Témata
Reklama

Měřit vše měřitelné, neměřitelné učinit měřitelným

Proč vlastně lidé začali měřit a jaké důvody je vedly k další systematické činnosti v tomto měření? Co je to soustava SI a jak se má využívat v teorii a praxi?

Od roku 1980 u nás platí nová mezinárodní měřicí soustava jednotek SI. Přinesla mnoho nového, stala se logickým vyvrcholením tisícileté historie měření. Jednotky, které se dnes užívají pro měření např. fyzikálních veličin, se používaly vždy a všude - to platí ostatně dodnes. Lidstvo k nim dospělo po dlouhé a ne vždy jednoduché cestě.
Reklama
Reklama

Pohled do historie metrologie

Již dříve, ale podvědomě, byla úzce spjata s měřením velká řada úkonů pračlověka. To se nejprve týkalo především měření (odhadování) délky (vzdálenosti) a váhy (ve významu tíhy), později času i teploty. S vývojem lidstva postupovala paralelně i technika měření, které se připisoval dokonce mystický charakter, např. v Indii.
Některé kulturní národy starověku měly již značně vyspělý měrový systém a na tehdejší dobu i velmi vyspělou měřicí techniku, aplikovanou při velkých stavbách, jako byly pyramidy, paláce, chrámy, silnice, zavodňovací zařízení apod. Pro názornost lze uvést příklad jednotek používaných k měření ve starém Sumeru. Pro určování délek používali palec (1, 6 cm), loket (50 cm), rákos (3 m), tyč (6 m). Pro míry plošné měli např. záhon (35, 5 m2) a stokrát větší pole. Studnou se nazývalo 18 polí. Pro míru dutou se používaly jednotky, jako např. pohár (1 l) nebo koš ( 60 l). K určování hmotnosti sloužilo zrnko (0, 0467 g), šekel ( 8, 4 g), mina (505 g) a talent (30, 5 kg).
Měření ve starověku se týkalo především veličin pro oblast směny, tj. délky, plošného obsahu, objemu a hmotnosti. Nezanedbávalo se ani měření veličin, které přímo nesouvisely se směnou zboží - úhly, síla, čas a průtok. Tento poslední případ se týkal např. římských akvaduktů - vodovodů, jejichž celková délka činila asi 400 km (celkem 19 vodovodních systémů) a které dodávaly do starověké metropole asi 600 až 800 l vody na jednoho obyvatele denně. Objemový průtok měřili dýzami.
Ve starém Egyptu se dochovaly zprávy o různých měřicích přístrojích a zařízeních, mezi nimiž vynikaly především váhy. Definice starých měr byly často velmi nedokonalé a jejich hodnoty byly časově nestálé.
Ve větších regionálních celcích nebyla používána normalizace měr - šlo o lokální platnost měnící se ještě s průběhem času a také často podle látky, pro níž byly míry stanoveny. Je zajímavé, že největší měrový chaos byl za středověku v době zakládání a rozvoje měst. Délkové míry byly většinou odvozovány z některých význačnějších rozměrů lidského nebo zvířecího těla (jako v Indii) nebo z některých rozměrů vyskytujících se v okolním neživém světě. Za jednotky délky byly zvoleny snadno reprodukovatelné (s malou přesností) rozměry, jako byly pata, dlaň, sáh, píď, loket atd. V českých zemích provázel měrový pořádek vždy jistou stabilizaci vlády. První systém měr zavedl Přemysl Otakar II., měrový pořádek prosazoval Karel IV., později Ferdinand II. Zavedení jednoduchých měr a vah bylo uskutečněno v různých státech v poměrně nedávné době. Výjimkou je Anglie, kde byla jednotnost měr a vah zavedena již v r. 1215 Magnou chartou. Ve Francii byla jednotná míra přijata 13. thermidoru roku I. Republiky (1793) a stanovena zákonem ze dne 1. vendémiaira roku IV. Republiky (1795). Ve Španělsku byla měrová jednotnost zavedena 3. května 1801, ve Švýcarsku 9. srpna 1801, v Německu 27. prosince 1884 a na území bývalého Rakouska byl v průběhu posledních tří století několikrát učiněn pokus o sjednocení měr a vah (podle Thaa). Bylo to za Ferdinanda III. r. 1655, za Karla IV. v roce 1725 a za Marie Terezie r. 1772 . V tomto období docházelo k postupnému rozvoji měrového pořádku, ale jejich sjednocení dosaženo nebylo. Důvodem byla značná decentralizace tehdejší měrové služby zastoupené v říšské radě. Teprve v roce 1853 byly postupně v jednotlivých zemích zavedeny jednotné míry a váhy dolnorakouské. V Čechách se tak stalo nařízením ze dne 18. července 1856 a na Moravě ze dne 13. prosince 1856. Za obecně platné byly ustanoveny tyto míry: dolnorakouský máz, dolnorakouské vědro a měřice, vídeňský sáh, loket, vídeňská libra a vídeňský cent s poddělením. Počet zákonných měr byl rozšířen v letech 1858 až 1860. Dolnorakouská měřice byla určena také pro měření objemu uhlí, vápna a pomocí závaží byla definována dynamická míra - koňská síla. Ale zásadní zlepšení měrového pořádku a jednotnosti nastalo až v roce 1871, kdy byl 23. července vydán zákon o mírách a váhách, který stanovil za měrový základ metrický systém. Tento zákon prakticky platil do r. 1962, kdy byl vydán nový zákon o měrové službě. V r. 1871 však přesto ještě zůstala v platnosti řada starších jednotek, u nichž stanovil zákon převod na jednotky metrické. Některé jednotky starší dostaly novou dekadizovanou hodnotu.
Příklady těchto jednotek (podle Thaa) jsou uvedeny následně:
1) Délkové míry: 1 vídeňský sáh = 1,896 484 m
1 stopa = 0,316 081 m
1 loket = 0,777 558 m
1 rakouská (poštovní) míle = 7,585 936 km
1 pěst = 10,536 02 cm
2) Plošné míry: 1 čtverečný sáh = 3,596 652 m2
1 čtverečná stopa = 0,099 907 m2
1 čtverečná rakouská míle = 57,546 42 km2
3) Objemové míry: 1 krychlový sáh = 6,820 992 m3
1 krychlová stopa = 0,031 578 67 m3
4) Duté míry: 1 vídeňská měřice = 61,486 821 (pro sušiny)
1 vídeňské vědro = 56,589 01 (pro kapaliny)
1 vídeňský máz = 1,414 724 1 (pro kapaliny)
5) Závaží: 1 vídeňská libra = 0,560 060 kg
1 vídeňský cent = 56,006 kg
1 vídeňský lot = 1,750 187 dag (dekagramů)
1 celní cent = 50 kg
1 celní libra = 0,5 kg
1 lékárenská libra = 0,420 045 kg
1 vídeňská marková stříbrná váha = 0,280 668 kg
1 váha pro dukátové zlato = 3,490 896 g
1 vídeňský karát = 0,205 969 g
1 poštovní lot = 16,666 667 g
Počátek nové soustavy se nachází v r. 1960, kdy Generální konference pro váhy a míry přijala šest základních jednotek a rozhodla, že nová měřicí soustava se bude nazývat Mezinárodní soustava jednotek SI, což je zkratka francouzského názvu Systeme International ď Unités. V dalších letech byly zpřesněny a doplněny některé definice jednotek, takže v r. 1971 mohla být vytvořena definitivní a závazná struktura soustavy SI.

Současné jednotky v soustavě SI

Jednotky v soustavě SI jsou rozděleny do čtyř kategorií. V prvních třech jsou jednotky hlavní, čtvrtá obsahuje násobky a díly jednotek prvních tří kategorií.
Hlavní jednotky SI dělíme na základní, doplňkové a odvozené.
Základních jednotek je celkem sedm - metr, kilogram, sekunda, ampér, kelvin, mol a kandela. Doplňkové jednotky jsou dvě, a to radián a steradián. Těmito jednotkami měříme rovinné a prostorové úhly.
Odvozených jednotek je velmi mnoho. Osmnáct z nich má vlastní název (např. newton, pascal atd.), ostatní jsou vytvořeny z jednotek základních, doplňkových nebo odvozených se samostatným názvem (např. pascal-sekunda, volt na metr, metr za sekundu, aj.).
Čtvrtou kategorií v soustavě SI jsou násobky a díly. Např. násobkem metru je kilometr, dílem metru je milimetr, centimetr apod. Násobky a díly jsou znázorňovány předponami, které označují, o jaký násobek nebo díl jednotky jde. Zásadou soustavy SI je odstupňování těchto předpon po tisíci, výjimečně se používají vžité předpony po deseti nebo stu: deka-, deci-, centi-, hekto- ; předpony jsou většinou odvozeny od řeckých slov (např. teras = nebeské znamení, gigas = obr, megas = veliký), ale i od slov italských (nano = trpaslík, piccolo = maličký) a švédských (např. femton = patnáct).
Kromě jednotek již uvedených se používají ještě jednotky vedlejší a dočasné.
Vedlejší jednotky jsou ty, které sice do soustavy SI logicky nezapadají, ale jsou tak vžité v obecné praxi, že by jejich náhlé odstranění vyvolalo obtíže. Tyto jsou zákonné (používané) a jen čas ukáže, jestli se bez nich lze v budoucnu obejít, nebo zda je jejich tradice tak silná, že přežijí. Jsou to např. časové jednotky - minuta, hodina, den -, ale i jiné - litr, hektar, tuna, Celsiův stupeň a další. Dočasné jednotky se používaly v době přechodu na soustavu SI. Žádný zásah do měrové praxe neproběhne bez potíží, a proto se v přechodném období mohly používat i jednotky vžité (dnes jsou nezákonné). Jednalo se např. o kalorie, kilopondy, rentgeny, atmosféry a další, ale raději by se na ně mělo zapomenout. Toto přechodné období skončilo 1. lednem 1980.
Reklama
Vydání #6
Kód článku: 10613
Datum: 06. 06. 2001
Rubrika: Trendy / Měření
Autor:
Firmy
Související články
Bezkontaktní měření vzdálenosti

V oblasti přesného měření vzdálenosti rychle roste využití bezkontaktních technologií. To je způsobeno mnoha faktory, z nichž těmi hlavními jsou, že zákazníci potřebují měřit mnohem přesněji (s rozlišením v řádu mikrometrů nebo dokonce nanometrů) a je třeba měřit proti obtížným povrchům nebo povrchům, kterých se nelze během procesu měření dotknout což jsou například křemík, sklo, plasty, miniaturní elektronické součástky, lékařské komponenty a také potraviny.

Nové možnosti měření textury a tvaru povrchu

Technické parametry a možnosti kontroly nově vyvinutých měřicích přístrojů nelze vždy považovat za finální a neměnné. Pokud se měřicí přístroje v  praxi uživatelů osvědčí, výrobce se vesměs logicky zaměří na jejich zdokonalování. Dalším vývojem sleduje zlepšení a rozšíření jejich aplikačních možností. Praktický příklad uvedeného postupu představují i nové možnosti aplikace řady měřicích přístrojů Talyrond 5xx, firmy Taylor Hobson.

Absolutní snímač pro každou příležitost

Yeti se stal legendou. Slyšel o něm snad každý z nás. Spojuje schopnost existence v nejdrsnějších podmínkách se schopnosti unikat pozornosti.

Související články
Automatická analýza jakosti výlisků

S rozvojem hromadné výroby karoserií automobilů má toto téma stále narůstající význam. Optická 3D - měřicí technika v posledních deseti letech doznala v lisařině stále většího použití.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Trendy ve světě přesné měřicí techniky

Požadavky kladené na kontrolu kvality se rok od roku stále zvyšují. S tímto trendem se musejí vypořádat všichni výrobci měřicí techniky. Shodně je tomu i u firmy Mitutoyo, která se snaží šíří svého sortimentu maximálně vyhovět požadavkům pro dílenskou kontrolu, měrové laboratoře i procesní kontrolu, ale zároveň neopomíjí současný trend - Průmysl 4.0 a IoT - požadavek na inteligentní komunikativní měřidla a přístroje.

Objektivní měření kruhovitosti

Kontrola technických parametrů předpokládá nejen využití vhodných přístrojů a metod měření, ale i optimálních postupů provádění, které zajistí maximální věrohodnost získaných výsledků. I při měření kruhovitosti se vyskytuje řada faktorů, které ovlivňují objektivnost a přesnost výsledků kontroly.

Směry vývoje kontroly povrchu

Zvýšení rychlosti kontroly a rozšíření možností aplikace metrologických prostředků a systémů v praxi patří k současným vývojovým trendům měření a hodnocení kvality povrchu. Pokrok v kontrole povrchu je představen na novinkách v optickém interferometrickém měření, které v uplynulém období zaznamenalo velmi intenzivní rozvoj.

Kontrola kruhovitosti na přerušovaném povrchu

Měření a hodnocení kruhovitosti je často požadováno na součástech, jejichž povrch je přerušován drážkami, vybráními, otvory, apod. Příkladem jsou drážkované hřídele, ozubená kola, vzduchová ložiska, součásti s klínovou drážkou, atd.

Progresivní 3D skenery

Mimořádně zdařilé propojení špičkové technické charakteristiky, flexibilnosti aplikací a snadné ovladatelnosti představují nové 3D skenery řady CogniTens WLS400.

Lze zastavit časový rozvoj opotřebení řezných nástrojů?

Je to noční můra výrobců řezných materiálů, ale sen jejich uživatelů. Ve své podstatě již Taylorovy konstanty cT vyjadřují velkoryse čas obrábění řeznou rychlostí 1 m.min-1 (řádově 109÷1013). Ten však představuje v extrémním případě fantastických 19 milionů let obrábění – 24 hodin denně, 365 dnů v roce. To se však nestane, protože se nástroj zničí mnohem dříve jinými mechanismy opotřebení.

Novinky v kontrole textury a tvaru povrchu

Vývoj a změny požadavků na kvalitu funkčních povrchů součástí jsou základním impulzem pro rozvoj kontrolních metod a prostředků, které mají "novou" kvalitu rychle a spolehlivě ověřovat. Představené novinky společnosti Taylor Hobson dokumentují kvalitativní pokrok v hodnocení kvality povrchu.

Indukční LVDT snímače

Výrobce přesných snímačů vzdálenosti a polohy, společnost Micro-Epsilon vyvinula novou, cenově výhodnou řadu indukčních LVDT snímačů, které jsou ideální pro střední až vysoko objemové OEM projekty.

Jak zpracovat plán kontroly a údržby

V České republice je v provozu vedle velkých zpracovatelských průmyslových celků také překvapivě velké množství celků středních a malých. Dostupné statistiky hovoří o desítkách tisíc podnikatelských subjektů, které provozují technické celky ve zpracovatelském průmyslu. Pro všechny tyto celky, bez ohledu na jejich velikost, složitost, nebo stáří platí jedna základní skutečnost. Jejich porucha může v důsledku znamenat zastavení produkce se všemi důsledky.

Pyramida produktivního procesu - nastavení procesu

V minulém čísle bylo pojednáno o tom, že nejdůležitější je příprava a seřízení stroje, v tomto článku bude vysvětleno nastavení procesu před začátkem obrábění.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit