(версия автора для популярного чтения)
1. Весоизмерительные средства измерений (весы и гири) и история передачи размера единицы массы
Естественно, первые измерения человек производил при проведении операций обмена и продажи. Весы появились вместе с металлическими деньгами: взвешивая их, торговцы выясняли, не фальшивыми ли монетами расплачивается покупатель. Можно предположить, что продавцы нередко ошибались. По крайней мере, в начале. Ведь в качестве ПЕРВЫХ ВЕСОВ человеку служили ЛАДОНИ, оценивающие массу путем сравнивания с ЭТАЛОНОМ.
Вот мы и пришли к первому ЭТАЛОНУ. Самые древние из сохранившихся весов относятся к V ты-
сячелетию до н. э., ими пользовались в Месопотамии. Но у археологов есть шансы найти и более старые экземпляры. Ведь обнаруженные весы явно были не первым звеном в эволюции этого предмета. По ним видно, что к тому времени у жителей древнего Междуречья существовала хорошо продуманная система мер и стандартов. Эталонные весы они хранили как святыню. Первые весы основывались на принципе рычага — были «коромысленными» (или, как еще говорят, равноплечными весами) .
Соответственно ЭТАЛОННЫЕ ВЕСЫ комплектовались ЭТАЛОННЫМИ ГИРЯМИ. В древнем Вавилоне гирями, с помощью которых взвешивали монеты, служили СЕМЕНА ЗЛАКОВ . Система была
очень простой: за 60 зерен (шеу) полагался один шекель (сикль); 60 шекелей равнялись одной мине, а 60 мин —одному таланту. Наверное, обанкротившийся торговец мог с голодухи съесть свои гирьки. А последний талант он зарывал в землю — с верой в светлое будущее.
Таким образом первой поверочной схемой была калибровочная цепочка
ЭТАЛОННАЯ ГИРЯ (семена злаков) – ЭТАЛОННЫЕ КОРОМЫСЛЕННЫЕ ВЕСЫ (равноплечие) – ЛАДОНИ ЧЕЛОВЕКА (рабочее средство измерения). Доказано существование в 5 000 до н.э и ранее.
В XI столетии, когда стали бурно развиваться западноевропейские города, а в них рынки, вопросы взвешивания и расчета (так же как обвешивания и обсчета) стали волновать широкую общественность.
Римляне изобрели весы под названием «римские моментальные». Весы состояли из одной чаши и груза, который быстро перемещался по рычагу с делениями. Это позволяло продавцам обслужить большее количество клиентов, а последним — обойти большее количество лавок с яствами, нарядами и крашениями. Таким образом изобретение всерьез увеличило товарооборот древнеримских ритейлеров.
Поверочная схема поменялась, и стала выглядеть так:
ЭТАЛОННАЯ ГИРЯ (металлическая) – ЭТАЛОННЫЕ КОРОМЫСЛЕННЫЕ ВЕСЫ (равноплечие) –«РИМСКИЕ МОМЕНТАЛЬНЫЕ ВЕСЫ» (рычажные)
О разрядах эталонов речи не было, так как метрологами были купцы (шутка – ред.)
Увидев , что «метрология» купцов затрагивает уже государственные интересы, Царственные особы не остались в стороне от развития торговли, а наоборот — взяли ее в свои руки. На рынках стояли весы «общественного пользования». Но принадлежали они королям. Всякий торговец при продаже товаров был обязан пользоваться публичными весами и услугами назначенных властью весовщиков. Со всех взвешиваемых товаров уплачивался весовой сбор. При ввозе в Париж товар обязательно клали на «королевские весы» (Pois-du-Roi).
Поверочная схема стала выглядеть так:
ЭТАЛОННАЯ ГИРЯ (металлическая)– ЭТАЛОННЫЕ КОРОМЫСЛЕННЫЕ ВЕСЫ (равноплечие) –«КОРОЛЕВСКИЕ ВЕСЫ» - «РИМСКИЕ МОМЕНТАЛЬНЫЕ ВЕСЫ» (рычажные)
Эталонные гири, конечно, в разных странах и местностях отличались несколько по массе, так как не было единой ЭТАЛОННОЙ ГИРИ. Но наконец состоялась Международной метрической конвенции (1875 г.) , и человечество получило ПЕРВИЧНЫЙ ЭТАЛОН МАССЫ.
Поверочная схема стала выглядеть уже стройно:
ПЕРВИЧНЫЙ ЭТАЛОН МАССЫ (гиря )- НАЦИОНАЛЬНЫЕ ЭТАЛОНЫ МАССЫ (гиря)- ЭТАЛОННЫЕ КОРОМЫСЛЕННЫЕ ВЕСЫ ( в национальных )палатах мер и весов – рабочие весы и гири разных модификаций и классов точности
Не правда,ли , она уже довольно похоже на современные сложные поверочные схемы ?(прим. для метрологов-профессионалов)
А в ХVIII в. появились первые автоматические весы — они работали без передвижения гирь. Стрелка показывала значение сразу, как только на весы клали груз .
Перейдём к родным пенатам.
В 996 году князь Владимир повелел ввести единые меры веса, а в Указе князя Всеволода ( XII век) впервые была упомянута ежегодная поверка весов. А в 1723 году Петр I издает Указ о том, чтобы муку, крупу, солод и толокно продавать на вес, а не на меру, и в «заорленные весы», то есть поверенные и клейменные, «а ежели у кого явится фальшивая мера и весы, оный будет жестоко оштрафован».
В 1736 г. Сенат принял решение об образовании Комиссии весов и мер во главе с главным директором Монетного правления графом Михаилом Гавриловичем Головкиным. Комиссией были созданы образцовые меры - эталоны, установлено отношение различных мер друг к другу, разработан проект организации поверочного дела в стране. Был внесён проект о десятичном построении мер с учётом того, что система русского денежного счета была построена по десятичному принципу.
В 1841 году по инициативе министра финансов России на территории Петропавловской крепости построили «особое несгораемое здание» - Депо образцовых мер и весов. Туда торговцы обязаны были приносить на поверку свои измерительные приборы. Далее по инициативе Менделеева в России была организована Главная палата мер и весов.
(А Декрет 1918 года говорит «О введении международной метрической десятичной системы мер и весов: Принять за основу единицы веса - килограмм». )
Государственная служба мер и весов на Руси начала свое существование с 1 января 1845 г. Именно с этого времени вступало в действие "Положение о мерах и весах". Этот закон был значительным шагом вперед по сравнению с теми попытками упорядочить вопросы применения мер и весов, которые предпринимались до этого в виде различных правительственных постановлений, распоряжении, указов.
Однако развитие службы шло чрезвычайно медленно. Основной причиной было то, что для нормального функционирования не было создано профессионально разветвленного аппарата. На местах проверкой мер и весов, используемых в торговле и промышленности, занимались лица, не знакомые с этим делом. Попытки руководства службы поставить вопрос об учреждении специальных поверочных органов успеха не имели.
В 1892 г. работу государственной службы мер и весов возглавил Дмитрий Иванович Менделеев. Последние пятнадцать лет своей жизни он был управляющим Главной Палаты мер и весов - центральным метрологическим учреждением России. Под руководством Д. И. Менделеева было разработано новое "Положение о мерах и весах", введенное в действие с 1899 г. Прежде всего новым законом была предусмотрена организация специальных учреждений - поверочных палаток, которые предполагалось устроить в первую очередь в торгово-промышленных и приборостроительных центрах.
Поверочные палатки в России стали открывать с 1900 г. Первые десять из них были созданы в таких крупных городах как Петербург, Москва, Варшава, Нижний Новгород.
К началу революции 1917 г. в России успешно работало большое количество крупных предприятий, которые без устали производили весы. На этой ниве трудились несколько Варшавских заводов (Вебера Дене, Шперлинга, Неймана, Кржковского), завод Гессе в Люблине, Каца — в
Одессе, Рааше — в Риге, Московские заводы Людвига Смита и Гюстава Листа. На рынке присутствовала и передовая американская продукция. Упоминается некий Блок (его имя история не сохранила), который был представителем американской фирмы Фербенкс.
Отметим, что почти все весы, изобретенные на протяжении истории человечества, родолжают существовать до сих пор.
Есть весы чашечные и безмен, лабораторные и вагонные, автомобильные и медицинские, коромысловые и квадратные, электромеханические и пружинные. Основа современных лабораторных и аналитических весов долгое время оставались неизменной — собственно, такой, какая была в древнем Вавилоне. Но торговля в погоне за увеличением оборота требовала самых новых и современных изобретений.
В 1970-х гг. появились микропроцессоры, а к середине 70-х иностранные производители весов поставили это изобретение себе на службу. К концу 70-х гг. к прогрессу подключились и советские разработчики. И наконец в 1982 г. армавирский ПО «Весоизмеритель» начал серийное производство первых в СССР электронных весов модели РП-Ц24б. Но встав на путь автоматизации, советская промышленность как-то задумалась и не сильно продвинулась, поэтому до конца 80-х ХХ в. в России сохранялась большая потребность в зарубежных электронных весах.
В основном их поставляли Япония и Италия. Сейчас электронные весы одержали бесспорную победу над своими предшественниками, заняв место в большинстве магазинов. Однако кое-где умудрились удержаться механические весы. Правда, в России разрешено использовать всего две конструкции. Гиревые весы РН-10Ц, которые имеют две весовые платформы — для товара и для гирь — и предел взвешивания 10 кг, и модели РН-3Ц, РН-6Ц. Одна умеет взвешивать до трех кг, вторая — до шести.
Литература :
• В. Л. Янин, Денежно-весовые системы русского средневековья. Домонгольский
период. М, 1956 г.
• В. Н. Пипуныров, История весов и весовой промышленности в сравнительно-исто-
рическом освещении. М, 1955 г.
• Научно-исследовательский институт весов и приборов «НИИВЕСТПРОМ»
• Весы торговые циферблатные. Инструкция по эксплуатации. 1964 г.
2. Средства измерений длины и история передачи единицы длины.
Так же, как и в п.1, начало нашего исследования касается 5 000 г. до н.э. и ранее.
Первые единицы измерения длины , конечно, были не очень точными. В качестве измерительных инструментов использовались чаще всего шаг, человеческая рука или нога. Эти измерительные «приборы» были удобны тем, что они у человека всегда били при себе.
У разных людей эти величины разные, поэтому каждый может судить , на сколько точны были эти единицы длины.
В быту для измерения продаваемой ткани, длины меча или копья, размеров различных предметов были необходимы другие единицы. Самой распространенной единицей был локоть – расстояние от локтя до конца среднего пальца. Среди более мелких единиц можно назвать ладонь – ширину кисти руки. Еще меньшей единицей был дюйм. Первоначально за дюйм принимали верхний сустав большого пальца. Многие народы употребляли фут – длину ступни ноги человека.
Первоначально поверочная схема выглядела так:
РАЗМЕР ЧАСТЕЙ И ЛИНЕЙНЫХ ПАРАМЕТРОВ КОНКРЕТНОГО ЧЕЛОВЕКА ( шаг, рука, нога, локоть, ладонь, сустав большого пальца-дюйм, ступня – фут) - измеряемый линейный обьект.
С 17 века локти, ступни, ширина ладоней, суставы пальцев у разных людей различны. Поэтому в каждом городе, княжестве или графстве правители издавали указы, предписывающие каким локтем или дюймом должны пользоваться их подданные.
Так например, в раздробленной на мелкие государства Германии насчитывалось до 40 различных футов и локтей и 24 различные мили.
Поэтому поверочная схема выглядела так:
РАЗМЕР ЧАСТЕЙ И ЛИНЕЙНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЭТАЛОННЫХ ЛЮДЕЙ ( шаг, рука, нога, локоть, ладонь, сустав большого пальца-дюйм, ступня – фут ) - измеряемый линейный обьект.
Среди русских мер длины древнейшими являются локоть и сажень. Первое упоминание сажени встречается в летописи XI века.
Во время раздробленности Руси единой системы мер не было. Вопрос о ее создании особенно остро встал после объединения русских земель вокруг Москвы.
Важное значение в упорядочении мер сыграл указ Петра I. В основу указа было положено соотношение о равенстве сажени семи английским футам.
Первая поверочная схема на Руси :
СЕМЬ АНГЛИЙСКИХ ФУТОВ (ступня англичан , принятая в Англии за эталон)- сажень (единица длины равная 3 русским аршинам. Кроме сажени, на Руси употреблялась косая сажень (2,48 м) и маховая (1,76 м) - аршин (мера, возникшая при торговле с народами Востока. Название единицы происходит от персидского слова «арш», что значит локоть) - Пядь (четверть) ( расстояние между концами большого и указательного пальцев, растянутых в плоскости).
1 пядь = 1/4 аршина (» 17, 78 см)
Сложная схема, но у русских ничего так просто не бывает. Особенно, когда касается измерений больших расстояний необозримых русских просторов:
После указа Петра I русская система мер длины пополнилась новыми английскими единицами. Это было удобно для развития связей, в первую очередь торговых, с другими государствами. Вот эти единицы:
1 миля = 7 верст (»7,47 км)
1 фут = 12 дюймов
1 дюйм = 10 линий (»2,54 см)
1 линия = 10 точек (»2,54 мм)
САМА ВЕРСТА в XVIII веке окончательно определилась как единица длины, равная 500 сажений (»1,07 км).
В России К 1807 г. были изготовлены три эталона аршина (хранились в Петербурге): хрустальный, стальной и медный. Основанием при определении их величины послужило приведение аршина и сажени к кратному отношению с английским мерам - в сажени 7 английских футов, в аршине - 28 англ. дюймов. Эталоны были утверждены Александром I и переданы на хранение в Министерство внутренних дел. Для отправки в каждую губернию изготовили 52 медных четырехгранных аршина. Интересно, что до этого, поговорка: "Мерить на свой аршин" - буквально соответствовала реальности. Аршинной мерой продавцы отмеряли длину ткани - оттяжкой от своего плеча.
10 июля 1810 г. Государственный совет России принял решение ввести по всей стране единую меру длины - стандартный 16 вершковый аршин (71,12 см). Казенный клеймлённый аршин, ценой 1 рубль серебром, приказано было вводить по всем губерниям, с одновременным изъятием старых аршинных шаблонов.
Таким образом, Казенный клеймлённый аршин, ценой 1 рубль серебром,стал государственным эталоном длины России .
Метрической, или десятичной, системой мер называют совокупность единиц физических величин, в основу которой положена единица длины – метр. Эта система разработана во Франции в период революции 1789–1794 годов. По предложению комиссии из крупнейших французских ученых за единицу длины – метр – была принята одна десятимиллионная часть четверти длины Парижского меридиана. Это решение было обусловлено стремлением положить в основу метрической системы мер легко воспроизводимую «естественную» единицу длины, связанную с практически неизменным объектом природы. Декрет о введении метрической системы мер во Франции был принят 7 апреля 1795 года. В 1799 году изготовили и утвердили платиновый прототип метра. Размеры, наименования и определения других единиц метрической системы мер были выбраны так, чтобы она не носила национального характера и могла применяться во всех странах. Подлинно международный характер метрическая система мер приобрела в 1875 году, когда 17 стран, в том числе Россия, подписали Метрическую конвенцию для обеспечения международного единства и усовершенствования метрической системы. Метрическая система мер была допущена к применению в России (в необязательном порядке) законом от 4 июня 1899 года, проект которого разработал Д. И. Менделеев. Введена она в качестве обязательной декретом СНК РСФСР от 14 сентября 1918 года, а для СССР – постановлением СНК СССР от 21 июля 1925 года.
На фото вверху - Международный эталон метра, использовавшийся с 1889 по 1960 годы в Париже, их эталон-копии были национальными эталонами, в иом числе в СССР.
Современные поверочные схемы в мире и России длины весьма сложны и не для такого популярного рассказа, как этот. Для примера в настоящее время эталон не является физическим предметом и представляет собой ряд установок. Состав эталона метра:
1. Источник первичного эталонного излучения – высокостабилизированный по частоте лазер (гелий-неоновый).
2. Эталонный интерферометр, применяемый для исследования источников первичного и вторичных эталонных измерений.
3. Эталонный интерферометр, применяемый для измерений длины штриховых и концевых мер (вторичных эталонов).
В качестве вторичных эталонов используются:
1. Платиновоиридиевые штриховые меры длины;
2. Интерференционные установки для абсолютных измерений длины в длинах волн эталонных излучений:
криптона-86;ртути-198;кадмия-114.
До встречи в рассказах об измерениях и метрологии! Если рассказ пробудил интерес к этой теме, то будет написано продолжение об истории появления эталонов и поверочных схем при измерении тока, напряжения, электрической и механической мощности и ещё десяитков типов и видов измерений.
Уважаемые профессионалы-метрологи, не серчайте на меня сильно, я знаю за что, но рассказ-для простого читателя, а такого он вдруг и по школе не помнит….:) Пусть получит удовольствие, ведь это интересно-не правда ли?