Hvad er den metriske skala?

Hvis du bor i USA, kan du blive tilgivet for at have en mindre end klar forståelse af det metriske målesystem, også kendt som Système Internationale (SI). USA er et af kun tre lande, der stadig bruger det kejserlige system, og dets overholdelse af britiske enheder er den eneste grund til, at systemet ikke er forældet.

Det metriske system, som du kunne karakterisere som målestokken, stammer fra Frankrig, hvis regering vedtog det i 1795. Selvom det tog næsten 200 år, gjorde briterne til sidst det samme efterfulgt af næsten alle andre - land, herunder de to nærmeste naboer og de vigtigste handelspartnere i USA, Canada og Mexico.

Utroligt nok er nogle af de britiske enheder, der i øjeblikket er i brug i USA, ikke engang dem, der blev vedtaget af den britiske regering i 1824, men forældede, som briterne kasserede på det tidspunkt.

Forskere, handlende og regeringer foretrækker det metriske system af gode grunde. For eksempel har den kun syv basisenheder, hvorfra alle andre stammer. Det bruger trin på 10 i stedet for 12, og den grundlæggende enhed, måleren, er baseret på fysisk standard, der kan verificeres hvor som helst.

Faderen til det metriske system var en kirkevikar, der boede i Lyons, Frankrig fra 1618 til 1694. Gabriel Mouton havde en doktorgrad i teologi, men han var også en aktiv videnskabsmand og astronom. Hans forslag om et målesystem baseret på decimalfraktioner blev understøttet af armaturer som f.eks fysikeren Christiaan Huygens og matematikeren Gottfried Wilhelm von Leibniz, og den blev undersøgt af Royal Samfund. Det tog dog hundrede år for forskere at forfine systemet og overtale Frankrigs regering til at vedtage det.

Den grundlæggende enhed, som Mouton foreslog, varmilliare, som blev defineret til at være et sekund længdegrad på Jordens overflade ved ækvator. Dette blev opdelt ved opdeling af 10 i sådanne underenheder somcenturia, decuriaogvirga.Selvom ingen af ​​disse enheder ender med at blive brugt, tog forskere Moutons grundlæggende idé om at basere målesystemet på en geofysisk standard.

Da den franske regering først vedtog det metriske system, blev måleren basisenheden. Ordet kommer fra det græske ordmetron, hvilket betyder "at måle", og det blev oprindeligt defineret som en ti milliontedel af afstanden mellem ækvator og Nordpolen langs en meridian, der passerer Paris.

Definitionen har ændret sig gennem årene, og i dag defineres den til at være den afstand, lyset bevæger sig gennem et vakuum på nøjagtigt 1/299792458 sekunder. Denne definition er baseret på lysets hastighed, som er nøjagtigt 299.792.458 meter i sekundet.

Det metriske system registrerer alle længdemålinger i meter, brøkdele af meter eller multipler af meter, hvilket undgår behovet for flere enheder, såsom inches, fødder og miles. I SI-systemet har hvert trin på 1.000, der flytter decimaltallet for en måling tre steder til højre eller venstre, et præfiks. Derudover er der præfikser til en tiendedel og en hundrededel samt til 10 og 100.

Hvis du måler afstanden mellem byer, behøver du ikke udtrykke dem i tusinder af meter. Du kan bruge kilometer. På samme måde behøver forskere, der måler atomafstande, ikke at udtrykke dem i milliardedele af en meter. De kan bruge nanometer. Præfikslisten inkluderer følgende:

• 10¹⁸ meter: eksaminator (Em) 10 ⁻¹⁸ meter: attometer (am)
• 10¹⁵ meter: petameter (Pm) 10 ⁻¹⁵ meter: femtometer (fm)
• 10¹² meter: terameter (Tm) 10 ⁻¹² meter: picometer (pm)
• 10⁹ meter: gigameter (Gm) 10 ⁻⁹ meter: nanometer (nm)
• 10⁶ meter: megameter (Mm) 10 ⁻⁶ meter: mikrometer (µm)
• 10³ meter: kilometer (km) 10 ⁻³ meter: millimeter (mm)
• 10² meter: hektometer (hm) 10 ⁻² meter: centimeter (cm)
• 10¹ meter: dekameter (dæmning) 10 ⁻¹ meter: decimeter (dm)

Disse præfikser bruges i hele målesystemet. De gælder for masseenheder (gram), tid (sekunder), elektrisk strøm (ampere), lysstyrke (candela), temperatur (kelvin) og mængde stof (mol).

Når du måler længde, måler du i en dimension. Udvid dine målinger til to dimensioner for at bestemme arealet, og enhederne bliver kvadratmeter. Tilføj en tredje dimension, og du måler volumen i kubikmeter. Du kunne ikke gøre denne enkle progression, når du bruger britiske enheder, fordi det britiske system har forskellige enheder for alle tre mængder og endda har mere end en enhed for længde.

Kvadratmeter er ikke særlig nyttige enheder til måling af små områder, såsom overfladen af ​​en solcelle. For små områder er det sædvanligt at konvertere kvadratmeter til kvadratcentimeter. For store områder er kvadratkilometer mere nyttige. Konverteringsfaktorerne er 1 kvadratmeter = 10⁴ kvadratcentimeter = 10 ⁻⁶ kvadratkilometer.

Ved måling af volumen i SI-systemet er liter mere nyttige enheder end kubikmeter, hovedsagelig fordi en kubikmeter er for stor til at bære. En liter er defineret som 1.000 kubikcentimeter (hvilket også kaldes milliliter), hvilket gør den lig med 0,001 kubikmeter.

Udover måleren definerer det metriske system kun seks andre enheder, og alle andre enheder stammer fra disse. De andre enheder kan have navne, sådan en newton (kraft) eller watt (effekt), men disse afledte enheder kan altid udtrykkes i form af de grundlæggende. De seks grundlæggende enheder er:

• ​Andet (e)​

–

Dette er enheden til tiden. Det plejede at være baseret på længden af ​​en dag, men nu hvor vi ved, at en dag faktisk er mindre end 24 timer, er der brug for en mere præcis definition. Den officielle definition af et sekund er nu baseret på vibrationerne i cæsium-133-atomet.

• ​Kilogram (kg)​

–

Enheden til masse i systemet, der bruger måleren, er kilogram. Da dette er 1.000 gram, ser det ikke ud til at være en grundlæggende enhed, men grammet er kun nyttigt, når man måler længden i centimeter. Systemet, der måler i meter, kg og sekunder, kaldes MKS-systemet. Den, der måler i centimeter, gram og sekunder, er CGS-systemet.

• ​Kelvin (K)​

–

I modsætning til hvad du kunne forvente, måles temperaturen ikke på Celsius-skalaen i SI-systemet, selvom lande, der bruger det metriske system, har en tendens til at måle temperaturen i grader Celsius. De gør det, fordi konverteringen er så enkel. Graderne har samme størrelse, og en temperatur på 0 grader Celsius svarer til 273,15 Kelvins. For at konvertere Celsius til Kelvin skal du blot tilføje 273.15.

• ​Ampere (A)​

–

Enheden med elektrisk strøm definerer mængden af ​​elektrisk ladning, der passerer et punkt i en leder på et sekund. Det er defineret som en coulomb, som er 6.241 × 10¹⁸ elektroner pr. sekund.

• ​Muldvarpen (mol)​

- Dette er et mål for antallet af atomer i en prøve af et bestemt stof. En mol er antallet af atomer i 12 gram (0,012 kg) af en prøve af kulstof-12.

• ​Candela (cd)​

–

Denne enhed går tilbage til de dage, hvor stearinlys gav den eneste kunstige belysning. Det var mængden af ​​belysning, der blev leveret i en steradian af et enkelt lys, men den moderne definition er lidt mere kompleks. En candela defineres som lysstyrken for en given kilde, der udsender monokromatisk lys med en frekvens på 5,4 x 10¹⁴ Hertz og har en strålende intensitet på 1/683 watt pr. Steradian. En steradian er et cirkulært tværsnit af en kugle, der har et areal svarende til kvadratet af kuglens radius.

Det metriske system har 22 navngivne enheder, der stammer fra de syv grundlæggende. De fleste, men ikke alle, er opkaldt efter fremtrædende forskere, der bidrog væsentligt til det felt, hvor enhederne er relevante. For eksempel er enhed for magt opkaldt efter Sir Isaac Newton, som lagde grunden til mekanik, studiet af kroppe i hvile og i bevægelse. Et andet eksempel er enheden til elektrisk kapacitans, farad, som er opkaldt efter Micheal Faraday, en pioner inden for undersøgelsen af ​​elektromagnetisme.

De afledte enheder er som følger:

• KraftNewton (N)m kg

s ⁻² Tryk / stresspascal (Pa)m ⁻¹ kg s ⁻² Energi / arbejdejoule (J)m² kg s ⁻² Effekt / strålingsstrømwatt (W)m² kg s ⁻³ Elektrisk ladningcoulomb (C)s A Elektrisk potentialevolt (V)m² kg s ⁻³ EN ⁻¹ Kapacitansfarad (F)m ⁻²kg ⁻¹s⁴EN² Elektrisk modstandohm (Ω)m²kg s ⁻³EN ⁻² Elektrisk ledningsiemens (S)m ⁻² kg ⁻¹ s³ EN² Magnetisk fluxweber (Wb)m² kg s ⁻²EN ⁻¹ Magnetisk fluxdensitettesla (T)kg s ⁻²EN-¹ Induktanshenry (H)m²kg s ⁻²EN ⁻² TemperaturCelsius (° C)K

− 273.15 Lysstrømlumen (lm)m²m ⁻²cd = cd Illumance (lx)lux (lx)m²m ⁻⁴cd = m ⁻²cd Radioaktiv aktivitetbecquerel (Bq)s ⁻¹ Absorberet dosisgrå (Gy)m²s ⁻² Dosisækvivalentsievert (Sv)m²s ⁻² Katalytisk aktivitetkatal (kat)s ⁻¹ mol Planvinkelradian (rad)m m ⁻¹ = 1 Solid vinkelsteradian (sr)m²m ⁻² = 1

Sammenlignet med det engelske system, som er et stort antal enheder oprettet på det engelske marked, er det metriske system elegant, nøjagtigt og baseret på universelle fysiske standarder.

Det er noget af et mysterium, hvorfor det engelske system stadig er i brug i USA, især i betragtning af det Kongressen vedtog metrisk konverteringsloven i 1975 for at koordinere den stigende brug af det metriske system i det Land. Et metrisk bestyrelse blev oprettet, og regeringsorganer skulle bruge det metriske system. Problemet er, at konvertering var frivillig for offentligheden, og de fleste mennesker ignorerede simpelthen bestyrelsen, der blev opløst i 1982.

Man kan sige, at den eneste grund til den fortsatte brug af det engelske system i USA er vanevold. Det er en sandhed, at gamle vaner dør hårdt, men i betragtning af det metriske systems elegance og det faktum, at hele verden bruger det nu, det er usandsynligt, at nogen, der bruger det engelske system, fortsætter med at gøre det for meget længere.

Ændring kan virke skræmmende, men det metriske system er designet af forskere, så det er let at bruge, og det er en fordel, der opvejer stædig overholdelse af traditionen.