Mi a metrikus skála?

Ha az Egyesült Államokban él, akkor megbocsátható, ha a metrikus mérési rendszert, vagy más néven a Système Internationale-t (SI) kevésbé tisztán érti. Az Egyesült Államok egyike annak a három országnak, amely még mindig használja a birodalmi rendszert, és a brit egységekhez való ragaszkodás az egyetlen oka annak, hogy a rendszer nem elavult.

A metrikus rendszer, amelyet a mérőszámként jellemezhetne, Franciaországból származott, amelynek kormánya 1795-ben elfogadta. Bár csaknem 200 évbe telt, a britek végül ugyanezt tették, majdnem minden más követte őket ország, beleértve az Egyesült Államok, Kanada és Kanada két legközelebbi szomszédját és legfontosabb kereskedelmi partnerét Mexikó.

Elképesztő, hogy az Egyesült Államokban jelenleg használt brit egységek közül néhányat még nem is a brit kormány fogadott el 1824-ben, hanem elavultak, amelyeket a britek akkor elvetettek.

A tudósok, a kereskedők és a kormányok jó okokból a metrikus rendszert részesítik előnyben. Például csak hét alapegysége van, amelyekből az összes többi származik. 10 helyett 10-et használ, és az alapegység, a mérő, fizikai szabványon alapszik, amelyet bárhol ellenőrizni lehet.

A metrikus rendszer apja egyházi helynök volt, aki 1618 és 1694 között a franciaországi Lyonban élt. Gabriel Mouton teológiai doktori címet szerzett, de aktív tudós és csillagász is volt. A tizedes törteken alapuló mérőrendszer javaslatát olyan világítótestek támogatták, mint pl Christiaan Huygens fizikus és Gottfried Wilhelm von Leibniz matematikus, és a királyi Társadalom. Száz év kellett azonban ahhoz, hogy a tudósok finomítsák a rendszert és rábeszéljék Franciaország kormányát annak elfogadására.

Az az alapvető egység, amelyet Mouton javasolt, amilliare, amelyet a Föld felszínén az Egyenlítőnél egy hosszúsági másodpercnek határoztak meg. Ezt 10-gyel osztva osztották fel olyan alegységekre, mint acenturia, decuriaésvirga.Bár ezen egységek egyikét sem használták, a tudósok szívükbe vették Mouton azon alapgondolatát, miszerint a mérőrendszert geofizikai standardra kell alapozni.

Amikor a francia kormány először elfogadta a metrikus rendszert, a mérő lett az alapegység. A szó a görög szóból származikmetron, ami azt jelenti, hogy "mérni", és eredetileg az Egyenlítő és az Északi-sark közötti távolság tízmilliomod része volt egy Párizson áthaladó meridián mentén.

A meghatározás az évek során megváltozott, és manapság meghatározták, hogy a fény pontosan egy vákuumban 1/299792458 másodperc alatt halad át. Ez a meghatározás a fénysebességen alapul, amely pontosan 299 792 458 méter másodpercenként.

A metrikus rendszer minden hosszmérést méterben, méter töredékében vagy méter többszörösében rögzít, elkerülve ezzel több egység, például hüvelyk, láb és mérföld szükségességét. Az SI rendszerben minden 1000 növekménynek, amely egy mérés tizedesét három hellyel jobbra vagy balra mozgatja, előtag van. Ezen felül vannak előtagok a tized és a százas, valamint a 10 és 100 előtagok számára.

Ha a városok közötti távolságot méri, akkor nem adja meg ezer méterben. Kilométereket használhat. Hasonlóképpen, az atomtávolságot mérő tudósoknak nem kell métermilliárdban kifejezniük őket. Használhatnak nanométereket. Az előtagok listája a következőket tartalmazza:

• 10¹⁸ méter: vizsgabiztos (Em) 10 ⁻¹⁸ méter: attométer (am)
• 10¹⁵ méter: petameter (Pm) 10 ⁻¹⁵ méter: femtométer (fm)
• 10¹² méter: terameter (Tm) 10 ⁻¹² méter: pikométer (pm)
• 10⁹ méter: gigaméter (Gm) 10 ⁻⁹ méter: nanométer (nm)
• 10⁶ méter: megaméter (Mm) 10 ⁻⁶ méter: mikrométer (µm)
• 10³ méter: kilométer (km) 10 ⁻³ méter: milliméter (mm)
• 10² méter: hektométer (hm) ⁻² méter: centiméter (cm)
• 10¹ méter: dekameter (gát) 10 ⁻¹ méter: deciméter (dm)

Ezeket az előtagokat az egész mérőrendszerben használják. Tömegegységekre (gramm), időre (másodperc), elektromos áramra (amper), fényességre (kandela), hőmérsékletre (kelvin) és az anyagmennyiségre (mol) vonatkoznak.

Amikor a hosszúságot méri, akkor egy dimenzióban mér. Hajtsa ki a méréseket két dimenzióra a terület meghatározásához, és az egységek négyzetméterek lesznek. Adjon hozzá egy harmadik dimenziót, és köbméterben méri a térfogatot. Nem tudta megtenni ezt az egyszerű előrehaladást brit egységek használata esetén, mert a brit rendszer mindhárom mennyiségre különböző mértékegységekkel rendelkezik, sőt egynél több egységgel is rendelkezik.

A négyzetméterek nem különösebben hasznosak kis területek, például egy napelem felületének mérésére. Kis területek esetében szokás négyzetmétereket négyzetcentiméterekké konvertálni. Nagy területeken a négyzetkilométer hasznosabb. Az átváltási tényezők 1 négyzetméter = 10⁴ négyzetcentiméter = 10 ⁻⁶ négyzetkilométer.

Az SI rendszerben a térfogat mérésekor a liter hasznosabb egység, mint köbméter, főleg azért, mert egy köbméter túl nagy ahhoz, hogy hordozhassa. A liter 1000 köbcentiméter (amelyet milliliternek is neveznek), ami 0,001 köbméternek felel meg.

A mérőeszköz mellett a metrikus rendszer csak hat másik egységet határoz meg, és az összes többi egység ezekből származik. A többi egységnek lehet neve, ilyen newton (erő) vagy watt (teljesítmény), de ezek a származtatott egységek mindig kifejezhetők az alapvető egységekben. A hat alapvető egység a következő:

• ​A második (k)​

–

Ez az idő mértékegysége. Korábban a nap hosszán alapult, de most, hogy tudjuk, hogy egy nap valójában kevesebb, mint 24 óra, pontosabb meghatározásra van szükség. A másodperc hivatalos meghatározása most a cézium-133 atom rezgésein alapszik.

• ​A kilogramm (kg)​

–

A mérőegységet használó rendszer tömegegysége a kilogramm. Mivel ez 1000 gramm, nem tűnik alapvető egységnek, de a gramm csak akkor hasznos, ha centiméterben mérik a hosszúságot. A méterben, kilogrammban és másodpercben mérő rendszert MKS rendszernek nevezik. A centiméterben, grammban és másodpercben mért CGS rendszer.

• ​A kelvin (K)​

–

Ellentétben azzal, amire számíthat, a hőmérsékletet nem a Celsius-skálán mérik az SI rendszerben, bár a metrikus rendszert használó országok hajlamosak Celsius fokban mérni a hőmérsékletet. Azért teszik, mert az átalakítás olyan egyszerű. A fokok azonos méretűek, és a 0 Celsius fok hőmérséklete 273,15 kelvinnek felel meg. A Celsius Kelvin értékre konvertálásához adja hozzá a 273,15 értéket.

• ​Az amper (A)​

–

Az elektromos áram mértékegysége meghatározza az elektromos töltés mennyiségét, amely egy vezetőben egy másodperc alatt áthalad egy ponton. Ez egy coulombként van definiálva, amely 6,241 × 10¹⁸ elektronok, másodpercenként.

• ​A vakond (mol)​

- Ez az adott anyag mintájának atomszámának mértéke. Egy mól az atomok száma 12 gramm (0,012 kg) szén-12 mintában.

• ​A kandela (cd)​

–

Ez az egység azokra a napokra nyúlik vissza, amikor a gyertyák szolgáltatták az egyetlen mesterséges megvilágítást. Ez egy szteradiánban egyetlen gyertya által biztosított megvilágítás mértékét jelentette, de a modern meghatározás kissé összetettebb. Egy kandelát egy adott fény fényerősségének definiálnak, amely monokromatikus fényt bocsát ki 5,4 x 10 frekvencián.¹⁴ Hertz, sugárzási intenzitása 1/683 watt per szteradián. A szteradián egy olyan gömb kör keresztmetszete, amelynek területe megegyezik a gömb sugarának négyzetével.

A metrikus rendszernek 22 megnevezett egysége van, amelyek a hét alapvető egységből származnak. Ezek többségét, de nem mindet neves tudósokról nevezik el, akik jelentős mértékben hozzájárultak ahhoz a területhez, ahol az egységek relevánsak. Például az erő egységét Sir Isaac Newtonról nevezték el, aki megalapozta a mechanikát, a nyugalmi és mozgásban lévő testek tanulmányozását. Egy másik példa az elektromos kapacitás mértékegysége, a farad, amelyet Micheal Faraday-ről, az elektromágnesesség vizsgálatának úttörőjéről neveztek el.

A származtatott egységek a következők:

• Kényszerítésnewton (N)m kg

s ⁻² Nyomás / stresszpascal (Pa)m ⁻¹ kg s ⁻² Energia / munkajoule (J)m² kg s ⁻² Teljesítmény / sugárzó fluxuswatt (W)m² kg s ⁻³ Elektromos töltéscoulomb (C)s A Elektromos potenciálvolt (V)m² kg s ⁻³ A ⁻¹ Kapacitanciafarád (F)m ⁻²kg ⁻¹s⁴A² Elektromos ellenállásohm (Ω)m²kg s ⁻³A ⁻² Elektromos vezetőképességsiemens (S)m ⁻² kg ⁻¹ s³ A² Mágneses fluxusweber (Wb)m² kg s ⁻²A ⁻¹ Mágneses fluxus sűrűségetesla (T)kg s ⁻²A-¹ InduktivitásHenry (H)m²kg s ⁻²A ⁻² HőfokCelsius (° C)K

− 273.15 Fényáramlumen (lm)m²m ⁻²cd = cd Megvilágítás (lx)lux (lx)m²m ⁻⁴cd = m ⁻²CD Radioaktív tevékenységbecquerel (Bq)s ⁻¹ Elnyelt dózisszürke (Gy)m²s ⁻² Dózisegyenértéksievert (Sv)m²s ⁻² Katalitikus aktivitáskatal (kat)s ⁻¹ mol Síkszögradián (rad)m m ⁻¹ = 1 Szögletes szögszteradián (sr)m²m ⁻² = 1

Összehasonlítva az angol rendszerrel, amely az angol piacon létrehozott egységek sokasága, a metrikus rendszer elegáns, pontos és az egyetemes fizikai szabványokon alapszik.

Valami rejtély, hogy az angol rendszert miért használják még mindig az Egyesült Államokban, különösen ezt figyelembe véve A kongresszus 1975-ben elfogadta a metrikus konverzióról szóló törvényt, hogy összehangolja a metrikus rendszer növekvő használatát ebben ország. Létrehozták a Metrikus Testületet, és a kormányzati ügynökségek kötelesek voltak használni a metrikus rendszert. A probléma az, hogy az átalakulás a nagyközönség számára önkéntes volt, és az emberek többsége egyszerűen figyelmen kívül hagyta az igazgatóságot, amely 1982-ben feloszlott.

Azt lehet mondani, hogy az angol rendszer Egyesült Államokban való folyamatos használatának egyetlen oka a szokás ereje. Valóság, hogy a régi szokások nagyon meghalnak, de a metrikus rendszer eleganciáját és azt a tényt figyelembe véve, hogy a ma már az egész világ használja, nem valószínű, hogy bárki, aki az angol rendszert használja, sokáig ezt folytatja hosszabb.

A változás ijesztőnek tűnhet, de a metrikus rendszert a tudósok úgy tervezték, hogy könnyen használható legyen, és ez egy olyan előny, amely felülmúlja a hagyományok makacs betartását.