Sistem practic al inginerilor

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Sistemul practic al inginerilor sau sistemul tehnic (prescurtat ca „ST”) [1] folosește lungimea , forța , timpul și temperatura ca mărimi fundamentale. [2] S-a născut din încercarea de a refuza sistemul metric în domeniul tehnic, înlocuind diferitele sisteme tehnice regionale de măsurare înainte de unificarea Italiei , care aveau o origine practică, la fel ca toate sistemele tehnice tradiționale. În prezent, acesta este înlocuit progresiv de sistemul internațional , care reprezintă un sistem care este încă în viață și în evoluție.

Descriere

Sistemul tehnic italian a derivat, dacă este necesar, unități de măsură din sistemul metric, pentru a înlocui unitățile practice locale corespunzătoare. În unitățile metrice, calculele sunt ușurate de mulți factori de conversie care afectează calculele în unitățile tehnice locale. Prin urmare, în Italia , majoritatea unităților tehnice provin din fericire din sistemul metric , datând din Revoluția Franceză , în timp ce, de exemplu, în Statele Unite, din păcate, sistemul tehnic adoptat este un set de unități obișnuite , care au rămas foarte asemănătoare la cele ale vechiului sistem imperial britanic.precedând abordarea iluministă a Revoluției franceze. Într-adevăr, unitățile obișnuite din SUA sunt substanțial similare cu unitățile romane sau germanice. Pentru americani, ca și pentru aceste popoare antice, este de fapt mult mai puțin natural să se facă calcule cu cantități fizice, deoarece conversiile dintre unitățile lor practice sunt mult mai complicate. Pentru majoritatea dintre ei nu este firesc să raționăm în unitățile sistemului internațional, unde conversiile sunt imediate.

Într-adevăr, un sistem tehnic, din păcate, nu are niciodată caracterul neutralității . Din acest motiv, este recomandabil, acolo unde este posibil, să se adopte sistemul internațional , alegând în mod corespunzător prefixele pentru a adapta ordinea de mărime a măsurătorii, sau chiar un sistem natural , în care nu există constante dimensionale . De fapt, utilizarea sistemelor naturale este obișnuită în fizică , mai ales atunci când dificultatea și implicarea ramurilor foarte diferite sunt mari: acest lucru vă permite să vă concentrați asupra cantităților fizice reale, eliminând toate constantele și detaliile irelevante. Datorită acestei metode, conversiile între unitățile de măsură și distincția matricei istorice între mărimi care în realitate erau atunci omogene, pot fi realizate cu viclenie numai atunci când se calculează valorile mărimilor pentru cazul practic luat în considerare. O ecuație formulată într-un anumit sistem tehnic are întotdeauna caracterul unei formule dimensionale : tehnici de analiză dimensională sunt folosite pentru a o purifica.

Limita sistemului tehnic constă, de fapt, în diversitatea convențiilor care au fost adoptate independent în diferite state și culturi, care nu comunicau între ele. Sistemul internațional, pe de altă parte, are printre obiectivele sale declarate acela de a fi neutru , referindu-se la constante fizice universale: ideea s-a născut în contextul iluminismului și a fost aplicată pentru prima dată în timpul revoluției franceze . De exemplu, căutarea revoluționară de a măsura cu precizie circumferința Pământului a avut intenția de a defini o unitate de lungime (viitorul metru ) care ar putea fi împărtășită pentru prima dată de toți oamenii. Unitățile tehnice tradiționale, cum ar fi inch , picior , oră , lira , lira , lira pe inch pătrat , au fost întotdeauna într-o anumită stare și cultură și, atunci când sunt răspândite în alte contexte, își evidențiază imediat celălalt caracter. Adesea, aceștia își pot aminti conotațiile tipice ale colonialismului și imperialismului , în referințele lor implicite.

În Italia și în alte țări ale Uniunii Europene , sistemul tehnic se bazează din fericire pe sistemul zecimal: folosește metrul sau centimetrul ca unitate de lungime, kilogramul-forță sau kilogramul-greutate ca unitate de forță și caloria ca unitate de forță.unitatea de măsură a căldurii. [3]

ST a fost folosit până în al doilea război mondial de către ingineri și tehnicieni în construcții, mecanică și sisteme termice. A fost adesea incomplet, deoarece se referea doar la mărimi mecanice și termice, de exemplu lipsind unitățile de măsurare pentru aplicații electrice. [4]

Standardele tehnice ” pentru executarea lucrărilor de oțel și beton armat, emise periodic de Ministerul italian al lucrărilor publice, constituie un interesant observator privind înlocuirea progresivă a sistemului tehnic cu sistemul internațional. De fapt, până la începutul anilor 1980 au fost formulate exclusiv prin unitățile sistemului tehnic. Din 1985 până în 1992, aceștia au folosit cele ale sistemului internațional, raportând totuși, prin intermediul dispozitivelor tipografice adecvate (paranteze, cursive), afișarea conținutului și în unitățile sistemului tehnic. Primele standarde tehnice formulate numai prin unitățile sistemului internațional au fost cele emise cu Decretul ministerial din 9 ianuarie 1996. De atunci, deși cu o anumită rezistență, inginerii și arhitecții italieni utilizează (sau ar trebui să folosească) exclusiv unități ale sistemului internațional .

Unitate de baza

Nefiind definit oficial de un organism de reglementare, sistemul tehnic actual nu definește unitățile, ci ia definițiile organizațiilor internaționale, în special Conferința generală a greutăților și măsurilor ( CGPM ). Pot exista variații în funcție de timp, loc și nevoile unei anumite zone. Cu toate acestea, există un acord considerabil în ceea ce privește contorul, kilogramul-forță și al doilea drept fundamentale.

Lungime

Contorul este utilizat în mod normal ca unitate de lungime, dar, atunci când nu este practic, deoarece este prea mare, se pliază până la centimetru. Definiția este cea dată de GFCM.

Putere

Unitatea de forță este kilogramul-forță sau kilogramul-greutate (simboluri kg f sau kg p și kp, din kilopondul englez), definit ca greutatea unei mase de 1 kg ( SI ) în condiții de greutate normală ( g = 9.80665 m / s² la 45 ° latitudine și la nivelul mării), prin urmare este independent de valoarea gravitației locale.

Standardul ISO 80000 din apendicele C, unde raportează echivalențe cu unități depreciate, definește 1 kg f = 9.80665 N și afirmă că, dacă se folosește greutatea sau forța kilogramului, simbolul trebuie să se distingă de cel care indică masa de 1 kg. [5]

Vreme

Unitatea de măsură a timpului este al doilea , simbolul s, aceeași definiție ca SI Cu toate acestea, este însoțită și de minute (= 60 s, simbol min ) și ore (= 60 min, simbol h ) după cum este necesar.

Temperatura

Unitatea de măsură preferată pentru temperatură este gradul Celsius (simbol ° C), în timp ce în sistemul internațional (SI) unitatea de măsură pentru temperatură este gradul Kelvin (simbolul K). Zero pe scara Kelvin corespunde la -273,15 ° C și se numește zero absolut. Corespunde temperaturii la care agitația termică a particulelor care alcătuiesc materia ar trebui teoretic anulată.

Unități derivate

Celelalte unități ale sistemului tehnic (viteză, masă, lucru etc.) sunt derivate din cele anterioare prin intermediul legilor fizice, în acest caz vorbim de unități derivate.

Masa

Unitatea de masă derivă din legea a 2-a a lui Newton , deoarece Forța = Masa × Accelerarea , o unitate tehnică de masă, indicată ca UTM sau utm ., Este definită ca masa care accelerează cu 1 m / s 2 atunci când i se aplică o forță de 1 kilogram-forță, ca [6] apoi:

  • 1 UTM = 1 = 9.80665 kg
  • și, prin urmare, 1 kg ≈ 0,102 UTM.

În țările vorbitoare de limbă engleză este denumit și hyl sau slug metric ( cană ), în timp ce în țările vorbitoare de limbă germană este cunoscut și sub denumirea de TME. [7] [8]

Energie și muncă

Energie mecanică

Munca și energia mecanică sunt măsurate cu kilogrammetrul (simbol kgm ), adică kilogramul-forță pe metru. Un kilogram este lucrarea necesară pentru a aplica o forță de un kilogram-greutate pentru o deplasare de un metru în aceeași direcție ca forța. În practică, aceasta corespunde muncii necesare pentru ridicarea unui corp cu un kilogram de greutate cu un metru: 1 kgm = 1 kg f × 1 m

Căldură

În sistemul tehnic, căldura este tratată ca o cantitate independentă de energia mecanică și, prin urmare, este utilizată o unitate specială. Unitatea de măsură utilizată este caloria (simbolul cal ), dar atunci când nu este practic, deoarece este prea mică, este preferată kilocaloria mai confortabilă (simbolul kcal ). Dacă este necesar să indicați o cantitate și mai mare de căldură, utilizați termia (simbolul th ) egal cu un milion de calorii, care de fapt coincide cu megacaloria (simbolul Mcal ) [9] . Această distincție nu mai este considerată necesară de CGPM și kilogramul nu mai este utilizat.

Putere

Pentru putere, se utilizează 2 unități diferite, în funcție de domeniul de aplicare, făcând distincție între puterea mecanică și cea calorică.

Puterea mecanică

Se folosește puterea (simbol CV): 1 CV = 75 kgm / s = (75 g ) W = 735,49875 W

Puterea calorică

Se folosește caloria pe oră ( cal / h ) sau, mai frecvent, kilocaloria pe oră ( kcal / h ): 1 kcal / h = 1000 cal / h = 1.1630556 W

De asemenea, termia pe oră (m / h ), fiind termică egală cu 1 Mcal, atunci: 1 m / h = 1 Mcal / h = 1,1630556 kW .

Presiune și efort

Presiunea a fost de obicei exprimată în atmosfere tehnice sau în t = kg f / cm 2 (kilogram-forță pe centimetru pătrat). Mai târziu am trecut la bară , deoarece este un multiplu al lui Pascal în baza zece: acest lucru elimină unele erori în conversie. Conversia corespunde accelerației standard datorită valorii gravitației în SI (gn = 9.80665 m s-2):

1 la = 1 kg f / cm 2 = 0,980665 bar

În sistemele de apă și irigații, metrul coloanei de apă ( mca sau mH 2 O) a fost, de asemenea, utilizat pe scară largă, adică presiunea exercitată la baza unei coloane de apă de 1 metru înălțime, această unitate este flancată de milimetrul submultiplu al coloanei de apă (mm ca sau mmH 2 O ) asociată în general cu căderi de presiune :

  • 1 mH 2 O = 0,1 kg f / cm 2 = 0,1 la t = 9 806 , 65 Pa ;
  • 1 la t = 10 mH 2 O;
  • 1 mmH 2 O = mH 2 O = 9,80665 Pa ;
  • presiunea atmosferică normală (1 atm) este egală cu 10,33 mH 2 O = 1,033 la;

Există două scale de măsurare care utilizează atmosfera tehnică [10] :

  • scara absolută numită atmosferă tehnică absolută (prescurtată în ata ), care fixează zero la presiunea în vid;
  • scara relativă numită atmosfera tehnică reală (prescurtată în mâncare ), care fixează zero la valoarea presiunii atmosferice normale.

În alte domenii tehnice, se folosește milimetrul de mercur , cunoscut și sub numele de torricelli (simboluri mmHg și, respectiv, torr ), care corespunde presiunii la baza unei coloane de mercur de 1 mm înălțime: 1 torr = 13,595 mmH 2 O = 133,3 Pa .

În domeniul mecanicii corpului, tensiunile interne și modulele de elasticitate au fost măsurate în kg f / mm 2 , dintre care un reziduu rămâne în definiția durității Vickers și Brinell , ale cărei valori corespund formal acestei unități; rezultă că 1 kg f / mm 2 = 9.806 65 N / mm 2 = 9.806 65 MPa aproximativ 10 MPa, în mod similar o tonă-forță pe milimetru pătrat (t f / mm 2 ) corespunde cu 9.806 65 GPa . De exemplu, modulul de întindere a elasticității oțelului în ST este egal cu 21 000 kg f / mm 2 = 21 t f / mm 2 sau aproximativ 206 GPa . [11]

Utilizare

Până la adoptarea SI, sistemul tehnic s-a dezvoltat din necesitatea de a avea unități adecvate fenomenelor obișnuite (unități practice) spre deosebire de sistemul centesimal care predomină în fizica teoretică (unități absolute). [12] [13]

Sistemul tehnic al unităților a fost utilizat în principal în inginerie . Deși este încă folosit ocazional, acum a căzut în desuetudin după adoptarea Sistemului internațional de unitate ca singurul sistem juridic de unitate din aproape toate națiunile. [14]

Masă sau greutate?

În limbajul comun, conceptele de masă și greutate sunt adesea confundate, dar sunt concepte fizice diferite. Masa este o proprietate a corpului care exprimă coeficientul de proporționalitate între forța aplicată și accelerația suferită, indiferent de contextul de măsurare. Masa se măsoară cu kilogramul-masă (indicată aici kg m pentru a sublinia că este o măsură a masei) [15] așa cum este definită în SI

Greutatea este o cantitate care măsoară forța cu care un corp este atras de un alt corp de referință, de exemplu Pământul și depinde strict de accelerația locală datorată gravitației. De exemplu, pe Pământ o persoană are o greutate diferită decât ar avea pe Lună , ar cântări aproximativ ⅙, deoarece valoarea locală a accelerației gravitaționale este de aproximativ din cea a Pământului [16] .

Ceea ce contribuie la confuzie este că în viața de zi cu zi masa și greutatea sunt măsurate în kilograme. În realitate, când greutatea este exprimată în kilograme, se face referire la greutatea în kilograme (kg p ), care este forța pe care Pământul o exercită asupra unei mase de un kilogram [17] . Deci, o persoană care are o masă de 78 kg m cântărește pe Pământ 78 kg p (≈ 76,5 daN ) și pe Lună 13 kg p (= 78, aprox 12,7 daN ), deși masa sa este neschimbată (întotdeauna 78 kg m ).

Notă

  1. ^ technician , on Dictionary of Physical Sciences , Treccani, 1996. Accesat la 26 iunie 2015 (arhivat din original la 24 iunie 2015) .
    „Sistemul t”. .
  2. ^ ( ES , EN ) Real Academy of Exact, Physical and Natural Sciences of Madrid, Scientific and Technical Dictionary Spanish-English , ed. A 3-a. ilustrat, 1627 pagini, Espasa, 1996, p. 937, ISBN 978-84-239-9407-6 . Adus la 24 iunie 2015 (arhivat din original la 25 iunie 2015) .
  3. ^ (EN) Olle Järnefors, Metric Units Galore: 311 Unități numite cu definiție și dimensiune simbol (TXT) și în Compendium, rev. 7 , Kista, Suedia, 10 aprilie 2000. Adus la 23 iunie 2015 (arhivat din original la 23 mai 2015) .
  4. ^ Francesco M. Iaconis, Elements of Metrology of physical entity of systems of units units and samples , Società Editrice Esculapio, 2013, pp. 113-121. Adus la 21 august 2017 (Arhivat din original la 22 august 2017) .
  5. ^ ( EN ) Anexa C: Alte unități non-SI date pentru informații, în special cu privire la factorii de conversie , în ISO 80000-3, Cantități și unități - Partea 3: Spațiu și timp , ed. 1, Geneva, CH, ISO / IEC, 2006, p. 19.
    „Simbolurile kgf (kilogram-forță) și kp (kilopond) au fost utilizate ambele. Această unitate se distinge de greutatea locală a unui corp cu masa de 1 kg. " .
  6. ^ [M] identifică unitatea de masă, [F] cea a forței, [L] lungimea și [T] timpul. A se vedea ( EN ) ER Cohen, T. Cvitas, JG Frey, B. Holmstrom, K. Kuchitsu, R. Marquardt, I. Mills, F. Pavese, M. Quack, J. Stohner, HL Strauss, M. Takami și AJ Thor, Cantități, unități și simboluri în chimia fizică ( PDF ), ediția a treia, ediția a doua, editura Cambridge, IUPAC și RSC, 2008, nota 1, p.4.
    „Simbolul [Q] a fost utilizat formal pentru dimensiunea lui Q, dar acest simbol este utilizat și preferat pentru unitatea de Q.” .
  7. ^ Ce este un slug, în sistemul de măsurare a greutății [inginerie]? , pe măsurători și unități Cât de departe este o ligă? , 9 octombrie 2000. Accesat la 23 iunie 2015 .
    «„ Echivalentul metric ”al melcului este hyl-ul de exact 9.80665 kg, care este unitatea de masă a așa-numitului„ sistem metric-tehnic ”. Hyl este, de asemenea, numit "melc metric" sau desemnat prin acronimul german TME (Technische Mass Einheit). O masă de un hyl este accelerată la o rată de un metru pe secundă pătrată cu o forță de un kilogram-forță (și anume, 9.80665 N). " .
  8. ^ François Cardarelli, Enciclopedia unităților științifice, greutăți și măsuri: echivalențele lor și originile lor , ilustrate, retipărite, revizuite, Londra, Springer Science & Business Media, 2003, p. 447, ISBN 978-1-85233-682-0 . Adus la 23 iunie 2015 (arhivat din original la 24 iunie 2015) .
  9. ^ termia , pe Dicționar de științe fizice , Treccani, 1996. Accesat la 23 iunie 2015 (arhivat din original la 24 iunie 2015) .
    «Termìa [Der. a gr. thermós "fierbinte"] Unitate de măsură calorimetrică, nu SI, uneori folosită, spec. în trecut, în loc de megacalorii, aceasta este egală cu 10 6 calorii. " .
  10. ^ atmosfèra , on Dictionary of Physical Sciences , Treccani, 1996. Accesat la 24 iunie 2015 (arhivat din original la 25 iunie 2015) .
    „Această unitate este uneori numită a. tehnică absolută (symb. ata), numindu-se a. tehnica actuală (sim. ate) unitatea de măsură pentru suprapresiune sau subpresiune în raport cu presiunea atmosferică, indicată și cu simbolurile ted. atü și respectiv atu. " .
  11. ^ Giovannozzi R., Capitolul X - Arcuri , în Construcția de mașini , vol. 1, ediția a 3-a, Bologna, Pàtron, 1980, p. 437.
  12. ^ Cu referire la faptul că unitățile fundamentale nu depind de loc și sunt invariabile. Kilogramul-forță, de exemplu, nu este - în principiu - o unitate absolută, deoarece accelerația gravitației variază de la un loc la altul. Vezi Giovanni GIORGI, Sisteme de unitate , pe Enciclopedia Italiana , Treccani, 1937. Accesat la 23 iunie 2015 (arhivat din original la 24 iunie 2015) .
  13. ^ ( ES ) CB Comas, Absolute units and practice units , în Manuales Gallach , titlu original: Unidades absolutas y unidades prácticas , vol. 21, 198 de pagini, Sucesores de Manuel Soler, 1910. Accesat la 23 iunie 2015 (arhivat din original la 24 iunie 2015) .
  14. ^ În Italia a fost adoptat prin lege cu DPR nr. 808/1982. A se vedea Decretul Președintelui Republicii din 12 august 1982, nr. 802 , pe tema „ Punerea în aplicare a Directivei (CEE) nr. 80/181 privind unitățile de măsură
  15. ^ prof. Falleri Monica, Kilogram mass and kilogram weight , on eduscienze.areaopen.progettotrio.it , A didactic path on weight, Scuola Milite Ignoto / State didactic circle of Lastra a Signa, 1998/1999. Adus la 24 iunie 2015 (arhivat din original la 19 decembrie 2015) .
  16. ^ Diferența dintre greutatea și masa unui obiect , pe www.sapere.it , sunteți sigur că știți? > StudiaFacile> Fizică> Mecanică> Forțe și principii ale dinamicii> Diferența dintre greutatea și masa unui obiect, De Agostini Editore. Adus pe 24 iunie 2015 .
  17. ^ Diferența de masă și greutate , pe www.okpedia.it , Okpedia - enciclopedie online independentă pentru diseminarea gratuită a cunoștințelor și cunoștințelor. URL accesat la 24 iunie 2015 (arhivat din original la 24 iunie 2015) .

Elemente conexe

linkuri externe