 1346-1349. - doi : 10.1103/PhysRevLett.29.1346 .
  21. ↑ Doporučená hodnota pro rychlost světla Archivováno 7. října 2008 na Wayback Machine  (Angl.) Resolution 2 XV General Conference on Weights and Measures (1975)
  22. ↑ Encydopedie vědeckých jednotek, vah a mír: jejich SI ekvivalence a původ . - Springer, 2004. - S. 5. - ISBN 1-85233-682-X .
  23. ↑ Dengub V. M., Smirnov V. G. Jednotky množství. Odkaz na slovník. - M . : Nakladatelství norem, 1990. - S. 78. - 240 s. — ISBN 5-7050-0118-5 .

Literatura

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
V bibliografických katalozích
 jednotky SI
Základní jednotky
Odvozené jednotky
se zvláštními názvy
Přijato pro
použití s ​​SI
viz také