Γιατί οι επιστήμονες χρησιμοποιούν το μετρικό σύστημα;

Εάν είστε κάτοικος ή ακόμη και κάτοικος μακράς διαρκείας των Ηνωμένων Πολιτειών, πιθανότατα έχετε ενσωματώσει δύο βασικά πράγματα για τομετρικό σύστημα: Ο υπόλοιπος κόσμος το χρησιμοποιεί ως το κύριο σύστημα μέτρησης για ουσιαστικά ό, τι είναι μετρήσιμο, ενώ οι ΗΠΑ ως επί το πλείστον δεν το κάνουν.

Αν είστε εκτός ΗΠΑ, θα ήταν λογικό να αναρωτιέστε τι είναι το αναμονή. Σε τελική ανάλυση, το μετρικό σύστημα είναι «προφανώς» ανώτερο από όλα τα άλλα συστήματα μέτρησης, μερικά από τα οποία διαθέτουν μονάδες που είναι περίεργες πέρα ​​από την περιγραφή.

Το μετρικό σύστημα είναι, ως επί το πλείστον, ένα μοντέλο εξαιρετικής μαθηματικής συμμετρίας και απλότητας. Δεν είναι δύσκολο να εξηγήσουμε γιατί οι επιστήμονες χρησιμοποιούν το μετρικό σύστημα για επιστημονικές μετρήσεις. με τη δομή των μονάδων που σχετίζονται με ένα δεδομένο φυσικόποσότητα(π.χ. μήκος, μάζα ή θερμοκρασία) γύρω από διαδοχικές δυνάμεις των 10, τα διαφορετικά επίπεδα μεγέθους του συστήματος κάνουν ένα μικρό μέγεθος διαισθητικής αίσθησης. (Τι πιο εύκολο να κάνετε στο κεφάλι σας, να μετατρέψετε 10 χιλιόμετρα σε μέτρα ή να μετατρέψετε 10 μίλια σε πόδια;)

Το μετρικό σύστημα είναι το διεθνές σύστημα βαρών και μετρήσεων. Χρησιμοποιείται καθολικά στην επιστημονική κοινότητα, αλλά για να πούμε ότι δεν κατάφερε να πιάσει στις Ηνωμένες Πολιτείες θα υποτιμούσε σημαντικά την απροθυμία αυτού του έθνους να προσαρμοστεί σε αυτόν τον τομέα. Ως Αμερικανός, πότε είναι η τελευταία φορά που μπορείτε να θυμηθείτε να αγοράσετε έναν γνωστό αριθμό λίτρων βενζίνης; Γνωρίζετε το ύψος σας σε μέτρα ή τη μάζα σας σε χιλιόγραμμα;

Το μετρικό σύστημα είναι έναμετρικό σύστημα- αυτός είναι ο τεχνικός όρος για οτιδήποτε σχετίζεται με το αραβικό σύστημα αριθμών, 0 έως 9, που χρησιμοποιείται παγκοσμίως. Σε αυτό το σύστημα, όταν μετακινείτε το δεκαδικό σημείο ενός αριθμού (η "τελεία" σε έναν αριθμό) ένα μέρος προς τα αριστερά ή προς τα δεξιά, διαιρείτε ή πολλαπλασιάζετε αυτόν τον αριθμό με 10 αντίστοιχα.

Ένα δεκαδικό σημείο μπορεί να τοποθετηθεί στο τέλος ενός αριθμού που στερείται ενός, και όσα μηδενικά τοποθετούνται στα δεξιά του όπως θέλετε, χωρίς να αλλάξετε την τιμή του. Αυτό μπορεί να είναι χρήσιμο όταν προετοιμάζεστε να κάνετε μετατροπές μεταξύ μετρικών μονάδων: Για παράδειγμα, 1 km = 1.000 km = 1.000 m, επειδή 1 km = 10³ Μ.

Το μετρικό σύστημα υιοθετήθηκε για πρώτη φορά στη Γαλλία το 1795, με ιδιαίτερη έμφαση στομετρητής, ή μετρητή (m), και το χιλιόγραμμο (kg). Οι γεωγραφικές ρίζες του συστήματος εξηγούν γιατί το "Διεθνές Σύστημα" συντομογραφείται "SI" - αυτό είναι στα ΓαλλικάΣύστη​ ​ΔιεθνέςΜετά τη Γαλλική Επανάσταση το 1789, οι επιστήμονες ήθελαν έναν λιγότερο δυσκίνητο τρόπο μετατροπής μεταξύ μονάδων της ίδιας ποσότητας.

Κοιτάζοντας μόνο τις σύγχρονες μη μετρικές μονάδες μήκους, σκεφτείτε πόσο παράξενο είναι ότι ένα πόδι έχει 12 ίντσες, μια αυλή έχει 3 πόδια, μια γούνα έχει 220 γιάρδες και ένα μίλι έχει 8 γωνίες. Εάν κάποιος σας ζήτησε να μετατρέψετε 9,25 γιάρδες σε μικρότερες μονάδες, θα πρέπει να περιλάβετε και τα δύο πόδια και τις ίντσες μαζί με ένα κλασματικό υπόλοιπο εάν χρειάζεται. Σε αυτήν την περίπτωση,

Αλλά πόσες ίντσες είναι 0,75 πόδια; Ο πολλαπλασιασμός αυτού του αριθμού με (12 in / 1 ft) δίνει 9 ίντσες, οπότε η απάντηση είναι 27 ft 9 in. Όχι "επιστήμη πυραύλων", αλλά επίσης όχι βολικό!

Αποφασίστηκε έξυπνα ότι μια φυσική σταθερά που πιθανότατα δεν θα άλλαζε ποτέ θα επιλεγεί ως βασική μονάδα.Η απόσταση ίση με 1 / 10.000.000 της απόστασης από κάθε πόλο μέχρι τον ισημερινόεπιλέχθηκε, μια απόσταση που είναι τώρα γνωστή ωςμετρητής​.

• Ο μετρητής είναι το σημείο εκκίνησης για μια ποικιλία άλλων μετρικών μονάδων. Για παράδειγμα, η τυπική μονάδα μάζας, το χιλιόγραμμο, επιλέχθηκε για να αντιπροσωπεύει την ποσότητα της ύλης σε ακριβώς 1 λίτρο (L) καθαρού νερού, που είναι 1/1000 κυβικού μέτρου (m³).

Το μετρικό σύστημα έχει επτά βασικές μονάδες μέτρησης. "Βασικό" σημαίνει ότι η ισχύς των 10 υπονοείται είναι ο τυπικός φορέας για ολόκληρο το εύρος αυτής της ποσότητας. Αυτό συμβαίνει συνήθως είτε για ιστορικούς λόγους είτε επειδή η βασική μονάδα αντιστοιχεί σε κάτι στην κοινή εμπειρία των περισσότερων ανθρώπων. Αυτά, με περισσότερες λεπτομέρειες:

​Μήκος - μέτρο (m):Αυτή είναι μια μέτρηση της καθαρής απόστασης, όπως στο "Πόσο μακριά είναι από τη Νέα Υόρκη στο Λονδίνο;" ή μετατόπιση ενός αντικειμένου, όπως στο "Πόσο πήγατε στην πτήση από τη Νέα Υόρκη προς το Λονδίνο; "Το σύγχρονο επιστημονικό πρότυπο βασίζεται στην ταχύτητα του φωτός σε κενό, όχι σε ένα τμήμα της γης επιφάνεια.

​Μάζα - χιλιόγραμμο (kg):Παλαιότερα ορίστηκε ως η μάζα 1 κυβικού εκατοστού νερού, κάνοντας 1 λίτρο νερού ίση με 1 χιλιόγραμμο (kg), ο σύγχρονος ορισμός καθορίστηκε χρησιμοποιώντας "ατομικά" κριτήρια.

​Ώρα - δευτερόλεπτα:Αυτή η βασική ποσότητα επιτρέπει τον ορισμό και τον υπολογισμό της μετατόπισης (m / s) και της επιτάχυνσης (m / s²). Το αντίστροφο, κύκλοι ανά δευτερόλεπτο, είναι απαραίτητο στη μελέτη των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, και η μονάδα για αυτό είναι hertz (Hz).

​Ποσότητα ουσίας - mole (mole):Ένα γραμμομόριο (mol) οποιασδήποτε ουσίας περιέχει ακριβώς 6.02214076 × 10²³ βασικές μονάδες. Αυτός ο αριθμός είναι ουσιαστικά η βάση της σύγχρονης χημείας και οφείλει την προέλευσή του στις ιδιότητες του στοιχείου άνθρακα, εκ των οποίων 1 mol έχει μάζα ακριβώς 12 γραμμάρια (g).

​Ηλεκτρικό ρεύμα - αμπέρ (A ή amp):Αυτό αντιπροσωπεύει το ποσό τωνηλεκτρικό φορτίοκινούνται πέρα ​​από ένα σημείο στο διάστημα ανά μονάδα χρόνου. Το 1 A ισούται με μια ροή μιας θεμελιώδους μονάδας φόρτισης (δηλαδή, σε ένα πρωτόνιο ή ένα ηλεκτρόνιο) ανά δευτερόλεπτο.

​Θερμοκρασία - kelvin (K):Η βασική μονάδα μέτρησης θερμοκρασίας είναι επίσης η πιο ασαφής. Επιλέχθηκε επειδή το μηδέν σημείο αντιπροσωπεύει τη χαμηλότερη δυνατή θεωρητική θερμοκρασία. Στην πραγματικότητα, η κλίμακα Κελσίου (C) μετατοπίστηκε προς τα πάνω κατά 273 μοίρες ή 0 βαθμούς Κελσίου = 273 Κ.

• Σε αντίθεση με τις κλίμακες Κελσίου και Φαρενάιτ (F), οι οποίες εμφανίζονται συχνά με σύμβολο βαθμού (°), το Κ δεν συνδέεται με σύμβολο βαθμού.

​Φωτεινή ένταση - candela (cd):Αυτή η πιο σκοτεινή μονάδα περιγράφει την έξοδο αντικειμένων που εκπέμπουν ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, όπως αστέρια και λαμπτήρες.

Οι επιστήμονες επωφελούνται από ένα κοινό σύστημα μέτρησης, έτσι ώστε να μπορούν να επικοινωνούν θεωρίες, ιδέες και κυρίως τα δεδομένα με τρόπο που όλοι καταλαβαίνουν, αν όχι διαισθητικά από ό, τι είναι αρκετά εύκολα. (Ορισμένοι αναγνώστες μπορεί να θυμούνται τις μέρες που διαφορετικές μάρκες τηλεφώνων Android είχαν το καθένα έναν μοναδικό τύπο καλωδίου φόρτισης USB, αντί για τον καθολικό τύπο που είναι διαθέσιμος τώρα. Είναι μια πρόχειρη αναλογία, αλλά οι περισσότεροι θα συμφωνούσαν ότι αυτή η αλλαγή στον κλάδο έχει κάνει τον κόσμο ευκολότερο για όλους τους χρήστες Android.)

Είναι σχεδόν αδύνατο να κατανοήσουμε οποιαδήποτε σύγχρονη, πλούσια σε δεδομένα έρευνα στο φυσικό ή φυσικό επιστήμες χωρίς να αναφέρεται στο μετρικό σύστημα και να είναι σε θέση να προσαρμόσει τα συμφραζόμενα στους αριθμούς και τις μονάδες του περιλαμβάνει.

Το Κογκρέσο των ΗΠΑ πέρασε τοΜετρικός νόμος μετατροπής του 1975σε μια αρχική προσπάθεια αύξησης της χρήσης του μετρικού συστήματος στις Ηνωμένες Πολιτείες, αλλά δεν έκανε τίποτα για να διασφαλίσει ότι θα υιοθετηθεί · ήταν περισσότερο ένα "δοκιμαστικό μπαλόνι". Αυτό το μπαλόνι δεν επιπλέει πολύ ψηλά, και σήμερα, το πρωτεύον Οι υποστηρικτές της χρήσης του μετρικού συστήματος στις ΗΠΑ είναι ορισμένες ομοσπονδιακές υπηρεσίες και φιλόδοξες εκπαιδευτικοί.

Μια λίστα με τα κοινά προθέματα που χρησιμοποιούνται στο σύστημα μετρήσεων είναι διαθέσιμη στους πόρους. (Ενδιαφέρουσες ασήμαντες ιδιότητες: Παρά τη μικρή του αξία, το pF ή το picofarad - ένα τρισεκατομμύριο του Farad - είναι μια τυπική τιμή χωρητικότητας στα ηλεκτρικά κυκλώματα.)