Mega predpona vo fyzike. Nanotechnológie v medicíne a v každodennom živote - HeSin

(SI), ale ich použitie sa neobmedzuje len na SI a mnohé sa datujú do obdobia nástupu metrického systému (90. roky 18. storočia).

Požiadavky na jednotky množstva používané v Ruskej federácii sú stanovené federálnym zákonom z 26. júna 2008 N 102-FZ „O zabezpečení jednotnosti meraní“. Zákon najmä určuje, že názvy jednotiek množstiev povolených na použitie v Ruskej federácii, ich označenia, pravidlá písania, ako aj pravidlá ich používania stanovuje vláda Ruskej federácie. Pri vývoji tejto normy vláda Ruskej federácie 31. októbra 2009 prijala „Nariadenia o jednotkách množstiev povolených na použitie v Ruskej federácii“, ku ktorým príloha č. 5 obsahuje desatinné faktory, predpony a označenia predpôn. na tvorbu násobných a viacnásobných jednotiek veličín. V tej istej prílohe sú uvedené pravidlá týkajúce sa predpôn a ich označení. Okrem toho je používanie SI v Rusku regulované normou GOST 8.417-2002.

S výnimkou špeciálne špecifikovaných prípadov „Nariadenia o jednotkách množstiev povolených na použitie v Ruskej federácii“ povoľujú používanie ruských aj medzinárodných označení jednotiek, zakazujú však ich súčasné používanie.

Predpony pre násobky

Násobky jednotiek- jednotky, ktoré sú o celé číslo (10 do určitej miery) väčšie ako základná jednotka merania nejakej fyzikálnej veličiny. Medzinárodný systém jednotiek (SI) odporúča na vyjadrenie viacerých jednotiek nasledujúce desatinné predpony:

Desatinný násobiteľ Konzola Označenie Príklad
ruský medzinárodné ruský medzinárodné
10 1 zvuková doska deka Áno da dal - deciliter
10 2 hekto hekto G h hPa - hektopascal
10 3 kilo kilo Komu k kN - kilonewton
10 6 mega mega M M MPa - megapascal
10 9 giga giga G G GHz - gigahertz
10 12 tera tera T T TV - teravolt
10 15 peta peta P P Pflops - petaflops
10 18 exa exa E E Em - skúška
10 21 zetta zetta Z Z ZeV - zettaelektrónvolt
10 24 iotta yotta A Y Ig - jottagram

Aplikácia desatinných predpôn na jednotky množstva informácií

Nariadenia o jednotkách množstiev povolených na použitie v Ruskej federácii stanovujú, že názov a označenie jednotky množstva informácií „bajt“ (1 bajt = 8 bitov) sa používajú s binárnymi predponami „Kilo“, „Mega“, „ Giga”, ktoré zodpovedajú multiplikátorom 2 10, 2 20 a 2 30 (1 KB = 1024 bajtov, 1 MB = 1024 KB, 1 GB = 1024 MB).

Rovnaké predpisy umožňujú aj používanie medzinárodného označenia pre jednotku informácií s predponou „K“ „M“ „G“ (KB, MB, GB, Kbyte, Mbyte, Gbyte).

V programovaní a počítačovom priemysle môžu rovnaké predpony „kilo“, „mega“, „giga“, „tera“ atď., ak sa použijú na mocniny dvoch (napr. bajtov), ​​znamenať násobok 1000 aj 1024 = 2 10. Ktorý systém sa používa, je niekedy jasné z kontextu (napríklad vo vzťahu k množstvu pamäte RAM sa používa faktor 1024 a vo vzťahu k celkovému objemu diskovej pamäte pevných diskov sa používa faktor 1000) .

1 kilobajt = 1024 1 = 2 10 = 1024 bajtov
1 megabajt = 1024 2 = 2 20 = 1 048 576 bajtov
1 gigabajt = 1024 3 = 2 30 = 1 073 741 824 bajtov
1 terabajt = 1024 4 = 2 40 = 1 099 511 627 776 bajtov
1 petabajt = 1024 5 = 2 50 = 1 125 899 906 842 624 bajtov
1 exabajt = 1024 6 = 2 60 = 1 152 921 504 606 846 976 bajtov
1 zettabajt = 1024 7 = 2 70 = 1 180 591 620 717 411 303 424 bajtov
1 iottabajt = 1024 8 = 2 80 = 1 208 925 819 614 629 174 706 176 bajtov

Aby sa predišlo nedorozumeniam, v apríli 1999 Medzinárodná elektrotechnická komisia zaviedla nový štandard pre pomenovanie binárnych čísel (pozri Binárne predpony).

Predpony pre viacnásobné jednotky

Viacnásobné jednotky tvoria určitý podiel (časť) stanovenej mernej jednotky určitej hodnoty. Medzinárodný systém jednotiek (SI) odporúča na označenie čiastkových jednotiek nasledujúce predpony:

Desatinný násobiteľ Konzola Označenie Príklad
ruský medzinárodné ruský medzinárodné
10 −1 deci deci d d dm - decimeter
10 −2 centi centi s c cm - centimeter
10 −3 Milli milli m m mH - millinewton
10 −6 mikro mikro mk µm - mikrometer
10 −9 nano nano n n nm - nanometer
10 −12 piko piko P p pF - pikofarad
10 −15 femto femto f f fl - femtoliter
10 −18 atto atto A a ac - attosekunda
10 −21 zepto zepto h z zKl - zeptoculon
10 −24 iocto yocto A r ig - joktogram

Pôvod konzol

Predpony sa do SI zavádzali postupne. V roku 1960 XI Generálna konferencia pre váhy a miery (GCPM) prijala množstvo predponových názvov a zodpovedajúcich symbolov pre faktory v rozsahu od 10 −12 do 10 12. Predpony pre 10 −15 a 10 −18 pridala XII CGPM v roku 1964 a pre 10 15 a 10 18 XV CGPM v roku 1975. Najnovší prírastok do zoznamu prefixov sa uskutočnil na XIX CGPM v roku 1991, keď boli prijaté predpony pre faktory 10 −24, 10 −21, 10 21 a 10 24.

Väčšina predpôn pochádza zo slov v starej gréčtine. Deca - zo starej gréčtiny. δέκα „desať“, hekto- zo starogréčtiny. ἑκατόν „sto“, kilo- zo starogréčtiny. χίλιοι „tisíc“, mega- zo starogréčtiny. μέγας , to znamená „veľký“, giga- - to je starogréčtina. γίγας - „obrie“ a tera - zo starovekej gréčtiny. τέρας , čo znamená „monštrum“. Peta- (staroveká gréčtina. πέντε ) a exa- (staroveká gréčtina. ἕξ ) zodpovedajú piatim a šiestim číslicam z tisícky a sú preložené ako „päť“ a „šesť“. Lobovitý mikro- (zo starej gréčtiny. μικρός ) a nano- (zo starogréčtiny. νᾶνος ) sa prekladajú ako „malý“ a „trpaslík“. Z jedného slova v starej gréčtine. ὀκτώ (októ), čo znamená „osem“, vznikajú predpony iotta (1000 8) a iocto (1/1000 8).

Predpona mili, ktorá pochádza z lat., sa prekladá aj ako „tisíc“. mile. Latinské korene majú aj predpony centi – od centum(„sto“) a deci - od decimus("desiaty"), zetta - od septembra("sedem"). Zepto („sedem“) pochádza z latinčiny. septem alebo z fr. sept.

Predpona atto je odvodená od dátumov. atten („osemnásť“). Femto sa datuje od dátumov. a nórsky femten alebo do inej Scand. fimmtān a znamená „pätnásť“.

Názov predpony „pico“ pochádza z taliančiny. pikoška - malá

Doktor technických vied, akademik Ruskej akadémie prírodných vied, A.I. KHESIN

Termín "nanotechnológia" v roku 1974 navrhol Japonec Noryo Taniguchi opísať proces konštrukcie nových predmetov a materiálov pomocou manipulácií s jednotlivými atómami. Nanometer je jedna miliardtina metra. Veľkosť atómu- niekoľko desatín nanometra Všetky doterajšie vedecké a technologické revolúcie sa scvrkli do toho, že človek čoraz šikovnejšie kopíroval mechanizmy a materiály vytvorené prírodou. Prelom v oblasti nanotechnológií je úplne iná záležitosť. Človek po prvýkrát vytvorí novú hmotu, ktorá bola prírode neznáma a neprístupná V skutočnosti veda pristúpila k modelovaniu princípov konštrukcie živej hmoty, ktorá je založená na samoorganizácii a sebaregulácii. Už osvojenou metódou vytvárania štruktúr pomocou kvantových bodov je samoorganizácia. Revolúciou v civilizácii je vytvorenie bionických zariadení.

Komplexná definícia pojmu nanotechnológia snáď neexistuje, ale Analogicky k súčasným mikrotechnológiám vyplýva, že nanotechnológie sú technológie, ktoré pracujú s množstvom rádovo nanometrov. To je zanedbateľná hodnota, stokrát kratšia ako vlnová dĺžka viditeľného svetla a porovnateľná s veľkosťou atómov. Preto prechod z „mikro“ na „nano“ už nie je kvantitatívny, ale kvalitatívny prechod – skok od manipulácie s hmotou k manipulácii s jednotlivými atómami.

Pôvod predponových mien v medzinárodnom systéme jednotiek (SI).

Prvé predpony boli zavedené v rokoch 1793-1795. s legalizáciou metrického systému mier vo Francúzsku. Bolo zvyčajné brať názvy predpôn pre viaceré jednotky z gréčtiny a pre podnásobky - z latinčiny. V týchto rokoch boli prijaté tieto predpony: kilo... (z gréckeho chilioi - tisíc), hekto ... (z gréckeho hekatonu - sto), paluba... (z gréckeho deka - desať), deci... (z latinčiny decem - desať), centi ... (z latinského centum - sto), Milli ... (z latinského mille - tisíc). V ďalších rokoch sa počet násobkov a čiastkových násobkov zvyšoval; názvy predpôn na ich označenie boli niekedy prevzaté z iných jazykov. Objavili sa tieto predpony: mega... (z gréčtiny megas - veľký), giga ... (z gréckeho gigas, gigantos - obrie), tera... (z gréckeho teras, teratos - obrovský, monštrum), mikro... (z gréckeho mikros - malý, malý), nano... (z gréckeho nanos - trpaslík), piko... (z talianskej pikola - malý, malý), femto... (z dánskeho femten - pätnásť), atto ... (z dánčiny atten - osemnásť). Posledné dve konzoly peta... A exa... - boli prijaté v roku 1975: "peta" ... (z gréckeho peta - päť, čo zodpovedá piatim číslicam 10 3), "exa" ... (z gréckeho hex - šesť, čo zodpovedá šiestim číslicam 10 3). Zepto- (zepto- ) je viacnásobná metrická predpona označujúca 10 −21. Yokto- (yocto- ) je viacnásobná metrická predpona označujúca 10 −24. Pre prehľadnosť uvádzame tabuľku:

Konzola

Predponové označenie

Faktor

Natnamingmultiplikátor

ruský

medzinárodné

10 18 =1000000000000000000

kvintilión

10 15 =1000000000000000

kvadrilión

10 12 =1000000000000

bilióna

10 9 =1000000000

miliardy

jednu desatinu

stý

jedna tisícina

jedna milióntina

10 -9 =0,000000001

jedna miliardtina

10 -12 =0,000000000001

jeden bilión

10 -15 =0,000000000000001

jedna kvadrilióntina

10 -18 =0,000000000000000001

jedna kvintiliontina

Pokiaľ ide o vývoj nanotechnológií, sú potrebné tri smery:

  • výroba elektronických obvodov (vrátane objemových) s aktívnymi prvkami s rozmermi porovnateľnými s rozmermi molekúl a atómov;
  • vývoj a výroba nanostrojov, t.j. mechanizmy a roboty veľkosti molekuly;
  • priama manipulácia s atómami a molekulami a ich zostavovanie do všetkého, čo existuje.

Zároveň sa v súčasnosti aktívne rozvíjajú nanotechnologické metódy, ktoré umožňujú vytvárať aktívne prvky (tranzistory, diódy) veľkosti molekuly a vytvárať z nich viacvrstvové trojrozmerné obvody. Možno, že mikroelektronika bude prvým odvetvím, kde sa bude „atómová montáž“ vykonávať v priemyselnom meradle.

Hoci teraz máme prostriedky na manipuláciu s jednotlivými atómami, ťažko ich možno použiť „priamo“ na zostavenie čohokoľvek prakticky potrebného, ​​už len kvôli počtu atómov, ktoré by bolo potrebné „poskladať“.

Schopnosti existujúcich technológií sú však už dostatočné na to, aby z niekoľkých molekúl skonštruovali niekoľko jednoduchých mechanizmov, ktoré budú vedené riadiacimi signálmi zvonku (akustickými, elektromagnetickými atď.) schopné manipulovať s inými molekulami a vytvárať podobné alebo zložitejšie zariadenia. mechanizmov.

Tí zase budú môcť vyrábať ešte zložitejšie zariadenia atď. V konečnom dôsledku tento exponenciálny proces povedie k vytvoreniu molekulárnych robotov – strojov porovnateľných veľkosťou s veľkou molekulou a s vlastným vstavaným počítačom.

Prevodník dĺžky a vzdialenosti Prevodník hmotnosti Prevodník objemových mier sypkých produktov a potravinárskych produktov Plošný prevodník Prevodník objemu a merných jednotiek v kulinárskych receptoch Prevodník teploty Prevodník tlaku, mechanického namáhania, Youngovho modulu Prevodník energie a práce Prevodník výkonu Prevodník sily Prevodník času Lineárny menič otáčok Plochý uhol Prevodník tepelnej účinnosti a spotreby paliva Prevodník čísel v rôznych číselných sústavách Prevodník jednotiek merania množstva informácií Kurzy mien Dámske veľkosti oblečenia a obuvi Veľkosti pánskeho oblečenia a obuvi Menič uhlovej rýchlosti a frekvencie otáčania Menič zrýchlenia Menič uhlového zrýchlenia Menič hustoty Menič merného objemu Moment meniča zotrvačnosti Moment meniča sily Menič krútiaceho momentu Merné teplo spaľovacieho meniča (hmotnostne) Hustota energie a merné teplo spaľovacieho meniča (objemovo) Menič rozdielu teplôt Koeficient meniča tepelnej rozťažnosti Menič tepelného odporu Konvertor tepelnej vodivosti Konvertor mernej tepelnej kapacity Konvertor energie a tepelného žiarenia Konvertor hustoty tepelného toku Konvertor koeficientu prenosu tepla Konvertor objemového prietoku Konvertor hmotnostného prietoku Konvertor molárneho prietoku Konvertor hmotnostného prietoku Konvertor molárnej koncentrácie Koncentrácia hmoty v konvertore roztoku Dynamické (absolútne) konvertor viskozity Kinematický konvertor viskozity Konvertor povrchového napätia Konvertor paropriepustnosti Konvertor hustoty prietoku vodnej pary Konvertor hladiny zvuku Konvertor citlivosti mikrofónu Konvertor hladiny akustického tlaku (SPL) Konvertor hladiny akustického tlaku s voliteľným referenčným tlakom Prevodník jasu Prevodník svetelnej intenzity Prevodník osvetlenia Počítačová grafika Rozlíšenie a rozlíšenie Prevodník vlnovej dĺžky Dioptrický výkon a ohnisková vzdialenosť Výkon a zväčšenie šošovky (×) Prevodník elektrického náboja Konvertor hustoty lineárneho náboja Konvertor hustoty povrchového náboja Konvertor hustoty objemového náboja Konvertor elektrického prúdu Konvertor hustoty lineárneho prúdu Konvertor hustoty povrchového prúdu Prevodník intenzity elektrického poľa Prevodník elektrostatického potenciálu a napätia Elektrický odporový konvertor Elektrický odporový konvertor Prevodník elektrickej vodivosti Prevodník elektrickej vodivosti Elektrická kapacita Prevodník indukčnosti Americký merací prístroj meradla Úrovne v dBm (dBm alebo dBm), dBV (dBV), wattoch atď. jednotky Magnetomotorický menič sily Menič sily magnetického poľa Menič magnetického toku Magnetoindukčný menič Žiar. Konvertor dávkového príkonu absorbovaného ionizujúceho žiarenia Rádioaktivita. Rádioaktívny rozpadový konvertor Žiarenie. Prevodník dávok expozície Žiarenie. Prevodník absorbovanej dávky Prevodník desiatkovej predpony Prenos dát Prevodník jednotiek na typografiu a spracovanie obrazu Prevodník jednotiek objemu dreva Výpočet molárnej hmotnosti D. I. Mendelejevova periodická tabuľka chemických prvkov

1 kilo [k] = 0,001 mega [M]

Pôvodná hodnota

Prevedená hodnota

bez predpony yotta zetta exa peta tera giga mega kilo hekto deca deci santi milli mikro nano pico femto atto zepto yocto

Metrický systém a medzinárodný systém jednotiek (SI)

Úvod

V tomto článku si povieme niečo o metrickom systéme a jeho histórii. Uvidíme, ako a prečo to začalo a ako sa to postupne vyvinulo do dnešnej podoby. Pozrieme sa aj na systém SI, ktorý bol vyvinutý z metrického systému mier.

Našim predkom, ktorí žili vo svete plnom nebezpečenstiev, umožnila schopnosť merať rôzne veličiny v ich prirodzenom prostredí priblížiť sa k pochopeniu podstaty prírodných javov, poznaniu ich prostredia a schopnosti nejako ovplyvniť to, čo ich obklopovalo. . Preto sa ľudia snažili vynájsť a vylepšiť rôzne systémy merania. Na úsvite ľudského rozvoja nebol merací systém o nič menej dôležitý ako teraz. Pri stavbe bývania bolo potrebné vykonávať rôzne merania, bez merania sa šiť oblečenie rôznych veľkostí, príprava jedla a samozrejme obchod a výmena! Mnohí veria, že vytvorenie a prijatie Medzinárodného systému jednotiek SI je najvážnejším úspechom nielen vedy a techniky, ale aj ľudského rozvoja vo všeobecnosti.

Systémy skorého merania

V skorých systémoch merania a čísel ľudia používali tradičné predmety na meranie a porovnávanie. Napríklad sa verí, že desatinná sústava sa objavila v dôsledku skutočnosti, že máme desať prstov na rukách a nohách. Naše ruky sú stále s nami – preto už od pradávna ľudia používali (a stále používajú) prsty na počítanie. Napriek tomu sme na počítanie nepoužívali vždy základný systém 10 a metrický systém je relatívne nový vynález. Každý región vyvinul svoje vlastné systémy jednotiek a hoci tieto systémy majú veľa spoločného, ​​väčšina systémov je stále taká odlišná, že prevod jednotiek merania z jedného systému na druhý bol vždy problém. S rozvojom obchodu medzi rôznymi národmi sa tento problém stával čoraz vážnejším.

Presnosť prvých systémov váh a mier priamo závisela od veľkosti predmetov, ktoré obklopovali ľudí, ktorí tieto systémy vyvinuli. Je jasné, že merania boli nepresné, keďže „meracie prístroje“ nemali presné rozmery. Napríklad časti tela sa bežne používali ako miera dĺžky; hmotnosť a objem sa merali pomocou objemu a hmotnosti semien a iných malých predmetov, ktorých rozmery boli viac-menej rovnaké. Nižšie sa na takéto jednotky pozrieme bližšie.

Dĺžkové miery

V starovekom Egypte sa dĺžka prvýkrát merala jednoducho lakte, a neskôr s kráľovskými lakťami. Dĺžka lakťa bola určená ako vzdialenosť od ohybu lakťa po koniec vystretého prostredníka. Kráľovský lakeť bol teda definovaný ako lakeť vládnuceho faraóna. Bol vytvorený a širokej verejnosti sprístupnený model lakťa, aby si každý mohol vyrobiť vlastné dĺžkové miery. Toto bola, samozrejme, svojvoľná jednotka, ktorá sa zmenila, keď na trón nastúpila nová vládnuca osoba. Staroveký Babylon používal podobný systém, ale s malými rozdielmi.

Lakť bol rozdelený na menšie jednotky: dlaň, ruka, zerets(ft) a vy(prst), ktoré boli reprezentované šírkami dlane, ruky (s palcom), nohy a prsta, resp. Zároveň sa rozhodli dohodnúť, koľko prstov je v dlani (4), v ruke (5) a v lakti (28 v Egypte a 30 v Babylone). Bolo to pohodlnejšie a presnejšie ako zakaždým merať pomery.

Miery hmotnosti a hmotnosti

Váhové miery vychádzali aj z parametrov rôznych predmetov. Semená, zrná, fazuľa a podobné predmety boli použité ako miera hmotnosti. Klasickým príkladom jednotky hmotnosti, ktorá sa používa dodnes, je karát. V súčasnosti sa hmotnosť drahých kameňov a perál meria v karátoch a kedysi sa hmotnosť semien rohovníka, inak nazývaného rohovník, určovala ako karát. Strom sa pestuje v Stredozemnom mori a jeho semená sa vyznačujú konštantnou hmotnosťou, takže bolo vhodné ich použiť ako meradlo hmotnosti a hmotnosti. Rôzne miesta používali rôzne semená ako malé jednotky hmotnosti a väčšie jednotky boli zvyčajne násobky menších jednotiek. Archeológovia často nachádzajú podobné veľké závažia, zvyčajne vyrobené z kameňa. Tvorilo ich 60, 100 a iné počty malých jednotiek. Keďže neexistoval jednotný štandard pre počet malých jednotiek, ako aj pre ich hmotnosť, viedlo to ku konfliktom, keď sa predávajúci a kupujúci, ktorí žili na rôznych miestach, stretli.

Objemové miery

Spočiatku sa objem meral aj pomocou malých predmetov. Napríklad objem hrnca alebo džbánu sa určil tak, že sa naplnil až po vrch malými predmetmi v porovnaní so štandardným objemom - ako sú semená. Chýbajúca štandardizácia však viedla k rovnakým problémom pri meraní objemu ako pri meraní hmotnosti.

Vývoj rôznych systémov opatrení

Starogrécky systém mier vychádzal zo staroegyptských a babylonských a Rimania vytvorili svoj systém na základe starogréckeho. Potom sa tieto systémy ohňom a mečom a samozrejme obchodom rozšírili po celej Európe. Treba poznamenať, že tu hovoríme len o najbežnejších systémoch. Ale existovalo mnoho iných systémov mier a váh, pretože výmena a obchod boli potrebné úplne pre každého. Ak v oblasti nebolo žiadne písmo alebo nebolo zvykom zaznamenávať výsledky výmeny, potom môžeme len hádať, ako títo ľudia merali objem a hmotnosť.

Existuje mnoho regionálnych variácií v systémoch mier a váh. Je to spôsobené ich nezávislým vývojom a vplyvom iných systémov na ne v dôsledku obchodu a dobývania. Existovali rôzne systémy nielen v rôznych krajinách, ale často aj v rámci tej istej krajiny, kde každé obchodné mesto malo svoj vlastný, pretože miestni vládcovia nechceli zjednotenie, aby si udržali svoju moc. S rozvojom cestovania, obchodu, priemyslu a vedy sa mnohé krajiny snažili zjednotiť systémy mier a váh, aspoň v rámci svojich krajín.

Už v 13. storočí a možno aj skôr vedci a filozofi diskutovali o vytvorení jednotného systému merania. Avšak až po Francúzskej revolúcii a následnej kolonizácii rôznych oblastí sveta Francúzskom a ďalšími európskymi krajinami, ktoré už mali svoje vlastné systémy mier a váh, sa vyvinul nový systém prijatý vo väčšine krajín sveta. Tento nový systém bol desiatkový metrický systém. Vychádzal zo základu 10, teda pre akúkoľvek fyzikálnu veličinu existovala jedna základná jednotka a všetky ostatné jednotky bolo možné tvoriť štandardným spôsobom pomocou desatinných predpôn. Každá takáto zlomková alebo viacnásobná jednotka by sa dala rozdeliť na desať menších jednotiek a tieto menšie jednotky by sa zase mohli rozdeliť na 10 ešte menších jednotiek atď.

Ako vieme, väčšina skorých meracích systémov nebola založená na základni 10. Výhodou systému so základom 10 je, že číselný systém, ktorý poznáme, má rovnaký základ, čo nám umožňuje rýchlo a pohodlne pomocou jednoduchých a známych pravidiel , previesť z menších jednotiek na veľké a naopak. Mnohí vedci sa domnievajú, že výber desiatich ako základu číselnej sústavy je svojvoľný a súvisí len s tým, že máme desať prstov a ak by sme mali iný počet prstov, tak by sme pravdepodobne použili iný číselný systém.

Metrický systém

V počiatkoch metrického systému sa ako meradlo dĺžky a hmotnosti používali umelo vyrobené prototypy, ako v predchádzajúcich systémoch. Metrický systém sa vyvinul zo systému založeného na materiálových štandardoch a závislosti od ich presnosti na systém založený na prírodných javoch a základných fyzikálnych konštantách. Napríklad časová jednotka sekunda bola pôvodne definovaná ako zlomok tropického roku 1900. Nevýhodou tejto definície bola nemožnosť experimentálneho overenia tejto konštanty v ďalších rokoch. Preto bola druhá predefinovaná ako určitý počet periód žiarenia zodpovedajúci prechodu medzi dvoma hyperjemnými úrovňami základného stavu rádioaktívneho atómu cézia-133, ktorý je v pokoji pri 0 K. Jednotka vzdialenosti, meter , súviselo s vlnovou dĺžkou čiary spektra žiarenia izotopu kryptónu-86, ale neskôr bol meter predefinovaný ako vzdialenosť, ktorú prekoná svetlo vo vákuu za časový úsek rovnajúci sa 1/299 792 458 sekundy.

Medzinárodný systém jednotiek (SI) bol vytvorený na základe metrického systému. Treba poznamenať, že metrický systém tradične zahŕňa jednotky hmotnosti, dĺžky a času, ale v systéme SI sa počet základných jednotiek rozšíril na sedem. Budeme o nich diskutovať nižšie.

Medzinárodná sústava jednotiek (SI)

Medzinárodná sústava jednotiek (SI) má sedem základných jednotiek na meranie základných veličín (hmotnosť, čas, dĺžka, svietivosť, množstvo hmoty, elektrický prúd, termodynamická teplota). Toto kilogram(kg) na meranie hmotnosti, druhý c) na meranie času, meter m) na meranie vzdialenosti, kandela cd) na meranie intenzity osvetlenia, Krtko(skratka mol) na meranie množstva látky, ampér(A) na meranie elektrického prúdu a kelvin(K) na meranie teploty.

V súčasnosti má človekom vytvorený štandard len kilogram, zatiaľ čo zvyšné jednotky sú založené na univerzálnych fyzikálnych konštantách alebo prírodných javoch. Je to výhodné, pretože fyzikálne konštanty alebo prírodné javy, na ktorých sú založené merné jednotky, sa dajú kedykoľvek ľahko overiť; Okrem toho nehrozí strata alebo poškodenie noriem. Taktiež nie je potrebné vytvárať kópie noriem, aby sa zabezpečila ich dostupnosť v rôznych častiach sveta. Tým sa eliminujú chyby spojené s presnosťou vytvárania kópií fyzických objektov a poskytuje sa tak väčšia presnosť.

Desatinné predpony

Na vytvorenie násobkov a podnásobkov, ktoré sa líšia od základných jednotiek sústavy SI určitým počtom násobkov celého čísla, čo je mocnina desiatich, používa predpony pripojené k názvu základnej jednotky. Nasleduje zoznam všetkých aktuálne používaných predpôn a desatinných faktorov, ktoré predstavujú:

KonzolaSymbolčíselná hodnota; Čiarky tu oddeľujú skupiny číslic a oddeľovač desatinných miest je bodka.Exponenciálny zápis
yottaY1 000 000 000 000 000 000 000 000 10 24
zettaZ1 000 000 000 000 000 000 000 10 21
exaE1 000 000 000 000 000 000 10 18
petaP1 000 000 000 000 000 10 15
teraT1 000 000 000 000 10 12
gigaG1 000 000 000 10 9
megaM1 000 000 10 6
kiloKomu1 000 10 3
hektoG100 10 2
zvuková doskaÁno10 10 1
bez predpony 1 10 0
decid0,1 10 -1
centis0,01 10 -2
Millim0,001 10 -3
mikromk0,000001 10 -6
nanon0,000000001 10 -9
pikoP0,000000000001 10 -12
femtof0,000000000000001 10 -15
attoA0,000000000000000001 10 -18
zeptoh0,000000000000000000001 10 -21
yoctoA0,000000000000000000000001 10 -24

Napríklad 5 gigametrov sa rovná 5 000 000 000 metrov, zatiaľ čo 3 mikrokandely sa rovnajú 0,000003 kandel. Je zaujímavé poznamenať, že napriek prítomnosti predpony v jednotke kilogram ide o základnú jednotku SI. Preto sa vyššie uvedené predpony používajú s gramom, ako keby to bola základná jednotka.

V čase písania tohto článku existujú iba tri krajiny, ktoré neprijali systém SI: Spojené štáty americké, Libéria a Mjanmarsko. V Kanade a Spojenom kráľovstve sú tradičné jednotky stále široko používané, aj keď systém SI je v týchto krajinách oficiálnym systémom jednotiek. Stačí ísť do obchodu a vidieť cenovky za libru tovaru (vyjde to lacnejšie!), Alebo sa pokúsiť kúpiť stavebný materiál meraný v metroch a kilogramoch. Nebudem pracovať! Nehovoriac o balení tovaru, kde je všetko označené v gramoch, kilogramoch a litroch, no nie v celých číslach, ale prepočítané na libry, unce, pinty a kvarty. Priestor na mlieko v chladničkách sa tiež počíta na pol galónu alebo galónu, nie na liter škatule mlieka.

Zdá sa vám ťažké preložiť merné jednotky z jedného jazyka do druhého? Kolegovia sú pripravení vám pomôcť. Uverejnite otázku v TCTerms a do niekoľkých minút dostanete odpoveď.

Výpočty na prevod jednotiek v prevodníku " Prevodník desiatkovej predpony sa vykonávajú pomocou funkcií unitconversion.org.

Predpona | Násobiteľ | Medzinárodné/ruské označenie | Príklady použitia

Iotta 1024 Y/I

Zetta 1021 Z/Z

Exa 1018 E/E

Peťa 1015 P/P

Tera 1012 T/T ( teraflops - numerické hodnotenie výkonu grafických procesorov moderných počítačových grafických kariet a herných konzol s kvalitou 4K video streamu a v konkrétnom počítačovom systéme - počet operácií s pohyblivou rádovou čiarkou za sekundu).

Giga 109 G/G (gigawatt, GW)

Mega 106 M/M (megaohm, MOhm)

Kilo 103 k/k (kg - kilogram, "desatinné kilo", rovná sa 1000<грамм>). Ale „binárne kilo“ v binárnej číselnej sústave sa rovná 1024 (dva ku desiatej mocnine).

Hekto 102 h/g (hektopascaly, normálny atmosférický tlak 1013,25 hPa (hPa) == 760 milimetrov ortuti (mm Hg / mm Hg) = 1 atmosféra = 1013,25 milibarov)

Deci 10-1 d/d (decimeter, dm)

Santi 10-2 c/s (stotina, 10-2 = 1E-2 = 0,01 - centimeter, cm)

Milli 10-3 m/m (tisícina, 0,001 - milimeter, mm / mm). 1 mb (milibar) = 0,001 baru = 1 hektopascal (hPa) = 1 000 dynov na 1 cm2

Mikro 10-6 µ/u/µ (časti na milión, 0,000"001 - mikrometer, mikrón, mikrón)

nano 10 -9 n/n – rozmer v nanotechnológii (nanometre, nm) a menší.

Angstrom = 0,1 nanometra = 10-10 metrov (v angstromoch - fyzici merajú vlnovú dĺžku svetla)

Pico 10-12 p/p (picofarad)

Femto 10-15 f/f

Atto 10-18 a/a

Zepto 10-21 z/z

Iocto 10-24 y/i

Príklady:

5 km2 = 5 (103 m)2 = 5 * 106 m2

250 cm3 /s = 250 (10-2 m)3 /(1 s) = 250 * 10-6 m3 /s

Obrázok 1. Pomery jednotiek plochy (hektár, tkanie, meter štvorcový)


Rozmery vo fyzike

Gravitačné pole

Veľkosť sily gravitačného poľa (gravitačné zrýchlenie na povrchu Zeme) je približne rovná: 981 Gal = 981 cm/s2 ~ 10 m/s2

1 Gal = 1 cm/s2 = 0,01 m/s2
1 mGal (miligal) = 0,001 cm/s2 = 0,00001 m/s2 = 1 * 10^-5 m/s2

Amplitúda lunárno-slnečných porúch (spôsobujúcich príliv a odliv a ovplyvňujúcich intenzitu zemetrasení) dosahuje ~ 0,3 mGal = 0,000 003 m/s2

Hmotnosť = hustota * objem
1 g/cm3 (jeden gram na centimeter kubický) = 1 000 gramov na liter = 1 000 kg/m3 (tona, t. j. tisíc kilogramov na meter kubický)
hmotnosť gule = (4 * pi * R^ 3 * hustota) / 3

M Zem = 6 * 10^24 kg
M Mesiac = 7,36 * 10^22 kg
M Mars = 6,4 * 10^23 kg
M Slnka = 1,99 * 10^30 kg


Magnetické pole

1 mT (mikrotesla) = 1 000 µT (mikrotesla) = 1 x 10^6 nanotesla (gama)
1 nanotesla (gama) = 0,001 mikrotesla (1 x 10^-3 mikrotesla) = 1 x 10^-9 T (tesla)

1 mT (militesla) = 0,8 kA/m (kiloampér na meter)
1T (Tesla) = 800 kA/m
1000 kA/m = 1,25 T (Tesla)

Pomer hodnôt: 50 µT = 0,050 mT (magnetická indukcia v jednotkách SI) = 0,5 Oersted (sila poľa v starých jednotkách CGS - nesystémové) = 50 000 gama (stotisíciny Oerstedu) = 0,5 Gauss (magnetická indukcia v jednotkách CGS)

Počas magnetických búrok sa amplitúda variácií geomagnetického poľa na zemskom povrchu môže zvýšiť na niekoľko stoviek nanotesla, v zriedkavých prípadoch - až na niekoľko tisíc (až 1000-3000 x 10-9 Tesla). Magnetická búrka s magnitúdou päť sa považuje za minimálnu a magnitúda deväť za maximálnu možnú.

Magnetické pole na zemskom povrchu je minimálne na rovníku (asi 30-40 mikrotesla) a maximálne (60-70 µT) na geomagnetických póloch (nezhodujú sa s geografickými a značne sa líšia v umiestnení osí) . V stredných zemepisných šírkach európskej časti Ruska sú hodnoty modulu celkového vektora magnetickej indukcie v rozmedzí 45-55 µT.

Vplyv preťaženia zo zrýchleného pohybu - rozmery a praktické príklady

Ako je známe zo školského kurzu fyziky, gravitačné zrýchlenie na zemskom povrchu je približne rovné ~10 m/s2. Maximum, v absolútnej hodnote, ktoré dokáže bežný telefónny akcelerometer zmerať, je až 20 m/s2 (2 000 Gal – dvojnásobok gravitačného zrýchlenia na zemskom povrchu – „malé preťaženie 2g“). Čo to v skutočnosti je, zistíte pomocou jednoduchého experimentu, keď prudko pohnete smartfónom a pozriete sa na čísla prijaté z akcelerometra (jednoduchšie a prehľadnejšie to vidno z grafov v programe testovania senzorov Android, napríklad Test zariadenia).

Pilot bez anti-g obleku môže stratiť vedomie pri jednosmernom smere, smerom k nohám, t.j. „Pozitívne“ preťaženie je asi 8-10 g, ak trvá niekoľko sekúnd alebo dlhšie. Keď je vektor preťaženia nasmerovaný „do hlavy“ („negatívny“), strata vedomia nastáva pri nižších hodnotách v dôsledku prívalu krvi do hlavy.

Krátkodobé preťaženie pri katapultovaní pilota z bojového lietadla môže dosiahnuť 20 jednotiek alebo viac. Pri takýchto zrýchleniach, ak sa pilot nestihne správne zoskupiť a pripraviť, je vysoké riziko rôznych zranení: kompresné zlomeniny a posunutie stavcov v chrbtici, vykĺbenia končatín. Napríklad na modifikáciách lietadla F-16, ktoré nemajú efektívne fungujúce obmedzovače rozpätia nôh a rúk v konštrukcii sedadla, pri katapultovaní pri transsonických rýchlostiach majú piloti veľmi malú šancu.


Vývoj života závisí od hodnôt fyzikálnych parametrov na povrchu planéty

Gravitácia je úmerná hmotnosti a nepriamo úmerná. štvorec vzdialenosti od ťažiska. na rovníku, na povrchu niektorých planét a ich satelitov v Slnečnej sústave: na Zemi ~ 9,8 m/s2, na Mesiaci ~ 1,6 m/s2, na Marse ~ 3,7 m/s2. Atmosféru Marsu vďaka nedostatočne silnej gravitácii (ktorá je takmer trikrát menšia ako zemská) drží planéta slabšie - molekuly ľahkých plynov sa rýchlo odparujú do okolitého vesmíru a zostáva hlavne pomerne ťažký oxid uhličitý. .

Na Marse je povrchový atmosférický tlak vzduchu veľmi zriedkavý, približne dvestokrát menší ako na Zemi. Môže tam byť veľmi chladno a bývajú tu časté prašné búrky. Povrch planéty je na slnečnej strane za pokojného počasia intenzívne ožarovaný (pretože atmosféra je príliš tenká) ultrafialovým žiarením svietidla. Neprítomnosť magnetosféry (v dôsledku „geologickej smrti“, v dôsledku ochladzovania tela planéty sa vnútorné dynamo takmer zastavilo) robí Mars bezbranným proti prúdom častíc slnečného vetra. V takýchto drsných podmienkach bol prirodzený vývoj biologického života na povrchu Marsu v nedávnej dobe možný pravdepodobne len na úrovni mikroorganizmov.


Hustoty rôznych látok a médií (pri izbovej teplote), na porovnanie

Najľahší plyn je vodík (H):
= 0,0001 g/cm3 (jedna desaťtisícina gramu na centimeter kubický) = 0,1 kg/m3

Najťažším plynom je radón (Rn):
= 0,0101 g/cm3 (sto desať tisícin) = 10,1 kg/m3

Hélium: 0,00018 g/cm3 ~ 0,2 kg/m3

Štandardná hustota suchého vzduchu v zemskej atmosfére pri +15 °C na hladine mora:
= 0,0012 gramov na centimeter kubický (dvanásť desaťtisícín) = 1,2 kg/m3

Oxid uhoľnatý (CO, oxid uhoľnatý): 0,0012 g/cm3 = 1,2 kg/m3

Oxid uhličitý (CO2): 0,0019 g/cm3 = 1,9 kg/m3

Kyslík (O2): 0,0014 g/cm3 = 1,4 kg/m3

Ozón: ~0,002 g/cm3 = 2 kg/m3

Hustota metánu (prírodný horľavý plyn používaný ako plyn pre domácnosť na vykurovanie domácností a varenie):
= 0,0007 g/cm3 = 0,7 kg/m3

Hustota zmesi propán-bután po odparení (uložená v plynových fľašiach, používaná v každodennom živote a ako palivo v spaľovacích motoroch):
~ 0,002 g/cm3 ~ 2 kg/m3

Hustota odsolenej vody (chemicky čistej, očistenej od nečistôt, napr
napríklad destilácia), pri +4 °C, to znamená, že voda má vo svojej kvapalnej forme najviac:
~ 1 g/cm3 ~ 1000 kg/m3 = 1 tona na meter kubický.

Hustota ľadu (voda v pevnom agregovanom stave, zmrazená pri teplotách nižších ako 273 stupňov Kelvina, to znamená pod nulou Celzia):
~ 0,9 g/cm3 ~ 917 kilogramov na meter kubický

Hustota medi (kov, v tuhej fáze, za normálnych podmienok):
= 8,92 g/cm3 = 8920 kg/m3 ~ 9 ton na meter kubický.

Ďalšie rozmery a veličiny s veľkým počtom platných číslic za desatinnou čiarkou možno nájsť v tabuľkových prílohách odborných učebníc a v odborných príručkách (v papierovej a elektronickej verzii).

Pravidlá, prekladové tabuľky:

Písmenové označenia jednotiek musia byť vytlačené latinkou.


Výnimka - znak vyvýšený nad čiarou sa píše spolu

Správne nesprávne:


Nie je dovolené kombinovať písmená a mená

Správne nesprávne:

80 km/h 80 km/h

80 kilometrov za hodinu 80 kilometrov za hodinu

Násobky jednotiek- jednotky, ktoré sú celé číslo viackrát väčšie ako základná jednotka merania nejakej fyzikálnej veličiny. Medzinárodný systém jednotiek (SI) odporúča na vyjadrenie viacerých jednotiek nasledujúce desatinné predpony:

Mnohonásobnosť

Konzola

Označenie

Príklad

ruský

medzinárodné

ruský

medzinárodné

10 1

zvuková doska

dal - dekaliter

10 2

hekto

hPa - hektopascal

10 3

kilo

kN - kilonewton

10 6

mega

MPa - megapascal

10 9

giga

GHz - gigahertz

10 12

tera

TV - teravolt

10 15

peta

Pflop - petaflop

10 18

exa

EB - exabajt

10 21

zetta

ZeV - zettaelektrónvolt

10 24

yotta

IB - yottabajt

Aplikácia desatinných predpôn na merné jednotky v binárnom zápise

Hlavný článok: Binárne predpony

V programovaní a priemysle súvisiacom s počítačmi sa rovnaké predpony kilo-, mega-, giga-, tera- atď., keď sa použijú na mocniny dvoch (napr. byte), môže znamenať, že násobok nie je 1 000, ale 1 024 = 2 10. Ktorý systém sa použije, by malo byť zrejmé z kontextu (napríklad vo vzťahu k množstvu pamäte RAM sa používa faktor 1024 a vo vzťahu k objemu pamäte na disku výrobcovia pevných diskov uvádzajú faktor 1000) .

1 kilobajt

1 megabajt

1 048 576 bajtov

1 gigabajt

1 073 741 824 bajtov

1 terabajt

1 099 511 627 776 bajtov

1 petabajt

1 125 899 906 842 624 bajtov

1 exabajt

1 152 921 504 606 846 976 bajtov

1 zettabyte

1 180 591 620 717 411 303 424 bajtov

1 yottabajt

1 208 925 819 614 629 174 706 176 bajtov

Aby nedošlo k zámene v apríli 1999 Medzinárodná elektrotechnická komisia zaviedol nový štandard pre pomenovanie binárnych čísel (viď Binárne predpony).

Predpony pre viacnásobné jednotky

Viacnásobné jednotky, tvoria určitý podiel (časť) ustanovenej mernej jednotky určitej hodnoty. Medzinárodný systém jednotiek (SI) odporúča na označenie čiastkových jednotiek nasledujúce predpony:

Dĺžka

Konzola

Označenie

Príklad

ruský

medzinárodné

ruský

medzinárodné

10 −1

deci

dm - decimeter

10 −2

centi

cm - centimeter

10 −3

Milli

mH - millinewton

10 −6

mikro

µm - mikrometer, mikrón

10 −9

nano

nm - nanometer

10 −12

piko

pF - pikofarad

10 −15

femto

fs - femtosekunda

10 −18

atto

ac - attosekunda

10 −21

zepto

zKl - zeptoculon

10 −24

yocto

ig - joktogram

Pôvod konzol

Väčšina predpôn je odvodená z grécky slová Zvuková doska pochádza od slova deka alebo deka(δέκα) - „desať“, hekto - od hekatón(ἑκατόν) - „sto“, kilo - od čili(χίλιοι) - „tisíc“, mega - od megas(μέγας), teda „veľký“, giga je gigantos(γίγας) - „obrie“ a tera - z teratos(τέρας), čo znamená „monštruózny“. Peta (πέντε) a exa (ἕξ) zodpovedajú piatim a šiestim číslicam tisícky a sú preložené ako „päť“ a „šesť“. Lobed micro (od mikr, μικρός) a nano (od nanoνᾶνος) sa prekladajú ako „malý“ a „trpaslík“. Jedným slovom ὀκτώ ( októ), čo znamená „osem“, vznikajú predpony yotta (1000 8) a yokto (1/1000 8).

Ako sa „tisíc“ prekladá, je predpona milli, ktorá sa vracia k lat. mile. Latinské korene majú aj predpony centi – od centum(„sto“) a deci - od decimus("desiaty"), zetta - od septembra("sedem"). Zepto ("sedem") pochádza z lat. slová septembra alebo z fr. sept.

Predpona atto je odvodená od dátum venovať pozornosť("osemnásť"). Femto sa vracia do dátum A nórsky femten alebo k iné-ani. fimmtan a znamená „pätnásť“.

Predpona pico pochádza z oboch fr. piko(„zobák“ alebo „malé množstvo“), buď z taliansky pikoška, teda „malé“.

Pravidlá používania konzol

    Predpony by sa mali písať spolu s názvom jednotky alebo podľa toho s jej označením.

    Použitie dvoch alebo viacerých prefixov za sebou (napr. mikromillifarad) nie je povolené.

    Označenia násobkov a podnásobkov pôvodnej jednotky umocnených na mocninu sa tvoria pridaním príslušného exponentu k označeniu násobku alebo podnásobku pôvodnej jednotky, pričom exponent znamená umocnenie násobku alebo podnásobku jednotky (spolu s predpona). Príklad: 1 km² = (10³ m)² = 10 6 m² (nie 10³ m²). Názvy takýchto jednotiek sa tvoria pripojením predpony k názvu pôvodnej jednotky: štvorcový kilometer (nie kilo-meter štvorcový).

    Ak je jednotkou súčin alebo pomer jednotiek, k názvu alebo označeniu prvej jednotky sa zvyčajne pripája predpona alebo jej označenie: kPa s/m (kilopascal sekunda na meter). Pripojiť predponu k druhému faktoru produktu alebo k menovateľovi je povolené len v odôvodnených prípadoch.

Použiteľnosť predpôn

Vzhľadom na to, že názov jednotky hmotnosti v SI- kilogram - obsahuje predponu „kilo“ na vytvorenie viacerých a viacnásobných jednotiek hmotnosti, používa sa viacnásobná jednotka hmotnosti - gram (0,001 kg).

Predpony sa používajú v obmedzenej miere s jednotkami času: viaceré predpony sa s nimi vôbec nekombinujú - nikto nepoužíva „kilosekundu“, hoci to nie je formálne zakázané, existuje však výnimka z tohto pravidla: v kozmológia použitá jednotka je " gigarokov"(miliardy rokov); viacnásobné predpony sú pripojené iba k druhý(milisekundy, mikrosekundy atď.). V súlade s GOST 8.417-2002, názvy a označenia nasledujúcich jednotiek SI sa nesmú používať s predponami: minúta, hodina, deň (časové jednotky), stupňa, minútu, druhý(ploché uhlové jednotky), astronomická jednotka, dioptrie A atómová hmotnostná jednotka.

S metrov z viacnásobných predpôn sa v praxi používa iba kilo-: namiesto megametrov (Mm), gigametrov (Gm) atď. píšu „tisíce kilometrov“, „milióny kilometrov“ atď.; namiesto štvorcových megametrov (Mm²) píšu „milióny štvorcových kilometrov“.

Kapacita kondenzátory tradične merané v mikrofaradoch a pikofaradoch, ale nie v milifaradoch alebo nanofaradoch [ zdroj neuvedený 221 dní ] (píšu 60 000 pF, nie 60 nF; 2 000 µF, nie 2 mF). V rádiotechnike je však použitie nanofaradovej jednotky povolené.

Predpony zodpovedajúce exponentom nedeliteľným tromi (hekto-, deka-, deci-, centi-) sa neodporúčajú. Len široko používaný centimeter(je základnou jednotkou v systéme GHS) A decibel, v menšej miere - decimeter a hektopascal (v správy o počasí), a hektár. V niektorých krajinách objem vina merané v dekalitroch.