RU2139505C1 - Natural standard of mass based on laws of nature and mass measuring device - Google Patents

Natural standard of mass based on laws of nature and mass measuring device Download PDF

Info

Publication number
RU2139505C1
RU2139505C1 RU96108841/28A RU96108841A RU2139505C1 RU 2139505 C1 RU2139505 C1 RU 2139505C1 RU 96108841/28 A RU96108841/28 A RU 96108841/28A RU 96108841 A RU96108841 A RU 96108841A RU 2139505 C1 RU2139505 C1 RU 2139505C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mass
measured
standard
volume
natural
Prior art date
Application number
RU96108841/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96108841A (en
Inventor
М.С. Эйдельман
Original Assignee
Эйдельман Марк Самуилович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эйдельман Марк Самуилович filed Critical Эйдельман Марк Самуилович
Priority to RU96108841/28A priority Critical patent/RU2139505C1/en
Publication of RU96108841A publication Critical patent/RU96108841A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2139505C1 publication Critical patent/RU2139505C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Abstract

FIELD: mass and weight measuring equipment. SUBSTANCE: proposed standard of mass is manufactured from substance of definite composition which measured volume includes volume of vacuum, particles of latent mass and approximately 1.0 cu. cm of particles of indirectly measured mass equal in known measures to 0.1 kg. Standard is manufactured from substance having density cm3 equal or less than density of iridium with little coefficient of volumetric expansion and having volume equal to or more than 4.46 cu.cm measured with required precision. Mass measuring device includes indication unit graduated and numbered with measure of mass specified by standard, transducer, time counter, aid creating force that provides for uniformly accelerated motion of measured mass by logic AND gate. Input of counter is connected to output of logic AND gate whose one input is coupled to source of signals of permanent frequency and whose second input is linked to transducer of time of measurement of change of measured mass by specified value. Its input element is transducer of two boundary values of speed. Indication unit is numbered in natural, volumetric or known measure of mass. EFFECT: increased precision of measurement of mass. 14 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области создания эталонов массы, массоизмерительной и весоизмерительной техники. The invention relates to the field of creating standards of mass, mass and weight measuring equipment.

Известен эталон массы, реализующий единицу измерения /меру/ массы mI = 1 кг, используемый при градуировке массоизмерительных устройств и создании разновесов /гирь/, имеющих кратную ему массу. "Килограммом" при установлении Метрической системы мер впервые была названа масса одного кубического дециметра чистой воды при 4oC, определившая метрическую меру массы, являющуюся функцией меры длины: mI = 1 дм3 H2O = 1 кг, обоснованная великой идеей Декарта "протяженность есть единственный существенный атрибут материи". На основании такого определения затем был изготовлен прототип килограмма - платино-иридиевый цилиндр с высотой 39 мм и таким же диаметром, "копии которого были распределены между государствами". Одна из них поступила в Россию, составив вместе с эталонными весами Государственный первичный эталон единицы массы 1 кг /Большая советская энциклопедия. М.: Сов. энциклопедия, т. 16./.A known mass standard that implements a unit of measure / measure / mass m I = 1 kg is used when calibrating mass-measuring devices and creating weights / weights / having a multiple of it. When establishing the Metric system of measures, for the first time the mass of one cubic decimeter of pure water at 4 o C was defined, which determined the metric mass measure, which is a function of the measure of length: m I = 1 dm 3 H 2 O = 1 kg, justified by Descartes’s great idea " extent is the only essential attribute of matter. " Based on this definition, a prototype of a kilogram was then made - a platinum-iridium cylinder with a height of 39 mm and the same diameter, "copies of which were distributed between states." One of them arrived in Russia, compiling, together with the reference weights, the State primary standard of the unit of mass of 1 kg / Great Soviet Encyclopedia. M .: Sov. Encyclopedia, T. 16./.

Кроме первичных, существуют вторичные и рабочие эталоны массы, предназначенные для непосредственного сличения с ними образцовых гирь, "объединяемых в наборы, хранящихся в гнездах футляра" /Рудо Н. Весы. Теория, устройство, регулирование и поверка. М. - Л., Машгиз, 1957 г./. Для измерения массы используют весы разного принципа действия и разного назначения, имеющие блок индикации, проградуированный и оцифрованный мерой массы, заданной ее эталоном, то есть в килограммах и кратных ему мерах. В лабораторной практике применяются весы со встроенными гирями, и весы, помещенные в вакуум, исключающие погрешность, вызванную давлением воздуха. In addition to primary, there are secondary and working mass standards designed for direct comparison with them of model weights, "combined into sets stored in the nests of the case" / Rudo N. Libra. Theory, device, regulation and verification. M. - L., Mashgiz, 1957 /. To measure the mass using scales of different operating principles and for different purposes, having a display unit, calibrated and digitized by the measure of mass specified by its standard, that is, in kilograms and multiple measures. In laboratory practice, scales with built-in weights and scales placed in a vacuum are used, eliminating the error caused by air pressure.

Известно устройство измерения массы тела в невесомости, реализующее модификацию формулы второго закона механики

Figure 00000002
содержащее датчик, вычислительное устройство и счетчик времени с цифровым табло, фиксирующим массу, пропорциональную времени заданного изменения ее скорости при действии постоянной ускоряющей силы F = const. /Кошуль В.М. и др. Прибор для измерения массы тела в невесомости. А.с. N 518639, 1976 г./.A device for measuring body mass in zero gravity is known that implements a modification of the formula of the second law of mechanics
Figure 00000002
containing a sensor, a computing device and a time counter with a digital display that fixes the mass proportional to the time of a given change in its speed under the action of a constant accelerating force F = const. / Koshul V.M. and others. A device for measuring body weight in zero gravity. A.S. N 518639, 1976 /.

Известно средство для создания постоянной силы, обеспечивающей равноускоренное горизонтальное движение измеряемой массы m тележки, выполненное в виде тела известной массы, закрепленного на свободном конце невесомой нити, переброшенной через блок, другой конец которой соединен с измеряемой массой. При этом ускорение массы определяют вычислением по формуле

Figure 00000003
где L - расстояние, проходимое тележкой за измеряемое время t, а измеряемую массу - вычислением по формуле
Figure 00000004
/Соколов И.И. Курс физики. М.: 1953 г./ Любая массоизмерительная техника, даже опосредованно реализующая метод сравнения с эталоном, характеризуется определенной точностью измерений, зависящей также и от точности используемого эталона массы и стабильности его массы во времени. Между тем измерения 1954 г. показали, что эталон массы, хранящийся в России, равен 1,000000085 кг, то есть больше эталона Международного бюро мер и весов. /Чертов А. Единицы физических величин. М.: Высшая школа, 1977 г./. Кроме того, современные исследования обнаружили систематическое изменение массы существующего эталона, хранящегося под двумя стеклянными колпаками, увеличивающейся каждый год на 2 - 7 мкг /Эталоны, единицы массы и точное взвешивание. В кн.: Образцовые и высокоточные методы измерения. Госстандарт СССР, вып. 2. М.: 1980 г./.Known means for creating a constant force that ensures uniformly accelerated horizontal movement of the measured mass m of the trolley, made in the form of a body of known mass, mounted on the free end of a weightless thread thrown through a block, the other end of which is connected to the measured mass. In this case, the mass acceleration is determined by the calculation according to the formula
Figure 00000003
where L is the distance traveled by the trolley for the measured time t, and the measured mass is calculated by the formula
Figure 00000004
/ Sokolov I.I. Physics course. M .: 1953 / Any mass measuring technique, even indirectly implementing the method of comparison with a standard, is characterized by a certain measurement accuracy, which also depends on the accuracy of the used mass standard and the stability of its mass over time. Meanwhile, measurements in 1954 showed that the mass standard stored in Russia is 1.000000085 kg, that is, more than the standard of the International Bureau of Weights and Measures. / Chertov A. Units of physical quantities. M .: Higher School, 1977 /. In addition, modern studies have found a systematic change in the mass of the existing standard stored under two glass caps, increasing every year by 2 - 7 μg / standards, mass units and accurate weighing. In: Exemplary and high-precision measurement methods. Gosstandart of the USSR, vol. 2. M .: 1980 g.

Указанные причины, а также осознание возможности утраты существующих эталонов массы сделали актуальной задачу создания легко воспроизводимого естественного эталона массы, обоснованного не мнением научных авторитетов, а объективными законами природы. The indicated reasons, as well as the awareness of the possibility of losing the existing standards of mass, made it urgent to create an easily reproducible natural standard of mass, justified not by the opinion of scientific authorities, but by the objective laws of nature.

Попыткой создания естественного эталона массы является предложение о его изготовлении из монокристалла кремния, массу которого определяет формула: m = kmа, где mа - среднее значение массы атомов с учетом содержания изотопов, а K - число атомов в данном монокристалле/ Крылова Н.С. и др. К вопросу о естественном эталоне массы. В кн.: Исследования в области измерения массы. ВНИИ метрологии им. Д.И. Менделеева. Вып. 224/284/. Ленинград, 1978 г./.An attempt to create a natural mass standard is the proposal for its manufacture from a silicon single crystal, the mass of which is determined by the formula: m = km a , where m a is the average value of the mass of atoms, taking into account the content of isotopes, and K is the number of atoms in this single crystal / Krylova N.S. . and others. To the question of the natural standard of mass. In the book: Research in the field of mass measurement. All-Russian Research Institute of Metrology named after DI. Mendeleev. Vol. 224/284 /. Leningrad, 1978.

Недостатком известного эталона массы, заданного лишь своим номинальным значением 1 кг /без указания диапазона измерения, определяемого для других величин/, является то, что он не обеспечивает высокой точности воспроизведения малых долей килограмма. A disadvantage of the known mass standard, set only by its nominal value of 1 kg / without specifying the measurement range defined for other quantities /, is that it does not provide high accuracy of reproducing small fractions of a kilogram.

Многие недостатки существующих эталонов массы и массоизмерительной техники проистекают из неопределенности содержания понятия "масса", природа которой - "одна из важнейших еще не решенных задач физики". Вследствие этого, измеряя массу, специалисты сегодня не вполне понимают, что именно они определяют: количество вещества, инертность, меру энергии или нечто более абстрактное, упомянутое в известной книге /Джеммер М. Понятие массы в классической и современной физике. Пер. с англ. М.: Прогресс, 1967 г./, показавшей, что "понятие массы окутано серьезными неопределенностями, которые до сих пор не преодолены". Следствием этого явилась, например, ситуация в физике микромира, где массу частиц определяют в энергетических мерах /электронвольтах/, санкционированных теорией относительности, не приблизившей выяснение природы массы. Many of the shortcomings of the existing standards of mass and mass-measuring equipment stem from the uncertainty of the content of the concept of "mass", the nature of which is "one of the most important unsolved problems of physics." As a result, when measuring mass, experts today do not fully understand what they determine: the amount of matter, inertness, a measure of energy or something more abstract, mentioned in a famous book / Jammer M. The concept of mass in classical and modern physics. Per. from English M .: Progress, 1967 /, which showed that "the concept of mass is shrouded in serious uncertainties that have not yet been overcome." The consequence of this was, for example, the situation in the physics of the microworld, where the mass of particles is determined in energy measures / electron-volts /, sanctioned by the theory of relativity, which did not bring closer the clarification of the nature of the mass.

Актуальную задачу выявления объективного содержания основных понятий естествознания /масса, скорость, время, температура, эл. ток и др./ решает аксиоматическая теория, опубликованная в учрежденном научном журнале "Аксиоматика природы" /ISSN 0131-9876/, обосновавшая это и другие мои изобретения, реформирующие основания метрологии. /Эйдельман М.С. Аксиоматика природы. - Журнал "АП", С. - Петербург, N 1, 1991 г./ Первичные законы /аксиомы/ природы являются функцией таких первичных /неопределяемых/ понятий: длина, частица, движение, давление, единица, предел, больше /меньше/, функцией которых являются следующие основные понятия: неделимая частица - аналог атома Демокрита; делимая частица - аналог молекулы или современного атома; неограниченно делимый /беспредельно делимый/ - пустой; и т.д. The urgent task of identifying the objective content of the basic concepts of natural science / mass, speed, time, temperature, email. current, etc. / solves the axiomatic theory published in the established scientific journal "Axiomatics of Nature" / ISSN 0131-9876 /, substantiating this and my other inventions, reforming the foundations of metrology. / Aidelman M.S. Axiomatics of nature. - Journal "AP", St. Petersburg, N 1, 1991 / Primary laws / axioms / natures are a function of such primary / undetectable / concepts: length, particle, motion, pressure, unit, limit, more / less /, whose function is the following basic concepts: indivisible particle - an analogue of the atom of Democritus; divisible particle - an analog of a molecule or a modern atom; infinitely divisible / infinitely divisible / - empty; etc.

Новый /готовящийся к опубликованию/ вариант моей теории предлагает такие уточненные формулы основных физических величин, адекватные природе:

Figure 00000005
линейная скорость, равная отношению расстояний L и L1, одновременно проходимых с измеряемой C и эталонной C1 скоростями, представленными в измерительном устройстве сигналами с коэффициентом пропорциональности K;
Figure 00000006
время, равное расстоянию L1, проходимому с эталонной скоростью C1 = 1, являющейся скоростью "течения времени";
Figure 00000007
измеряемый объем материи, содержащий объем пустоты
Figure 00000008
и сумму /n + n-/ неделимых частиц предельно малого объема V, составляющих его косвенно измеряемую массу m = nV и обратно пропорциональную ей неизмеряемую /скрытую/ массу, выражаемую только объемной мерой m-= n-V , включающую скрытую массу квантов /делимых частиц, состоящих из неделимых/ света m - c , электричества m - e , тепла m - т и других скрытых масс материи, имеющей приближенно постоянную суммарную /абсолютную/ плотность:
Figure 00000009

Figure 00000010
электрический ток, равный расходу скрытой массы квантов электричества;
Figure 00000011
температура, равная скрытому давлению квантов тепла p - т , пропорциональному измеряемому давлению газа в камере постоянного объема, а также скрытому давлению неделимой частицы p - , имеющей постоянную скорость C , изменяющую за нулевое время соударения с другими только направление на угол γ≤ π = 3,14. Согласно теории, косвенно измеряемую массу определяет такая ее формула:
Figure 00000012

где t - время изменения скорости измеряемой массы m на заданную величину ΔC = const, созданного постоянной ускоряющей силой
Figure 00000013
= const, совпадающей с вектором
Figure 00000014
перпендикулярным силе веса;
Figure 00000015
= const - константа временной меры массы, заданная настройкой используемого массоизмерительного устройства.A new / preparing for publication / version of my theory offers such refined formulas of basic physical quantities that are adequate to nature:
Figure 00000005
linear speed equal to the ratio of the distances L and L 1 simultaneously traveled with the measured C and the reference C 1 speeds represented by signals in the measuring device with a proportionality coefficient K;
Figure 00000006
time equal to the distance L 1 traveled with a reference speed C 1 = 1, which is the speed of the "flow of time";
Figure 00000007
measured volume of matter containing the void volume
Figure 00000008
and the sum of / n + n - / indivisible particles of extremely small volume V making up its indirectly measured mass m = nV and inversely proportional to it unmeasured / hidden / mass, expressed only by the volumetric measure m - = n - V , including the hidden mass quanta / divisible particles consisting of indivisible / light m - c electricity m - e , heat m - t and other hidden masses of matter having an approximately constant total / absolute / density:
Figure 00000009

Figure 00000010
an electric current equal to the consumption of the latent mass of electricity quanta;
Figure 00000011
temperature equal to latent pressure of heat quanta p - t proportional to the measured gas pressure in the chamber of constant volume, as well as the hidden pressure of the indivisible particle p - having a constant speed C , changing only the direction of the angle γ ≤ π = 3.14 for zero time of collision with others. According to the theory, the indirectly measured mass is determined by its formula:
Figure 00000012

where t is the time of the change in the speed of the measured mass m by a given value ΔC = const, created by a constant accelerating force
Figure 00000013
= const matching the vector
Figure 00000014
perpendicular to weight;
Figure 00000015
= const is the constant of a temporary measure of mass, given by the setting of the used mass measuring device.

Эти закономерности обосновали необходимость использования новой истинно метрической /естественной/ системы мер, в которой размерность любой физической величины явится степенью

Figure 00000016
размерности длины.These patterns justified the need to use a new truly metric / natural / system of measures in which the dimension of any physical quantity is a degree
Figure 00000016
length dimension.

Теория предлагает считать эталонной скоростью скорость точки секундной стрелки часов заданного радиуса, определившую соотношение естественной /безразмерной/ и известной мер массы, например, C1 = 1 = 10 см/мин, откуда следует такое соотношение естественной /линейной/ и известной мер времени: t = 1 см = 0,1 мин.The theory suggests that the reference speed be the speed of the second-hand point of a clock of a given radius, which determines the ratio of natural / dimensionless / and known mass measures, for example, C 1 = 1 = 10 cm / min, whence this ratio of natural / linear / and known time measures follows: t = 1 cm = 0.1 min.

Теория обосновала естественный эталон массы m = 1 см3 nV = 0,1 кг, содержащий единичный объем неделимых частиц nV = 1 см3, равный в известных мерах 0,1 кг, изготавливаемый из сплава платины плотностью ρ = 20 г/см3, имеющего измеряемый объем

Figure 00000017
и форму прямоугольного параллелепипеда высотой 5 см, другие равные стороны которого реализовали предлагаемый эталон длины LI = 1 см.The theory justified the natural standard of mass m = 1 cm 3 nV = 0.1 kg, containing a unit volume of indivisible particles nV = 1 cm 3 , equal in known measures to 0.1 kg, made of platinum alloy with density ρ = 20 g / cm 3 having a measurable volume
Figure 00000017
and the shape of a rectangular parallelepiped 5 cm high, other equal sides of which realized the proposed standard of length L I = 1 cm.

Недостатком этого эталона можно считать неопределенность реальных свойств его вещества, которое может не вполне подойти для изготовления практически используемого эталона массы. Теория образца 1991 г. предлагала также устройство, реализующее формулу косвенно измеряемой массы:

Figure 00000018
включающее датчик скорости и таймер. Недостатки известного эталона массы и массоизмерительного устройства устраняет данное изобретение, обоснованное уточненным вариантом моей теории /намеченной к опубликованию в виде книги "Аксиоматика природы", 1999 г./.The disadvantage of this standard can be considered the uncertainty of the real properties of its substance, which may not be suitable for the manufacture of a practically used mass standard. The 1991 theory of the sample also proposed a device that implements the formula for indirectly measured mass:
Figure 00000018
including speed sensor and timer. The disadvantages of the well-known standard of mass and mass measuring device are eliminated by this invention, justified by an updated version of my theory / scheduled for publication in the form of the book "Axiomatics of Nature", 1999 /.

Целью данного изобретения является создание естественного эталона массы и массоизмерительного устройства, обоснованных эакономерностью, выясняющей природу массы. The aim of this invention is the creation of a natural standard of mass and mass measuring device, substantiated ekonomernost, clarifying the nature of the mass.

Техническим результатом осуществления изобретения явится повышение точности измерений массы и точности эталонов, которые можно будет воспроизводить даже в случае утраты существующих эталонов. Изобретение обеспечит сопоставимость результатов измерения массы материи различных видов /от макро до микроуровней/, которую будет определять естественная /объемная/ мера, адекватная природе. The technical result of the invention is to increase the accuracy of mass measurements and the accuracy of the standards, which can be reproduced even in case of loss of existing standards. The invention will provide comparability of the results of measuring the mass of matter of various types / from macro to micro levels /, which will determine the natural / volumetric / measure adequate to nature.

Сущность изобретения заключается в том, что создают естественный эталон массы, обоснованный закономерностью природы, реализующий естественную единицу измерения /меру/ массы, равную приближенно единичному объему составляющих ее частиц, изготовленный из вещества определенного состава, измеряемый объем которого включает объемы пустоты, частиц скрытой массы, а также примерно 1 см3 частиц косвенно измеряемой массы, равный в известных мерах 0,1 кг.The essence of the invention lies in the fact that they create a natural mass standard, justified by the regularity of nature, realizing a natural unit of measure / measure / mass equal to approximately a unit volume of its constituent particles, made of a substance of a certain composition, the measured volume of which includes volumes of void, particles of hidden mass, and also about 1 cm 3 particles of indirectly measured mass, equal in known measures to 0.1 kg

Отличается новый эталон тем, что он изготовлен из вещества известного состава плотностью ρ, равной или меньшей плотности иридия, с малым коэффициентом объемного расширения, имеющего измеряемый с необходимой точностью объем, равный или больший 4,46 см3, определяемый такой закономерностью, выясняющей природу массы:

Figure 00000019

где
Figure 00000020
объем беспредельно делимой пустоты в измеряемом объеме V материи;
V - предельно малый объем одной неделимой частицы, равный ее неизмеряемой /скрытой/ массе m;
n и n- - число неделимых частиц косвенно измеряемой массы m = nV и неизмеряемой /скрытой/ массы m-= n-V ;
nV = 1 см3 = 0,1 кг = m1 - косвенно измеряемая масса естественного эталона, выраженная естественной /объемной/ и известной мерами;
ρIr = 0,2242 = 22,42 г/см3 - косвенно измеряемая плотность иридия, выраженная естественной /безразмерной/ и известной мерой;
Figure 00000021
измеряемый объем вещества эталона массы.The new standard is different in that it is made of a substance of known composition with a density ρ equal to or lower than the density of iridium, with a small coefficient of volume expansion, having a volume measured with the necessary accuracy equal to or greater than 4.46 cm 3 , determined by such a regularity that clarifies the nature of the mass :
Figure 00000019

Where
Figure 00000020
the volume of infinitely divisible emptiness in the measured volume V of matter;
V is an extremely small volume of one indivisible particle, equal to its unmeasured / hidden / mass m;
n and n - is the number of indivisible particles of indirectly measured mass m = nV and unmeasured / hidden / mass m - = n - V ;
nV = 1 cm 3 = 0.1 kg = m 1 is the indirectly measured mass of the natural standard, expressed by natural / volumetric / and known measures;
ρ Ir = 0.2242 = 22.42 g / cm 3 - indirectly measured density of iridium, expressed by natural / dimensionless / and known measure;
Figure 00000021
the measured volume of the substance of the mass standard.

Например, естественный эталон массы, изготовленный из химически чистого иридия, будет иметь измеряемый объем

Figure 00000022
включающий объем пустоты
Figure 00000023
и скрытую массу
Figure 00000024

Вариантом изобретения является эталон массы, изготовленный из тантала, с измеряемым объемом
Figure 00000025
а также эталоны массы из сплава инвар с измеряемым объемом
Figure 00000026
12,5 см3, из монокристалла сапфира с измеряемым объемом
Figure 00000027
25,4 см3 и другие, имеющие форму куба или цилиндра с высотой, равной его диаметру. Естественный эталон массы может являться набором нескольких его частей /разновесов, гирь/, суммарный объем которых определит, например, такая формула
V = zVI+VΔ, (z ≥ 1)
где VI= L 3 I = 1 см3 - эталонный объем куба единичной длины;
L1 = 1 см, являющейся реализацией естественного эталона длины.For example, a natural mass standard made of chemically pure iridium will have a measurable volume
Figure 00000022
including void volume
Figure 00000023
and hidden mass
Figure 00000024

A variant of the invention is a mass standard made of tantalum, with a measured volume
Figure 00000025
as well as mass standards from Invar alloy with a measured volume
Figure 00000026
12.5 cm 3 , from a single crystal of sapphire with a measured volume
Figure 00000027
25.4 cm 3 and others, having the shape of a cube or cylinder with a height equal to its diameter. The natural mass standard can be a set of several parts / weights, weights /, the total volume of which will determine, for example, such a formula
V = zV I + V Δ , (z ≥ 1)
where V I = L 3 I = 1 cm 3 - reference volume of a cube of unit length;
L 1 = 1 cm, which is the implementation of the natural standard of length.

При изготовлении такого эталона массы, например, из иридия, при Z = 3, три гири его набора будут иметь равный измеряемый объем V1 = 1 см3, а четвертая с измеряемым объемом V4 = V - 3V1 = 4,46 см3 - 3 см3 = 1,46 см3 будет иметь измеряемую массу m4 = 1,46 см3 • 22,42 г/см3 = 32,73 г, а масса первых трех гирь: m1 = 1 см3 • 22,42 г/см3 = 22,42 г.In the manufacture of such a mass standard, for example, from iridium, at Z = 3, three weights of its set will have an equal measured volume V 1 = 1 cm 3 , and the fourth with a measured volume V 4 = V - 3V 1 = 4.46 cm 3 - 3 cm 3 = 1.46 cm 3 will have a measured mass m 4 = 1.46 cm 3 • 22.42 g / cm 3 = 32.73 g, and the mass of the first three weights: m 1 = 1 cm 3 • 22 , 42 g / cm 3 = 22.42 g.

Другим вариантом изобретения будет естественный эталон массы являющийся набором 3k+4 гирь, например, монокристаллов сапфира, при K = 0, 1, 2, 3, 4, хранящихся в гнездах футляра, имеющего гнездо наименьшей /первой/ гири массой

Figure 00000028
и три ряда гнезд остальных гирь по k+1 штук в каждом ряду, где масса гирь изменяется в геометрической прогрессии со знаменателем 10 и с первыми членами 2m1, 3m, 4m1, так что, например, при k=3 гири набора имеют такую массу, выраженную объемной и известной мерами: m1 = 10-4 см3 = 10-5 кг, m2 = 2m1, m5 = 20m1 = 0,2 г, m8 = 200m1 = 2 г, m11 = 2000m1 = 20 г, m3 = 3m1, m6 = 30m1 = 0,3 г, m9 = 300m1 = 3 г, m12 = 3000m1 = 30 г, M4 = 4m1, m7 = 40m1 = 0,4 г, m10 = 400m1 = 4 г, m13 = 4000m1 = 40 г.Another embodiment of the invention will be a natural mass standard that is a set of 3k + 4 weights, for example, sapphire single crystals, with K = 0, 1, 2, 3, 4, stored in the nests of the case having a nest of the smallest / first / mass
Figure 00000028
and three rows of nests of the remaining weights of k + 1 pieces in each row, where the mass of weights varies exponentially with the denominator of 10 and with the first terms 2m 1 , 3m, 4m 1 , so that, for example, for k = 3, the set weights have such mass expressed by volumetric and known measures: m 1 = 10 -4 cm 3 = 10 -5 kg , m 2 = 2m 1 , m 5 = 20m 1 = 0.2 g, m 8 = 200m 1 = 2 g, m 11 = 2000m 1 = 20 g, m 3 = 3m 1 , m 6 = 30m 1 = 0.3 g, m 9 = 300m 1 = 3 g, m 12 = 3000m 1 = 30 g, M 4 = 4m 1 , m 7 = 40m 1 = 0.4 g, m 10 = 400m 1 = 4 g, m 13 = 4000m 1 = 40 g.

Перечисленные варианты естественного эталона массы предлагается хранить при одинаковых условиях в разных странах с целью определения наиболее подходящего вещества для изготовления единого Международного естественного эталона массы m1 = 1 см3 nV= 0,1 кг, одновременно реализующего и естественный эталон длины L1 = 1 см, чем может быть естественный эталон массы, имеющий форму прямоугольного параллелепипеда с единичной длиной двух малых его сторон /ребер/ L1 = L2 = 1 см и длиной третьей стороны L3 > 4 см, равной, например, для иридия 4,46 см.The listed variants of the natural mass standard are proposed to be stored under identical conditions in different countries in order to determine the most suitable substance for the manufacture of a single International Natural Natural Mass Standard m 1 = 1 cm 3 nV = 0.1 kg, which simultaneously implements a natural standard of length L 1 = 1 cm, what can be a natural mass standard having the shape of a rectangular parallelepiped with a unit length of two small sides / edges / L 1 = L 2 = 1 cm and a third side length L 3 > 4 cm, equal, for example, to iridium 4.46 cm.

Предлагаемый естественный эталон массы, изготовленный, например, из монокристалла сапфира, можно будет легко воспроизводить и поверять не только по его косвенно измеряемой массе, но и по его линейным размерам: длине L и объему V. Воспроизводить такой эталон можно будет и без использования весов, вносящих собственные погрешности, располагая лишь возможностью точного измерения объема вещества эталона и точного определения его химико-физического состава. The proposed natural mass standard, made, for example, of a sapphire single crystal, can be easily reproduced and verified not only by its indirectly measured mass, but also by its linear dimensions: length L and volume V. It will be possible to reproduce such a standard without using weights, introducing their own errors, having only the ability to accurately measure the volume of the substance of the standard and the exact determination of its chemical and physical composition.

Предлагаемая изобретением естественная мера массы mI= nV= 1 см3 позволяет оценить неизмеряемую /скрытую/ массу объектов макро- и микромира, не поддающуюся определению известной мерой /в килограммах/, служащей для измерения лишь косвенно измеряемой части абсолютной /суммарной/ массы материи.The natural mass measure proposed by the invention m I = nV = 1 cm 3 allows us to estimate the unmeasured / latent / mass of macro- and microworld objects that cannot be determined by a known measure / in kilograms /, which serves to measure only the indirectly measured part of the absolute / total / mass of matter .

Физический смысл естественной /объемной/ меры массы поясняет система аналогичных равенств, определяющих массу известного и предлагаемого эталонов:

Figure 00000029

решением которой будет общее выражение, где килограммы отсутствуют:
m1 = 1 см3 nV = 100 см3 H2O, показывающее, что косвенно измеряемая масса воды с измеряемым объемом V = 100 см3 содержит единичный объем неделимых частиц nV = 1 см3.The physical meaning of the natural / volumetric / mass measure is explained by a system of similar equalities that determine the mass of the known and proposed standards:
Figure 00000029

the solution of which will be a general expression, where kilograms are missing:
m 1 = 1 cm 3 nV = 100 cm 3 H 2 O, showing that the indirectly measured mass of water with a measured volume V = 100 cm 3 contains a unit volume of indivisible particles nV = 1 cm 3 .

Скрытую же массу такого объема воды V = 100 см3 определит формула:

Figure 00000030

Согласно новой теории, сумма косвенно измеряемой и скрытой масс, выражаемая единственно возможной объемной мерой, оказывается при этом равной для любого вещества равного объема V=100 см3, например, воды и золота:
Figure 00000031

Figure 00000032

Именно такую абсолютную /суммарную/ массу, как представляется, и имел в виду Декарт, утверждавший, что "виза, заполненная золотом, содержит не более материи, чем ваза с нашей точки зрения пустая. Это может показаться странным лишь для тех, разум кого не простирается дальше кончиков пальцев и кто думает, что в мире существует лишь то, до чего они могут прикоснуться. Далеко не все находящиеся вокруг нас тела могут быть чувствуемы". Скрытую массу рассматриваемого объема золота V=100 см3 определит формула: m-= mΣ-m = 33,3 см3 - 19,3 см3 ≈ 14 см3,
где m = Vρ = 100 см3 • 19,3 г/см3 = 1930 г = 19,3 см3.The hidden mass of such a volume of water V = 100 cm 3 will determine the formula:
Figure 00000030

According to the new theory, the sum of indirectly measured and latent masses, expressed as the only possible volumetric measure, turns out to be equal for any substance of equal volume V = 100 cm 3 , for example, water and gold:
Figure 00000031

Figure 00000032

It seems that such an absolute / total / mass was meant by Descartes, who claimed that "a visa filled with gold contains no more matter than a vase is empty from our point of view. This may seem strange only to those whose minds are not extends beyond the fingertips and who thinks that in the world there is only what they can touch. Not all the bodies around us can be felt. " The hidden mass of the considered volume of gold V = 100 cm 3 will be determined by the formula: m - = m Σ -m = 33.3 cm 3 - 19.3 cm 3 ≈ 14 cm 3 ,
where m = Vρ = 100 cm 3 • 19.3 g / cm 3 = 1930 g = 19.3 cm 3 .

Таким же образом можно определить скрытую и абсолютную /суммарную/ массу любой материи, включая скрытую массу кажущейся пустоты космоса. In the same way, we can determine the latent and absolute / total / mass of any matter, including the latent mass of the apparent void of space.

Измерять массу объемной мерой можно пользуясь и известными массоизмерительными устройствами, например, рычажными весами, шкала которых будет оцифрована объемной мерой /в см3/ с учетом такого ее соотношения с известной: m = 1 см3 nV = 0,1 кг, которое используется также при оцифровке объемной мерой массы и гирь этих весов, имеющих, например, такую косвенно измеряемую массу: m1 = 0,5 см3 = 50 г, m2 = 5 см3 = 0,5 кг, m3 = 10 см3 = 1 кг и т.д.Mass can be measured with a volumetric measure using well-known mass-measuring devices, for example, lever scales, the scale of which will be digitized with a volumetric measure / in cm 3 / taking into account its correlation with the known one: m = 1 cm 3 nV = 0.1 kg, which is used also when digitizing by volumetric measure the masses and weights of these weights having, for example, such an indirectly measured mass: m 1 = 0.5 cm 3 = 50 g, m 2 = 5 cm 3 = 0.5 kg, m 3 = 10 cm 3 = 1 kg, etc.

Таблица соответствия значений массы, выраженных объемной и известной мерами, приведена в конце описания. A table of correspondence of mass values expressed by volumetric and known measures is given at the end of the description.

Измерять массу объемной мерой, заданной естественным эталоном, позволит также массоизмерительное устройство, содержащее блок индикации, проградуированный и оцифрованный мерой массы, заданной ее эталоном, датчик и счетчик времени, а также средство создания силы, обеспечивающей равноускоренное движение измеряемой массы для ее определения в соответствии с формулой

Figure 00000033
отличающееся тем, что вход счетчика соединен с выходом логической схемы "И", один вход которой связан с источником сигналов постоянной частоты, пропорциональной постоянной ускоряющей силы f ~ F = const, а второй вход связан с датчиком времени t = t2 - t1 изменения скорости измеряемой массы на заданную величину ΔC = C2-C1, входным элементом которого является датчик двух граничных значений скорости C1 и C2, соответствующих моментам времени t1 и t2.A mass measuring device containing an indication unit calibrated and digitized by a mass measure specified by its standard, a sensor and a time counter, and also a means of creating a force providing uniform acceleration of the measured mass to determine it in accordance with the formula
Figure 00000033
characterized in that the counter input is connected to the output of the AND circuit, one input of which is connected to a constant frequency signal source proportional to the accelerating force constant f ~ F = const, and the second input is connected to a time sensor t = t 2 - t 1 changes the measured mass velocity by a predetermined value ΔC = C 2 -C 1 , the input element of which is a sensor of two boundary velocity values C 1 and C 2 corresponding to time instants t 1 and t 2 .

При этом связанный с выходом счетчика блок индикации оцифрован естественной /объемной/ или /и/ известной мерой массы, принятое соотношение которых m = 1 см3 nV = 0,1 кг задано косвенно измеряемой массой естественного эталона и обосновано уточненной формулой закона природы:

Figure 00000034

где t - интервал времени изменения скорости измеряемой массы m = nV на заданную величину ΔC = const;
Figure 00000035
- постоянная ускоряющая сила, совпадающая с вектором
Figure 00000036
перпендикулярным силе веса;
Figure 00000037
- константа временной меры массы, заданная настройкой используемого массоизмерительного устройства.At the same time, the display unit associated with the counter output is digitized by a natural / volumetric / or / and / known mass measure, the accepted ratio of which m = 1 cm 3 nV = 0.1 kg is given by the indirectly measured mass of the natural standard and is justified by the refined formula of the law of nature:
Figure 00000034

where t is the time interval of the change in the velocity of the measured mass m = nV by a given value ΔC = const;
Figure 00000035
- constant accelerating force coinciding with the vector
Figure 00000036
perpendicular to weight;
Figure 00000037
- the constant of the temporary measure of mass specified by the setting of the used mass measuring device.

Датчик времени t = t2 - t1 этого устройства состоит из датчика двух значений скорости измеряемой массы C1 и C2, на подвижной части которого укреплен скользящий контакт, электрически связанный гибким проводом с входом логической схемы "И" и непосредственно прилегающий к гладкой пластине, имеющей пропорциональную ΔC длину токопроводящей части, соединенной с источником постоянного напряжения. Подвижной частью датчика скоростей C1 и C2 может быть сердечник электромагнита, обмотка которого связана с выходом тахогенератора /датчика скорости измеряемой массы/.The time sensor t = t 2 - t 1 of this device consists of a sensor of two values of the speed of the measured mass C 1 and C 2 , on the moving part of which a sliding contact is fixed, electrically connected by a flexible wire to the input of the logic circuit “I” and directly adjacent to a smooth plate having a proportional ΔC length of the conductive part connected to a constant voltage source. The moving part of the speed sensor C 1 and C 2 may be the core of the electromagnet, the winding of which is connected with the output of the tachogenerator / speed sensor of the measured mass /.

Другим вариантом подвижной части датчика двух значений скорости измеряемой массы C1 и C2 является перпендикулярная вектору ΔC поверхность, поджатая пружиной, открытая встречному потоку воздуха или иной материи, закрепленная на измеряемой массе.Another variant of the moving part of the sensor of two values of the measured mass velocity C 1 and C 2 is a surface perpendicular to the vector ΔC, pressed by a spring, open to the oncoming flow of air or other matter, fixed to the measured mass.

При этом ускоряющую силу F определяет уравнение:

Figure 00000038

где
Figure 00000039
= a - ускорение /или замедление/ измеряемой массы;
Fт - сила тяги, например, двигателя;
Fтр - сила трения.In this case, the accelerating force F is determined by the equation:
Figure 00000038

Where
Figure 00000039
= a - acceleration / or deceleration / of the measured mass;
F t - traction force, for example, of an engine;
F Tr - the force of friction.

При Fт = 0 сила F - это сила трения, тормозящая измеряемую массу, например, поезда или автомобиля, движущегося горизонтально при отключенном двигателе.When F t = 0, the force F is the friction force that slows down the measured mass, for example, of a train or a car moving horizontally with the engine turned off.

Сигнал, пропорциональный силе F, вырабатывается, например, специальным вычислительным устройством и при измерении массы вводится автоматически или рукояткой в блок генератора импульсов для установления нужной частоты импульсов f ~ F или нужной угловой скорости вращения вала двигателя ω ~ F, связанного муфтой с выходом механического десятичного счетчика, имеющего одновременно и функцию блока индикации. A signal proportional to the force F is generated, for example, by a special computing device and, when measuring mass, is entered automatically or by a handle into the pulse generator block to set the desired pulse frequency f ~ F or the desired angular speed of the motor shaft ω ~ F, connected by the coupling to the output of a mechanical decimal a counter having at the same time the function of an indication unit.

Массоизмерительное устройство, использующее такой десятичный счетчик, имеет электромагнитную муфту, исполняющую функцию схемы "И", обмотка которой соединена с выходом датчика времени заданного изменения скорости измеряемой массы. Таким датчиком может быть закрепленный на измеряемой массе, например, самолета, датчик динамической составляющей встречного потока воздуха p, пропорциональной скорости C измеряемой массы. A mass measuring device using such a decimal counter has an electromagnetic clutch that performs the function of an “I” circuit, the winding of which is connected to the output of a time sensor for a given change in the speed of the measured mass. Such a sensor can be a sensor mounted on the measured mass of, for example, an airplane, a sensor of the dynamic component of the oncoming air flow p proportional to the speed C of the measured mass.

Датчик скоростей C1 и C2 измеряемой массы может включать импульсный датчик скорости, закрепленный вблизи колеса тележки с измеряемой массой, подключенный к входу преобразователя частоты импульсов, пропорциональной скорости измеряемой массы f ~ C в двоичный код, а также дешифратор кодов двух скоростей C1 и C2, определяющих моменты времени t1 и t2.The speed sensor C 1 and C 2 of the measured mass can include a pulse speed sensor mounted near the wheel of the trolley with the measured mass, connected to the input of the pulse frequency converter proportional to the speed of the measured mass f ~ C in a binary code, as well as a code decoder of two speeds C 1 and C 2 defining time instants t 1 and t 2 .

В лабораторных опытах, связанных с проверкой справедливости известных основ механики и физики, частью измеряемой массы может быть съемный естественный эталон массы, изготовленный из разных веществ, или эталон, являющийся набором его частей /гирь/. In laboratory experiments related to checking the validity of the known fundamentals of mechanics and physics, part of the measured mass can be a removable natural mass standard made of different substances, or a standard that is a set of its parts / weights /.

Обоснованная изобретением объемная мера массы обеспечивает возможность определения естественной меры силы, имеющей такое соотношение с известной:

Figure 00000040

где C1 = 1 = 10 см/мин - соотношение естественной /безразмерной/ и известной мер линейной скорости, определившее соотношение естественной /линейной/ и известной мер времени: t = 1 см = 0,1 мин.The volumetric measure of mass justified by the invention makes it possible to determine a natural measure of force having such a ratio with the known:
Figure 00000040

where C 1 = 1 = 10 cm / min is the ratio of natural / dimensionless / and known measures of linear speed, which determined the ratio of natural / linear / and known measures of time: t = 1 cm = 0.1 min.

На фиг. 1 изображены варианты естественного эталона массы, из иридия и сапфира, имеющие форму куба; на фиг. 2 - шкала массоизмерительного устройства, оцифрованная объемной и известной мерами массы /см3 и кг/; на фиг. 3 - набор гирь естественного эталона массы; на фиг. 4 - лабораторное массоизмерительное устройство, реализующее формулу измеряемой массы ь = тМ= е•const ; на фиг. 5 - вариант датчика времени t = t2 - t1, изменения скорости измеряемой массы на величину ΔC = C2 - C1; на фиг. 6 - вариант датчика двух заданных скоростей измеряемой массы C1 и C2.In FIG. 1 shows the variants of the natural standard of mass, from iridium and sapphire, having the shape of a cube; in FIG. 2 - scale mass measuring device, digitized volumetric and known mass measures / cm 3 and kg /; in FIG. 3 - a set of weights of the natural mass standard; in FIG. 4 - laboratory mass measuring device that implements the measured mass formula b = tM = e • const; in FIG. 5 - version of the time sensor t = t 2 - t 1 , changes in the speed of the measured mass by ΔC = C 2 - C 1 ; in FIG. 6 is a variant of the sensor of two given speeds of the measured mass C 1 and C 2 .

Изображенные на фиг. 1 естественные эталоны массы из иридия 1, имеющего измеряемый объем V1 ≈ 4,46 см3, и сапфира 2, имеющего измеряемый объем V2 ≈ 25,4 см3, имеют равную косвенно измеряемую массу

Figure 00000041
= 0,1 кг, содержащую равное число неделимых частиц, составляющих эту массу: n1V= n2V = 1 см3 и определяющих метрическую меру массы. Вещество этих эталонов включает объемы пустоты, составляющей 2/3 их объема:
Figure 00000042
2,97 см3 и
Figure 00000043
16,9 см3, а также разные объемы частиц их неизмеряемой /скрытой/ массы, определяемые по формуле: m- = V - V0 - m, согласно которой:
m - 1 = 4,46 см3 - 2,97 см3 - 1 см3 = 0,49 см3 - скрытая масса эталона из иридия;
m - 2 = 25,4 см3 - 16,9 см3 - 1 см3 = 7,5 см3 - скрытая масса эталона из сапфира.Depicted in FIG. 1 natural mass standards of iridium 1 having a measured volume V 1 ≈ 4.46 cm 3 and sapphire 2 having a measured volume V 2 ≈ 25.4 cm 3 have the same indirectly measured mass
Figure 00000041
= 0.1 kg, containing an equal number of indivisible particles making up this mass: n 1 V = n 2 V = 1 cm 3 and determining the metric measure of mass. The substance of these standards includes the volumes of the void, comprising 2/3 of their volume:
Figure 00000042
2.97 cm 3 and
Figure 00000043
16.9 cm 3 , as well as different volumes of particles of their unmeasured / latent / mass, determined by the formula: m - = V - V 0 - m, according to which:
m - 1 = 4.46 cm 3 - 2.97 cm 3 - 1 cm 3 = 0.49 cm 3 - latent mass of the standard from iridium;
m - 2 = 25.4 cm 3 - 16.9 cm 3 - 1 cm 3 = 7.5 cm 3 - the latent mass of the standard from sapphire.

Согласно теории, равные объемы разных веществ имеют скрытую массу, обратно пропорциональную их косвенно измеряемой массе. Например, объем материи, заполненный водородом, имеет минимальную косвенно измеряемую плотность, но максимальную скрытую плотность, что многое объясняет в химии и физике соответствующих процессов, например, тепловых, наиболее адекватно описываемых ныне забытой гипотезой существования теплорода - "легкой материи, родственной световой, не вступающей в соединение с известными веществами". According to the theory, equal volumes of different substances have a hidden mass inversely proportional to their indirectly measured mass. For example, the volume of matter filled with hydrogen has a minimum indirectly measured density, but a maximum latent density, which explains a lot in the chemistry and physics of the corresponding processes, for example, thermal, which are most adequately described by the now forgotten hypothesis of the existence of a caloric - "light matter, akin to light, not coming into contact with known substances. "

Скрытая масса водорода включает скрытую массу квантов тепла, света и других скрытых масс, большую скрытой массы других веществ. Изображенная на фиг. 2 шкала массоизмерительного устройства позволяет измерять массу метрической /естественной/ мерой /в см3/ и известной мерой /в кг/, соотношение которых, заданное массой естественного эталона, таково: mI= nV = 1 см3 = 0,1 кг.The latent mass of hydrogen includes the latent mass of quanta of heat, light, and other latent masses, greater than the latent mass of other substances. Depicted in FIG. 2 scale of the mass measuring device allows you to measure the mass metric / natural / measure / in cm 3 / and the known measure / in kg /, the ratio of which, given the mass of the natural standard, is as follows: m I = nV = 1 cm 3 = 0.1 kg.

Указатель изображенной шкалы зафиксировал косвенно измеряемую массу m = 15 см3 nV = 1,5 кг, выраженную естественной /объемной/ и известной мерами.The pointer to the scale indicated indirectly measured mass m = 15 cm 3 nV = 1.5 kg, expressed by natural / volumetric / and known measures.

Изображенный на фиг. 3 набор гирь естественного эталона массы содержит 13 монокристаллов сапфира, имеющих форму куба /при k = 3 имеем 3 к + 4 = 13 /, и включает гнездо 1 меньшей гири набора массой:

Figure 00000044
размещенное в центре к+1 = 4 дуг окружностей по трем их радиусам, где масса гирь изменяется в геометрической прогрессии со знаменателем 10 и с первыми членами 2 m1, 3 m1, 4 m1. Наибольшая гиря этого набора имеет такую массу, выраженную метрической и известной мерами: m13 = 4000 m1 = 0,4 см3 = 0,04 кг, измеряемый объем которой
Figure 00000045

Контроль стабильного состояния такого естественного эталона производится не только по его массе, но и по его измеряемому объему, проводимому отдельно для каждой из гирь набора, что существенно повысит точность указанного контроля и качество воспроизведения утрачиваемых эталонов массы.Depicted in FIG. 3 a set of weights of a natural mass standard contains 13 single sapphire crystals having the shape of a cube / for k = 3 we have 3 k + 4 = 13 /, and includes nest 1 of a smaller set of mass weights:
Figure 00000044
located in the center of k + 1 = 4 arcs of circles along their three radii, where the mass of weights varies exponentially with the denominator of 10 and with the first terms 2 m 1 , 3 m 1 , 4 m 1 . The largest weight of this set has such a mass expressed in metric and known measures: m 13 = 4000 m 1 = 0.4 cm 3 = 0.04 kg, the measured volume of which
Figure 00000045

The stable state of such a natural standard is controlled not only by its mass, but also by its measured volume, carried out separately for each of the weights of the set, which will significantly increase the accuracy of this control and the quality of reproduction of the lost mass standards.

Использование предлагаемого набора позволит и для эталона массы указать диапазон изменения, как это принято в Государственных первичных эталонах других физических величин. Это позволит, например, миллиграммовые гири и точные весы поверять и создавать с большей точностью, чем позволял эталон, заданный лишь номинальным значением 1 кг. Using the proposed set will allow for the mass standard to indicate the range of change, as is customary in the State primary standards of other physical quantities. This will allow, for example, to calibrate and create milligram weights and accurate scales with greater accuracy than the standard allowed, given only a nominal value of 1 kg.

Изображенное на фиг. 4 лабораторное массоизмерительное устройство, реализующее формулу измеряемой массы:

Figure 00000046
имеет связанный с блоком индикации 1 двоичный счетчик 2, вход которого связан с выходом логической схемы совпадения 3, один вход которой соединен с выходом генератора 4 импульсов заданной частоты f, пропорциональной силе F = const, а второй - с датчиком 5 интервала времени t, входным элементом которого является датчик 6 скорости измеряемой массы /например, тахогенератор/, связанный с блоком 7, через который переброшена "невесомая" нить 8, связанная одним концом с измеряемой массой m в виде нагруженной тележки 9, а другим концом - с подвешенным на ней встроенным эталоном массы 10. При этом датчик 5 имеет связанную с выходом тахогенератора 6 обмотку электромагнита 11, на подвижном сердечнике 12 которого укреплен скользящий контакт 13, соединенный гибким проводом со входом схемы совпадения 3, прижатый к пластине 14, где токопроводящая часть 15, имеющая регулируемое местоположение и длину L, пропорциональную ΔC, соединена с источником постоянного напряжения.Depicted in FIG. 4 laboratory mass measuring device that implements the measured mass formula:
Figure 00000046
has a binary counter 2 connected to the display unit 1, the input of which is connected to the output of the matching logic 3, one input of which is connected to the output of the 4 pulse generator of a given frequency f proportional to the force F = const, and the second to the sensor 5 of the time interval t, the input whose element is a sensor 6 of the speed of the measured mass / for example, a tachogenerator / connected to block 7, through which a "weightless" thread 8 is thrown, connected at one end to the measured mass m in the form of a loaded trolley 9, and the other end with a suspended swarm standard of mass 10. In this case, the sensor 5 has a winding of an electromagnet 11 connected to the output of the tachogenerator 6, on the moving core 12 of which a sliding contact 13 is mounted, connected by a flexible wire to the input of the matching circuit 3, pressed against the plate 14, where the conductive part 15 having an adjustable the location and length L proportional to ΔC is connected to a constant voltage source.

При вращении блока 7 под действием силы тяги эталона тахогенератор 6 вырабатывает напряжение, пропорциональное скорости измеряемой массы, смещающее скользящий контакт 13 электромагнита до соприкосновения в момент времени t1 с токопроводящей пластиной 15, когда постоянное напряжение от его источника 16 поступает на схему совпадения 3, открывая ее. Это продолжается до момента времени t2 выхода скользящего контакта 13 за край данной токопроводящей пластины.When rotating unit 7 by the force of traction reference tachogenerator 6 generates a voltage proportional to the speed measured mass biasing the sliding contact 13 at the time of the electromagnet to the contact t 1 with the conductive plate 15, when the DC voltage from its source 16 is applied to a coincidence circuit 3, opening her. This continues until the time t 2 of the output of the sliding contact 13 beyond the edge of this conductive plate.

Предлагаемое устройство, конкретная схема исполнения которого может быть усовершенствована, предлагается использовать в демонстрационных опытах и экспериментах по проверке гипотез равенства инертной и тяжелой масс, известное подтверждение которой, полученные в опытах с объектами микромира, нельзя бездоказательно переносить на остальной мир, имеющий важные макроособенности, требующие учета. В таких опытах может использоваться также второй естественный эталон массы или отдельные части его набора, составляющие долю измеряемой массы и изготовленные из разных веществ. The proposed device, the specific performance scheme of which can be improved, is proposed to be used in demonstration experiments and experiments to test the hypotheses of the equality of inert and heavy masses, the well-known confirmation of which, obtained in experiments with microworld objects, cannot be unprovenly transferred to the rest of the world, which has important macro-features requiring accounting. In such experiments, a second natural mass standard or individual parts of its set, which make up the fraction of the measured mass and made of different substances, can also be used.

Изображенный на фиг. 5 вариант датчика времени 5 имеет связанный с импульсным датчиком скорости 6 преобразователь 11 частоты импульсов, пропорциональной скорости измеряемой массы f ~ C, в двоичный код, выход которого связан с дешифратором кодов двух скоростей C1 и C2, имеющим инверторы, а также две логические схемы совпадения 13 и 14, выходы которых связаны с противоположными входами триггера 15, имеющего один выход, связанный с управляющим входом схемы совпадения 3.Depicted in FIG. 5, the time sensor variant 5 has a pulse frequency converter 11 proportional to the speed of the measured mass f ~ C connected to a pulse speed sensor 6 to a binary code, the output of which is connected to a two-speed code decoder C 1 and C 2 having inverters, as well as two logical matching circuits 13 and 14, the outputs of which are connected to opposite inputs of the trigger 15 having one output connected to the control input of matching circuit 3.

В рабочем состоянии от импульсного датчика скорости 6 на вход преобразователя 11 поступают импульсы увеличивающейся частоты f, пропорциональной скорости измеряемой массы, так что, когда эта скорость достигает в момент времени t1 заданной начальной величины, выраженной, например, двоичным кодом C1 = 11, который появляется на выходе преобразователя 11 и открывает схему совпадения 13 дешифратора. При этом триггер 15 переключается в состояние, открывающее схему 3, что продолжается до момента времени t2 достижения измеряемой массой второй заданной скорости C2, двоичный код которой, например, 01111, открывает схему совпадения 14, переключающую триггер 15 в состояние, запирающее схему совпадения 3.In working condition, from the pulse speed sensor 6, pulses of increasing frequency f proportional to the speed of the measured mass are received at the input of the converter 11, so that when this speed reaches a predetermined initial value at time t 1 expressed, for example, with a binary code C 1 = 11, which appears at the output of the converter 11 and opens the match circuit 13 of the decoder. In this case, the trigger 15 switches to the state that opens the circuit 3, which continues until the time t 2 when the measured mass reaches the second predetermined speed C 2 , the binary code of which, for example, 01111, opens the match circuit 14, which switches the trigger 15 to the state that locks the match circuit 3.

Изображенный на фиг. 6 датчик двух граничных скоростей C1 и C2, устанавливаемый на измеряемой массе, имеет открытую для встречного потока воздуха /или иной материи/ поверхность 12, поджатую пружиной 13; связанную со скользящим контактом 14, прижатым к гладкой поверхности 15 с токопроводящей частью 16 длиной L, пропорциональной ΔC, соединенной с источником постоянного напряжения 17. При достижении измеряемой массой скорости C1 в момент времени t1 скользящий контакт 14 входит в соприкосновение с токопроводящей поверхностью 16, открывая схему совпадения 3. Это продолжается до момента времени t1 достижения измеряемой массой скорости C2. Местоположение и длину токопроводящей пластины 16 относительно скользящего контакта 14 выставляют на заводе - изготовителе устройства измерения массы, реализующего ее формулу m = t•const, где используют /при настройке датчика/ устройство измерения скорости, не являющееся поэтому необходимым элементом такого датчика, модификации датчика могут определять время торможения самых разных объектов, включая косвенно измеряемую массу лабораторной тележки, поезда или автомобиля, скорость которых может, например, после отключения разогнавшего их двигателя, равнозамедленно уменьшаться от величины C2 до C1.Depicted in FIG. 6, the sensor of two boundary velocities C 1 and C 2 , mounted on the measured mass, has a surface 12 open for a counter flow of air / or other matter /, 12 pressed by a spring 13; connected to the sliding contact 14 pressed to a smooth surface 15 with the conductive part 16 of length L proportional to ΔC connected to the constant voltage source 17. When the measured mass reaches speed C 1 at time t 1, the sliding contact 14 comes into contact with the conductive surface 16 opening coincidence scheme 3. This continues until the time t 1 reaches the measured mass velocity C 2 . The location and length of the conductive plate 16 relative to the sliding contact 14 is set at the manufacturer of the mass measuring device that implements its formula m = t • const, where they use / when setting up the sensor / speed measuring device, which is therefore not a necessary element of such a sensor, sensor modifications can determine the braking time of a variety of objects, including the indirectly measured mass of a laboratory trolley, train or car, the speed of which can, for example, after turning off the drive that dispersed them gel, decrease equally from C 2 to C 1 .

Предлагаемое изобретение, реформирующее основания метрологии, наверняка поддержали бы творцы первой Метрической системы, сумевшие лишь частично реализовать великие принципы, положенные в основу ее создания: a/ однообразие используемых мер, которые должны быть функцией мер длины, б/ десятичное подразделение мер, кратных основным. The present invention, reforming the foundations of metrology, would surely be supported by the creators of the first Metric system, who were only able to partially implement the great principles underlying its creation: a / the uniformity of the measures used, which should be a function of length measures, / decimal division of measures that are multiples of the main ones.

Именно поэтому в качестве меры массы была избрана масса 1 дм3 воды;

Figure 00000047
= 1 дм3 H2O = 1 кг, аналогичная предлагаемой массе естественного эталона: m1 = 1 см3 nV = 0,1 кг.That is why, as a measure of mass, a mass of 1 dm 3 of water was chosen;
Figure 00000047
= 1 dm 3 H 2 O = 1 kg, similar to the proposed mass of the natural standard: m 1 = 1 cm 3 nV = 0.1 kg.

Изобретение демонстрирует преимущества и возможность практического использования Естественной /истинно метрической/ системы мер, где размерность всех величин явится степенью размерности длины /сантиметра/ и где будут основными эталоны длины, скорости и массы: L1 = 1 см, C1 = 1, m1 = 1 см3, а остальные будут их функцией. Например, естественный эталон массы, изготовленный из монокристалла сапфира, будет иметь точно измеряемый объем: V = Vo + m + m- = 25,4 см3, больший его массы, выраженной объемной мерой: m = nV = 1 см3.The invention demonstrates the advantages and the possibility of practical use of the Natural / truly metric / system of measures, where the dimension of all quantities will be the degree of dimension of length / centimeter / and where the main standards of length, speed and mass will be: L 1 = 1 cm, C 1 = 1, m 1 = 1 cm 3 , and the rest will be their function. For example, a natural mass standard made of a sapphire single crystal will have a precisely measured volume: V = V o + m + m - = 25.4 cm 3 , greater than its mass, expressed as a volumetric measure: m = nV = 1 cm 3 .

Claims (14)

1. Естественный эталон массы, обоснованный закономерностью природы и реализующий естественную единицу измерения (меру) массы, равную приближенно единичному объему составляющих ее частиц, изготовленный из вещества определенного состава, измеряемый объем которого включает объем пустоты, частицы скрытой массы, а также примерно 1 см3 частиц косвенно измеряемой массы, равной в известных мерах 0,1 кг, отличающийся тем, что указанный эталон изготовлен из вещества точно установленного состава плотностью ρ, равной или меньшей плотности иридия, с малым коэффициентом объемного расширения, имеющего измеряемый с необходимой точностью объем, равный или больший 4,46 см3, определяемый такой закономерностью, выясняющей природу массы
V = V0+(n+n)V= V0+m+m-= m/ρ,
где Vo≈2/3V - объем беспредельно делимой пустоты;
V - предельно малый объем одной неделимой частицы;
n и n- - число неделимых частиц косвенно измеряемой массы m= nV и неизмеряемой (скрытой) массы m-=n-V;
nV= 1 см3=0,1 кг=m1 - косвенно измеряемая масса естественного эталона, выраженная естественной (объемной) и известной мерами;
ρIr= 0,2242=22,42 г/см3 - косвенно измеряемая плотность иридия, выраженная естественной (безразмерной) и известной мерами;
V = m1/ρ≥4,46 см3 - измеряемый объем вещества эталона массы.
1. The natural standard of mass, justified by the regularity of nature and realizing the natural unit of measure (measure) of mass, equal to approximately the unit volume of its constituent particles, made of a substance of a certain composition, the measured volume of which includes the volume of the void, particles of hidden mass, as well as about 1 cm 3 particles of indirectly measured mass equal to 0.1 kg in known measures, characterized in that the specified standard is made of a substance of precisely established composition with a density ρ equal to or lower than the density of iridium, with m a low coefficient of volume expansion, having a volume measured with the necessary accuracy equal to or greater than 4.46 cm 3 , determined by such a regularity that clarifies the nature of the mass
V = V 0 + (n + n) V = V 0 + m + m - = m / ρ,
where V o ≈2 / 3V is the volume of infinitely divisible emptiness;
V - extremely small volume of one indivisible particle;
n and n - is the number of indivisible particles of indirectly measured mass m = nV and unmeasured (hidden) mass m - = n - V ;
nV = 1 cm 3 = 0.1 kg = m 1 is the indirectly measured mass of the natural standard, expressed by natural (volumetric) and known measures;
ρ Ir = 0.2242 = 22.42 g / cm 3 - indirectly measured density of iridium, expressed by natural (dimensionless) and known measures;
V = m 1 / ρ≥4.46 cm 3 is the measured volume of the substance of the mass standard.
2. Эталон по п.1, отличающийся тем, что он изготовлен из химически чистого иридия, имеющего измеряемый объем VIr≈4,46 см3, или изготовлен из тантала, имеющего измеряемый объем VTa= mITa≈ 6 см3.2. The standard according to claim 1, characterized in that it is made of chemically pure iridium having a measured volume V Ir ≈4.46 cm 3 , or made of tantalum having a measured volume V Ta = m I / ρ Ta ≈ 6 cm 3 . 3. Эталон по п. 1, отличающийся тем, что он изготовлен из сплава инвар. 3. The standard according to claim 1, characterized in that it is made of Invar alloy. 4. Эталон по п. 1, отличающийся тем, что он изготовлен из монокристалла выбранного вещества, например сапфира или алмаза. 4. The standard according to claim 1, characterized in that it is made of a single crystal of the selected substance, for example sapphire or diamond. 5. Эталон по пп.1-4, отличающийся тем, что он имеет форму кубa или цилиндра, высота которого равна его диаметру. 5. The standard according to claims 1 to 4, characterized in that it has the shape of a cube or cylinder, the height of which is equal to its diameter. 6. Эталон по пп.1-5, отличающийся тем, что он является набором нескольких его частей-разновесов или гирь. 6. The standard according to claims 1-5, characterized in that it is a set of several of its parts, weights or weights. 7. Эталон по п.6, отличающийся тем, что при массе первой (наименьшей) гири набора m1=0,001 см3 nV=0,1 г, масса остальных гирь представлена тремя рядами геометрических прогрессий со знаменателем 10 и первыми членами 2m1, 3m1, 4m1: m2=2m1=0,2 г; m3=3m1=0,3 г; m4=4m1=0,4 г; m5=20m1=2 г; m6=30m1=3 г; m7=40m1=4 г; m8=200m1=20 г; m9=300m1=30 г; m10=400m1=40 г.7. The standard according to claim 6, characterized in that when the mass of the first (smallest) weight of the set is m 1 = 0.001 cm 3 nV = 0.1 g, the mass of the remaining weights is represented by three rows of geometric progressions with the denominator of 10 and the first members of 2m 1 , 3m 1 , 4m 1 : m 2 = 2m 1 = 0.2 g; m 3 = 3m 1 = 0.3 g; m 4 = 4m 1 = 0.4 g; m 5 = 20m 1 = 2 g; m 6 = 30m 1 = 3 g; m 7 = 40m 1 = 4 g; m 8 = 200m 1 = 20 g; m 9 = 300m 1 = 30 g; m 10 = 400m 1 = 40 g. 8. Массоизмерительное устройство, содержащее блок индикации, проградуированный и оцифрованный мерой массы, заданной ее эталоном, датчик и счетчик времени, а также средство создания силы, обеспечивающей равноускоренное движение измеряемой массы для ее определения в соответствии с формулой m = tF/ΔC, отличающееся тем, что вход счетчика соединен с выходом логической схемы И, один вход которой связан с источником сигналов постоянной частоты, пропорциональной постоянной ускоряющей силе f~F=const, а второй вход связан с датчиком времени t=t2-t1 измерения скорости измеряемой массы на заданную величину ΔC = C2-C1, входным элементом которого является датчик двух граничных значений скорости С1(t1) и С2(t2), при этом связанный с выходом счетчика блок индикации оцифрован естественной (объемной) и/или известной мерой массы, принятое соотношение которых m=1 см3 nV=0,1 кг задано косвенно измеряемой массой естественного эталона по п. 1 и обосновано уточненной формулой закона природы
m = nV= t•const~tF/ΔC,
где t - интервал времени изменения скорости измеряемой массы m=nV на заданную величину ΔC=const;
Figure 00000048
= const - постоянная ускоряющая сила, совпадающая с вектором
Figure 00000049
перпендикулярным силе веса;
FΔC = const - константа временной меры массы, заданная настройкой используемого массоизмерительного устройства.
8. A mass measuring device comprising an indication unit, calibrated and digitized by a mass measure specified by its standard, a sensor and a time counter, and also a means of creating a force providing uniform acceleration of the measured mass for its determination in accordance with the formula m = tF / ΔC, characterized in that the counter input connected to the output of the aND gate, one input of which is connected to a source of constant frequency signals proportional constant accelerating force f ~ F = const, and the second input is connected with the sensor time t = t 2 -t 1 measurements Ia speed measured mass by a predetermined amount, the counter coupled to an output display unit digitized natural (bulk ΔC = C 1 -C 2, the input member of which is two sensor velocity boundary values C 1 (t 1) and C 2 (t 2) ) and / or a well-known mass measure, the accepted ratio of which m = 1 cm 3 nV = 0.1 kg is given by the indirectly measured mass of the natural standard according to claim 1 and is justified by the refined formula of the law of nature
m = nV = t • const ~ tF / ΔC,
where t is the time interval of the change in the velocity of the measured mass m = nV by a given value ΔC = const;
Figure 00000048
= const - constant accelerating force coinciding with the vector
Figure 00000049
perpendicular to weight;
FΔC = const is the constant of a temporary measure of mass specified by the setting of the used mass measuring device.
9. Массоизмерительное устройство по п. 8, отличающееся тем, что датчик времени t= t2-t1 состоит из датчика двух значений скорости C1(t1) и С2(t2) измеряемой массы, на подвижной части которого закреплен скользящий контакт, электрически связанный гибким проводом с входом логической схемы И и непосредственно прилегающий к гладкой пластине, имеющей пропорциональную ΔC длину токопроводящей части, соединенной с источником постоянного напряжения.9. Mass measuring device according to claim 8, characterized in that the time sensor t = t 2 -t 1 consists of a sensor of two values of speed C 1 (t 1 ) and C 2 (t 2 ) of the measured mass, on the moving part of which is mounted a sliding a contact electrically connected by a flexible wire to the input of the logic circuit AND and directly adjacent to a smooth plate having a proportional ΔC length of the conductive part connected to a constant voltage source. 10. Массоизмерительное устройство по пп. 8 и 9, отличающееся тем, что оно снабжено тахогенератором и электромагнитом, а подвижной частью датчика двух значений скорости C1(t1) и С2(t2) является сердечник электромагнита, обмотка которого связана с выходом тахогенератора.10. Mass measuring device according to paragraphs. 8 and 9, characterized in that it is equipped with a tachogenerator and an electromagnet, and the movable part of the sensor of two values of speed C 1 (t 1 ) and C 2 (t 2 ) is the core of the electromagnet, the winding of which is connected with the output of the tachogenerator. 11. Массоизмерительное устройство по пп. 8 и 9, отличающееся тем, что подвижной частью датчика скоростей C1(t1) и С2(t2) является перпендикулярная вектору ΔC поверхность, поджатая пружиной, открытая встречному потоку воздуха или другой окружающей материи.11. Mass measuring device according to paragraphs. 8 and 9, characterized in that the movable part of the speed sensor C 1 (t 1 ) and C 2 (t 2 ) is a surface perpendicular to the vector ΔC, pressed by a spring, open to the oncoming flow of air or other surrounding matter. 12. Массоизмерительное устройство по п. 11, отличающееся тем, что поверхность, поджатая пружиной, снабжена штоком и установлена в стакане, открытом встречному потоку воздуха (или другой окружающей материи), имеющем также отверстие для хода штока. 12. Mass measuring device according to claim 11, characterized in that the surface, preloaded by a spring, is equipped with a rod and is installed in a glass that is open to the oncoming flow of air (or other surrounding matter), which also has an opening for the stroke of the rod. 13. Массоизмерительное устройство по пп. 8-12, отличающееся тем, что средство создания ускоряющей силы выполнено в виде встроенного естественного эталона массы m1=0,1 кг, изготовленного, например, из монокристалла сапфира по п.4, закрепленного на свободном конце "невесомой" нити, переброшенной через блок, другой конец которой связан с измеряемой массой.13. Mass measuring device according to paragraphs. 8-12, characterized in that the means of creating an accelerating force is made in the form of an integrated natural standard of mass m 1 = 0.1 kg, made, for example, of a sapphire single crystal according to claim 4, mounted on the free end of a “weightless” thread thrown through block, the other end of which is connected with the measured mass. 14. Массоизмерительное устройство по пп. 8-13, отличающееся тем, что блок индикации выполнен в виде механического десятичного счетчика, связанного с валом двигателя, имеющим заданную угловую скорость, пропорциональную силе F, посредством муфты, обмотка электромагнита которой связана с выходом датчика времени t. 14. Mass measuring device according to paragraphs. 8-13, characterized in that the display unit is made in the form of a mechanical decimal counter associated with the motor shaft having a predetermined angular velocity proportional to the force F, by means of a coupling, the electromagnet winding of which is connected with the output of the time sensor t.
RU96108841/28A 1996-05-07 1996-05-07 Natural standard of mass based on laws of nature and mass measuring device RU2139505C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96108841/28A RU2139505C1 (en) 1996-05-07 1996-05-07 Natural standard of mass based on laws of nature and mass measuring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96108841/28A RU2139505C1 (en) 1996-05-07 1996-05-07 Natural standard of mass based on laws of nature and mass measuring device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU96108841A RU96108841A (en) 1998-08-10
RU2139505C1 true RU2139505C1 (en) 1999-10-10

Family

ID=20180165

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96108841/28A RU2139505C1 (en) 1996-05-07 1996-05-07 Natural standard of mass based on laws of nature and mass measuring device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2139505C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Аксиоматика природы, №1, 1991, с. 12, 13 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Michelson Light waves and their uses
Kirkup et al. An introduction to uncertainty in measurement: using the GUM (guide to the expression of uncertainty in measurement)
Kohlrausch An introduction to physical measurements
Gupta Mass metrology
RU2139505C1 (en) Natural standard of mass based on laws of nature and mass measuring device
Beams Finding a better value for G
Sagitov Current Status of Determinations of the Gravitational Constant and the Mass of the Earth.
RU2139544C1 (en) General-purpose method of measurement
Allen et al. A text-book of practical physics
Daniell A text book of the principles of physics
Kohlrausch An Introduction to Physical Measurements: With Appendices on Absolute Electrical Measurements, Etc
Moore A textbook of intermediate physics
Skuse SI gets a makeover
Stewart An Elementary Text-book of Physics
Hodsman et al. The effective radius of curvature of knife edges
Miller Jr Two kinds of electron?
Schuster Exercises in practical physics
Arora B. Sc. Practical Physics
Stratton et al. A College Course of Laboratory Experiments in General Physics
Bedford Practical Physics
Earl The elements of laboratory work: a course of natural science
Cook A new absolute determination of the acceleration due to gravity
Ames et al. A Manual of Experiments in Physics: Laboratory Instructions for College Classes
Reed et al. A manual of physical measurements
Sabine A student's manual of a laboratory course in physical measurements

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060508