История метрической системы
- Идеи, сходные с теми, которые лежат в основании метрической системы, обсуждались в XVI и XVII столетиях. Симон Стевин опубликовал предложения по десятичной записи, а Джон Уилкинс опубликовал проект десятичной системы мер, основанной на естественных единицах. Первую практическую реализацию метрической системы осуществили в 1799 году, во время Великой Французской революции, когда существовавшая система мер, которая приобрела дурную репутацию, была временно заменена десятичной системой, основанной на килограмме и метре. Работа по реформе старой системы мер и весов поддерживалась всеми, кто был у власти, в том числе Людовиком XVI. Метрическая система, по словам философа и математика Кондорсе, была предназначена «для всех людей и времен». В эпоху гуманизма основные единицы были взяты из мира природы: единица длины — метр — основывалась на размерах Земли, а единица массы — килограмм — на массе такого количества воды, которое занимало объём в один литр, то есть одну тысячную кубического метра. Эталонные копии обеих единиц были изготовлены и помещены на хранение во Французскую академию наук. В 1812 году в сфере розничной торговли и малого бизнеса Франция вернулась к некоторым старым единицам, но привязанных к метрической системе (например старый туаз стал метрическим туазом), из-за непривычности в то время новой метрической системы.
В 1837 метрическая система была вновь принята во Франции, кроме того, в первой половине XIX века её приняло научное сообщество. В середине столетия Джеймс Кларк Максвелл продвигал идею связанной системы, где небольшое количество единиц измерения определяются как основные, а все остальные, называемые производными, определялись при помощи основных. Максвелл предложил три основные единицы величин: единицы длины, массы и времени. Эта идея хорошо работала в механике, но попытки описать с её помощью электромагнитные силы сталкивались с трудностями. В конце XIX века для измерения электромагнитных явлений пользовались четырьмя основными вариантами метрической системы: тремя, основанными на сантиметре, грамме и секунде (система СГС), и одной, основанной на метре, килограмме и секунде (система МКС). Выход из тупика нашёл Джованни Джорджи, который в 1901 году доказал, что система, которая включает электромагнитные единицы, должна использовать одну из них как четвёртую основную.
До 1875 французское правительство владело прототипами метра и килограмма, но в этом году была подписана Метрическая конвенция и контроль над стандартами перешёл к трём межправительственным организациям, старшей из которых стала Генеральная конференция по мерам и весам (ГКМВ) (фр. Conférence générale des poids et mesures). В первой половине XX века ГКМВ взаимодействовала с некоторыми другими организациями, и к 1960 она была ответственна за определение временных, электрических, тепловых, молекулярных и световых мер, а другие организации продолжали играть свою роль в том, как эти единицы измерения использовались.
В 1960 ГКМВ ввела в действие Международную систему единиц (СИ) (фр. Le Système International d’Unités, SI), в которой были шесть основных единиц: метр, килограмм, секунда, ампер, градус Кельвина (впоследствии переименован в «кельвин») и кандела, а также 22 другие единицы, производные от них. В 1971 году была добавлена седьмая основная единица — моль. В течение этого времени метр был переопределён в терминах длины волны от определённого источника света (затем в терминах расстояния, проходимого светом в вакууме за определённое время), а секунда — в терминах частоты излучения от другого источника света.
К концу XX века проводилась работа по переопределению ампера, килограмма, моля и кельвина в терминах фундаментальных физических постоянных. XXV ГКМВ, состоявшаяся в 2014 году, приняла решение продолжить работу по подготовке новой ревизии СИ на основе фундаментальных постоянных. Эта работа была в основном закончена к 2018 году, и на XXVI ГКМВ было решено, что в 2019 году новая ревизия СИ заменит старую.
Связанные понятия
Международная система единиц (СИ) определяет набор из семи основных единиц, из которых формируются все другие единицы измерения. Эти другие единицы называются производными единицами СИ и также считаются частью стандарта.
Кориолисовы расходомеры — приборы, использующие эффект Кориолиса для измерения массового расхода жидкостей, газов. Принцип действия основан на изменениях фаз механических колебаний U-образных трубок, по которым движется среда. Сдвиг фаз пропорционален величине массового расхода. Поток с определенной массой, движущийся через входные ветви расходомерных трубок, создает кориолисову силу, которая сопротивляется колебаниям расходомерных трубок. Наглядно это сопротивление чувствуется, когда гибкий шланг.
Согласно концепции переме́нной ско́рости све́та (ПСС) считается, что скорость света в вакууме, обычно обозначаемая c, в некоторых случаях может не быть константой. В большинстве ситуаций в физике конденсированного состояния распространение света в среде действительно происходит с меньшей скоростью, чем в вакууме. Кроме того, в некоторых расчётах квантовой теории поля необходимо учитывать, что виртуальные фотоны должны двигаться на короткие расстояния в том числе со скоростью, отличной от скорости.
При рассмотрении сложного движения (когда точка или тело движется в одной системе отсчёта, а эта система отсчёта в свою очередь движется относительно другой системы) возникает вопрос о связи скоростей в двух системах отсчёта.
Источник
Исследовательская работа по математике на тему: «Единицы измерения, их история развития. Метрическая система мер»
МКОУ СОШ а. Икон-Халк
Исследовательская работа по математике
на тему: «Единицы измерения, их история развития. Метрическая система мер»
Ученицей 5 класса
Вокруг нас столько всего различных измерительных приборов. В доме у каждого человека найдутся различные измерительные приборы: линейка, сантиметровая лента, они нужны, чтобы измерять длины; часы, по которым узнают время, когда идти в школу, когда начнется любимая передача по телевизору; термометр, на который обязательно каждый бросит взгляд, выходя на улицу; счетчик электроэнергии по которому узнают, сколько за нее необходимо заплатить в конце месяца и многое другое. В щитке автомобиля имеются спидометр, по которому водитель узнает, с какой скоростью он движется, приборы показывающие уровень бензина, счетчик пройденных автомобилем километров и т.д. В магазине перед продавцами стоят весы, счеты, кассовые аппараты. Но больше всего измерительных приборов на заводах. Измеряющими приборами полны самолеты. Современное сельское хозяйство также невозможно без измерений. Так что измерения – одно из важнейших дел в современной жизни. Но не всегда было так.
Первые единицы длины
Первые единицы измерения величин были не слишком точными. Например, расстояние измерялось шагами. Конечно, у разных людей величина шага различна, но брали некоторую среднюю величину. Для измерения больших расстояний шаг был слишком мелкой единицей. Поэтому в Древнем Риме для таких измерений служила миля – так называли путь в тысячу двойных шагов (и правой, и левой ногой). А еще большие расстояния измеряли переходами или днями передвижения . В рассказе Джека Лондона «Белое безмолвие» индеец на вопрос о том, сколько еще осталось проехать, отвечает: «Едешь 10 снов, 20 снов, 40 снов», т.е. суток
Эстонские моряки мерили расстояние трубками. Так назывался у них путь, пройденный кораблем при нормальной скорости за время, пока курится набитая табаком трубка. В Испании такой же мерой служила сигара, а в Японии – лошадиный башмак. Так называли путь проходимый лошадью, пока износиться привязываемая к ее ногам соломенная подошва, заменяющая в этой стране подкову.
У многих народов была мера расстояния – стрела – дальность полета стрелы. Но эта мера зависит от силы стрелка.
Для измерения роста человека, рулона ткани применяли ширину пальца длину сустава пальца, расстояние от локтя до кончика среднего пальца, размах рук и т.д. 
Одной из самых распространенных единиц длины был локоть , т.е расстояние от локтя до кончика среднего пальца. Но локти у разных людей имели разную длину, поэтому в каждом городке правивший им царь издавал указ, каким локтем должны пользоваться все его подданные.
Если свести руки на груди, то концы пальцев сойдутся вместе. Это значит, что локоть равен четверти расстояния между концами пальцев расставленных рук. Такое расстояние применялось во многих странах. На Руси его называли сажень , это примерно равно расстоянию от подошвы до конца пальцев поднятой вверх руки. Возможно поэтому, что это слово происходит от глагола «сягать» — доставать
Для измерения меньших расстояний употреблялась ладонь – ширина кисти руки. Еще меньшей единице измерения является дюйм (голландское название большого пальца), который первоначально был длиной сустава большого пальца. Длина дюйма была уточнена в Англии. Где в 1324 г. Королем Эдвардом II был установлен «законный дюйм»,равный длине трех ячменных зерен, вытянутых из средней части колоса и приставленных одно к другому своими концами. В английском быту до сих пор сохранилась мера «ячменное зерно», равная одной трети дюйма. 
Одновременно с дюймом была уточнена длина другой меры – фута , который представлял собой среднюю длину ступни человека. Длина фута была уточнена через установление длины меры шток , которая определена как «длина ступней 16 человек, выходящих от заутрени в воскресенье». По-видимому, имелось в виду при обмере ступней случайно взятых 16 лиц разного роста получить более постоянную величину – среднюю длину ступни. 
В XVI веке математик Клавий, один из главных участников создания нашего (грегорианского) календаря, определяет фут как ширину 64 ячменных зерен. Такое определение длины фута представляет большое уточнение этой меры, т.к ширина зерна гораздо более постоянна и определенна, чем его длина.
Иногда случайная длина могла быть принята за меру. За основную в английском обиходе меру длины – ярд – указом Генриха I (1101 год) было определено расстояние от носа короля до конца среднего пальца вытянутой его руки. Длина ярда в настоящее время равна примерно 0,91 метра; по другому преданию, прообразом длины ярда явилась длина меча Генриха I .
Исчисление расстояния по промежутку времени. Необходимому для его прохождения, было использовано и для измерения площадей земельных участков.
В рассказе Л.Н. Толстого «Много ли человеку земли нужно?» башкиры продают кулаку Пахому землю по цене «тысячу рублей за день». Под этим подразумевался участок земли, который можно обойти за день. Толстой рассказывает, как жадный Пахом побежал так быстро, что к концу дня упал мертвым.
Способ измерения площадей по длине обхода предполагает, что фигуры одинаковой площади имеют, и равные периметры и что равные периметры охватывают равные площади. Это предположение неверно, однако это неверное правило применяли многие народы. На основании сведений школьного курса математики можно доказать, что из всех прямоугольников имеющих равные периметры, квадрат имеет наибольшую площадь. Из всех фигур, имеющих равные периметры, наибольшую площадь имеет круг. Он же из всех фигур, имеющих равные площади имеет наименьший периметр.
В Риме мерой полей служила еще единица югер . Слово это происходит от латинского «югум» — ярмо, т.е. деревянная рама, которую надевали на шеи двум волам. Югер означал участок земли, вспахиваемый за день плугом, в который впряжена пара волов. Аналогичная мера земли существовала и у славян.
С развитием обмена продуктов в обществе возникла необходимость в измерениях количества разных веществ.
В одних случаях количество вещества можно было определить по объему. Так, например сыпучие тела и жидкости можно было мерить, наполняя имея сосуд определенной вместимости.
Массу камня, строительных материалов, волокнистых веществ и многих других продуктов нельзя было измерить таким образом. В связи с этим изобрели способ измерения количества вещества с помощью взвешивания на рычажных весах. 
Какой народ и когда впервые изобрел весы неизвестно, вероятно это изобретение было сделано многими народами независимо друг от друга. До нас дошло много изображений рычажных весов в древних египетских надписях, относящихся ко второму тысячелетию до новой эры.
Египтяне верили, что после смерти душа человека попадает в загробный мир, где боги взвешивают его добрые и злые дела и в зависимости от результатов определяют ее дальнейшую судьбу. Много сцен применения весов есть и в греческих картинах первого тысячелетия до новой эры. В вавилонских памятниках изображения весов встречаются редко, но уже в третьем тысячелетии до новой эры вавилонянам было известно применение рычага, что лежит в основе изобретения весов.
Для взвешивания тел на рычажных весах нужно иметь меры в виде образцовых гирь, или как их называют, эталонов. Зерна растений, которые были использованы для получения некоторых мер длины, сослужили человеку службу также и при выборе единиц веса (массы). Человек заметил, что вес зерна обладает постоянством, тем более средний вес его, определяемый на основании взвешивания большого числа зерен. Единицей аптекарского веса называлась граном , что значит зерно.
Образцовые гири, как и образцовые меры длины, т.е каменные и металлические линейки данной длины, у древних народов хранились в храмах (Египет), или правительственных учреждениях (Рим). Копии с них выставлялись в местах публичных собраний.
Исследуя дошедшие до нас образцы мер Египте, Вавилоне и других древних странах, ученые обнаружили, что эти меры были выбраны не случайно, что в них есть какой-то порядок, какая-то система. Были установлены связи между единицами измерения площадей, веса и даже времени, оказалось что, даже применяясь в разных странах, они имели связи друг с другом.
Метрическая система мер. Развал древних систем мер.
В I — II веках нашей эры римляне овладели почти всем известным тогда миром и ввели во всех завоеванных странах свою систему мер. Но через несколько столетий Рим был завоеван германцами, и римская империя распалась на множество мелких государств, после этого начался распад введенных ими мер. Каждый король, а то и герцог пытался ввести свою системы мер и денежных единиц.
Развал системы мер достиг наивысшей точки в XVII — XVIII веках, когда Германия оказалась раздробленной на огромное количество государств.
Это вызывало затруднения и в торговых делах, и при взимании налогов, и в развитии промышленности.
Потребности практики заставили начать поиски единой системы мер. При этом было ясно, что надо отказаться от установленных связей между единицами измерения и размерами человеческого тела.
Ученые выдвигали различные идеи. Кто предлагал взять за основу размеры, связанные с пчелиными сотами, кто путь, проходимый за 1 секунду свободно падающим телом, а знаменитый ученый XVII века Христиан Гюйгенс предложил взять третью часть длины маятника, делающего одно качание в секунду. Еще до него польский ученый Станислав Пудловский предложил взять за единицу измерения длину самого секундного маятника.
Рождение метрической системы мер.
В конце XVIII века после буржуазной революции о Франции было создано Национальное собрание, котрое создало при Академии наук комиссию, составленную из крупнейших французских ученых, которым предстояло выполнить работу по созданию новой системы мер.
По предложению Пьера Симона Лапласа который продолжая идею астронома Мутона взял за единицу измерения длины одну сорокамиллионную часть меридиана Земли. Эта единица получила название метра . За единицу площади был принят квадратный метр, объема – кубический метр, массы – масса кубического сантиметра воды при определенных условиях.
Но измерение меридиана Земли было долгим процессов, поэтому не дожидаясь окончания работ было принято решение воспользоваться ранее установленной длиной и ввести временный метр , длина которого определялась по прежним измерениям дуги меридиана. В апреле 1795 г был утвержден закон о новых мерах, и введен единый эталон: платиновая линейка, на которой начерчен метр.
Для названия соседних единиц их отношение должно было равняться 10. Для каждой величины (длина, масса, площадь, объем) от основной единицы этой величины образуют другие, большие или меньшие меры одинаковым образом. Для образования названий мер, больших основной единицы, к названию последней спереди прибавляются греческие слова: «дека» — десять; «гекто» — сто; «кило» — тысяча; «мириа» — десять тысяч; для образования названий мер, мениших основной единицы прибавляются, также спереди, частицы: «деци» — десять; «санти» — сто; «милли» — тысяча.
Таким образом, например: 1 мириаметр = 10 километрам = 100 гектометрам = 1000 декаметрам = 10000 метрам.
Измерительные работы были окончены к осени 1798 г. И дали окончательную длину метра в 3 футах 11,296 линии вместо 3 футов 11.44 линии, каковую длину имел временный метр, с учетом того старинный французский фут равнялся 12 дюймам, дюйм – 12 линиям.
В 1799 году были созваны представители союзных с Францией и нейтральных стран для обсуждения новой системы мер. В этом же году были изготовлены окончательные прототипы метра и килограмма. Они были сданы в Архив республики на хранение, поэтому получили название архивных. 
Временный метр был отменен и вместо него единицей длины признан архивный метр. Он имел вид стержня, поперечное сечение которого напоминает букву Х. Архивные эталоны лишь через 90 лет уступили место международным.
В 1815 г во Франции была восстановлена королевская власть, что способствовало забвению метрической системы мер, которая и так была воспринята населениям без особого энтузиазма. Революционное происхождение метрической системы мешало распростарнению ее в других странах.
С 1850 г. Передовые ученые начинают энергичную агитацию метрической системы. Одной из причин были начавшиеся тогда международные выставки, показавшие все неудобства существовавших различных национальных систем мер. Особенно плодотворна в этом направлении была деятельность Петербургской Академии наук и ее члена Б.С. Якоби, который сформулировал преимущества метрической системы как экономически самой выгодной вследствие ее десятичной основы.
Предложения Петербургской Академии наук сводились к тому, что основная единица системы мер должна быть определена посредством материального эталона, который наиболее точно воспроизводит длину архивного метра.
Был утвержден международный эталон метра, изготовленный из сплава платины иридия, который обладал большой неизменяемостью и прочностью, воспроизводивший длину архивного метра с точностью до 0,001 миллиметра. За величину килограмма принят архивный килограмм, т.е масса 1,000028 кубических дециметра воды при 4º С. С данных прототипов были изготовлены копии, которые были распределены между государствами.
Источник
