ما هو المقياس المتري؟

إذا كنت تعيش في الولايات المتحدة ، فيمكنك أن تغفر لفهم أقل من واضح للنظام المتري للقياس ، والمعروف أيضًا باسم Système Internationale (SI). الولايات المتحدة هي واحدة من ثلاث دول فقط لا تزال تستخدم النظام الإمبراطوري ، وتمسكها بالوحدات البريطانية هو السبب الوحيد لعدم تقادم النظام.

النظام المتري ، الذي يمكن وصفه بمقياس الأمتار ، نشأ في فرنسا ، التي تبنته حكومتها في عام 1795. على الرغم من أن الأمر استغرق ما يقرب من 200 عام ، إلا أن البريطانيين فعلوا الشيء نفسه في النهاية ، وتبعهم كل شخص تقريبًا البلد ، بما في ذلك أقرب جيران وأهم شركاء تجاريين للولايات المتحدة وكندا و المكسيك.

من المثير للدهشة أن بعض الوحدات البريطانية المستخدمة حاليًا في الولايات المتحدة ليست حتى تلك التي اعتمدتها الحكومة البريطانية في عام 1824 ، ولكنها وحدات عفا عليها الزمن تخلص منها البريطانيون في ذلك الوقت.

يفضل العلماء والتجار والحكومات النظام المتري لأسباب وجيهة. على سبيل المثال ، يحتوي على سبع وحدات أساسية فقط ، والتي تشتق منها جميع الوحدات الأخرى. يستخدم زيادات قدرها 10 بدلاً من 12 ، وتستند الوحدة الأساسية ، المقياس ، إلى معيار مادي يمكن التحقق منه في أي مكان.

كان والد النظام المتري قسًا للكنيسة عاش في ليون بفرنسا من عام 1618 إلى 1694. حصل غابرييل موتون على درجة الدكتوراه في اللاهوت ، لكنه كان أيضًا عالمًا نشطًا وعالم فلك. تم دعم اقتراحه لنظام القياس على أساس الكسور العشرية من قبل النجوم مثل الفيزيائي كريستيان هيغنز وعالم الرياضيات جوتفريد فيلهلم فون لايبنيز ، ودرسه الملك مجتمع. ومع ذلك ، فقد استغرق الأمر مائة عام حتى يتمكن العلماء من تحسين النظام وإقناع الحكومة الفرنسية بتبنيه.

كانت الوحدة الأساسية التي اقترحها موتون هيملياري، والتي تم تعريفها على أنها ثانية واحدة من خط الطول على سطح الأرض عند خط الاستواء. تم تقسيم هذا من خلال القسمة على 10 إلى وحدات فرعية مثلسنتوريا ، ديكورياوفيرغا.على الرغم من عدم استخدام أي من هذه الوحدات ، إلا أن العلماء أخذوا بعين الاعتبار فكرة موتون الأساسية المتمثلة في تأسيس نظام القياس على معيار جيوفيزيائي.

عندما تبنت الحكومة الفرنسية النظام المتري لأول مرة ، أصبح العداد هو الوحدة الأساسية. الكلمة تأتي من الكلمة اليونانيةمترون، وهو ما يعني "القياس" ، وقد تم تعريفه في الأصل على أنه واحد على عشرة ملايين من المسافة بين خط الاستواء والقطب الشمالي على طول خط الزوال الذي يمر عبر باريس.

لقد تغير التعريف على مر السنين ، واليوم ، يتم تعريفه على أنه المسافة التي يقطعها الضوء عبر الفراغ في 1/299792458 ثانية بالضبط. يعتمد هذا التعريف على سرعة الضوء ، والتي تبلغ بالضبط 299،792،458 مترًا في الثانية.

يسجل النظام المتري جميع قياسات الطول بالأمتار أو كسور الأمتار أو مضاعفات الأمتار ، وبالتالي تجنب الحاجة إلى وحدات متعددة ، مثل البوصة والقدم والأميال. في نظام SI ، كل زيادة مقدارها 1000 تحرك العلامة العشرية للقياس بثلاثة أماكن إلى اليمين أو اليسار ، لها بادئة. بالإضافة إلى ذلك ، توجد بادئات لـ 10 و 100 ، وكذلك لـ 10 و 100.

إذا كنت تقيس المسافات بين المدن ، فلا يمكنك التعبير عنها بآلاف الأمتار. يمكنك استخدام الكيلومترات. وبالمثل ، لا يتعين على العلماء الذين يقيسون المسافات الذرية التعبير عنها بأجزاء من المليار من المتر. يمكنهم استخدام نانومتر. تتضمن قائمة البادئات ما يلي:

• 10¹⁸ متر: ممتحن (م) 10 ⁻¹⁸ متر: مقياس الاتومتر (صباحا)
• 10¹⁵ متر: البيتاميتر (م) 10 ⁻¹⁵ متر: مقياس فيمتومتر (fm)
• 10¹² متر: مقياس الترب (Tm) 10 ⁻¹² متر: بيكومتر (م)
• 10⁹ متر: gigameter (جم) 10 ⁻⁹ متر: نانومتر (نانومتر)
• 10⁶ متر: ميغا متر (مم) 10 ⁻⁶ متر: ميكرومتر (µm)
• 10³ متر: كيلومتر 10 ⁻³ متر: ملليمتر (مم)
• 10² متر: الهكتومتر (hm) 10 ⁻² متر: سنتيمتر (سم)
• 10¹ متر: dekameter (السد) 10 ⁻¹ متر: ديسيميتر (دسم)

يتم استخدام هذه البادئات في جميع أنحاء نظام القياس. تنطبق على وحدات الكتلة (جرامات) ، والوقت (ثوانٍ) ، والتيار الكهربائي (أمبير) ، واللمعان (الشمعة) ، ودرجة الحرارة (كلفن) وكمية المادة (المولات).

عندما تقيس الطول ، فأنت تقوم بالقياس في بعد واحد. قم بتمديد قياساتك إلى بعدين لتحديد المساحة ، وستكون الوحدات بالمتر المربع. أضف بعدًا ثالثًا وستقيس الحجم بالمتر المكعب. لا يمكنك القيام بهذا التقدم البسيط عند استخدام الوحدات البريطانية ، لأن النظام البريطاني يحتوي على وحدات مختلفة لجميع الكميات الثلاثة ، وحتى أنه يحتوي على أكثر من وحدة للطول.

لا تعد الأمتار المربعة وحدات مفيدة بشكل خاص لقياس المساحات الصغيرة ، مثل مساحة سطح الخلية الشمسية. بالنسبة للمناطق الصغيرة ، من المعتاد تحويل المتر المربع إلى سنتيمترات مربعة. بالنسبة للمناطق الكبيرة ، تعد الكيلومترات المربعة أكثر فائدة. عوامل التحويل 1 متر مربع = 10⁴ سنتيمترات مربعة = 10 ⁻⁶ كيلومترات مربعة.

عند قياس الحجم في نظام SI ، تعتبر اللترات وحدات مفيدة أكثر من الأمتار المكعبة ، ويرجع ذلك في الغالب إلى أن المتر المكعب أكبر من أن يُحمل. يُعرّف اللتر على أنه 1000 سم مكعب (والتي تسمى أيضًا مليلتر) ، مما يجعلها تساوي 0.001 متر مكعب.

إلى جانب العداد ، يحدد النظام المتري ست وحدات أخرى فقط ، ويتم اشتقاق جميع الوحدات الأخرى منها. قد يكون للوحدات الأخرى أسماء ، مثل نيوتن (القوة) أو واط (القوة) ، ولكن يمكن دائمًا التعبير عن هذه الوحدات المشتقة من حيث الوحدات الأساسية. الوحدات الأساسية الست هي:

• ​الثانية (ق)​

–

هذه هي وحدة الوقت. كان يعتمد على طول اليوم ، ولكن الآن بعد أن علمنا أن اليوم أقل من 24 ساعة ، نحتاج إلى تعريف أكثر دقة. يعتمد التعريف الرسمي للثانية الآن على اهتزازات ذرة السيزيوم -133.

• ​الكيلوغرام (كلغ)​

–

وحدة الكتلة في النظام التي تستخدم القياس بالمتر هي الكيلوجرام. نظرًا لأن هذا يساوي 1000 جرام ، فلا يبدو أنه وحدة أساسية ، لكن الجرام مفيد فقط عند قياس الطول بالسنتيمتر. يسمى النظام الذي يقيس بالأمتار والكيلوجرام والثواني نظام MKS. النظام الذي يقيس بالسنتيمترات والغرامات والثواني هو نظام CGS.

• ​كلفن (ك)​

–

على عكس ما قد تتوقعه ، لا يتم قياس درجة الحرارة على مقياس سيليزيوس في نظام SI ، على الرغم من أن البلدان التي تستخدم النظام المتري تميل إلى قياس درجة الحرارة بالدرجات المئوية. يفعلون ذلك لأن التحويل بسيط للغاية. الدرجات لها نفس الحجم ودرجة حرارة 0 درجة مئوية تقابل 273.15 كلفن. لتحويل الدرجة المئوية إلى كلفن ، ما عليك سوى إضافة 273.15.

• ​الأمبير (A)​

–

تحدد وحدة التيار الكهربائي مقدار الشحنة الكهربائية التي تمر نقطة في موصل في ثانية واحدة. يتم تعريفه على أنه كولوم واحد ، وهو 6.241 × 10¹⁸ الإلكترونات في الثانية.

• ​الخلد (مول)​

- هذا مقياس لعدد الذرات في عينة أي مادة معينة. واحد مول هو عدد الذرات في 12 جرامًا (0.012 كجم) لعينة من الكربون 12.

• ​كانديلا (CD)​

–

يعود تاريخ هذه الوحدة إلى الأيام التي كانت فيها الشموع هي الإضاءة الاصطناعية الوحيدة. كانت كمية الإضاءة المقدمة في ستيراديان واحد بواسطة شمعة واحدة ، لكن التعريف الحديث أكثر تعقيدًا بعض الشيء. تُعرَّف شمعة واحدة على أنها شدة الإضاءة لمصدر معين ينبعث منها ضوء أحادي اللون بتردد 5.4 × 10¹⁴ هيرتز ولها شدة إشعاعية 1/683 وات لكل ستيراديان. الستيراديان هو مقطع عرضي دائري للكرة التي تبلغ مساحتها مربع نصف قطر الكرة.

يحتوي النظام المتري على 22 وحدة مسماة مشتقة من الوحدات الأساسية السبعة. تمت تسمية معظم هؤلاء ، وليس كلهم ​​، على اسم علماء بارزين قدموا مساهمات كبيرة في المجال الذي تكون فيه الوحدات ذات صلة. على سبيل المثال ، سميت وحدة القوة على اسم السير إسحاق نيوتن ، الذي وضع الأساس للميكانيكا ، ودراسة الأجسام في حالة السكون والحركة. مثال آخر هو وحدة السعة الكهربائية ، الفاراد ، والتي سميت على اسم ميشيل فاراداي ، الرائد في دراسة الكهرومغناطيسية.

الوحدات المشتقة هي كما يلي:

• فرضنيوتن (ن)م كجم

س ⁻² الضغط / الإجهادباسكال (باسكال)م ⁻¹ كجم ق ⁻² الطاقة / العملجول (J)م² كجم ق ⁻² قوة / تدفق مشعواط (W)م² كجم ق ⁻³ شحنة كهربائيةكولوم (ج)ق أ الجهد الكهربائيفولت (V)م² كجم ق ⁻³ أ ⁻¹ السعةفاراد (ف)م ⁻²كلغ ⁻¹س⁴أ² المقاومة الكهربائيةأوم (Ω)م²كجم ق ⁻³أ ⁻² الموصلية الكهربائيةسيمنز (س)م ⁻² كلغ ⁻¹ س³ أ² الفيض المغناطيسيويبر (ويبر)م² كجم ق ⁻²أ ⁻¹ كثافة التدفق المغناطيسيتسلا (T)كجم ق ⁻²أ-¹ الحثهنري (ح)م²كجم ق ⁻²أ ⁻² درجة حرارةمئوية (درجة مئوية)ك

− 273.15 تدفق مضيئةلومن (lm)م²م ⁻²القرص المضغوط = قرص مضغوط الإضاءة (lx)لوكس (لكس)م²م ⁻⁴القرص المضغوط = م ⁻²قرص مضغوط النشاط الإشعاعيبيكريل (بكريل)س ⁻¹ الجرعة الممتصةرمادي (غراي)م²س ⁻² جرعة مكافئةسيفرت (سيفرت)م²س ⁻² النشاط التحفيزيكاتال (كات)س ⁻¹ مول زاوية الطائرةراديان (راديان)مم ⁻¹ = 1 زاوية صلبةستيراديان (ريال)م²م ⁻² = 1

مقارنة بالنظام الإنجليزي ، وهو خليط من الوحدات التي تم إنشاؤها في السوق الإنجليزية ، فإن النظام المتري أنيق ودقيق ويعتمد على معايير فيزيائية عالمية.

إنه أمر غامض لماذا لا يزال النظام الإنجليزي قيد الاستخدام في الولايات المتحدة ، خاصة بالنظر إلى ذلك أقر الكونجرس قانون التحويل المتري في عام 1975 لتنسيق الاستخدام المتزايد للنظام المتري في ذلك بلد. تم إنشاء لوحة متري ، وطُلب من الوكالات الحكومية استخدام النظام المتري. المشكلة هي أن التحول كان طوعيًا لعامة الناس ، وتجاهل معظم الناس ببساطة المجلس ، الذي تم حله في عام 1982.

قد يقول المرء أن السبب الوحيد لاستمرار استخدام النظام الإنجليزي في الولايات المتحدة هو قوة العادة. من البديهي أن العادات القديمة لا تموت بسهولة ، ولكن بالنظر إلى أناقة النظام المتري وحقيقة أن العالم بأسره يستخدمه الآن ، فمن غير المرجح أن يستمر أي شخص يستخدم نظام اللغة الإنجليزية في فعل ذلك كثيرًا طويل.

قد يبدو التغيير شاقًا ، لكن النظام المتري صممه العلماء ليكون سهل الاستخدام ، وهذه فائدة تفوق التمسك الشديد بالتقاليد.