Zawartość
- Serce systemu metrycznego - mierniki
- Używanie prefiksów w metrycznej skali systemowej
- Jednostki powierzchni i objętości pochodzą z miernika
- Sześć innych podstawowych jednostek
- Inne jednostki pochodne w systemie metrycznym
- Metryczne vs. Angielski systemy pomiarowe - bez konkursu!
Jeśli mieszkasz w Stanach Zjednoczonych, możesz wybaczyć, że nie rozumiesz metrycznego systemu pomiaru, znanego również jako Système Internationale (SI). Stany Zjednoczone są jednym z trzech krajów, które nadal korzystają z systemu imperialnego, a jego przynależność do brytyjskich jednostek jest jedynym powodem, dla którego system nie jest przestarzały.
System metryczny, który można scharakteryzować jako skalę liczników, powstał we Francji, której rząd przyjął go w 1795 roku. Chociaż zajęło to prawie 200 lat, Brytyjczycy ostatecznie zrobili to samo, a następnie praktycznie każdy inny kraj, w tym dwaj najbliżsi sąsiedzi oraz najważniejsi partnerzy handlowi w Stanach Zjednoczonych, Kanadzie i Meksyku.
O dziwo, niektóre z brytyjskich jednostek obecnie używanych w USA nie są nawet jednostkami przyjętymi przez rząd brytyjski w 1824 r., Ale przestarzałymi, które Brytyjczycy odrzucili w tym czasie.
Naukowcy, kupcy i rządy preferują system metryczny z dobrych powodów. Na przykład ma tylko siedem podstawowych jednostek, z których pochodzą wszystkie pozostałe. Wykorzystuje przyrosty o wartości 10 zamiast 12, a podstawowa jednostka, miernik, oparta jest na standardzie fizycznym, który można zweryfikować w dowolnym miejscu.
Serce systemu metrycznego - mierniki
Ojcem systemu metrycznego był namiestnik kościoła, który mieszkał w Lyonie we Francji w latach 1618–1694. Gabriel Mouton miał doktorat z teologii, ale był również aktywnym naukowcem i astronomem. Jego propozycja systemu pomiarowego opartego na ułamkach dziesiętnych została poparta przez takie źródła światła, jak fizyk Christiaan Huygens i matematyk Gottfried Wilhelm von Leibniz, i zostało zbadane przez Royal Society. Jednak naukowcy dopracowali system i przekonali rząd Francji do jego przyjęcia.
Podstawową jednostką zaproponowaną przez Moutona była miliare, który został zdefiniowany jako jedna sekunda długości geograficznej na powierzchni Ziemi na równiku. Zostało to podzielone przez podział przez 10 na takie podjednostki jak centuria, decuria i virga. Chociaż żadna z tych jednostek nie została ostatecznie użyta, naukowcy przyjęli do serca podstawową koncepcję Moutonsa polegającą na oparciu systemu pomiarowego na standardzie geofizycznym.
Kiedy rząd francuski po raz pierwszy przyjął system metryczny, miernik stał się jednostką bazową. Słowo pochodzi od greckiego słowa metron, co oznacza „mierzyć” i zostało pierwotnie zdefiniowane jako jedna dziesięciomilionowa odległość między równikiem a biegunem północnym wzdłuż południka przechodzącego przez Paryż.
Definicja zmieniła się na przestrzeni lat, a dziś zdefiniowano ją jako odległość, którą światło pokonuje w próżni w dokładnie 1/299792458 sekund. Ta definicja opiera się na prędkości światła, która wynosi dokładnie 299 792 458 metrów na sekundę.
Używanie prefiksów w metrycznej skali systemowej
System metryczny rejestruje wszystkie pomiary długości w metrach, ułamkach metrów lub wielokrotności metrów, unikając w ten sposób potrzeby stosowania wielu jednostek, takich jak cale, stopy i mile. W systemie SI każdy przyrost o wartości 1000, który przesuwa dziesiętny pomiar o trzy miejsca w prawo lub w lewo, ma prefiks.Ponadto istnieją prefiksy dla jednej dziesiątej i setnej, a także dla 10 i 100.
Jeśli mierzysz odległości między miastami, nie wyrażasz ich w tysiącach metrów. Możesz użyć kilometrów. Podobnie naukowcy mierzący odległości atomowe nie muszą wyrażać ich w miliardowych częściach metra. Mogą używać nanometrów. Lista prefiksów obejmuje:
Te przedrostki są używane w całym systemie pomiarowym. Dotyczą one jednostek masy (gramy), czasu (sekundy), prądu elektrycznego (amper), jasności (kandela), temperatury (kelwiny) i ilości materii (mole).
Jednostki powierzchni i objętości pochodzą z miernika
Kiedy mierzysz długość, mierzysz w jednym wymiarze. Rozszerz swoje pomiary do dwóch wymiarów, aby określić powierzchnię, a jednostki będą mieć metry kwadratowe. Dodaj trzeci wymiar i mierzysz objętość w metrach sześciennych. Nie można wykonać tego prostego postępu podczas używania jednostek brytyjskich, ponieważ system brytyjski ma różne jednostki dla wszystkich trzech wielkości, a nawet ma więcej niż jedną jednostkę długości.
Metry kwadratowe nie są szczególnie użytecznymi jednostkami do pomiaru małych obszarów, takich jak powierzchnia ogniwa słonecznego. W przypadku małych obszarów zwyczajowo przelicza się metry kwadratowe na centymetry kwadratowe. W przypadku dużych obszarów bardziej przydatne są kilometry kwadratowe. Współczynniki przeliczeniowe wynoszą 1 metr kwadratowy = 104 centymetry kwadratowe = 10 −6 kilometrów kwadratowych.
Podczas pomiaru objętości w układzie SI litry są bardziej użytecznymi jednostkami niż metry sześcienne, głównie dlatego, że metr sześcienny jest zbyt duży, aby go unieść. Litr jest definiowany jako 1000 centymetrów sześciennych (które są również nazywane mililitrami), co czyni go równym 0,001 metra sześciennego.
Sześć innych podstawowych jednostek
Oprócz miernika system metryczny definiuje tylko sześć innych jednostek, z których wszystkie inne jednostki pochodzą. Inne jednostki mogą mieć nazwy, takie jak niuton (siła) lub wat (moc), ale te jednostki pochodne można zawsze wyrazić w kategoriach podstawowych. Sześć podstawowych jednostek to:
–
To jest jednostka czasu. Kiedyś opierało się na długości dnia, ale teraz, gdy wiemy, że dzień faktycznie jest krótszy niż 24 godziny, potrzebna jest bardziej precyzyjna definicja. Oficjalna definicja sekundy opiera się teraz na wibracjach atomu cezu-133.
–
Jednostką masy w systemie wykorzystującym pomiar licznika jest kilogram. Ponieważ jest to 1000 gramów, nie wydaje się być podstawową jednostką, ale gram jest użyteczny tylko podczas pomiaru długości w centymetrach. System mierzący w metrach, kilogramach i sekundach nazywa się systemem MKS. Tym, który mierzy w centymetrach, gramach i sekundach, jest system CGS.
–
W przeciwieństwie do tego, czego można się spodziewać, temperatura nie jest mierzona w skali Celsjusza w systemie SI, chociaż kraje, które używają systemu metrycznego, zwykle mierzą temperaturę w stopniach Celsjusza. Robią to, ponieważ konwersja jest tak prosta. Stopnie są tego samego rozmiaru, a temperatura 0 stopni Celsjusza odpowiada 273,15 kelwinów. Aby przekonwertować Celsjusza na Kelvina, wystarczy dodać 273,15.
–
Jednostka prądu elektrycznego określa ilość ładunku elektrycznego przechodzącego przez punkt w przewodniku w ciągu jednej sekundy. Jest zdefiniowany jako jeden kulomb, który wynosi 6,241 × 1018 elektrony na sekundę.
- Jest to miara liczby atomów w próbce dowolnej konkretnej substancji. Jeden mol to liczba atomów w 12 gramach (0,012 kg) próbki węgla-12.
–
To urządzenie pochodzi z czasów, kiedy świece stanowiły jedyne sztuczne oświetlenie. Była to ilość oświetlenia zapewniona w jednym steradianie przez jedną świecę, ale współczesna definicja jest nieco bardziej złożona. Jedna kandela jest definiowana jako natężenie światła danego źródła emitującego światło monochromatyczne z częstotliwością 5,4 x 1014 Hertz i o intensywności promieniowania 1/683 watów na steradian. Steradian to okrągły przekrój kuli o powierzchni równej kwadratowi promienia kuli.
Inne jednostki pochodne w systemie metrycznym
System metryczny ma 22 nazwane jednostki, które pochodzą od siedmiu podstawowych. Większość z nich, choć nie wszystkie, pochodzi od wybitnych naukowców, którzy wnieśli znaczący wkład w dziedzinę, w której jednostki są istotne. Na przykład jednostka siły jest nazwana na cześć Sir Isaaca Newtona, który położył podwaliny pod mechanikę, badania ciał w spoczynku i w ruchu. Innym przykładem jest jednostka pojemności elektrycznej, farad, nazwana na cześć Micheala Faradaya, pioniera badań nad elektromagnetyzmem.
Wyprowadzone jednostki są następujące:
− 273.15 Strumień świetlny lumen (lm) m2m −2cd = cd Natężenie oświetlenia (lx) lux (lx) m2m −4cd = m −2Płyta CD Aktywność radioaktywna bekerel (Bq) s −1 Dawka pochłonięta szary (Gy) m2s −2 Odpowiednik dawki sievert (Sv) m2s −2 Aktywność katalityczna katal (kat) s −1 mol Kąt płaski radian (rad) m m −1 = 1 Kąt bryłowy steradian (sr) m2m −2 = 1
Metryczne vs. Angielski systemy pomiarowe - bez konkursu!
W porównaniu z systemem angielskim, który jest mieszaniną jednostek stworzonych na rynku angielskim, system metryczny jest elegancki, dokładny i oparty na uniwersalnych standardach fizycznych.
Tajemnicą jest, dlaczego angielski system jest nadal używany w Stanach Zjednoczonych, szczególnie biorąc pod uwagę fakt, że Kongres uchwalił Metric Conversion Act w 1975 r., Aby koordynować rosnące wykorzystanie systemu metrycznego w tym kraju. Utworzono Radę Metryczną, a do korzystania z systemu metrycznego wymagane były agencje rządowe. Problem polega na tym, że konwersja była dobrowolna dla ogółu społeczeństwa, a większość ludzi po prostu zignorowała Zarząd, który rozwiązał się w 1982 roku.
Można powiedzieć, że jedynym powodem dalszego używania systemu angielskiego w Stanach Zjednoczonych jest siła nawyku. To truizm, że stare nawyki umierają ciężko, ale biorąc pod uwagę elegancję systemu metrycznego i fakt, że cały świat go teraz używa, jest mało prawdopodobne, że ktokolwiek korzystający z systemu angielskiego będzie to robił jeszcze dłużej.
Zmiana może wydawać się zniechęcająca, ale system metryczny został zaprojektowany przez naukowców, aby był łatwy w użyciu i jest to korzyść przewyższająca uparte przestrzeganie tradycji.