Meter

Meter
m

Internationell mätarstandard använd från 1889 till 1960
Värde längd
Systemet SI
Sorts huvud
 Mediafiler på Wikimedia Commons

Meter (rysk beteckning: m ; internationell: m ; från andra grekiska μέτρον "mått, meter") är en längdenhet i det internationella enhetssystemet (SI) , en av de sju grundläggande SI-enheterna . Det är också en längdenhet och är en av grundenheterna i ISS- , MKSA- , MKSK- , MKSG- , MSK- , MKSL- , MSS- , MKGSS- och MTS -systemen . Dessutom, i alla nämnda system är mätaren enheten för rullfriktionskoefficienten ., strålningsvåglängd , medelfri väg , optisk väglängd , brännvidd , Comptonvåglängd , de Broglie-våglängd och andra fysiska storheter som har dimensionen längd [1] .

Enligt den nuvarande definitionen är mätaren längden på den väg som ljus färdas i vakuum i ett tidsintervall på 1 ⁄ 299 792 458 sekunder [2] [3] .

Definition av mätaren

Den moderna definitionen av mätaren i termer av tid och ljusets hastighet antogs av XVII General Conference on Weights and Measures (CGPM) 1983 [2] [3] .

En meter är längden på den väg som ljuset färdas i ett vakuum i ett tidsintervall på 1⁄299792458 sekunder .

Av denna definition följer att i SI tas ljusets hastighet i vakuum till exakt 299 792 458 m/s . Således är definitionen av mätaren, som för två århundraden sedan, återigen knuten till den andra , men denna gång med hjälp av den universella världskonstanten .

Ändringar i definitionerna av de grundläggande SI-enheterna 2018–2019 påverkade inte mätaren ur materiell synvinkel, men av stilistiska skäl antogs en formellt ny definition, som helt motsvarar den tidigare [4] :

Mätaren, symbolen m, är SI-längdenheten; dess värde sätts genom att fixera det numeriska värdet för ljusets hastighet i vakuum till exakt 299 792 458 när det uttrycks i SI-enheten ms−1 , där den andra definieras i termer av övergångsfrekvensen i cesium .

Multipler och submultiplar

I enlighet med den fullständiga officiella beskrivningen av SI som finns i den aktuella versionen av SI-broschyren ( fr.  Brochure SI , eng.  The SI Brochure ), publicerad av International Bureau of Weights and Measures (BIPM) , decimalmultiplar och submultipelenheter av mätaren bildas med standard SI-prefix [5] . "Regler om kvantitetsenheter tillåtna för användning i Ryska federationen", antagna av Ryska federationens regering , föreskriver användning av samma prefix i Ryska federationen [6] .

Multipel Dolnye
magnitud titel beteckning magnitud titel beteckning
10 1 m dekameter damer damm 10 −1 m decimeter dm dm
10 2 m hektometer hmm hm 10 −2 m centimeter centimeter centimeter
10 3 m kilometer km km 10 −3 m millimeter mm mm
10 6 m megameter Mm mm 10 −6 m mikrometer mikron mm
10 9 m gigameter Um gm 10 −9 m nanometer nm nm
10 12 m termometer tm Tm 10 −12 m picometer kl kl
10 15 m petameter Pm Pm 10 −15 m femtometer fm fm
10 18 m exameter Em Em 10 −18 m attometer am am
10 21 m zettameter Zm Zm 10 −21 m zepometer gp zm
10 24 m iottameter Dem Ym 10 −24 m yoktometer dem ym
     rekommenderas för användning      ansökan rekommenderas inte      inte används eller används sällan i praktiken
Exempel på användning av multiplar och submultiplar
Faktor Enhet Exempel Faktor Enhet Exempel
10 3 kilometer längden på Tverskaya-gatan i Moskva  är 1,6 km 10 −3 millimeter storleken på små insekter  är ~1 mm
10 6 megameter avstånd från Paris till Madrid  - 1 mm 10 −6 mikrometer typisk storlek på bakterier  är ~1 µm
10 9 gigameter solens diameter  - 1,4 Gm 10 −9 nanometer de minsta virusen  - ~ 20 nm
10 12 termometer radien för Saturnus bana  är 1,5 Tm 10 −12 picometer heliumatomradie -  32 pm
10 15 petameter ljusår  - 21.46 10 −15 femtometer protondiameter - 1,75  fm
10 18 exameter avstånd till Aldebaran  - 0,6 Em 10 −18 attometer den karakteristiska radien för den svaga interaktionen  är 02:00 [7]
10 21 zettameter Vintergatans diameter  är ~1 Sm 10 −21 zepometer —
10 24 iottameter radie för " Lokala superkluster av galaxer " - ~1 Im 10 −24 yoktometer —

Förhållande med andra längdenheter

Metrisk enhet uttryckt
i termer av en icke-SI-enhet 		Icke-SI-enhet
uttryckt i termer av en metrisk enhet
1 meter ≈ 39,37 tum 1 tum ≡ 0,0254 meter
1 centimeter ≈ 0,3937 tum 1 tum ≡ 2,54 centimeter
1 mm ≈ 0,03937 tum 1 tum ≡ 25.4 millimeter
1 meter ≡ 1⋅10 10 ångström 1 ångström ≡ 1⋅10 −10 meter
1 nanometer ≡ tio ångström 1 ångström ≡ 100 picometrar

Historik

I Europa, sedan Karl den Stores kejsardöme kollapsade , fanns det inga gemensamma standardmått för längd: de kunde standardiseras inom en jurisdiktion (som ofta hade storleken på en handelsstad), men det fanns inga enhetliga mått, och varje region kunde ha sin egen. Anledningen till detta var till viss del det faktum att längdmått användes i beskattningen (skatt kunde t.ex. mätas i en viss längd av duken), och eftersom varje lokal härskare lade ut sina egna skatter, fastställde lagarna sina egna. måttenheter för motsvarande yta [8] .

Med utvecklingen av vetenskapen på 1600-talet började man höra krav på införandet av ett "universellt mått" ( engelsk  universalmått , som den engelske filosofen och lingvisten John Wilkins kallade det i sin uppsats från 1668 [9] ) eller " Catholic meter” ( italienska  metro cattolico ) Italienske vetenskapsmannen och uppfinnaren Tito Livio Burattini från sitt verk Misura Universale från 1675 [Komm. 1] [10] ), ett mått som skulle baseras på något naturfenomen, och inte på beslutet av en makthavare, och som skulle vara decimal, vilket skulle ersätta de många olika talsystemen, till exempel vanliga duodecimala , som fanns samtidigt på den tiden.

Mätaren är längden på pendeln

Wilkins idé var att välja, för enhetslängd, längden på en pendel med en halv oscillationsperiod lika med 1 s . Liknande pendlar hade demonstrerats kort innan av Christian Huygens , och deras längd var mycket nära längden på den moderna metern (liksom andra längdenheter som användes vid den tiden, såsom gården ). Tito Livio Burattini föreslog den "katolska mätaren" mätt på detta sätt, som skilde sig från den moderna med en halv centimeter. Man upptäckte dock snart att längden uppmätt på detta sätt skilde sig beroende på var mätningarna var. Den franske astronomen Jean Richet upptäckte under en expedition till Sydamerika (1671-1673) en ökning av svängningsperioden för den andra pendeln jämfört med den som observerades i Paris. Pendeln, justerad i Paris, förkortades med 1,25 franska linjer (~ 2,81 mm) under observationsprocessen för att undvika en tidsfördröjning på 2 minuter per dag. Detta var det första direkta beviset på en minskning av gravitationen när vi närmade oss ekvatorn, och det gav en skillnad på 0,3 % i längd mellan Cayenne (i Franska Guyana) och Paris [11] .

Fram till den franska revolutionen 1789 gjordes inga framsteg med att upprätta en "universell åtgärd". Frankrike var oroad över spridningen av längdenheter, behovet av reformer på detta område stöddes av en mängd olika politiska krafter. Talleyrand återupplivade idén om en sekundspendel och föreslog den för den konstituerande församlingen 1790, med förtydligandet att längdstandarden skulle mätas på en latitud av 45 ° N (ungefär mellan Bordeaux och Grenoble ). Således fick mätaren följande definition: en meter är längden på en pendel med en halvperiod av svängning på en latitud av 45 ° lika med 1 s (i SI-enheter är denna längd lika med g / π 2  · ( 1 s) 2 ≈ 0,994 m).

Till en början togs denna definition som grund ( 8 maj 1790 , franska nationalförsamlingen ). Men trots stöd från församlingen, såväl som stöd från Storbritannien och det nybildade USA, genomfördes aldrig Talleyrands förslag [12] [Komm. 2] .

Mätaren är en del av Parismeridianen

Frågan om enhetsreformen hänvisades till den franska vetenskapsakademin som inrättade en särskild kommission ledd av ingenjören och matematikern Jean-Charles de Borda . Borda var en ivrig anhängare av övergången till decimalsystemet: han förbättrade lemmen på den upprepande teodoliten , vilket gjorde det möjligt att avsevärt förbättra noggrannheten för att mäta vinklar på marken, och insisterade på att instrumentet skulle kalibreras i grader ( 1 ⁄ 100 fjärdedelar av en cirkel), och inte i grader, så att hageln skulle delas med 100 minuter och en minut med 100 sekunder [13] . För Borda var den andra pendelmetoden en otillfredsställande lösning, eftersom den baserades på den andra som fanns vid den tiden - en icke-decimal enhet som inte var lämplig för det decimaltidssystem som föreslagits för implementering  - ett system där det finns 10 timmar på en dag, 100 minuter på en timme och 100 minuter på en minut och 100 sekunder.

Istället för den andra pendelmetoden beslutade kommissionen - vars medlemmar inkluderade Joseph Louis Lagrange , Pierre-Simon Laplace , Gaspard Monge och Condorcet  - att den nya måttenheten skulle vara lika med en tiomiljondel av avståndet från Nordpolen till ekvatorn (en fjärdedel av jordens omkrets), mätt längs meridianen som går genom Paris [12] . Förutom fördelen att denna lösning gav enkel tillgång till franska lantmätare, fanns det en så viktig fördel att en del av avståndet från Dunkerque till Barcelona (cirka 1000 km, det vill säga en tiondel av den totala sträckan) kunde läggas från start och slutpunkter belägna på havsnivån , och just denna del var i mitten av en fjärdedel av en cirkel, där påverkan av jordens form , som inte är en vanlig boll, utan tillplattad, skulle vara störst [12 ] .

Den 30 mars 1791 antogs förslaget att definiera mätaren i termer av meridianens längd enligt följande: en fyrtiomiljondelsdel av Parismeridianen (det vill säga en tiomiljondelsdel av avståndet från nordpolen till ekvatorn längs ytan av jordens ellipsoid vid Paris longitud ). I moderna enheter är detta meter. Idén att knyta längdenheten till jordens meridian var inte ny: sjömilen och ligorna definierades tidigare på samma sätt .

Den nyligen definierade enheten fick namnet "true and final meter" ( fr.  meter vrai et définitif ) [1] .

Den 7 april 1795 antog den nationella konventet en lag som införde det metriska systemet i Frankrike och instruerade kommissarierna, som inkluderade C. O. Coulomb , J. L. Lagrange , P.-S. Laplace och andra forskare, för att utföra arbete med experimentell bestämning av enheter för längd och massa . Åren 1792-1797, genom beslut av den revolutionära konventionen, mätte de franska forskarna Delambre (1749-1822) och Mechain (1744-1804) bågen för den parisiska meridianen 9°40' lång från Dunkerque till Barcelona på 6 år , och lade en kedja av 115 trianglar genom hela Frankrike och en del av Spanien. Senare visade det sig dock att på grund av felaktig hänsyn till jordens polkompression visade sig standarden vara 0,2 mm kortare; meridianens längd är alltså endast cirka 40 000 km.

Den första prototypen av mätarstandarden gjordes av mässing 1795. .

Massenheten ( kilogram , vars definition baserades på massan av 1 dm 3 vatten ) var också kopplad till definitionen av mätaren .

År 1799 tillverkades en standardmeter av platina , vars längd motsvarade en fyrtiomiljondel av Parismeridianen [14] .

Under Napoleons regeringstid spred sig det metriska systemet till många länder i Europa. Fördelen med dess användning var så uppenbar att även efter att Napoleon togs bort från makten, fortsatte antagandet av metriska enheter [15] :

I slutet av 1800-talet, av de stora länderna, återstod bara i Storbritannien (och dess kolonier), USA, Ryssland, Kina och det osmanska riket traditionella längdmått.

Det metriska systemet baserades på mätaren som en längdenhet och kilogram som en massaenhet , som infördes av den " metriska konventionen ", antagen vid den internationella diplomatiska konferensen av 17 stater (Ryssland, Frankrike, Storbritannien, USA) , Tyskland, Italien, etc.) den 20 maj 1875 [16] .

1889 gjordes en mer exakt internationell standard för mätaren. Denna standard är gjord av en legering av 90 % platina och 10 % iridium [17] och har ett X-format tvärsnitt. Kopior av den deponerades i länder där mätaren erkändes som standardlängdenhet.

Kopior av mätarstandarden

Nr 27 - USA [18]

Nr 28 - USSR [18] (Ryssland)

Vidareutveckling

1960 beslutade man att överge användningen av ett konstgjort föremål som standardmätare, och från den tiden till 1983 definierades mätaren som talet 1 650 763,73 multiplicerat med våglängden på den orange linjen (6 056 Å ) i spektrumet emitteras av isotopen av krypton 86 Kr i vakuum . Efter antagandet av den nya definitionen fortsätter mätarens platina-iridiumprototyp att lagras hos International Bureau of Weights and Measures under de förhållanden som definierades 1889. Men nu har dess status ändrats: längden på prototypen anses inte längre vara exakt lika med 1 m, och dess faktiska värde måste bestämmas experimentellt. För sitt ursprungliga syfte används inte längre prototypen.

Vid mitten av 1970-talet hade betydande framsteg gjorts för att bestämma ljusets hastighet . Om 1926 felet för de mest noggranna mätningarna vid den tiden, utförda av A. Michelson , var 4000 m/s [19] , så rapporterades 1972 att felet reducerades ner till 1,1 m/s [20] . Efter upprepad verifiering av resultatet som erhållits i olika laboratorier rekommenderade XV General Conference on Weights and Measures 1975 att man som värdet på ljusets hastighet i vakuum använde ett värde lika med 299 792 458 m/s med ett relativt fel på 4 10 −9 , vilket motsvarar ett absolut fel på 1,2 m/s [21] . Därefter, 1983, var det detta värde som XVII General Conference on Weights and Measures lade grunden för en ny definition av mätaren [2] .

Mätardefinitioner sedan 1795 [22]
Grunden datumet Absolut fel Relativt fel
1 ⁄ 10 000 000 del av en fjärdedel av Parismeridianen, bestämt från resultaten av mätningar utförda avDelambreochMéchain 1795 0,5—0,1 mm 10 −4
Den första Meter des Archives- standarden i platina 1799 0,05—0,01 mm 10 −5
Platina-iridium-profil vid isens smälttemperatur (1:a CGPM ) 1889 0,2–0,1 µm 10 −7
Platina-iridium-profil vid issmältningstemperatur och atmosfärstryck, uppburen av två rullar (VII CGPM) 1927 okänd okänd
1 650 763,73 våglängder för den orange linjen (6056 Å ) av spektrumet som emitteras av kryptonisotopen 86 Kr i vakuum ( XI CGPM) 1960 4 nm 4 10 −9 [2]
Längden på vägen som ljus färdats i vakuum på (1/299 792 458) sekunder (XVII CGPM) 1983 0,1 nm 10 −10

Linjär mätare

En löpmätare är en måttenhet för antalet långa föremål (de så kallade lister , material etc.), motsvarande en bit eller sektion 1 meter lång. En löpmeter skiljer sig inte från en vanlig meter, det är en enhet som mäter längden på ett material, oavsett dess bredd. En löpmätare kan till exempel mäta kabelkanaler, skivor, plåt, rör, golvlister, fönstertätningar, tyger. Även om det för tyger skulle vara mer korrekt att mäta deras yta, men om tygets bredd antas vara känd och konstant, används begreppet "linjär meter" (som regel är tygets bredd 1,4 m) , och därmed är den linjära metern tyg en bit på 1,0 × 1,4 m). Strängt taget används begreppet löpmeter oftare i vardagen, information om objektens bredd eller höjd antyds som känt eller inte viktigt. Namnet på en linjär mätare särskiljs i speciallitteraturen eller för att skapa en annan uttrycksfull färgning av tal.

Metrologisk litteratur rekommenderar inte att man använder termen "linjär mätare". Den allmänna regeln är att, vid behov, ska förklarande ord ingå i namnet på den fysiska storheten och inte i namnet på måttenheten. Därför ska du till exempel skriva "linjär längd är 10 m", och inte "längd är 10 linjär meter. m" [23] .

Anteckningar

Kommentarer
  1. ↑ Metro cattolico (lit. katolsk [betyder "universell") mått"), lånad från grekiska μέτρον καθολικόν ( métron katholikón ).
  2. ↑ Idén med en sekundpendel för att sätta en standardlängd dog inte helt, och en sådan standard användes för att bestämma längden på en gård i Storbritannien under perioden 1843-1878.
Källor
  1. ↑ 1 2 Dengub V. M., Smirnov V. G. Kvantitetsenheter. Ordbokshänvisning. - M . : Publishing house of standards, 1990. - S. 77-82. — 240 s. — ISBN 5-7050-0118-5 .
  2. ↑ 1 2 3 4 Definition av mätaren Arkiverad 26 juni 2013 vid Wayback Machine  Resolution 1 av XVII General Conference on Weights and Measures (1983 )
  3. ↑ 1 2 Förordningar om kvantitetsenheter som är tillåtna för användning i Ryska federationen. Grundenheter i International System of Units (SI) (otillgänglig länk) . Federal Information Foundation för att säkerställa enhetlighet i mätningar . Rosstandart . Hämtad 28 februari 2018. Arkiverad från originalet 18 september 2017. 
  4. ↑ SI-basenheter (nedlänk) . BIPM . Hämtad 22 juni 2019. Arkiverad från originalet 23 december 2018. 
  5. ↑ SI-broschyr Arkiverad 26 april 2006 på Wayback Machine Officiell beskrivning av SI på webbplatsen för International Bureau of Weights and Measures
  6. ↑ Regler om kvantitetsenheter som är tillåtna för användning i Ryska federationen. Decimalmultiplikatorer, prefix och beteckningar på prefix ... (otillgänglig länk) . Federal Information Foundation för att säkerställa enhetlighet i mätningar . Rosstandart . Hämtad 28 februari 2018. Arkiverad från originalet 18 september 2017. 
  7. ↑ Okun L. B. Svag interaktion // Physical Encyclopedia  : [i 5 volymer] / Kap. ed. A. M. Prokhorov . - M . : Great Russian Encyclopedia , 1994. - V. 4: Poynting - Robertson - Streamers. - S. 552-556. - 704 sid. - 40 000 exemplar.  - ISBN 5-85270-087-8 .
  8. ↑ Nelson, Robert A. (1981), Grunderna för det internationella enhetssystemet (SI) , Phys. Lärare : 596–613 , < http://plato.if.usp.br/1-2009/fmt0159n/PDFFiles/ThePhysTeacher_FoundationsOfTheSI.pdf > Arkiverad 6 juli 2011 på 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 > Arkiverad 20 mars 2012 på Wayback Machine . 
  10. ↑ Misura Universale , 1675  .
  11. ↑ Poynting, John Henry. A Textbook of Physics: Properties of Matter  : [ eng. ]  / John Henry Poynting, Joseph John Thompson. — 4:a. - London: Charles Griffin, 1907. - S. 20. Arkiverad 21 september 2013 på Wayback Machine
  12. ↑ 1 2 3 Grand dictionnaire universel du XIXe siècle  (fr.) , Paris: Pierre Larousse, 1866-1877, sid. 163-164.
  13. ↑ JJ O'Connor, E. F. Robertson. Jean Charles de Borda  MacTutor . School of Mathematics and Statistics University of St Andrews, Skottland (april 2003). Hämtad 13 augusti 2010. Arkiverad från originalet 8 juni 2011.
  14. ↑ Kort historia av SI  . International Bureau of Weights and Measures . Hämtad 12 juli 2010. Arkiverad från originalet 21 augusti 2011.
  15. ↑ Guevara I., Carles P. Mätning av världen. Kalendrar, längdmått och matematik. - M. : De Agostini, 2014. - S. 125-126. — 160 s. — (Matematikens värld: i 45 band, band 38). — ISBN 978-5-9774-0733-5 .
  16. ↑ Metriskt måttsystem (otillgänglig länk) . Mätningshistorik . Hämtad 12 juli 2010. Arkiverad från originalet 27 oktober 2011. 
  17. ↑ PLATINA - artikel från uppslagsverket "Circumnavigation" .
  18. ↑ 1 2 Elliott, L., Wilcox, W. Physics / transl. från engelska. ed. A. I. Kitaygorodsky . - 3:a, korrigerad. - M. : Nauka, 1975. - S. 31. - 736 sid. - 200 000 exemplar.
  19. ↑ Landsberg G.S. Optik . - M . : Fizmatlit, 2003. - S.  387 . — ISBN 5-9221-0314-8 .
  20. ↑ Evenson KM, Wells JS, Petersen FR, Danielson BL, Day GW Speed ​​of Light from Direct Frequency and Wavelength Measurements of the Methane-Stabilized Laser   // Phys . Varv. Lett.. - 1972. - Vol. 29, nr. 19 . - P. 1346-1349. - doi : 10.1103/PhysRevLett.29.1346 .
  21. ↑ Rekommenderat värde för ljusets hastighet Arkiverad 7 oktober 2008 på Wayback Machine  (Eng.) Resolution 2 från XV General Conference on Weights and Measures (1975)
  22. ↑ Encydopaedia av vetenskapliga enheter, vikter och mått: deras SI-ekvivalenser och ursprung . - Springer, 2004. - P. 5. - ISBN 1-85233-682-X .
  23. ↑ Dengub V. M., Smirnov V. G. Kvantitetsenheter. Ordbokshänvisning. - M . : Publishing house of standards, 1990. - S. 78. - 240 sid. — ISBN 5-7050-0118-5 .

Litteratur

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk
I bibliografiska kataloger
 SI-enheter
Grundenheter
Härledda enheter
med speciella namn
Godkänd för
användning med SI
se även