Metro

Metro
metro

Estándar de metro internacional utilizado desde 1889 hasta 1960
Valor longitud
Sistema SI
Tipo de principal
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El metro (designación rusa: m ; internacional: m ; del otro griego μέτρον "medida, metro") es una unidad de longitud en el Sistema Internacional de Unidades (SI) , una de las siete unidades básicas del SI . También es una unidad de longitud y es una de las unidades básicas en los sistemas ISS , MKSA , MKSK , MKSG , MSK , MKSL , MSS , MKGSS y MTS . Además, en todos los sistemas mencionados, el metro es la unidad del coeficiente de rozamiento por rodadura ., longitud de onda de radiación , camino libre medio , longitud de camino óptico , distancia focal , longitud de onda de Compton , longitud de onda de de Broglie y otras cantidades físicas que tienen la dimensión de longitud [1] .

Según la definición actual, el metro es la longitud del camino recorrido por la luz en el vacío en un intervalo de tiempo de 1 ⁄ 299 792 458 segundos [2] [3] .

Definición del metro

La definición moderna del metro en términos de tiempo y velocidad de la luz fue adoptada por la XVII Conferencia General de Pesos y Medidas (CGPM) en 1983 [2] [3] .

Un metro es la longitud del camino recorrido por la luz en el vacío en un intervalo de tiempo de 1⁄299792458 segundos .

De esta definición se sigue que en el SI la velocidad de la luz en el vacío se toma exactamente en 299.792.458 m/s . Así, la definición del metro, como hace dos siglos, vuelve a estar ligada al segundo , pero esta vez con la ayuda de la constante universal del mundo .

Los cambios en las definiciones de las unidades básicas del SI en 2018-2019 no afectaron al metro desde un punto de vista sustantivo, sin embargo, por razones estilísticas, se adoptó una nueva definición formal, que es completamente equivalente a la anterior [4] :

El metro, símbolo m, es la unidad SI de longitud; su valor se establece fijando el valor numérico de la velocidad de la luz en el vacío en exactamente 299 792 458 cuando se expresa en la unidad SI m s −1 , donde el segundo se define en términos de la frecuencia de transición en cesio .

Múltiplos y submúltiplos

De acuerdo con la descripción oficial completa del SI contenida en la versión actual del Folleto SI ( fr.  Folleto SI , eng.  El Folleto SI ), publicado por la Oficina Internacional de Pesos y Medidas (BIPM) , múltiplos decimales y unidades submúltiplos del medidor se forman utilizando prefijos SI estándar [5] . El "Reglamento sobre unidades de cantidades permitidas para uso en la Federación Rusa", adoptado por el Gobierno de la Federación Rusa , prevé el uso de los mismos prefijos en la Federación Rusa [6] .

múltiplos Dolnye
magnitud título designacion magnitud título designacion
10 1 metro decámetro señoras presa 10 −1 metro decímetro mensaje directo mensaje directo
10 2 metros hectómetro mmm mmm 10 −2 metros centímetro cm cm
10 3 metros kilómetro kilómetros kilómetros 10 −3 metros milímetro milímetro milímetro
10 6 metros megámetro mmm milímetro 10 −6 metros micrómetro micrón milímetro
10 9 metros gigámetro Mmm gm 10 −9 metros nanómetro Nuevo Méjico Nuevo Méjico
10 12 metros terametro t.m. Tm 10 -12 metros picómetro pm pm
10 15 metros petámetro Pm Pm 10 −15 metros femtómetro FM FM
10 18 metros examinador em em 10 −18 metros attómetro soy soy
10 21 metros zettametro Zm Zm 10 −21 metros zeptómetro gp zm
10 24 metros iottametro A ellos Ym 10 -24 metros yoctómetro a ellos mmm
     recomendado para su uso      no se recomienda la aplicación      no se usa o rara vez se usa en la práctica
Ejemplos de uso de múltiplos y submúltiplos
Factor Unidad Ejemplo Factor Unidad Ejemplo
10 3 kilómetro la longitud de la calle Tverskaya en Moscú  es de 1,6 km 10 −3 milímetro el tamaño de los insectos pequeños  es de ~1 mm
10 6 megámetro distancia de París a Madrid  - 1 mm 10 −6 micrómetro el tamaño típico de las bacterias  es ~1 µm
10 9 gigámetro diámetro del Sol  - 1,4 Gm 10 −9 nanómetro los virus más pequeños  - ~ 20 nm
10 12 terametro el radio de la órbita de Saturno  es de 1,5 Tm 10 −12 picómetro radio del átomo de helio  - 32 pm
10 15 petámetro año luz  - 21:46 10 −15 femtómetro diámetro del protón  - 1,75 fm
10 18 examinador distancia a Aldebarán  - 0.6 Em 10 −18 attómetro el radio característico de la interacción débil  es 2 am [7]
10 21 zettametro el diámetro de la Vía Láctea  es ~1 Sm 10 −21 zeptómetro —
10 24 iottametro radio del " Supercúmulo Local de Galaxias " - ~1 Im 10 −24 yoctómetro —

Relación con otras unidades de longitud

Unidad métrica expresada
en términos de una unidad que no pertenece al SI 		Unidad ajena al SI
expresada en términos de una unidad métrica
1 metro ≈ 39.37 pulgadas 1 pulgada ≡ 0.0254 metros
1 centímetro ≈ 0.3937 pulgadas 1 pulgada ≡ 2.54 centímetros
1 milímetro ≈ 0.03937 pulgadas 1 pulgada ≡ 25.4 milímetro
1 metro ≡ 1⋅10 10 angstrom 1 angstrom ≡ 1⋅10 −10 metros
1 nanómetro ≡ diez angstrom 1 angstrom ≡ 100 picómetros

Historia

En Europa, desde el colapso del imperio de Carlomagno , no había medidas estándar comunes de longitud: podían estandarizarse dentro de una jurisdicción (que a menudo tenía el tamaño de una ciudad comercial), pero no había medidas uniformes, y cada región podría tener el suyo propio. La razón de esto fue en cierta medida el hecho de que en los impuestos se usaban medidas de longitud (el impuesto, por ejemplo, podía medirse en una cierta longitud del lienzo), y dado que cada gobernante local imponía sus propios impuestos, las leyes establecían sus propios impuestos. unidades de medida del área correspondiente [8] .

Con el desarrollo de la ciencia en el siglo XVII , comenzaron a escucharse llamados a la introducción de una “medida universal” ( English  universal measure , como la llamó el filósofo y lingüista inglés John Wilkins en su ensayo de 1668 [9] ) o “ Metro católico” ( metro cattolico italiano  ) científico e inventor italiano Tito Livio Burattini a partir de su obra Misura Universale de 1675 [Comm. 1] [10] ), una medida que estaría basada en algún fenómeno natural, y no en la decisión de una persona en el poder, y que sería decimal, que reemplazaría a los muchos sistemas numéricos diferentes, por ejemplo, duodecimal común , que existía simultáneamente en ese momento.

El metro es la longitud del péndulo

La idea de Wilkins fue elegir, por unidad de longitud, la longitud de un péndulo con un semiperíodo de oscilación igual a 1 s . Péndulos similares habían sido demostrados poco antes por Christian Huygens , y su longitud era muy cercana a la longitud del metro moderno (así como a otras unidades de longitud utilizadas en ese momento, como la yarda ). Tito Livio Burattini propuso el "metro católico" medido de esta manera, que difería del moderno en medio centímetro. Sin embargo, pronto se descubrió que la longitud medida de esta manera difería según la ubicación de las medidas. El astrónomo francés Jean Richet , durante una expedición a América del Sur (1671-1673), descubrió un aumento en el período de oscilación del segundo péndulo en comparación con el observado en París. El péndulo, ajustado en París, se acortó en 1,25 líneas francesas (~ 2,81 mm) en el proceso de observación para evitar un desfase de 2 minutos por día. Esta fue la primera evidencia directa de una disminución de la gravedad a medida que nos acercábamos al ecuador, y dio una diferencia de 0,3% en la longitud entre Cayenne (en la Guayana Francesa) y París [11] .

Hasta la Revolución Francesa de 1789, no hubo avances en el establecimiento de una "medida universal". Francia estaba preocupada por la expansión de las unidades de longitud, la necesidad de reforma en esta área fue apoyada por una variedad de fuerzas políticas. Talleyrand revivió la idea de un péndulo de segundos y la propuso a la Asamblea Constituyente en 1790, con la aclaración de que la longitud estándar se mediría en una latitud de 45°N (aproximadamente entre Burdeos y Grenoble ). Así, el metro recibió la siguiente definición: un metro es la longitud de un péndulo con un semiperíodo de oscilación en una latitud de 45 ° igual a 1 s (en unidades SI, esta longitud es igual a g / π 2  · ( 1 s) 2 ≈ 0,994 m).

Inicialmente, esta definición se tomó como base ( 8 de mayo de 1790 , Asamblea nacional francesa ). Pero a pesar del apoyo de la asamblea, así como del apoyo de Gran Bretaña y los recién formados Estados Unidos, la propuesta de Talleyrand nunca se llevó a cabo [12] [Comm. 2] .

El metro forma parte del meridiano de París

El tema de la reforma de la unidad se remitió a la Academia de Ciencias de Francia , que creó una comisión especial encabezada por el ingeniero y matemático Jean-Charles de Borda . Borda fue un ferviente partidario de la transición al sistema decimal: mejoró la extremidad del teodolito de repetición , lo que permitió mejorar en gran medida la precisión de la medición de ángulos en el suelo, e insistió en que el instrumento se calibrara en grados ( 1 ⁄ 100 cuartos de círculo), y no en grados, de modo que el granizo se dividiría por 100 minutos, y un minuto por 100 segundos [13] . Para Borda, el método del segundo péndulo era una solución insatisfactoria, ya que se basaba en el segundo que existía en ese momento, una unidad no decimal que no era adecuada para el sistema de tiempo decimal propuesto para su implementación  , un sistema donde hay 10 horas. en un día, 100 minutos en una hora y 100 minutos en un minuto 100 segundos.

En lugar del segundo método del péndulo, la comisión, cuyos miembros incluían a Joseph Louis Lagrange , Pierre-Simon Laplace , Gaspard Monge y Condorcet  , decidió que la nueva unidad de medida debería ser igual a una diezmillonésima parte de la distancia desde el Polo Norte hasta el ecuador (un cuarto de la circunferencia de la tierra), medido a lo largo del meridiano que pasa por París [12] . Además del beneficio de que esta solución facilitaba el acceso a los topógrafos franceses, existía una ventaja tan importante que parte de la distancia de Dunkerque a Barcelona (unos 1000 km, es decir, una décima parte de la distancia total) se podía trazar desde el principio. y puntos finales situados sobre el nivel del mar , y justamente esta parte estaba en medio de un cuarto de circunferencia, donde la influencia de la forma de la Tierra , que no es una bola regular, sino achatada, sería mayor [12 ] .

El 30 de marzo de 1791 se adoptó la propuesta de definir el metro en función de la longitud del meridiano de la siguiente manera: una cuarentamillonésima parte del meridiano de París (es decir, una diezmillonésima parte de la distancia desde el polo norte al ecuador a lo largo de la superficie del elipsoide terrestre en la longitud de París). En unidades modernas, esto es metros. La idea de vincular la unidad de longitud al meridiano de la Tierra no era nueva: la milla náutica y las leguas se definían anteriormente de la misma manera .

La unidad recién definida recibió el nombre de "metro verdadero y final" ( fr.  meter vrai et définitif ) [1] .

El 7 de abril de 1795, la Convención Nacional aprobó una ley que introdujo el sistema métrico en Francia e instruyó a los comisionados, que incluían a C. O. Coulomb , J. L. Lagrange , P.-S. Laplace y otros científicos, para llevar a cabo trabajos sobre la determinación experimental de unidades de longitud y masa . En 1792-1797, por decisión de la Convención revolucionaria, los científicos franceses Delambre (1749-1822) y Mechain (1744-1804) midieron el arco del meridiano parisino de 9° 40' de longitud desde Dunkerque a Barcelona en 6 años , estableciendo un cadena de 115 triángulos por toda Francia y parte de España. Posteriormente, sin embargo, resultó que debido a una consideración incorrecta de la compresión del polo de la Tierra, el estándar resultó ser 0,2 mm más corto; por tanto, la longitud del meridiano es sólo de aproximadamente 40.000 km.

El primer prototipo del patrón de metro se hizo de latón en 1795. .

La unidad de masa ( kilogramo , cuya definición se basaba en la masa de 1 dm 3 de agua ), también estaba ligada a la definición del metro .

En 1799, se fabricó un metro patrón de platino , cuya longitud correspondía a una cuarentamillonésima parte del meridiano de París [14] .

Durante el reinado de Napoleón, el sistema métrico se extendió a muchos países de Europa. El beneficio de su uso fue tan obvio que incluso después de la destitución de Napoleón del poder, la adopción de unidades métricas continuó [15] :

A fines del siglo XIX, de los países grandes, solo en Gran Bretaña (y sus colonias), EE. UU., Rusia, China y el Imperio Otomano seguían siendo medidas tradicionales de longitud.

El sistema métrico se basó en el metro como unidad de longitud y el kilogramo como unidad de masa , que fue introducido por la " Convención Métrica ", adoptada en la Conferencia Diplomática Internacional de 17 Estados (Rusia, Francia, Gran Bretaña, EE. UU. , Alemania, Italia, etc.) el 20 de mayo de 1875 [16] .

En 1889, se hizo un estándar internacional más preciso del metro. Este estándar está hecho de una aleación de 90% de platino y 10% de iridio [17] y tiene una sección transversal en forma de X. Se depositaron copias del mismo en países donde el metro era reconocido como la unidad estándar de longitud.

Copias del patrón del metro

Nº 27 - EE. UU. [18]

No. 28 - URSS [18] (Rusia)

Mayor desarrollo

En 1960, se decidió abandonar el uso de un objeto hecho por el hombre como medidor estándar, y desde ese momento hasta 1983, el medidor se definió como el número 1.650.763,73 multiplicado por la longitud de onda de la línea naranja (6.056 Å ) del espectro . emitida por el isótopo de criptón 86 Kr en el vacío . Después de la adopción de la nueva definición, el prototipo de platino-iridio del metro continúa almacenado en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas en las condiciones que se definieron en 1889. Sin embargo, ahora su estado ha cambiado: la longitud del prototipo ya no se considera exactamente igual a 1 m, y su valor real debe determinarse experimentalmente. Para su propósito original, el prototipo ya no se usa.

A mediados de la década de 1970, se habían logrado avances significativos en la determinación de la velocidad de la luz . Si en 1926 el error de las mediciones más precisas en ese momento, realizadas por A. Michelson , era de 4000 m/s [19] , luego en 1972 se informó que el error se redujo a 1,1 m/s [20] . Después de repetidas comprobaciones del resultado obtenido en varios laboratorios, la XV Conferencia General de Pesos y Medidas en 1975 recomendó utilizar como valor de la velocidad de la luz en el vacío un valor igual a 299.792.458 m/s con un error relativo de 4 10 −9 , que corresponde a un error absoluto de 1,2 m/s [21] . Posteriormente, en 1983, fue este valor el que la XVII Conferencia General de Pesos y Medidas sentó las bases para una nueva definición del metro [2] .

Definiciones de medidores desde 1795 [22]
La Fundación la fecha Error absoluto Error relativo
1 ⁄ 10.000.000 parte de un cuarto del meridiano de París, determinado a partir de los resultados de las mediciones realizadas porDelambreyMéchain 1795 0,5—0,1 mm 10 −4
El primer estándar Meter des Archives en platino 1799 0,05—0,01 mm 10 −5
Perfil de platino-iridio a la temperatura de fusión del hielo (1er CGPM ) 1889 0,2–0,1 µm 10 −7
Perfil de platino-iridio a temperatura de fusión del hielo y presión atmosférica, soportado por dos rodillos (VII CGPM) 1927 desconocido desconocido
1 650 763,73 longitudes de onda de la línea naranja (6056 Å ) del espectro emitido por el isótopo criptón 86 Kr en el vacío (XI CGPM) 1960 4nm _ 4 10 −9 [2]
Longitud del camino recorrido por la luz en el vacío en (1/299 792 458) segundos (XVII CGPM) 1983 0,1 nanómetro 10 −10

Metro lineal

Un metro lineal es una unidad de medida del número de objetos largos (los llamados molduras , materiales, etc.), correspondientes a una pieza o sección de 1 metro de largo. Un metro lineal no es diferente de un metro normal, es una unidad que mide la longitud de un material, independientemente de su ancho. Un medidor lineal puede, por ejemplo, medir conductos de cables, tableros, láminas de metal, tuberías, zócalos, juntas de ventanas, telas. Aunque para las telas sería más correcto medir su área, pero si se supone que el ancho de la tela es conocido y constante, se utiliza el concepto de “metro lineal” (por regla general, el ancho de la tela es de 1,4 m , y por tanto el metro lineal de tela es una pieza de 1,0 × 1,4 m). Estrictamente hablando, en la vida cotidiana se usa con más frecuencia el concepto de un metro lineal, la información sobre el ancho o la altura de los objetos se da a entender como conocida o no importante. El nombre de un metro lineal se distingue en la literatura especial o para crear una coloración expresiva diferente del habla.

La literatura metrológica no recomienda el uso del término "metro lineal". La regla general es que, si es necesario, se deben incluir palabras explicativas en el nombre de la cantidad física, y no en el nombre de la unidad de medida. Por lo tanto, por ejemplo, debe escribir "la longitud lineal es de 10 m", y no "la longitud es de 10 metros lineales". m" [23] .

Notas

Comentarios
  1. ↑ Metro cattolico (literalmente , medida católica [que significa "universal"]"), tomado del griego μέτρον καθολικόν ( métron katholikón ).
  2. ↑ Sin embargo, la idea de un péndulo de segundos para establecer una longitud estándar no murió por completo, y tal estándar se usó para determinar la longitud de una yarda en Gran Bretaña en el período 1843-1878.
Fuentes
  1. ↑ 1 2 Dengub V. M., Smirnov V. G. Unidades de cantidades. Referencia del diccionario. - M. : Editorial de Normas, 1990. - S. 77-82. — 240 s. — ISBN 5-7050-0118-5 .
  2. ↑ 1 2 3 4 Definición del metro Archivado el 26 de junio de 2013 en Wayback Machine  Resolución 1 de la XVII Conferencia General de Pesos y Medidas (1983 )
  3. ↑ 1 2 Regulaciones sobre unidades de cantidades permitidas para uso en la Federación Rusa. Unidades básicas del Sistema Internacional de Unidades (SI) (enlace inaccesible) . Fundación Federal de Información para Asegurar la Uniformidad de las Medidas . Rosstandart . Consultado el 28 de febrero de 2018. Archivado desde el original el 18 de septiembre de 2017. 
  4. ↑ Unidades base SI (enlace descendente) . BIPM . Consultado el 22 de junio de 2019. Archivado desde el original el 23 de diciembre de 2018. 
  5. ↑ Folleto del SI Archivado el 26 de abril de 2006 en Wayback Machine Descripción oficial del SI en el sitio web de la Oficina Internacional de Pesos y Medidas
  6. ↑ Regulaciones sobre unidades de cantidades permitidas para uso en la Federación Rusa. Multiplicadores decimales, prefijos y designaciones de prefijos... (enlace inaccesible) . Fundación Federal de Información para Asegurar la Uniformidad de las Medidas . Rosstandart . Consultado el 28 de febrero de 2018. Archivado desde el original el 18 de septiembre de 2017. 
  7. ↑ Okun L. B. Interacción débil // Enciclopedia física  : [en 5 volúmenes] / Cap. edición A. M. Projorov . - M .: Gran Enciclopedia Rusa , 1994. - V. 4: Poynting - Robertson - Serpentinas. - S. 552-556. - 704 pág. - 40.000 copias.  - ISBN 5-85270-087-8 .
  8. ↑ Nelson, Robert A. (1981), Fundamentos del sistema internacional de unidades (SI) , Phys. Profesor : 596–613 , < http://plato.if.usp.br/1-2009/fmt0159n/PDFFiles/ThePhysTeacher_FoundationsOfTheSI.pdf > Archivado el 6 de julio de 2011 en Wayback Machine . 
  9. ↑ Wilkins, John (1668), An Essay Towards a Real Character, And a Philosophical Language , Londres: Gillibrand , < http://www.metricationmatters.com/docs/WilkinsTranslationLong.pdf > Archivado el 20 de marzo de 2012 en Wayback Machine . 
  10. ↑ Misura Universale , 1675  .
  11. ↑ Poynting, John Henry. Un libro de texto de física: propiedades de la materia  : [ ing. ]  / John Henry Poynting, Joseph John Thompson. — 4to. - Londres: Charles Griffin, 1907. - P. 20. Archivado el 21 de septiembre de 2013 en Wayback Machine .
  12. ↑ 1 2 3 Grand dictionnaire universel du XIXe siècle  (fr.) , París: Pierre Larousse, 1866-1877, p. 163-164.
  13. ↑ JJ O'Connor, E. F. Robertson. Juan Carlos de Borda  MacTutor . Facultad de Matemáticas y Estadística de la Universidad de St Andrews, Escocia (abril de 2003). Consultado el 13 de agosto de 2010. Archivado desde el original el 8 de junio de 2011.
  14. ↑ Breve historia de la SI  . Oficina Internacional de Pesas y Medidas . Consultado el 12 de julio de 2010. Archivado desde el original el 21 de agosto de 2011.
  15. ↑ Guevara I., Carles P. Midiendo el mundo. Calendarios, medidas de longitud y matemáticas. - M. : De Agostini, 2014. - S. 125-126. — 160 s. — (El Mundo de las Matemáticas: en 45 tomos, tomo 38). — ISBN 978-5-9774-0733-5 .
  16. ↑ Sistema métrico de medidas (enlace inaccesible) . Historia de las mediciones . Consultado el 12 de julio de 2010. Archivado desde el original el 27 de octubre de 2011. 
  17. ↑ PLATINA - artículo de la enciclopedia "Circumnavigation" .
  18. ↑ 1 2 Elliott, L., Wilcox, W. Física / trad. De inglés. edición A. I. Kitaygorodsky . - 3º, corregido. - M. : Nauka, 1975. - S. 31. - 736 p. - 200.000 copias.
  19. ↑ Óptica Landsberg G.S. - M. : Fizmatlit, 2003. - S.  387 . — ISBN 5-9221-0314-8 .
  20. ↑ Evenson KM, Wells JS, Petersen FR, Danielson BL, Day GW Velocidad de la luz a partir de mediciones directas de frecuencia y longitud de onda del láser estabilizado con metano   // Física . Rvdo. Let.. - 1972. - vol. 29, núm. 19 _ - Pág. 1346-1349. -doi : 10.1103 / PhysRevLett.29.1346 .
  21. ↑ Valor recomendado para la velocidad de la luz Archivado el 7 de octubre de 2008 en Wayback Machine  (ing.) Resolución 2 de la XV Conferencia General de Pesos y Medidas (1975)
  22. ↑ Enciclopedia de unidades científicas, pesos y medidas: sus equivalencias SI y orígenes . - Springer, 2004. - Pág. 5. - ISBN 1-85233-682-X .
  23. ↑ Dengub V. M., Smirnov V. G. Unidades de cantidades. Referencia del diccionario. - M. : Editorial de Normas, 1990. - S. 78. - 240 p. — ISBN 5-7050-0118-5 .

Literatura

Enlaces

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