Международная система единиц. 
Расчет плотности твердых тел

1. Опишите международную систему единиц (СИ), укажите основные, производные, дополнительные и внесистемные единицы физических величин

2. Опишите области применения бесшкальных инструментов: лекальных, поверочных, линеек, шаблонов, щупов, эталонов шероховатости

3. Опишите понятие «динамическая погрешность средств измерения» укажите модели определения динамической погрешности

4. Задача. Определение плотности твердых тел Список использованной литературы

1. Опишите международную систему единиц (СИ), укажите основные, производные, дополнительные и внесистемные единицы физических величин

В системе единиц физических величин выделяют основные единицы системы единиц (в СИ — метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин). Из сочетания основных единиц образуются производные единицы (скорости — м/с, плотности — кг/м³). Путем добавления к основным единицам установленных приставок, образуются кратные (например — километр) или дольные (например — микрометр) единицы.

Основная единица системы физических величин — единица основной физической величины в данной системе единиц. Основные единицы Международной Системы Единиц СИ: метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль, кандела.

Производная единица — единица производной физической величины системы единиц, образованная в соответствии с уравнением, связывающим ее с основными единицами или же с основными и уже определенными производными единицами. Единица скорости — метр/секунда.

Международная система единиц (Systeme International d `Unitйes), система единиц физических величин. Сокращённое обозначение системы — SI (в русской транскрипции — СИ). Международная система единиц разработана с целью замены сложной совокупности систем единиц и отдельных внесистемных единиц, сложившейся на основе метрической системы мер, и упрощения пользования единицами. Достоинствами Международной системы единиц являются её универсальность (охватывает все отрасли науки и техники) и когерентность, то есть согласованность производных единиц, которые образуются по уравнениям, не содержащим коэффициент пропорциональности. Благодаря этому при расчётах, если выражать значения всех величин в единицах Международной системы единиц, в формулы не требуется вводить коэффициенты, зависящие от выбора единиц.

При построении СИ исходили из следующих основных принципов:

· система базируется на основных единицах, которые являются независимыми друг от друга;

· производные единицы образуются по простейшим уравнениям связи и для величины каждого вида устанавливается только одна единица СИ;

· система является когерентной;

· допускаются наряду с единицами СИ широко используемые на практике внесистемные единицы;

· в систему входят десятичные кратные и дольные единицы.

Преимущества СИ:

· универсальность, т.к. она охватывает все области измерений;

· унификация единиц для всех видов измерений — применение одной единицы для данной физической величины, например, для давления, работы, энергии;

· единицы СИ по своему размеру удобны для практического применения;

· переход на нее повышает уровень точности измерений, т.к. основные единицы этой системы могут быть воспроизведены более точно, чем единицы других систем;

· это единая международная система и ее единицы распространены.

В таблице приведены наименования и обозначения (международные и русские) основных, дополнительных и производных единиц Международной системы единиц.

Международная система единиц (СИ)

Дольная единица — единица физической величины в целое число раз меньшая системной или внесистемной единицы. Например, 1мкс = 0,000 001с. Производные единицы СИ образуются по правилам образования когерентных производных единиц. Приведены примеры таких единиц и производных единиц, имеющих специальные наименования и обозначения. Производным единицам дали наименования и обозначения по именам ученых, например, герц, ньютон, паскаль, беккерель. Единицы, в наименования которых входят наименования основных единиц. Примеры: единица площадиквадратный метр, размерностьL², обозначение единицы м²; единица потока ионизирующих частицсекунда в минус первой степени, размерностьT^-1, обозначение единицы с^-1. Десятичные кратные и дольные единицы образуются с помощью множителей и приставок, от 10²⁴(йотта) до 10^-24(йокто). Присоединение к наименованию двух и более приставок подряд не допускается, например, не килокилограмм, а тонна, являющаяся внесистемной единицей, допускаемой наряду с СИ. В связи с тем, что наименование основной единицы массы содержит приставку кило, грамм и приставки присоединяются к слову «грамм» — миллиграмм, микрограмм. для образования дольных и кратных единиц массы используют дольную единицу Дополнительная единица системы единиц физических величин. В международных документах определение понятия «дополнительная единица» отсутствует, поэтому здесь не приводится. До введения Международной системы единиц СИ это понятие в физике не применялось. В системе СИ выделяются две дополнительные единицы: единица плоского (радиан) и телесного (стерадиан) углов, хотя определение, что понимается под дополнительными величинами и, соответственно, единицами, не дано.

В отдельном разделе стандарта приведены единицы, не входящие в СИ. К ним относятся:

1. Внесистемные единицы, допускаемые к применению наравне с СИ из-за их практической важности. Они разделены на области применения. Например, во всех областях применяются единицы тонна, час, минута, сутки, литр; в оптике диоптрия, в физике электрон-вольт и т. п.

2. Некоторые относительные и логарифмические величины и их единицы. Например, процент, промилле, бел.

3. Внесистемные единицы, временно допускаемые к применению. Например, морская миля, карат (0,2 г), узел, бар.

2. Опишите области применения бесшкальных инструментов: лекальных, поверочных, линеек, шаблонов, щупов, эталонов шероховатости

плотность международный бесшкальный инструмент Линейки поверочные — предназначены для контроля прямолинейности и плоскостности. Линейки лекальные с острым рабочим ребром применяются — для вычерчивания сложных контуров для точных лекально-инструментальных работ, прямолинейность проверяется по методу световой щели — «на просвет». Применяются в деревообработке, металлообработке, ремонтном производстве, в судостроении.

Щупы — предназначены для проверки величин зазоров между поверхностями. Щупы предназаначены для применения во всех отраслях машиностроения и народного хозяйства, при производстве, при ремонтном производстве.

Шаблоны — предназначены для контроля и поверки радиусов выпуклых и вогнутых поверхностей от 1 до 25 мм. В машиностроении, в ремонтном производстве, в деревообработке, металлургии.

Образцы (эталоны) представляют собой пластины с набором образцов (эталонов), изготовленных методом гальванопластики с матриц, полученных одним видом обработки с различными номинальными значениями параметра Ra. ОШС предназначены для частоты обработки обрабатываемых металлов, контроля шероховатости трудно доступных поверхностей, поверхностей изделий преимущественно на рабочих местах путем сравнения с поверхностью образца (эталона) визуально, оперативной оценки шероховатости детали на различных стадиях технологического процесса механообработки. ОШС используются также конструкторами и технологами в качестве образцов (эталонов), дающих представление о виде поверхности, и на ощупь, которые дает тот или иной вид механической обработки. В деревообработке, в промышленности, в машиностроительной отрасли, в приборостроении.

3. Опишите понятие «динамическая погрешность средств измерения» укажите модели определения динамической погрешности

В автоматических электроизмерительных приборах динамические погрешности возникают из-за отличия их характеристик от идеальных, поэтому при вычислении погрешностей полагают, что известна идеальная характеристика АЭП. В АЭП с идеальной характеристикой динамическая погрешность будет отсутствовать. Естественно, что значения динамических погрешностей зависят от свойств входного сигнала и внешних влияющих факторов. Для определения динамических погрешностей необходимо знать одну из динамических характеристик АЭП, описывающую связь между входным и выходным сигналами, изменяющимися во времени. К числу таких характеристик относятся полные и неполные динамические характеристики АЭП. Полная динамическая характеристика определяет изменение выходного сигнала прибора или преобразователя при любом изменении во времени информативного или неинформативного параметра входного сигнала или влияющей величины. Неполная, частотная динамическая характеристика представляет собой параметр или функционал полной динамической характеристики АЭП. Например, параметры переходной характеристики электронно-лучевого осциллографа: время нарастания, выброс, неравномерность вершины; время установления показаний показывающих приборов; полоса частот, пропускаемая измерительным преобразователем, и прочие характеристики, знание которых позволяет выполнить измерение с требуемой точностью.

Модели определения динамической погрешности: Динамическая модель, системно-динамическая модель, рекуррентная модель, метод эталонной модели, математические модели, композиционная модель, промежуточная модель.

Задача № 4. Определение плотности твердых тел

Для определения плотности твердого тела по формуле с=m/V проведено измерение объема тела и массы заключенные в этом объеме. Определить плотность тела, оценить погрешность измерений.

Результаты измерений массы и объема приведены в табл 1.

Цель работы. Изучение и уяснение физического смысла следующих характеристик тела: массы, плотности, веса. Определить плотность тела, оценить погрешность измерений. Приборы и принадлежности. Технические весы, набор гирь 4-го класса, твёрдое тело.

Таблица 2 Основные метрологические характеристики приборов

Таблица 2 Результаты измерений

Основные понятия и законы Масса m — мера инертности тела и мера его гравитационных свойств.

Плотность — масса единицы объема тела.

Вес — сила, с которой тело вследствие тяготения действует на опору (или подвес).

Удельный вес — вес единицы объема тела.

Описание метода измерений и установки Основы метода. При равновесии рычажных весов силы притяжения к Земле тела массы m и эталонной массы m равны. Поэтому mg = mg, m = m. Расчетная формула для определения плотности твёрдого тела с=

Здесь V — объем твёрдого тела;

Обработка результатов прямых измерений

1) = = 205,4853

2) Дmcл = = 0,005

3)Дmпр = 200г/1000 = 0,2 г ДХm = = Дmпр == 0,2 г

m = (205,4853± 0,2) г е = = *100% = 0,09 = 0,1%

1) = = 170,3705

2) ДVcл = = 0,008

3)ДVпр = 1 грубая оценка максимальной погрешности

ДХv = = Дvпр == 1 г

m = (170,3705± 1) г е = = *100% = 0,006 = 0,01%

Расчет искомой величины в единицах СИ

= = = 120,6 *10 кг / м.

Обработка результатов косвенного измерения Для относительной ошибки имеем е с = е max = е h = 0,09=0,1%.

Поэтому для абсолютной погрешности косвенного измерения получим:

Дс = 120,6*10*0,09 = 10*10 кг / м.

Окончательный результат можно представить в виде с = (120± 10) 10 кг / м Вывод: найденное значение плотности меди в пределах погрешности эксперимента соответствует значению, равному 12 000 кг / м.

Список использованной литературы

1. Басаков М. И. Сертификация продукции и услуг с основами стандартизации и метрологии. — Ростов-на Дону, 2012.

2. Варакута С. А. Управление качеством продукции: Учебное пособие. — М.: ИНФРА-М, 2011.

3. Димов Ю. В. Метрология, стандартизация и сертификация. Учебник для вузов. 2-е изд. — СПб.: Питер, 2009. — 432 с.

4. Допуски и посадки: Справочник в 2-х ч. — 7-е изд., перераб. и доп. — Л.: Политехника, 2007.

5. Крылова Г. Д. Основы стандартизации, сертификации, метрологии: Учебник. — М.: ЮНИТИ, 2010.

6. Кузнецов В. А., Ялунина Г. В. Основы метрологии: Учебное пособие — М.: Изд-во стандартов, 2008, — 280 с.

7. Крылова Г. Д. Основы стандартизации, сертификации, метрологии. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2013.

8. Лифиц И. М. Основы стандартизации, метрологии, сертификации: Учебник. — М.: Юрайт, 2010.

9. Лифиц И. М. Стандартизация, метрология, сертификация. — М.: Юрайт, 2013.

10. Нефедов В. И Метрология и радиоизмерения. М: Высш. шк., 2008

11. Федеральный закон РФ «О техническом регулировании» от 27.12.2002 № 184-ФЗ.

12. ГОСТ 25 346–89. Основные нормы взаимозаменяемости. ЕСДП. Общие положения, ряды допусков и основные отклонения.

13. Сергеев А. Г., Латышев М. В., Терегеря В. В. Метрология, стандартизация и сертификация. Учеб. пособие. — Изд. 2-е, перераб. и доп. — М.: Логос, 2008. — 560 с. ил.

14. Тартаковский Д. Ф. Ястребов А.С. Метрология, стандартизация и технические средства измерений: Учебник для вузов -.М.: Высш. шк., 2009.

15. Чижикова Т. М. Стандартизация, сертификация, метрология: Учебное пособие. — М.: Колос, 2012.