Mis on meetriline skaala?

Kui elate Ameerika Ühendriikides, võib teile andestada, et teil on vähem selge arusaam meetrilisest mõõtesüsteemist, mida tuntakse ka kui Système Internationale (SI). USA on üks kolmest riigist, mis kasutab endiselt Imperial Systemi, ja selle järgimine Briti üksustele on ainus põhjus, miks süsteem pole vananenud.

Meetriline süsteem, mida võiksite iseloomustada kui mõõteskaalat, sai alguse Prantsusmaalt, kelle valitsus võttis selle vastu 1795. aastal. Ehkki selleks kulus ligi 200 aastat, tegid lõpuks sama ka britid, kellele järgnesid praktiliselt kõik teised riigis, sealhulgas kaks lähimat naabrit ja kõige olulisemat kaubanduspartnerit Ameerika Ühendriikidest, Kanadast ja Kanadast Mehhiko.

Hämmastaval kombel ei ole mõned USA-s praegu kasutusel olevad Briti üksused isegi mitte Briti valitsuse poolt 1824. aastal vastu võetud, vaid vananenud üksused, mille britid sel ajal kõrvale heitsid.

Teadlased, kaupmehed ja valitsused eelistavad mõjuvatel põhjustel meetrilist süsteemi. Näiteks on sellel ainult seitse põhiühikut, millest on tuletatud kõik teised. See kasutab pigem 10 kui 12 juurdekasvu ja põhiseade, arvesti, põhineb füüsikalisel standardil, mida saab kontrollida kõikjal.

Mõõtesüsteemi isa oli kiriku vikaar, kes elas aastatel 1618–1694 Prantsusmaal Lyonis. Gabriel Moutonil oli doktorikraad teoloogias, kuid ta oli ka aktiivne teadlane ja astronoom. Tema ettepanekut kümnendmurdudel põhineva mõõtesüsteemi kohta toetasid sellised valgustid nagu füüsik Christiaan Huygens ja matemaatik Gottfried Wilhelm von Leibniz ning seda uuris Kuningriik Selts. Siiski kulus sada aastat, enne kui teadlased süsteemi viimistlesid ja veensid Prantsusmaa valitsust seda kasutusele võtma.

Põhiline üksus, mille Mouton pakkus, olimilliar, mis määratleti ekvaatori juures Maa pinnal ühe sekundi pikkusena. See oli jagatud jagamise teel 10-ga sellisteks allüksusteks nagucenturia, decuriajavirga.Kuigi ühtegi neist üksustest ei kasutatud, võtsid teadlased südamest Moutoni põhiidee rajada mõõtesüsteem geofüüsikalisele standardile.

Kui Prantsusmaa valitsus võttis meetermõõdustiku süsteemi esimest korda vastu, sai arvestist baasühik. Sõna pärineb kreekakeelsest sõnastmetron, mis tähendab "mõõta", ja see oli algselt määratletud kui kümme miljonit osa ekvaatori ja põhjapooluse vahelisest kaugusest mööda Pariisi läbivat meridiaani.

Definitsioon on aastatega muutunud ja tänapäeval on see määratletud kui kaugus, mis valgus läbib vaakumi täpselt 1/299792458 sekundiga. See määratlus põhineb valguse kiirusel, mis on täpselt 299 792 458 meetrit sekundis.

Meetriline süsteem registreerib kõik pikkuse mõõtmised meetrites, meetrite osades või meetrite kordades, vältides seega vajadust mitme ühiku, näiteks tollide, jalgade ja miilide järele. SI süsteemis on igal 1000 astmel, mis liigutab mõõtmise kümnendkoha kolm kohta paremale või vasakule, eesliide. Lisaks on kümnendiku ja sajandiku ning 10 ja 100 eesliited.

Kui mõõdate linnade vahelisi kaugusi, pole teil neid tuhandetes meetrites väljendada. Võite kasutada kilomeetreid. Samamoodi ei pea aatomidistantsi mõõtvad teadlased neid väljendama meetri miljardikutes. Nad saavad kasutada nanomeetreid. Eesliidete loend sisaldab järgmist:

• 10¹⁸ meetrid: eksamineerija (Em) 10 ⁻¹⁸ meetrid: attomeeter (am)
• 10¹⁵ meetrid: petameeter (Pm) 10 ⁻¹⁵ meetrit: femtomeeter (fm)
• 10¹² meeter: terameeter (Tm) ⁻¹² meetrid: pikomeeter (pm)
• 10⁹ meetrid: gigameeter (Gm) ⁻⁹ meetrit: nanomeeter (nm)
• 10⁶ meetrit: megameeter (Mm) ⁻⁶ meetrit: mikromeeter (µm)
• 10³ meetrid: kilomeeter (km) 10 ⁻³ meetrit: millimeeter (mm)
• 10² meetrid: hektomeeter (hm) ⁻² meetrit: sentimeeter (cm)
• 10¹ meetrid: dekameter (tamm) 10 ⁻¹ meetrit: detsimeeter (dm)

Neid eesliiteid kasutatakse kogu mõõtesüsteemis. Neid kohaldatakse massiühikute (grammides), aja (sekundites), elektrivoolu (amprites), heleduse (kandela), temperatuuri (kelviinide) ja aine koguse (moolide) suhtes.

Kui mõõdate pikkust, mõõdate ühes dimensioonis. Pindala määramiseks laiendage mõõtmeid kahele mõõtmele ja ühikud on ruutmeetrit. Lisage kolmas mõõde ja mõõdate mahtu kuupmeetrites. Briti ühikute kasutamisel ei saanud te seda lihtsat edenemist teha, sest Suurbritannia süsteemis on kõigi kolme koguse jaoks erinevad ühikud ja pikkuse korral on isegi rohkem kui üks ühik.

Ruutmeetrid ei ole eriti kasulikud ühikud väikeste alade mõõtmiseks, näiteks päikesepatarei pindala mõõtmiseks. Väikeste alade puhul on tavaks ruutmeetreid ruutsentimeetriteks teisendada. Suurte alade puhul on ruutkilomeetrid kasulikumad. Teisendustegurid on 1 ruutmeeter = 10⁴ ruutsentimeetrit = 10 ⁻⁶ ruutkilomeetrid.

SI-süsteemi mahu mõõtmisel on liitrid kasulikumad ühikud kui kuupmeetrit, enamasti seetõttu, et kuupmeeter on kandmiseks liiga suur. Liiter on määratletud kui 1000 kuupsentimeetrit (mida nimetatakse ka milliliitriteks), mis võrdub selle 0,001 kuupmeetriga.

Lisaks mõõturile määratleb meetriline süsteem veel ainult kuus ühikut ja neist tuletatakse kõik muud üksused. Teistel üksustel võivad olla nimed, näiteks njuuton (jõud) või vatt (võimsus), kuid neid tuletatud üksusi saab alati väljendada põhiühikutena. Kuus põhiüksust on:

• ​Teine (d)​

–

See on ajaühik. Varem põhines see päeva pikkusel, kuid nüüd, kui teame, et päev on tegelikult vähem kui 24 tundi, on vaja täpsemat määratlust. Sekundi ametlik määratlus põhineb nüüd tseesium-133 aatomi vibratsioonil.

• ​Kilogramm (kg)​

–

Massiühik süsteemis, mis kasutab mõõturit, on kilogramm. Kuna see on 1000 grammi, ei näi see olevat põhiühik, kuid gramm on kasulik ainult pikkuse mõõtmisel sentimeetrites. Süsteemi, mis mõõdab meetrites, kilogrammides ja sekundites, nimetatakse MKS-süsteemiks. See, mida mõõdetakse sentimeetrites, grammides ja sekundites, on CGS-süsteem.

• ​Kelvin (K)​

–

Vastupidiselt ootuspärasele ei mõõdeta SI-süsteemis temperatuuri Celsiuse skaalal, ehkki meetrilist süsteemi kasutavad riigid kipuvad temperatuuri mõõtma Celsiuse kraadides. Nad teevad seda, sest teisendamine on nii lihtne. Kraadid on ühesuurused ja temperatuur 0 kraadi vastab 273,15 kelvinile. Celsiuse teisendamiseks kelviniks lisage lihtsalt 273,15.

• ​Ampr (A)​

–

Elektrivoolu ühik määratleb ühe sekundi jooksul juhi punkti läbiva elektrilaengu suuruse. See on määratletud kui üks kulon, mis on 6,241 × 10¹⁸ elektronid sekundis.

• ​Mool (mol)​

- See mõõdab aatomi hulga mis tahes konkreetse aine proovis. Üks mool on aatomite arv 12 grammis (0,012 kg) süsinik-12 proovis.

• ​Kandela (cd)​

–

See seade pärineb ajast, mil küünlad andsid ainsa kunstliku valgustuse. See oli ühe steradiaani ühe küünla pakutav valgustuse hulk, kuid tänapäevane määratlus on natuke keerulisem. Üks kandela on määratletud kui antud allika valgustugevus, mis kiirgab monokromaatilist valgust sagedusel 5,4 x 10¹⁴ Hertsi ja kiirguse intensiivsus 1/683 vatti steradiaani kohta. Steradiaan on kera ümmargune ristlõige, mille pindala on võrdne sfääri raadiuse ruuduga.

Mõõdikusüsteemis on 22 nimetatud ühikut, mis on tuletatud seitsmest põhilisest. Enamik neist, kuid mitte kõik, on nimetatud silmapaistvate teadlaste järgi, kes andsid olulise panuse valdkonnas, kus üksused on olulised. Näiteks on jõuüksus nimetatud Sir Isaac Newtoni järgi, kes pani aluse mehaanikale, puhkeolekus ja liikuvate kehade uurimisele. Teine näide on elektrilise mahtuvuse mõõtühik farad, mis on nimetatud elektromagnetismi uurimise pioneer Micheal Faraday järgi.

Tuletatud ühikud on järgmised:

• Jõudunjuuton (N)m kg

s ⁻² Rõhk / stresspascal (Pa)m ⁻¹ kg s ⁻² Energia / töödžaul (J)m² kg s ⁻² Võimsus / kiirgusvoogvatt (W)m² kg s ⁻³ Elektrilaengkulon (C)s A Elektriline potentsiaalvolt (V)m² kg s ⁻³ A ⁻¹ Mahtuvusfarad (F)m ⁻²kg ⁻¹s⁴A² Elektritakistusoomi (Ω)m²kg s ⁻³A ⁻² ElektrijuhtivusSiemens (S)m ⁻² kg ⁻¹ s³ A² Magnetvoogweber (Wb)m² kg s ⁻²A ⁻¹ Magnetvoo tihedustesla (T)kg s ⁻²A-¹ Induktiivsushenry (H)m²kg s ⁻²A ⁻² TemperatuurCelsiuse järgi (° C)K

− 273.15 Valgusvoogluumen (lm)m²m ⁻²cd = cd Valgustatus (lx)luks (lx)m²m ⁻⁴cd = m ⁻²cd Radioaktiivne tegevusbecquerel (Bq)s ⁻¹ Imendunud annushall (Gy)m²s ⁻² Annuse ekvivalentsievert (Sv)m²s ⁻² Katalüütiline aktiivsuskatal (kat)s ⁻¹ mol Lennuki nurkradiaan (rad)m m ⁻¹ = 1 Täisnurksteradiaan (sr)m²m ⁻² = 1

Võrreldes Inglise süsteemiga, mis on Inglise turul loodud üksuste hodgodge, on meetriline süsteem elegantne, täpne ja põhineb universaalsetel füüsikalistel standarditel.

See on midagi mõistatuslikku, miks Inglise süsteem on USA-s endiselt kasutusel, eriti seda arvestades Kongress võttis 1975. aastal vastu meetrite teisendamise seaduse, et kooskõlastada selles meetrikasüsteemi üha suuremat kasutamist riik. Asutati meetermõõdukoda ja valitsusasutustelt nõuti meetermõõdustiku kasutamist. Probleem on selles, et pöördumine oli laiema üldsuse jaoks vabatahtlik ja enamik inimesi lihtsalt ignoreeris 1982. aastal laiali läinud nõukogu.

Võib öelda, et ainus põhjus, miks inglise süsteemi USA-s jätkuvalt kasutatakse, on harjumuse jõud. See on tõsi, et vanad harjumused surevad raskelt, kuid arvestades meetrilise süsteemi elegantsust ja seda, et kogu maailm kasutab seda nüüd, on ebatõenäoline, et keegi, kes kasutab ingliskeelset süsteemi, jätkab seda palju kauem.

Muutused võivad tunduda hirmuäratavad, kuid teadlaste poolt on meetermõõdustiku süsteemi välja töötatud nii, et seda oleks lihtne kasutada ja see on eelis, mis kaalub üles visa traditsioonidest kinnipidamise.