Rozdíl mezi anglickým a metrickým systémem

Metrický systém a anglický systém, nazývaný také imperiální systém měření, jsou dnes běžnými systémy měření.

Hlavní rozdíl mezi imperiálními a metrickými jednotkami spočívá v tom, že metrické jednotky lze snáze převádět, protože tyto převody vyžadují pouze násobení nebo dělení mocninami 10. K dispozici je 10 milimetrů na centimetr, 100 centimetrů na metr a 1 000 metrů na kilometr. Chcete-li převádět mezi těmito jednotkami, stačí přesunout desetinné místo. Například:

Totéž platí pro jednotky metrické hmotnosti - v kilogramu je 1 000 gramů.

Převod imperiálních jednotek je mnohem méně přímočarý. Vezměte si například jednotky imperiální délky. K dispozici je 12 palců na stopu, 3 stopy na dvoře a 1760 yardů na míli. Přeměna 520 stop na míle by šla asi takto:

Dalším rozdílem mezi imperiálními a metrickými jednotkami je místo, kde se běžně používají. Ve Spojených státech se imperiální jednotky používají pro většinu každodenních účelů, zatímco téměř všude na světě jsou jednotky metrických systémů běžnější.

Následuje seznam některých vztahů mezi imperiálními a metrickými jednotkami systému:

• 1 palec = 2,54 cm
• 1 stopa = 30,48 cm
• 1 míle = 1,609 km
• 1 libra = 0,454 kg
• 1 galon = 3,785 l

Rozdíl mezi imperiálními a metrickými jednotkami se stává zvláště důležitým, když mluvíme o základních jednotkách. Mezinárodní systém jednotek (SI), oficiální systém měření používaný po celém světě, zejména ve vědeckých aplikacích, je založen na jednotkách metrického systému. Všechny jednotky SI lze vytvořit kombinací sedmi základních jednotek.

Pravděpodobně jste obeznámeni s používáním pravítka k měření délky, stopkami k měření času nebo stupnicí k měření hmotnosti, ale máte někdy vás zajímalo, jak přesná jsou tato zařízení a jak si můžete být jisti, že všechna pravítka, stopky a váhy měří stejně studna? A jak byly definovány přidružené jednotky?

Pokud uvažujete například o dřevěném pravítku, podléhá drobným odchylkám v délce v důsledku rozpínání a smršťování vlivem vlhkosti a teploty. Ve skutečnosti se všechny materiály mírně liší velikostí v důsledku podmínek prostředí a podléhají poškrábání, nečistotám a změnám v průběhu času. Nakonec, abychom umožnili extrémně přesná vědecká měření, potřebujeme přesné způsoby, jak definovat jednotky měření.

Všechny jednotky SI lze odvodit ze sedmi základních měrných jednotek, z nichž každá je definována z hlediska základních vědeckých konstant, jak je popsáno v následujících částech. Všimněte si, že žádná taková ekvivalentní sada základních definic neexistuje pro žádné imperiální jednotky. Císařské jednotky jsou spíše odvozeny jako převody jednotek z jednotek SI.

Původně se čas měřil za několik dní. Nakonec byly tyto dny rozděleny na 24 hodin, hodiny rozděleny na 60 minut a každou minutu na 60 sekund.

Mechanické hodiny postavené ve středověké Evropě byly jedny z prvních zařízení, která zajišťovala konzistentní a jednotné měření času. Ale teď jsme schopni podstatně větší přesnosti. Jednotkou času SI je sekunda a 1 sekunda je definována jako čas, za který atom cesia-133 osciluje 9 192 631 770krát.

Délka je měřítkem lineární vzdálenosti. Jednotkou SI pro délku je metr, ale formální definice 1 metru se v průběhu let změnila. Původně byl 1 metr definován jako jednotka délky ekvivalentní 10^-7 kvadrantu Země procházejícího Paříží.

Později byl vyroben prototyp platinové iridiové tyče a distribuovány kopie, které byly pravidelně srovnávány s ní. Nyní je však měřič definován jako konstantní rychlost světla ve vakuu, c = 299 792 458 m / s.

Hmotnost je měřítkem setrvačnosti objektu nebo odporu vůči změnám v pohybu. Jednotkou hmotnosti SI je kg. 1 kg byl také v průběhu let oficiálně definován odlišně. Původně 1 kg se rovnal 1 kubickému centimetru vody při teplotě maximální hustoty.

Později, stejně jako u měřiče, byl 1 kg definován jako hmotnost mezinárodního prototypového kilogramu, válce vyrobeného ze slitiny platiny a iridia. Nyní je definována z hlediska základní Planckovy konstanty, h = 6,62607015 × 10^-34 kgm²/s.

Tento koncept přesně tak zní. Je to, kolik z něčeho máte - počet jablek na stromě nebo počet atomů v jablku. I když můžete očekávat, že jednotka SI bude jednoduše číselným počtem něčeho, ve skutečnosti se jedná o další jednotku zvanou mol.

1 mol látky obsahuje přesně 6,02214076 × 10²³ základní položky. Toto číslo, známé také jako Avogadrovo číslo, se přesně rovná počtu atomů ve 12 gramech uhlíku-12 a často se velmi blíží počtu nukleonů (protony plus neutrony) v jednom gramu jakéhokoli druhu běžné hmoty.

Mohlo by se zdát neintuitivní, že proud, měřítko rychlosti náboje procházející bodem, je považován za základní jednotku namísto samotného náboje. Důvodem však je, že proud byl dříve snadněji měřitelný než nabitý a přesnost všech jednotek závisí na naší schopnosti přesně měřit základní jednotky.

Jednotkou SI pro proud je ampér. Původně byl jeden ampér definován jako konstantní proud potřebný pro dva paralelní vodiče nekonečná délka a zanedbatelný průřez umístěny 1 metr od sebe ve vakuu k vyvinutí síly 2 × 10^-7 N na sebe na jednotku délky. Nyní je definována jako základní náboj e = 1,602176634 × 10^–19 C.

Teplota je měřítkem průměrné energie na molekulu v látce. Jednotky Fahrenheita a Celsia se používají již stovky let k měření teploty. Na stupnici Fahrenheita voda zamrzá při 32 stupních a vaří při 212 stupních, což definuje přírůstky stupňů. Na stupnici Celsia voda zamrzá při 0 stupních a vaří při 100 stupních.

Závažnou chybou v těchto jednotkách však je, že nezačínají na 0. Skutečnost, že je možné mít na těchto stupnicích záporné hodnoty teploty, dělá věci matoucí, když uvážíte, co by to mohlo znamenat, aby něco bylo dvakrát horší než něco jiného. Co je dvakrát horších než 0 stupňů?

Jednotkou SI pro teplotu je Kelvin, kde 0 Kelvinů je definováno jako absolutní 0 nebo nejchladnější možná teplota, jakou může být. Velikost přírůstku v Kelvinově stupnici je stejná jako přírůstek v stupnici Celsia a 0 Kelvinů = -273,15 stupňů Celsia. Kelvin je formálně definován jako základní Boltzmannova konstanta k = 1,380649 × 10^{– 23} J / K.

Základní jednotkou intenzity světla je kandela (cd). Běžná svíčka vydává asi 1 cd. Oficiální přesná definice je definována z hlediska světelné účinnosti záření o frekvenci 540 × 10¹² Hz.