Килограмм (обозначение — кг) – это основная единица измерения массы в системе Международной системы единиц (СИ). В физике 7 класса на уроках изучаются различные величины, связанные с массой, в том числе и килограмм. Масса – это физическая величина, характеризующая количество вещества в теле и его инерцию. Килограмм является одной из основных величин в механике и играет важную роль в понимании законов физики.
Определение килограмма было принято на 11-й общеизмерительной конференции в 1960 году. Оно основано на физическом прототипе — так называемом международном прототипе килограмма, который хранится в международном бюро мер и весов во Франции. Этот прототип является особым металлическим цилиндром, сделанным из платины и иридия. Он имеет массу 1 килограмм и хранится в строго определенных условиях, чтобы избежать потери или приобретения вещества. В течение многих десятилетий он служил основой для определения массы и калибровки весов, как в научных, так и в технических областях.
В 2019 году международные ученые приняли решение основать определение килограмма на физических постоянных. Это было сделано, чтобы устранить недостатки физического прототипа, связанные с его потерей массы со временем. Теперь килограмм определяется постоянной Планка – единицей измерения, связанной с энергией и действием в микромире. Это сделало килограмм еще более точной и стабильной единицей измерения, что важно в научных и технических расчетах.
Определение килограмма в физике
Определение килограмма было установлено в 2019 году и основывается на универсальных физических константах. Ранее, килограмм определялся как масса физического прототипа, хранящегося в Международном бюро весов и мер во Франции. Однако из-за потери массы этого прототипа со временем было решено найти новый способ определения единицы массы.
Новое определение килограмма базируется на понятии планка и постоянной Планка – одной из фундаментальных констант природы. Оно связано с измерением количества энергии, необходимой для создания массы, путем использования экспериментального способа – идеального однородного кристалла.
Таким образом, определение килограмма теперь основывается на универсальных физических законах и позволяет достичь более точного измерения массы тел. Это важно для научных и технических расчетов, а также для обеспечения единства и точности измерений в международной области.
| Примеры использования килограмма |
|---|
| 1. Вес человека измеряется в килограммах. Например, средний вес взрослого человека составляет около 70 килограммов. |
| 2. Масса продуктов, вещей и материалов также измеряется в килограммах. Например, упаковка муки может иметь массу 1 килограмм. |
| 3. В физике, масса тела определяет его инерцию и взаимодействие с другими объектами. Например, масса автомобиля может влиять на его ускорение и торможение. |
Роль килограмма в СИ
Определение килограмма основывается на Фундаментальной постоянной — Планковской постоянной (h), которая связана с волновыми свойствами элементарных частиц. Ранее масса килограмма определялась при помощи физического артефакта — Первоначального килограмма, хранящегося в Международном бюро мер и весов во Франции. Однако, из-за того, что этот артефакт подвержен физическим изменениям со временем, в 2019 году было принято решение переопределить килограмм на основе Планковской постоянной.
Килограмм важен не только для научных исследований и инженерных расчетов, но и для повседневного использования. Он является ключевой единицей массы, используемой в торговле, промышленности и быту. Например, килограмм используется для измерения массы продуктов в магазинах, веса человека на весах, а также при рассчете посылок и грузоперевозок.
Стандартный килограмм в Международной прототипной службе
МПС – это организация, ответственная за сохранение и распространение прототипов единиц СИ. Стандартный килограмм представляет собой металлический цилиндр, изготовленный из платины и иридия. Он имеет диаметр 39 миллиметров и высоту 39 миллиметров и хранится в особом сейфе под контролем полномочных специалистов.
Определение стандартного килограмма основано на его массе и сравнении с другими уникальными копиями, хранящимися в различных странах. Международная прототипная служба регулярно проводит сравнение стандартного килограмма с другими прототипами, чтобы убедиться в его точности и стабильности.
Однако, стандартный килограмм становится объектом обсуждения, так как со временем его масса может меняться. Поэтому в настоящее время ведутся исследования над разработкой нового способа определения единицы массы, не зависящего от физического объекта.
Тем не менее, стандартный килограмм в Международной прототипной службе остается важной исторической и научной достопримечательностью.
Изменения в определении килограмма
С 20 мая 2019 года новое определение килограмма было представлено на 26-ой Генеральной конференции по мерам и весам. Вместо международного прототипа килограмма новое определение основывается на фундаментальных постоянных природы.
Теперь килограмм определяется через планковскую постоянную. Планковская постоянная – это физическая константа, которая связывает энергию кванта с энергией излучения. Она обозначается символом h и равна приблизительно 6,62607015 х 10^(-34) Дж * с.
Новое определение позволяет более точно и стабильно определять массу, не зависящую от конкретного физического объекта. Это важно для научных и промышленных исследований, а также для различных практических и повседневных задач.
Изменения в определении килограмма подчеркивают постоянное развитие и совершенствование научных стандартов и устанавливают новый этап в истории измерений массы.
Примеры использования килограмма в физике:
1. Масса тела. Килограмм используется для измерения массы различных объектов, начиная от мелких предметов, таких как карандаши или яблоки, до более крупных объектов, например, автомобилей или зданий.
2. Сила тяжести. В физике килограмм используется для измерения силы тяжести, которая действует на объекты на поверхности Земли. Масса тела измеряется в килограммах, и величина этой массы определяет величину силы, с которой тело притягивается к Земле.
3. Инерция. Килограмм также используется для измерения инерции, т.е. сопротивления тела изменению своего состояния движения или покоя. Чем больше масса объекта, тем большую силу нужно приложить, чтобы изменить его скорость или остановить его полностью.
4. Кинетическая энергия. Килограмм используется в формуле для расчета кинетической энергии (энергии движения) объекта, где масса объекта является одним из факторов, определяющих его энергию.
- 5. Внутренняя энергия тела. В физике килограмм используется для измерения внутренней энергии объекта, которая связана с кинетической и потенциальной энергией его молекул и атомов.
- 6. Масса вещества. Килограмм также используется для измерения массы вещества в химических исследованиях и реакциях. Например, масса реагента или продукта определяется в килограммах.
- 7. Масса каждодневных предметов. Используя килограмм, мы можем оценить массу различных объектов в нашей повседневной жизни, таких как пакеты продуктов, книги, одежда, а также оценить вес людей и домашних животных.
Килограмм и единицы измерения массы
Вместе с килограммом в СИ используются также другие единицы измерения массы, которые префиксы, увеличивающие или уменьшающие величину основных единиц. Например:
— Миллиграмм (мг) равен одной тысячной части килограмма;
— Грамм (г) равен одной тысячной части килограмма;
— Килограмм (кг) равен одной тысячной части килограмма;
— Тонна (т) равна 1000 килограммам;
— Карат (кт) используется для измерения массы драгоценных камней и равен 200 миллиграммам;
Также массу можно измерять в американской системе единиц, где основной единицей является фунт (lb).
Важно правильно использовать единицы измерения массы и уметь производить преобразования между ними для более удобного и точного измерения различных веществ и предметов.
Килограмм и мир повседневной жизни
Например, когда мы покупаем фрукты или овощи, их вес обычно указан в килограммах. Мы можем купить 2 килограмма яблок или полкилограмма моркови. Это помогает нам определить количество продуктов, которые мы хотим купить.
Также вес тела человека измеряется в килограммах. Врачи используют этот параметр для определения здоровья и физической формы пациента. Например, если вес человека превышает норму, это может быть признаком ожирения или других проблем со здоровьем.
Кроме того, килограмм используется для измерения веса багажа перед поездкой. Когда мы летим на самолете, авиакомпании устанавливают ограничение на максимальный вес багажа. Мы должны убедиться, что наш багаж весит меньше или равно разрешенному лимиту, иначе мы можем столкнуться с дополнительными платежами или ограничениями.
Килограмм важен в повседневной жизни, поскольку помогает нам измерять и сравнивать массу различных объектов. Это позволяет нам принимать обоснованные решения и контролировать свои действия в соответствии с требованиями и ограничениями.