Co je metrická stupnice?

Pokud žijete ve Spojených státech, může vám být odpuštěno, že máte méně než jasné pochopení metrického systému měření, známého také jako Système Internationale (SI). USA jsou jednou z pouhých tří zemí, které stále používají imperiální systém, a jeho dodržování britských jednotek je jediným důvodem, proč tento systém není zastaralý.

Metrický systém, který byste mohli charakterizovat jako stupnici metrů, pochází z Francie, jejíž vláda jej přijala v roce 1795. Ačkoli to trvalo téměř 200 let, Britové nakonec udělali totéž, následovali prakticky všichni ostatní země, včetně dvou nejbližších sousedů a nejdůležitějších obchodních partnerů Spojených států, Kanady a Slovenska Mexiko.

Je překvapivé, že některé z britských jednotek, které se v současné době používají v USA, nejsou ani ty, které přijala britská vláda v roce 1824, ale zastaralé, které Britové v té době zlikvidovali.

Vědci, obchodníci a vlády preferují metrický systém z dobrých důvodů. Například má pouze sedm základních jednotek, od kterých jsou odvozeny všechny ostatní. Používá přírůstky 10 místo 12 a základní jednotka, měřič, je založena na fyzickém standardu, který lze ověřit kdekoli.

Otcem metrického systému byl církevní vikář, který žil v Lyonu ve Francii v letech 1618 až 1694. Gabriel Mouton měl doktorát z teologie, ale byl také aktivním vědcem a astronomem. Jeho návrh měřicího systému založeného na desetinných zlomcích byl podpořen veličinami jako např fyzik Christiaan Huygens a matematik Gottfried Wilhelm von Leibniz a studoval jej Royal Společnost. Trvalo však sto let, než vědci systém zdokonalili a přesvědčili francouzskou vládu, aby jej přijala.

Základní jednotkou, kterou Mouton navrhl, bylamilliare, která byla definována jako jedna sekunda zeměpisné délky na povrchu Země na rovníku. To bylo rozděleno dělením 10 na takové podjednotky jakocenturie, decurieavirga.Ačkoli se žádná z těchto jednotek nakonec nepoužila, vědci si vzali k srdci Moutonovu základní myšlenku založit měřicí systém na geofyzikálním standardu.

Když francouzská vláda poprvé přijala metrický systém, měřič se stal základní jednotkou. Slovo pochází z řeckého slovametron, což znamená „měřit“, a původně byla definována jako jedna desetimiliontina vzdálenosti mezi rovníkem a severním pólem podél poledníku procházejícího Paříží.

Definice se v průběhu let měnila a dnes je definována jako vzdálenost, kterou světlo prochází vakuem za přesně 1/299792458 sekund. Tato definice je založena na rychlosti světla, která je přesně 299 792 458 metrů za sekundu.

Metrický systém zaznamenává všechna měření délky v metrech, zlomcích metrů nebo násobcích metrů, čímž se vyhne potřebě více jednotek, jako jsou palce, stopy a míle. V systému SI má každý přírůstek 1 000, který posune desetinnou čárku měření o tři místa doprava nebo doleva, předponu. Kromě toho existují prefixy pro desetinu a stotinu, stejně jako pro 10 a 100.

Pokud měříte vzdálenosti mezi městy, nemusíte je vyjadřovat v tisících metrů. Můžete použít kilometry. Podobně vědci, kteří měří atomové vzdálenosti, je nemusí vyjadřovat v miliardtinách metru. Mohou používat nanometry. Seznam předpon zahrnuje následující:

• 10¹⁸ metry: zkoušející (Em) 10 ⁻¹⁸ metry: attometer (am)
• 10¹⁵ metry: petameter (Pm) 10 ⁻¹⁵ metry: femtometr (fm)
• 10¹² metry: terameter (Tm) 10 ⁻¹² metry: picometer (pm)
• 10⁹ metry: gigametr (Gm) 10 ⁻⁹ metry: nanometr (nm)
• 10⁶ metry: megametr (Mm) 10 ⁻⁶ metry: mikrometr (µm)
• 10³ metry: kilometr (km) 10 ⁻³ metry: milimetr (mm)
• 10² metrů: hektometr (hm) 10 ⁻² metry: centimetr (cm)
• 10¹ metry: dekametr (přehrada) 10 ⁻¹ metry: decimetr (dm)

Tyto předpony se používají v celém měřicím systému. Vztahují se na jednotky hmotnosti (gramy), čas (sekundy), elektrický proud (ampéry), svítivost (kandela), teplota (kelviny) a množství hmoty (moly).

Když měříte délku, měříte v jedné dimenzi. Rozšiřte svá měření na dva rozměry, abyste určili plochu, a jednotky budou mít metry čtvereční. Přidejte třetí rozměr a měříte objem v metrech krychlových. Při použití britských jednotek byste tento jednoduchý postup nemohli provést, protože britský systém má různé jednotky pro všechny tři veličiny a dokonce má více než jednu jednotku délky.

Čtvereční metry nejsou zvlášť užitečné jednotky pro měření malých ploch, jako je například plocha solárního článku. U malých ploch je obvyklé převádět metry čtvereční na centimetry čtvereční. Pro velké plochy jsou kilometry čtvereční užitečnější. Přepočítací koeficienty jsou 1 metr čtvereční = 10⁴ centimetrů čtverečních = 10 ⁻⁶ kilometry čtvereční.

Při měření objemu v systému SI jsou litry užitečnějšími jednotkami než metry krychlovými, většinou proto, že metr krychlový je příliš velký na to, aby se dal přepravit. Litr je definován jako 1 000 kubických centimetrů (které se také nazývají mililitry), což činí 0,001 metru krychlového.

Kromě měřiče definuje metrický systém pouze šest dalších jednotek a od nich jsou odvozeny všechny ostatní jednotky. Ostatní jednotky mohou mít názvy, například newton (síla) nebo watt (síla), ale tyto odvozené jednotky lze vždy vyjádřit pomocí základních. Šest základních jednotek je:

• ​Druhý​

–

Toto je jednotka času. Bývalo to založeno na délce dne, ale teď, když víme, že den je ve skutečnosti méně než 24 hodin, je zapotřebí přesnější definice. Oficiální definice sekundy je nyní založena na vibracích atomu cesia-133.

• ​Kilogram (kg)​

–

Jednotkou pro hmotnost v systému, který používá měřicí měření, je kilogram. Protože se jedná o 1 000 gramů, nezdá se, že by to byla základní jednotka, ale gram je užitečný pouze při měření délky v centimetrech. Systém, který měří v metrech, kilogramech a sekundách, se nazývá systém MKS. Ten, který měří v centimetrech, gramech a sekundách, je systém CGS.

• ​Kelvin (K)​

–

Na rozdíl od toho, co můžete očekávat, teplota se v systému SI neměřuje na stupnici Celsia, ačkoli země, které používají metrický systém, mají tendenci měřit teplotu ve stupních Celsia. Dělají to proto, že převod je tak jednoduchý. Stupně mají stejnou velikost a teplota 0 stupňů Celsia odpovídá 273,15 Kelvinům. Chcete-li převést Celsius na Kelvin, stačí přidat 273,15.

• ​Ampér (A)​

–

Jednotka elektrického proudu definuje množství elektrického náboje procházejícího bodem ve vodiči za jednu sekundu. Je definována jako jeden coulomb, což je 6,441 × 10¹⁸ elektrony za sekundu.

• ​Krtek (mol)​

- Jedná se o míru množství atomů ve vzorku jakékoli konkrétní látky. Jeden mol je počet atomů ve 12 gramech (0,012 kg) vzorku uhlíku-12.

• ​Svíčka (CD)​

–

Tato jednotka pochází z doby, kdy svíčky poskytovaly jediné umělé osvětlení. Bylo to množství osvětlení poskytované jedním steradiánem jedinou svíčkou, ale moderní definice je o něco složitější. Jedna kandela je definována jako intenzita světla daného zdroje vyzařujícího monochromatické světlo o frekvenci 5,4 x 10¹⁴ Hertz a s intenzitou záření 1/683 W na steradián. Steradián je kruhový průřez koule, která má plochu rovnou čtverci poloměru koule.

Metrický systém má 22 pojmenovaných jednotek, které jsou odvozeny od sedmi základních jednotek. Většina, ale ne všechny, jsou pojmenována po významných vědcích, kteří významně přispěli k oblasti, v níž jsou jednotky relevantní. Například jednotka síly je pojmenována podle sira Isaaca Newtona, který položil základy mechaniky, studia těles v klidu a v pohybu. Dalším příkladem je jednotka pro elektrickou kapacitu, farad, která je pojmenována po Micheal Faradayovi, průkopníkovi ve studiu elektromagnetismu.

Odvozené jednotky jsou následující:

• PlatnostNewton (N)m kg

s ⁻² Tlak / strespascal (Pa)m ⁻¹ kg s ⁻² Energie / prácejoule (J)m² kg s ⁻² Síla / sálavý tokwatt (W)m² kg s ⁻³ Elektrický nábojcoulomb (C)s A Elektrický potenciálvolt (V)m² kg s ⁻³ A ⁻¹ Kapacitafarad (Ž)m ⁻²kg ⁻¹s⁴A² Elektrický odporohm (Ω)m²kg s ⁻³A ⁻² Elektrická vodivostsiemens (S)m ⁻² kg ⁻¹ s³ A² Magnetický tokweber (Wb)m² kg s ⁻²A ⁻¹ Hustota magnetického tokutesla (T)kg s ⁻²A-¹ IndukčnostHenry (H)m²kg s ⁻²A ⁻² TeplotaCelsia (° C)K.

− 273.15 Světelný toklumen (lm)m²m ⁻²cd = cd Osvětlení (lx)lux (lx)m²m ⁻⁴cd = m ⁻²CD Radioaktivní aktivitabecquerel (Bq)s ⁻¹ Absorbovaná dávkašedá (Gy)m²s ⁻² Ekvivalent dávkysievert (Sv)m²s ⁻² Katalytická aktivitakatal (kat)s ⁻¹ mol Úhel rovinyradián (rad)m m ⁻¹ = 1 Plný úhelsteradián (sr)m²m ⁻² = 1

Ve srovnání s anglickým systémem, který je směsicí jednotek vytvořených na anglickém trhu, je metrický systém elegantní, přesný a založený na univerzálních fyzikálních standardech.

Je záhadou, proč se anglický systém ve Spojených státech stále používá, zejména vzhledem k tomu Kongres přijal zákon o metrické přeměně v roce 1975, aby koordinoval rostoucí používání metrického systému země. Byla zřízena metrická rada a vládní agentury byly povinny metrický systém používat. Problém je v tom, že konverze byla pro širokou veřejnost dobrovolná a většina lidí prostě ignorovala správní radu, která se v roce 1982 rozpadla.

Dalo by se říci, že jediným důvodem pro další používání anglického systému ve Spojených státech je síla zvyku. Je pravdou, že staré zvyky tvrdě umírají, ale vzhledem k eleganci metrického systému a skutečnosti, že nyní jej používá celý svět, je nepravděpodobné, že by kdokoli, kdo používá anglický systém, v tom bude pokračovat i nadále delší.

Změna se může zdát skličující, ale metrický systém byl navržen vědci tak, aby se snadno používal, a to je výhoda, která převažuje nad tvrdohlavým dodržováním tradice.