Qual è la scala metrica?

Se vivi negli Stati Uniti, puoi essere perdonato per avere una comprensione poco chiara del sistema metrico di misurazione, noto anche come Système Internationale (SI). Gli Stati Uniti sono uno dei soli tre paesi che utilizza ancora il sistema imperiale e la sua adesione alle unità britanniche è l'unica ragione per cui il sistema non è obsoleto.

Il sistema metrico, che si potrebbe definire scala metrica, ebbe origine in Francia, il cui governo lo adottò nel 1795. Sebbene ci siano voluti quasi 200 anni, gli inglesi alla fine fecero lo stesso, seguiti praticamente da tutti gli altri paese, compresi i due vicini più prossimi e i più importanti partner commerciali di Stati Uniti, Canada e Messico.

Sorprendentemente, alcune delle unità britanniche attualmente in uso negli Stati Uniti non sono nemmeno quelle adottate dal governo britannico nel 1824, ma quelle obsolete che gli inglesi hanno scartato a quel tempo.

Scienziati, commercianti e governi preferiscono il sistema metrico per buoni motivi. Ad esempio, ha solo sette unità di base, da cui derivano tutte le altre. Utilizza incrementi di 10 anziché di 12 e l'unità fondamentale, il metro, si basa su standard fisici che possono essere verificati ovunque.

Il padre del sistema metrico era un vicario della chiesa che visse a Lione, in Francia, dal 1618 al 1694. Gabriel Mouton aveva un dottorato in teologia, ma era anche un attivo scienziato e astronomo. La sua proposta di un sistema di misurazione basato su frazioni decimali è stata supportata da luminari come fisico Christiaan Huygens e il matematico Gottfried Wilhelm von Leibniz, ed è stato studiato dal Royal Società. Ci sono voluti cento anni, tuttavia, agli scienziati per perfezionare il sistema e convincere il governo francese ad adottarlo.

L'unità fondamentale proposta da Mouton era ilmilliare, che è stato definito come un secondo di longitudine sulla superficie terrestre all'equatore. Questo è stato suddiviso per divisione per 10 in tali sottounità come ilcenturia, decuriaevergine.Sebbene nessuna di queste unità sia stata utilizzata, gli scienziati hanno preso a cuore l'idea di base di Mouton di basare il sistema di misurazione su uno standard geofisico.

Quando il governo francese ha adottato per la prima volta il sistema metrico, il metro è diventato l'unità di base. La parola deriva dalla parola grecametrono, che significa "misurare", ed era originariamente definito come un decimilionesimo della distanza tra l'equatore e il Polo Nord lungo un meridiano che passa per Parigi.

La definizione è cambiata nel corso degli anni e oggi è definita come la distanza percorsa dalla luce nel vuoto in esattamente 1/299792458 secondi. Questa definizione si basa sulla velocità della luce, che è esattamente 299.792.458 metri al secondo.

Il sistema metrico registra tutte le misure di lunghezza in metri, frazioni di metri o multipli di metri, evitando così la necessità di unità multiple, come pollici, piedi e miglia. Nel sistema SI, ogni incremento di 1.000 che sposta il decimale di una misura di tre posizioni a destra oa sinistra ha un prefisso. Inoltre, ci sono prefissi per un decimo e un centesimo, così come per 10 e 100.

Se stai misurando le distanze tra le città, non devi esprimerle in migliaia di metri. Puoi usare i chilometri. Allo stesso modo, gli scienziati che misurano le distanze atomiche non devono esprimerle in miliardesimi di metro. Possono usare i nanometri. L'elenco dei prefissi include quanto segue:

• 10¹⁸ metri: esamemetro (Em) 10 ⁻¹⁸ metri: attometro (am)
• 10¹⁵ metri: petametro (Pm) 10 ⁻¹⁵ metri: femtometro (fm)
• 10¹² metri: terametro (Tm) 10 ⁻¹² metri: picometro (pm)
• 10⁹ metri: gigametro (Gm) 10 ⁻⁹ metri: nanometro (nm)
• 10⁶ metri: megametro (Mm) 10 ⁻⁶ metri: micrometro (µm)
• 10³ metri: chilometro (km) 10 ⁻³ metri: millimetro (mm)
• 10² metri: ettometro (hm) 10 ⁻² metri: centimetro (cm)
• 10¹ metri: decametro (diga) 10 ⁻¹ metri: decimetro (dm)

Questi prefissi vengono utilizzati in tutto il sistema di misurazione. Si applicano alle unità di massa (grammi), tempo (secondi), corrente elettrica (ampere), luminosità (candela), temperatura (kelvin) e quantità di materia (moli).

Quando misuri la lunghezza, stai misurando in una dimensione. Estendi le tue misurazioni a due dimensioni per determinare l'area e le unità saranno metri quadrati. Aggiungi una terza dimensione e stai misurando il volume in metri cubi. Non puoi fare questa semplice progressione quando usi le unità britanniche, perché il sistema britannico ha unità diverse per tutte e tre le quantità e ha anche più di un'unità per la lunghezza.

I metri quadrati non sono unità particolarmente utili per misurare piccole aree, come la superficie di una cella solare. Per le piccole aree, è consuetudine convertire i metri quadrati in centimetri quadrati. Per le grandi aree, i chilometri quadrati sono più utili. I fattori di conversione sono 1 metro quadrato = 10⁴ centimetri quadrati = 10 ⁻⁶ chilometri quadrati.

Quando si misura il volume nel sistema SI, i litri sono unità più utili dei metri cubi, soprattutto perché un metro cubo è troppo grande da trasportare. Un litro è definito come 1.000 centimetri cubi (che sono anche chiamati millilitri), il che lo rende pari a 0,001 metri cubi.

Oltre al metro, il sistema metrico definisce solo altre sei unità e tutte le altre unità sono derivate da queste. Le altre unità possono avere nomi, come newton (forza) o watt (potenza), ma queste unità derivate possono sempre essere espresse in termini di quelle fondamentali. Le sei unità fondamentali sono:

• ​Il secondo (i)​

–

Questa è l'unità di tempo. Era basato sulla lunghezza di un giorno, ma ora che sappiamo che un giorno è in realtà meno di 24 ore, è necessaria una definizione più precisa. La definizione ufficiale di secondo si basa ora sulle vibrazioni dell'atomo di cesio-133.

• ​Il chilogrammo (kg)​

–

L'unità di massa nel sistema che utilizza la misurazione del contatore è il chilogrammo. Poiché questo è 1.000 grammi, non sembra essere un'unità fondamentale, ma il grammo è utile solo quando si misura la lunghezza in centimetri. Il sistema che misura in metri, chilogrammi e secondi si chiama sistema MKS. Quello che misura in centimetri, grammi e secondi è il sistema CGS.

• ​Il Kelvin (K)​

–

Contrariamente a quanto ci si potrebbe aspettare, la temperatura non viene misurata sulla scala Celsius nel sistema SI, sebbene i paesi che utilizzano il sistema metrico tendano a misurare la temperatura in gradi Celsius. Lo fanno perché la conversione è così semplice. I gradi hanno la stessa dimensione e una temperatura di 0 gradi Celsius corrisponde a 273,15 Kelvin. Per convertire Celsius in Kelvin, basta aggiungere 273,15.

• ​L'ampere (A)​

–

L'unità di corrente elettrica definisce la quantità di carica elettrica che passa in un punto in un conduttore in un secondo. È definito come un coulomb, che è 6.241 × 10¹⁸ elettroni, al secondo.

• ​La talpa (mol)​

– Questa è una misura della quantità di atomi in un campione di una particolare sostanza. Una mole è il numero di atomi in 12 grammi (0,012 kg) di un campione di carbonio-12.

• ​La candela (cd)​

–

Questa unità risale ai giorni in cui le candele fornivano l'unica illuminazione artificiale. Era la quantità di illuminazione fornita in uno steradiante da una singola candela, ma la definizione moderna è un po' più complessa. Una candela è definita come l'intensità luminosa di una data sorgente che emette luce monocromatica alla frequenza di 5,4 x 10¹⁴ Hertz e con un'intensità radiante di 1/683 watt per steradiante. Uno steradiante è una sezione trasversale circolare di una sfera che ha un'area uguale al quadrato del raggio della sfera.

Il sistema metrico ha 22 unità denominate che derivano dalle sette fondamentali. La maggior parte, ma non tutte, prendono il nome da eminenti scienziati che hanno dato contributi significativi al campo in cui le unità sono rilevanti. Ad esempio, l'unità di misura della forza prende il nome da Sir Isaac Newton, che gettò le basi per la meccanica, lo studio dei corpi in quiete e in movimento. Un altro esempio è l'unità per la capacità elettrica, il farad, che prende il nome da Micheal Faraday, un pioniere nello studio dell'elettromagnetismo.

Le unità derivate sono le seguenti:

• Vigorenewton (N)m kg

S ⁻² Pressione/stresspascal (Pa)m ⁻¹ kg s ⁻² Energia/lavorojoule (J)m² kg s ⁻² Potenza/flusso radiantewatt (W)m² kg s ⁻³ Carica elettricacoulomb (C)s A Potenziale elettricovolt (V)m² kg s ⁻³ UN ⁻¹ Capacitàfarad (F)m ⁻²kg ⁻¹S⁴UN² Resistenza elettricaohm (Ω)m²kg s ⁻³UN ⁻² Conduttanza elettricaSiemens (S)m ⁻² kg ⁻¹ S³ UN² Flusso magneticoweber (Wb)m² kg s ⁻²UN ⁻¹ Densità di flusso magneticotesla (T)kg s ⁻²UN-¹ Induttanzahenry (H)m²kg s ⁻²UN ⁻² TemperaturaCelsius (°C)K

− 273.15 Flusso luminosolumen (lm)m²m ⁻²cd = cd Illuminamento (lx)lux (lx)m²m ⁻⁴cd = m ⁻²CD Attività radioattivabequerel (Bq)S ⁻¹ Dose assorbitagrigio (Gy)m²S ⁻² Dose equivalentesievert (Sv)m²S ⁻² Attività cataliticakatal (kat)S ⁻¹ mole Angolo pianoradiante (rad)m m ⁻¹ = 1 Angolo solidosteradiante (sr)m²m ⁻² = 1

Rispetto al sistema inglese, che è un miscuglio di unità create nel mercato inglese, il sistema metrico è elegante, accurato e basato su standard fisici universali.

È un mistero il motivo per cui il sistema inglese sia ancora in uso negli Stati Uniti, soprattutto considerando che Il Congresso approvò il Metric Conversion Act nel 1975 per coordinare l'uso crescente del sistema metrico in questo nazione. È stato istituito un Metric Board e alle agenzie governative è stato richiesto di utilizzare il sistema metrico. Il problema è che la conversione era volontaria per il pubblico in generale e la maggior parte delle persone ha semplicemente ignorato il Board, che si è sciolto nel 1982.

Si potrebbe dire che l'unica ragione per l'uso continuato del sistema inglese negli Stati Uniti è la forza dell'abitudine. È ovvio che le vecchie abitudini sono dure a morire, ma data l'eleganza del sistema metrico e il fatto che il tutto il mondo ora lo usa, è improbabile che chiunque utilizzi il sistema inglese continuerà a farlo per molto tempo più a lungo.

Il cambiamento può sembrare scoraggiante, ma il sistema metrico è stato progettato dagli scienziati per essere facile da usare, e questo è un vantaggio che supera l'ostinata aderenza alla tradizione.