Урок 5

 

18 ноября УРОК № 5 СПОСОБЫ ИЗМЕРЕНИЕ ПЛОЩАДИ И ОБЬЁМА С ПОМОЩЬЮ РАЗЛИЧНЫХ ПРИБОРОВ. МАССА. ЭТАЛОН МАССЫ.

Что такое эталон?

Эталон – это мера или измерительный прибор, служащий для воспроизведения, хранения и передачи единиц какой-либо величины. Эталон, утвержденный в качестве исходного для страны, называется Государственным эталоном.

Краткая историческая справка

Человеку необходимо описывать окружающую его действительность, причем так, чтобы его понимали другие люди. Именно по этой причине все цивилизации создавали свои системы измерений.

Современная система измерений берет свое начало в XVIII во Франции. Именно тогда комиссия из известнейших ученых предложила свою десятичную метрическую систему мер. Первоначально в метрическую систему входили метр, квадратный метр, кубический метр и килограмм (масса 1 куб. дециметра воды при 4 °C), вместимости – литр, то есть 1 куб. дециметр, площадь земельных участков – ар (100 кв. метров) и тонна (1000 килограммов).

В 1875 году была подписана метрическая конвенция, целью которой было обеспечение международного единства метрической системы. На базе этой метрической системы возникали свои системы и единицы, которые плохо соотносились друг с другом, поэтому в 1960 была принята Международная система единиц SI (СИ). В СИ принято несколько основных единиц измерения: метр, килограмм, ампер, кельвин, кандела, моль, а также дополнительные единицы для измерения углов – радиан и стерадиан.

Эталон массы

Чтобы погрешность измерений была минимальной, ученые создают большие и сложные в эксплуатации комплексы. Тем не менее, эталон массы неизменен – это платиново-иридиевая гиря, изготовленная в 1889 году. Всего было изготовлено 42 эталона, два из которых отправились в Россию.

Эталон килограмма хранится в Санкт-Петербурге, во ВНИИМ им. Д.М. Менделеева (именно он был инициатором принятия Россией французской метрической системы). Эталон стоит на кварцевой подставке, под двумя стеклянными колпаками (чтобы исключить попадание пыли), внутри стального сейфа. Эталонные весы, которые являются частью эталона, стоят на особом фундаменте. Эта конструкция весит 700 тонн и не связана со стенами здания, чтобы вибрации не искажали измерений.

Температура и влажность поддерживаются на неизменном уровне, а все операции ведутся с помощью манипуляторов, чтобы исключить влияние температуры тела и случайных частыц впроде пылы, при использовании человеческого труда. Погрешность эталона массы России не превышает 0,002 мг.

Сущность измерительной операции осталась прежней и сводится к сравнению двух масс при взвешивании. Изобретены сверхчувствительные весы, растет точность взвешивания, благодаря которой появляются новые научные открытия, но все же эталон массы — это источник головной боли для метрологов всего мира.

Эталон килограмма

Килограмм никак не связан ни с физическими константами, ни с какими-либо природными явлениями. Поэтому эталон берегут тщательнее, чем зеницу ока — в буквальном смысле не дают пылинке на него сесть, ведь пылинка — это уже несколько делений на чувствительных весах.

Международный прототип эталона достают из хранилища не чаще одного раза в пятнадцать лет, российский — раз в пять лет. Все работы ведутся со вторичными эталонами (только их допускается сравнивать с основным), от вторичного эталона значение массы передается рабочим эталонам, от них — к образцовым наборам гирь.

Проходят годы, и эталон килограмма худеет или полнеет. Определить, что именно с ним происходит, принципиально невозможно — здесь плохую услугу оказывает одинаковость всех эталонов массы. Поэтому во многих метрологических лабораториях мира ведутся интенсивные поиски новых путей создания и определения эталона килограмма.

Например, есть идея привязать его к вольту и ому, единицам измерения электрических величин, и взвесить с помощью эталона единицы силы тока — ампер-весов. Теоретически можно представить себе эталон килограмма в виде идеального кристалла, содержащего известное число атомов определенного химического элемента (точнее — одного его изотопа). Но способы выращивания таких кристаллов пока не известны.

Английские меры объема

Бушель - 36,4 дм³

Галлон - 4,5 дм³

Баррель (сухой) - 115,628 дм³

Баррель (нефтяной) - 158,988 дм³

Английский баррель для сыпучих веществ - 163,65 дм³

Русские меры объема

Ведро - 12 дм³

Бочка - 490 дм³

Штоф - 1,23 дм³ = 10 чарок

Чарка - 0,123 дм³=0,1 штофа= 2 шкалика

Шкалик - 0,06 дм ³ = 0,5 чарки

<Рисунок 1>

! Объем прямоугольного параллелепипеда равен произведению трех его измерений.

<Рисунок 2>

V = abc (1 способ)

S=ab

V=Sc

c=h

V=Sh (2 способ)

! 2) Основная единица измерения объема – метр кубический.

Дольные единицы м³:

1 м³ = 1000 дм³ =1000000 см³ = 1000000000 мм³

1 м³ = 10³ дм³ =10⁶ см³ = 10⁹ мм³

1 л = 1 дм³ = 0,001 м³

1 см³ = 0,001 дм³ = 0,000001 м³ = 10^-6 м³

1 мм³ = 0,001 см³ = 0,000001 дм³ = 0,000000001 м³ = 10^-9 м³

Приложение 3. Измерение объема. Единицы объема. (Карточка для учащихся)

3) Приборы для измерения объема. Правила измерений.

а) мензурки;

б) мерные пробирки;

в) мерные емкости и др.

3. Площадь листа жести равна 90 см². Выразите её в дм² и м².

4. В канистру налито 5 л бензина. Выразите данный объем в дм³ и м³.

5. Рассчитайте количество кирпичей, которое пошло на строительство стены высотой 2,4 м, шириной 40 см и длиной 50 дм, если объем одного кирпича равен 2400 см³.