метрология. Р. Қ. Ниязбекова метрология каз (через файн ридер). Р. . Ниязбекова, В. Н. Михалченко, Г. . Бектранова, В. А. Донбаева, К. У. Тоызбаев, Л. А. Байбосынова
 Скачать 2.41 Mb.
|
|
Туынды физикалық шаманың өлшемін тепе-теңдік коэффициенті және негізгі шамалардың нышандарының әртүрлі дәрежелері мен осы жүйеде қабылданған физикалық шамалармен байланысып жасалған өрнекті дәрежелі бір мүшенің формасындағы өрнек деп атайды. Бір мүшеге кіретін негізгі шамалардың нышандарының дәрежелерін бөлшектерден алады, оң және теріс қаралатын шаманың байланысы негізгі болып табылады. Шаманың туындысының байланысы жүйенің басқа шамалары арқылы шама туындысының анықтау теңдеуімен өрнектеледі. Шама туындысының өлшемі олардың өлшемдерінің орнына анықтайтын теңдеуіне алмастыру жолымен анықталады. Ол үшін (2) формула түрінде көрсете алатын байланыстың теңдеуінің қарапайым түрі қолданылады. Мысалы, егер жылдамдықтар v үшін анықтайтын v=s/ t теңдеу болса, мұндағы уақыт t пысықтау жолдың ұзындығы s болып табылса, онда жылдамдықтың өлшемі формула L / T бойынша анықталады. Шама дәнекерлік теңдеулердің формасы бірлік өлшемдеріне тәуелді болмайды. Өлшем бұл қасиетпен шамалардың бағасының барлық басқа қабылдауларынан айырмашылығы болады. Шамалардың өлшемін dm-нің нышанымен белгі қояды. Жылдамдықтың өлшемі біздің жағдайда: dim V = LT -1 (2) сияқты бейнеленеді. 38 Мысалы, осы түрдегі кез келген шама өлшемінің (ұзындық, масса, уақыт) LMT-тың шамалары жүйесінде мына формуламен өрнектеледі: dim х = LMmT‘, (3) мұндағы, L, M, T - ұзындық, масса және уақыт ретінде негізгі қабылданған шамалардың нышандары осы жағдайда: I, m, t — олардың шамасының туындысының х өлшемдік көрсеткіштері. Мысалы, теңдеуге қарағанда өлшем шамалардың арасындағы байланыс, ортақ мінездемеден астам болып табылады, өйткені ол ылғи бір өлшемді күшті және кинетикалық энергияның әртүрлі табиғат шамаларын иемдене алады. Өлшемдерді кең түрде қолдану: бір жүйеден басқасына бірлік ауыстыруға; есептеу формулаларының дұрыстығы тексеруге; шама туынды өлшемдерінің өзгеруі негізгі шамалар өлшемдерінің өзгеруін бағалауға мүмкіндік береді. Физикалық шама мәні - қабылданған бірлікпен физикалық шама өлшемін сандық түрде өрнектеу. Физикалық шаманың нақты мәні - тәжірибелік жолмен алынған және шынайы мәнге өте жақындатылған, өлшеу жүргізу барысында шынайы мән орнына қолданылатын физикалық шама мәні. Физикалық шаманың өлшем бірлігі - бұл шартты түрде сандық мәні бірге тең деп алынған белгіленген мөлшердегі физикалық шама. Өлшем бірліктері кейбір нәрселерді сандық түрде өрнектеу қажет болғанда, мысалы, сусымалы және сұйық заттардың санын, қашықтық, процесс сипаттамаларын өрнектеу үшін пайда бола бастады. Көлем, ұзындық, масса өлшемдері пайда болды. Алғашында өлшем бірліктер оларды жаңғырту үшін мөлшермен байланысты болды. Өлшенетін шаманың өлшем көлемі мөлшермен жаңғыртылған шама көлеміне тең болады. Өйткені бір бірлік өлшенетін шаманың үлкен және кіші мөлшерін өлшеу үшін қолайсыз болды, өзара еселі және бөлшектік қатынасты бірнеше бірліктер қолданылды, сонымен қатар бұл қатынастардың әртүрлі коэффициенттері де қолданылды. Ғылым мен техниканың дамуына байланысты шамалардың бірліктерінің өлшемін жасауда қолданылатын физикалық ны- сандардың қасиеттері тұрақтылық пен жаңғыртушылық талап- тарына сай келмеді. Бұл бірліктердің табиғи өлшемдерінен бас тартуға алып келді. Метрикалық өлшемдерді жасауға көшті, ұзындық пен массаның бірлігі - метр мен килограммның зат- тық эталондары жасалды (мысалы, ұзындықтың бірлігінің та- биғи дәл өлшемі - Жер меридианы бөлшегінің ұзындығы). Ары қарай, ғылымның дамуы мен өлшем дәлдігіне деген талаптардың артуына байланысты адамның қолымен жасалған эталондар масса мен ұзындық бірлігінің жоғары дәлдікпен сақталуы мен көшірілуін қамтамасыз ете алмайтыны анық- талды. Физикалық шамалар бірлігінің тура және сенімді жаңғыртылуы мен сақталуы үшін қолдануға болатын физика- лық құбылыстарды зерттеу басталды. Монохроматты жарық толқынының ұзындығын қолдана отырып ұзындықты өлшеу мүмкіндігі анықталды, ол дәлдікті он есе арттырды. Бірақ кейінірек мұндай дәлдік те жеткіліксіз болды және жоғары дәлдікке жету үшін зерттеулер жүргізілді. Сонымен, шама өлшем бірліктерінің дамуын бірнеше ке- зеңдерге бөлуге болады. Бірінші кезеңде шаманың өлшем бірлігін еркінше таңдалған табиғи немесе антропоморфты шамамен байланыстырған. Өлшенетін шама бірлігінің мөлшері жаңғыртылатын шама мөлшеріне теңестірілген. Екінші кезең табиғатпен жаңғыртылған шама бірлігінен бас тартумен және жасанды, заттай эталондарға (метрге, кило- граммға) өтумен сипатталады. Үшінші кезеңде физикалық шамалар бірліктерінің дамуы анықталды. Шама бірліктерінің жасанды эталондары ғылым мен техника талаптарына сай жаңғыра, сақтала және беріле қамтамасыз ете алмайтыны анықталды. Физикалық константалар мен жоғары тұрақты құбылыстарды қолдану физикалық шама бірліктерін жаңғырту дәлдігін арттыруға мүмкіндік берді. Қазір метр мөлшері вакуумдағы жарық жылдамдығы арқылы анықталады. Мұндай тәсіл бізді физикалық шамалардың «табиги» бірлігіне жақындатты. Жекелеген физикалық шамалар бойынша бір кезеңнен келе- сі кезеңге ауысу әлі де орын алуда. Алайда масса бірлігі екінші кезеңде қалған. Масса бірлігі ретінде алғашында судың текше дециметрінің массасы алынған, қазіргі кезге дейін масса бірлігі килограммның жасанды эталондарымен - 1889 жылы дайындалған платина-иридийлі гирлермен анықталады. Килограммды анықтау басқа бірліктермен байланыссыз, бұл бірлік тәуелсіз болып қалады. Жоғарыда айтылғандай, алғашында физикалық шамалардың бірліктері бір-бірімен байланыссыз ерікті таңдалды. Мысалы «шынтақ» І Генрихтің скипетр ұзындығымен сәйкес келді, көп елдерде кеңінен қолданылатын ұзындық бірлігі «фут» - Ұлы Карлдың табан ұзындығына тең болды. Әр мемлекетте және тіпті әр қалада өзіндік бірліктер жасалды. Ф.Энгельс атап өткендей, сол уақытта Германияның құрамына көптеген ұсақ мемлекеттер кіргендіктен елде жүздеген өлшемдер мен шамалар болған. Бір бірліктерді басқа бірліктерге аудару өте күрделі болды және өлшеу нәтижелерінің қателігінің артуына әкеліп соқтырды. Одан басқа, әртүрлі еңбек салалары өз бірліктерін жасады. Осының барлығы ғылым мен техниканың дамуын тежеді. 1872 жылы метрикалық жүйенің эталондары жөніндегі Халықаралық комиссия шартты материалды эталондар негізіндегі масса және ұзындық бірліктеріне көшу туралы шешім қабылдады. 1875 жылы 17 мемлекет (соның ішінде Ресей) Метрикалық конвенцияға қол қойған дипломатиялық конференция өтті. Ол бойынша: метр мен килограммның халықаралық эталондары қа- былданды; өлшемдер мен шамалардың Халықаралық бюросы құрылды; өлшемдер мен шамалардың Халықаралық комитеті құрылды; өлшемдер мен шамалар бойынша Бас конференцияны алты жылда бір рет шақыру бекітілді. Платина мен иридий қоспасынан метр мен килограммның үлгілері жасалды. 1889 жылы Парижде өлшемдер мен шамалар бойынша I Бас конференция өткізіліп, онда дайындалған үлгілерден метр мен килограммның халықаралық эталондары бекітіліп, олар өлшемдер мен шамалардың Халықаралық бюросына сақтауға берілді. Қалған дайындалған метр мен килограмм үлгілері жеребе бойынша Метрикалық конвенцияға қол қойған мемлекеттерге таратылды. Ресей екі эталондық метр (№ 11 и № 28) және екі эталондық килограммға (№ 12 и № 26) ие болды. № 28 Метр және № 12 килограмм Ресейдің мемлекеттік эталондары ретінде бекітілді. Сөйтіп, 1899 жылы халықаралық метрикалық өлшемдердің бекітілуі аяқталды. Ол уақытта Ресейде метрикалық өлшемдерді ендіру туралы сұрақ шешілмеген еді, метрикалық өлшемдер тек факультативті тұрғыда ғана қабылданды. Олар Кеңес декретінде 1918 жылғы 14 қыркүйектен бастап қана міндетті ретінде енгізілген. Метрикалық өлшемдерге толық көшу 1927 жылы аяқталды. Өнеркәсіп пен сауданың қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін физикалық шамал ар бірліктерінің ауқымды жүйесін құру қажет болды. Алғаш рет физикалық шамалар бірліктерінің жүйесі деген ұғымды 1832 жылы неміс ғалымы Карл Гаусс (1777 - 1855) ен- гізді. Ол бірнеше тәуелсіз кез келген шамаларды таңдап алуды ұсынды. Осы шамалардың бірліктері негізгі деп аталды. Одан кейін, шамалар арасындағы заңды байланыстарды қолдана отырып, басқа шамалар бірліктерін шығарды, оларды туынды бірліктер деп атады. Осы негізгі және туынды бірліктердің жиынтығы физикалық шамалар бірліктерінің жүйесі болып табылады. Алғашында МКС (метр-килограмм-секунд) бірліктер жүйесі құрылды, ол негізгі үш бірлік ұзындық, масса және уақытқа негізделді. Кейінірек - СГС жүйесі, ол да негізгі бірліктер: ұзындық, масса және уақыт - сантиметр, грамм, секунд негізінде және МТС жүйесі (метр - тонна - секунд). Кейбір аралықта техникалық бірліктер жүйесі - МКГКС қолданылды, ол ұзындық, күш, уақыт бірліктері негізінде (метр - килограмм - күш - секунд). Физикалық шамалар дың өлшем бірліктер жүйесі қатарының болуы, жүйеден тыс бірліктердің көптігі, бір жүйеден екінші жүйеге ауысу кезеңіндегі ыңғайсыздық ғылым мен техника- ның барлық салаларын қанағаттандыратын, халықаралық дә- режеде қабылданатын бірыңғай әмбебап бірліктер жүйесін құруды қажет етті. 1948 жылы өлшемдер мен шамалар бойынша IX Бас конференцияда бірыңғай тәжірибелік бірліктер жүйесі ұсынылды, онда негізгі бірліктер болып метр, килограмм, секунд және электрлік шамалардың бір бірлігі алынды. X Бас конференцияда (1954 жылы) жаңа жүйенің негізгі бірліктері: ұзындық - метр, масса - килограмм, уақыт - секунд, ток күші - ампер, термодинамикалық температура - кельвин, жарық күші - кандела қабылданды. Бас конференциядан кейін өлшемдер мен шамалардың Халықаралық комитеті жаңа жүйенің туынды бірліктерінің тізімін дайындап, бұл жүйені Халықаралық бірліктер жүйесі деп атауды ұсынды. Бас конференция 1960 жылғы өлшемдер мен шамалар бойынша жаңа жүйені нақты қабылдады, оған «Халықаралық бірліктер жүйесі» (Systeme International) деген атау берді, қысқартылған түрде: «SI» - «СИ». 1963 жылы КСРО-да ГОСТ 9867-61 «Халықаралық бірліктер жүйесі» енгізілді, осыған орай СИ бірліктерін қолдану бекітілді. 1978 жылы СЭВ стандарттау бойынша Комиссиясының 43 отырысында СТ СЭВ 1052-78 «Метрология. Физикалық шамалар бірліктері» бекітілді, ол Мемстандарттың 6 сәуірдегі 1979 жылғы № 113 қаулысы бойынша КСРО мемлекеттік стандарты ретінде енгізіліп, алдымен келісім-құқықтық қатынастар мен халық шаруашылығында 1 қаңтардан 1980 жылғы бастап қолданыла бастады. СТ СЭВ 1052-78 стандарты СЭВ мемлекет-мүшелерінде қолданылатын физикалық шамалар бірліктерін, мемлекеттер арасындағы келісім-құқықтық қатынастардағы және СЭВ органдарында қолданылатын бірліктерді бекітті. Кейін ГОСТ 8.417-81 «ГСИ. Физикалық шамалар бірліктері» енгізілді, ол ғылымның, техниканың және экономиканың барлық салаларын қамтыды. Жаңа жүйенің артықшылықтарына оның әмбебаптығы (барлық өлшемдер саласын қамтиды), келісімділік (барлық туынды бірліктер бірыңғай ереже бойынша жасалған) және ғылым мен техниканың даму дәрежесіне орай жаңа туынды бірліктерді жасау мүмкіндіктері жатты. Өлшем бірліктерінің халықаралық жүйесі (СИ) — өлшемдердің халықаралық қалпы, метрикалық жүйесінің заманауи нұсқасы. СИ күнделікті өмірмен қатар ғылым және техникада әлемдегі ең көп пайдаланатын бірліктер жүйесі болып табылады. Қазіргі кезде әлемнің көп елдерінде СИ заңды түрдегі бірліктер жүйесі ретінде қабылданған және тіпті күнделікті өмірде дәстүрлі бірліктерді қолданатын елдердің өзі осы жүйе бірліктерін ғылымда әрқашан пайдаланады. Осы аздаған елдер (мысалы, АҚШ) дәстүрлі бірліктердің өзін СИ бірліктеріне ауыстырған. СИ бойынша ұзындықтың негізгі бірлігі метр (1 м), уақыт секунд (1 с), масса - килограмм (1 кг), электр тоғының күші ампер (1 А), термодинамикалық температура - кельвин (1 К), жарық күші - канделла (1 кд) және зат мөлшері - моль (1 моль) болып табылады. Метр 1/299792458 секунд аралығында вакуумде өтетін жарық жолының ұзындығына тең. 299792458 м/с - жарықтың вакуумдағы постулатталған жылдамдығы, дәл, қателіксіз тұрақты. Секунд - цезий-133 атомының қалыпты жағдайының өте жұқа құрылымының екі деңгейінің арасындағы ауысымға сәйкес 9192631770 сәулелену кезеңі жүзеге асатын аралық. Килограмм килограмның халықаралық эталон - платина- иридий гірдің массасына тең. Ампер өзгермейтін тоқ күшіне тең, ол тоқ бір-бірінен 1 м аралықта вакуум ішінде орналасқан, ұзындығы шексіз және көлденең қимасының ауданы өте аз болатын екі параллель тік өткізгіш арқылы өткенде, өткізгіштің әрбір 1 м ұзындығы бойында 2 • 10- 7 ньютонға тең өзара әрекеттесу күшін тудырады. Анықтамаға сәйкес ампер өлшемі килограмм мен метр эталондарына сүйенеді. Бірақ ампер де метр сияқты негізгі бірлік болып табылады.  |