Эталон – это мера или измерительный прибор, служащий для воспроизведения, хранения и передачи единиц какой-либо величины. Эталон, утвержденный в качестве исходного для страны, называется Государственным эталоном.
Краткая историческая справка
Человеку необходимо описывать окружающую его действительность, причем так, чтобы его понимали другие люди. Именно по этой причине все цивилизации создавали свои системы измерений.
Современная система измерений берет свое начало в XVIII во Франции. Именно тогда комиссия из известнейших ученых предложила свою десятичную метрическую систему мер. Первоначально в метрическую систему входили метр, квадратный метр, кубический метр и килограмм (масса 1 куб. дециметра воды при 4 °C), вместимости – литр, то есть 1 куб. дециметр, площадь земельных участков – ар (100 кв. метров) и тонна (1000 килограммов).
В 1875 году была подписана метрическая конвенция, целью которой было обеспечение международного единства метрической системы. На базе этой метрической системы возникали свои системы и единицы, которые плохо соотносились друг с другом, поэтому в 1960 была принята Международная система единиц SI (СИ). В СИ принято несколько основных единиц измерения: метр, килограмм, ампер, кельвин, кандела, моль, а также дополнительные единицы для измерения углов – радиан и стерадиан.
Эталон массы
Чтобы погрешность измерений была минимальной, ученые создают большие и сложные в эксплуатации комплексы. Тем не менее, эталон массы неизменен – это платиново-иридиевая гиря, изготовленная в 1889 году. Всего было изготовлено 42 эталона, два из которых отправились в Россию.
Эталон килограмма хранится в Санкт-Петербурге, во ВНИИМ им. Д.М. Менделеева (именно он был инициатором принятия Россией французской метрической системы). Эталон стоит на кварцевой подставке, под двумя стеклянными колпаками (чтобы исключить попадание пыли), внутри стального сейфа. Эталонные весы, которые являются частью эталона, стоят на особом фундаменте. Эта конструкция весит 700 тонн и не связана со стенами здания, чтобы вибрации не искажали измерений.
Температура и влажность поддерживаются на неизменном уровне, а все операции ведутся с манипуляторов, чтобы исключить влияние температуры тела и случайных частыц впроде пылы, при использовании человеческого труда. Погрешность эталона массы России не превышает 0,002 мг.
Сущность измерительной операции осталась прежней и сводится к сравнению двух масс при взвешивании. Изобретены сверхчувствительные весы, растет точность взвешивания, благодаря которой появляются новые научные открытия, но все же эталон массы — это источник головной боли для метрологов всего мира.
k - ?
Поскольку в задаче не оговорено, в каком направлении, вверх или вниз, действует сила 75 Н, то надо рассмотреть оба случая.
Так как брусок перемещается с постоянной скоростью, то в соответствии с первым законом Ньютона сумма сил, действующих на брусок равна нулю.
1) Рисунок 1. Сила F =75 H направлена вниз. Данную силу можно разложить на вертикальную (Fв) и горизонтальную (Fг) составляющие.
Fв = F*sinα; Fг = F*cosα
Условие равновесия по оси Х: Fг = Fтр; по оси Y: N = mg + Fв = mg + F*sinα.
Fтр = k*N. Значит Fг = k*N. Или F*cosα = k*(mg + F*sinα).
Отсюда k = F*cosα/(mg + F*sinα) = 75√3/2(20*10+75*0,5) = 0,273481 ≈ 0,3 2) Рисунок 2. Сила F =75 Н направлена вверх. Модули вертикальной и горизонтальной составляющих этой силы такие же, как и в первом случае.
Условия равновесия по Х: Fг = Fтр; по Y: N + Fв = mg или N = mg – Fв = mg - F*sinα.
Fтр = k*N. Значит Fг = k*N. Или F*cosα = k* (mg - F*sinα).
Отсюда k = F*cosα/(mg - F*sinα) = 75корен3/2(20*10-75*0,5) = 0,3997≈0,4