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
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
Plzeňské setkání strojařů

Katedra technologie obrábění Fakulty strojní Západočeské univerzity v Plzni letos uspořádala již devátý ročník mezinárodní konference Strojírenská technologie Plzeň. V porovnání s minulým ročníkem zaznamenala podstatně větší návštěvnost – čítala téměř dvě stě účastníků a uskutečnilo se bezmála šedesát prezentací. Náš časopis na konferenci figuroval jako mediální partner akce.

Průmysl 4.0 v praxi

Reflexe současného poznání s aplikací prvků Průmyslu 4.0 do praxe byla předmětem odborné konference, kterou společnost Ceratizit společně se svými partnery připravila pro téměř stovku účastníků z řad výrobních společností ve svém Technickém centru. Od původního teoretizování o aspektech Průmyslu 4.0 jsme se nyní dostali již k praktických zkušenostem.

Akademici a (nejen) technika

Spolupráce akademické a komerční sféry. Těchto pět slov v sobě bez nadsázky zahrnuje budoucí prosperitu naší země. Akademická sféra, včetně univerzit, totiž disponuje vynikajícími mozky, jejichž práce však byla v minulosti často „jen“ výzkumem pro poznání. Přitom na kvalitní výzkum je potřeba stále větší množství financí a těch se dnes často nedostává. Komerční sféra naopak financemi disponuje, ale aby ustála zesilující tlak konkurence, potřebuje získávat další a další know-how čili právě výsledky výzkumu. V čem je úhel pohledu na tuto problematiku z obou stran stejný a v čem se liší?

Související články
Měření v rámci celého výrobního řetězce

Na cestě k aplikaci konceptu Průmyslu 4.0 se měřicí a kontrolní technologie čím dál víc používají jako řídící nástroj ve výrobě. V rámci plnění této nové role ale potřebují pružněji a rychleji zachytit kvalitativní údaje na různých místech: v měřicí laboratoři, v těsné blízkosti výrobní linky, stejně tak jako přímo v ní.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Měřicí technologie pro Průmysl 4.0 v Nitře

Průmysl 4.0 závisí na propojení systémů schopných spolu komunikovat, schopných získávat, vyhodnocovat a sdílet data a na takto zpracované informace reagovat v reálném čase. Údaje z měření jsou nezbytné pro shromažďování informací, které mají být použity při inteligentním rozhodování za účelem zabránit nežádoucím procesním změnám.

Měřicí technika se stává součástí výrobních strojů

Vzhledem k tomu, že jednou z aktivit České metrologické společnosti, z. s., je mimo jiné také sledování prezentace aktuálních metrologických novinek, trendů vývoje a zastoupení metrologie na veletrzích pořádaných v České republice i v zahraničí, navštívili jsme mimo jiné veletrh Toolex 2017, který se již po desáté konal v polském městě Sosnowiec na třetím největším výstavišti v Polsku – Expo Silesia.

Velmi přesný měřicí stroj pro výpočetní tomografii

Nový model TomoCheck S HA (High Accuracy) 200 společnosti Werth Messtechnik GmbH se senzorem pro výpočetní tomografii je aktuálně nejpřesnějším souřadnicovým měřicím strojem na světě.

Konfirmace měřidel

Příspěvek se zabývá problematikou zajištění návaznosti měření a rozebírá obvyklé metrologické čin-nosti, které jsou za tím účelem prováděny. Zákon o metrologii i běžná praxe zmiňují jako základní postupy kalibraci nebo ověření stanovených měřidel. Kalibrace je postup vedoucí k dosažení způsobilého měřidla ve dvou logických krocích podle definice VIM. Vždy musí být zjištěn aktuální stav měřidla – provádí se zkouškou, která ověří, zda je měřidlo způsobilé plnit dané specifikace, či nikoliv. Nezpůsobilé měřidlo se musí kalibrovat nebo vyřadit. O výsledku je vydán doklad (kalibrační certifikát), jímž je potvrzena způsobilost z dřívější kalibrace nebo způsobilost dosažená kalibrací novou. Zvláštní pozornost je věnována kalibraci měřidel řízených softwarem, např. u souřadnicových měřicích strojů.

Multisenzorová technologie a počítačová tomografie

Výběr vhodného měřicího přístroje pro účely rozměrové kontroly je velmi důležitý. Běžný přístup je takový, že daná aplikace určí vhodný typ senzoru. Pro správné rozhodnutí potřebuje vzít uživatel v úvahu několik aspektů.

Měřím, měříš, měříme…na obráběcím stroji

V moderních výrobních systémech složených z CNC obráběcích strojů je měření a kontrola nástrojů pro preventivní zajištění kvality nepostradatelná. Změřená data nástrojů nebo změřené hodnoty obrobků jsou potom použity k automatickému výpočtu kompenzačních hodnot v probíhajícím výrobním procesu. Pomocí automatické kompenzace rozměrů nástrojů nebo případnou výměnou nástrojů zůstávají výsledky obrábění stabilní.

Expimer - expresní zařízení pro rychlé stanovení materiálových vlastností

Expimer, prezentovaná instrumentovaná měřicí soustava pro stanovení mechanických vlastností materiálů indentační metodou, může být alternativním způsobem, jak rychle definovat materiálové vlastnosti. Celý proces spočívá v tom, že na základě parametrů získaných v průběhu makroprocesu automatizovaného vtlačovaní indentoru kulového tvaru (ABI) do povrchu materiálu bez porušení konstrukce, lze rychle zjistit požadované materiálové vlastnosti. Tato metoda je jedinečná vzhledem k jednoduchosti, rychlosti vyhodnocení, manipulovatelnosti a užitečnosti pro stanovení mechanických vlastnosti materiálů během jejich vývoje, výroby a zejména v pracovních podmínkách provozu.

Multisenzorová souhra - měřicí stroje s pevným portálem

Po mnoho let se souřadnicové měřicí stroje společnosti Werth Messtechnik GmbH osvědčují při měření s více snímači umístěnými na dvou nezávislých osách. Nebezpečí kolize mezi snímačem a obrobkem se tak podstatně sníží, protože senzory, které nejsou používány, jsou zasunuty.

Měřicí technika na Control 2015

Letošního stuttgartského mezinárodního veletrhu Control 2015, zaměřeného na problematiku kvality, se účastnilo na 917 vystavovatelů. Jejich setkání s návštěvníky dokumentovalo novinkami a inovovanými technologiemi současnou úroveň dané oblasti, ale bylo inspirativní také pro další rozvoj oboru.

Prediktivní diagnostika přesnosti CNC strojů

Jak přesný je náš stroj? Můžeme jeho parametry nějak zlepšit? Je stále ještě ve stavu, který předpokládáme? Často je obráběcí stroj pro uživatele černou skříňkou, která v optimálním případě produkuje shodné výrobky. Nemusí to tak zůstat a stav strojů lze i cíleně zlepšovat.

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