Il sistema metrico e il sistema inglese, chiamato anche sistema di misurazione imperiale, sono entrambi sistemi di misurazione comuni utilizzati oggi.
La principale differenza tra unità imperiali e metriche è che le unità metriche sono più facili da convertire perché tali conversioni richiedono solo la moltiplicazione o la divisione per potenze di 10. Ci sono 10 millimetri in un centimetro, 100 centimetri in un metro e 1.000 metri in un chilometro. Per convertire tra queste unità, devi solo spostare la posizione decimale. Per esempio:
5200\testo{ mm} = 520\testo{ cm} = 5,2\testo{ m} = 0,0052\testo{ km}
Lo stesso vale per le unità di massa metriche: ci sono 1.000 grammi in un chilogrammo.
La conversione delle unità imperiali è molto meno semplice. Prendi le unità di lunghezza imperiali, ad esempio. Ci sono 12 pollici in un piede, 3 piedi in un'iarda e 1.760 iarde in un miglio. La conversione di 520 piedi in miglia andrebbe in questo modo:
520 \sout{\text{ piedi}} \Bigl( {\sout{1\text{ iarda}} \above{1pt} \sout{3\text{ piedi}}}\Bigr)\Bigl({1\text { miglio} \above{1pt} \sout{1760\text{ yards}}} \Bigr) =0.0985 \text{ miglia}
Un'altra differenza tra unità imperiali e metriche è dove sono comunemente usate. Negli Stati Uniti, le unità imperiali sono utilizzate per la maggior parte degli scopi quotidiani, mentre quasi ovunque nel mondo le unità del sistema metrico sono più comuni.
Conversione tra sistema metrico e unità di sistema inglese
Di seguito è riportato un elenco di alcune delle relazioni tra le unità del sistema imperiale e metrico:
- 1 pollice = 2,54 cm
- 1 piede = 30,48 cm
- 1 miglio = 1.609 km
- 1 libbra = 0,454 kg
- 1 gallone = 3,785 L
Il Sistema Internazionale di Unità
La differenza tra unità imperiali e metriche diventa particolarmente rilevante quando si parla di unità di base. Il Sistema Internazionale di Unità (SI), il sistema ufficiale di misura utilizzato in tutto il mondo, specialmente nelle applicazioni scientifiche, si basa sulle unità del sistema metrico. Tutte le unità SI possono essere formate da una combinazione di sette unità base.
Quali sono le sette unità di misura di base?
Probabilmente hai familiarità con l'uso di un righello per misurare la lunghezza, un cronometro per misurare il tempo o una scala per misurare la massa, ma hai ti sei mai chiesto quanto siano accurati questi dispositivi e come puoi essere sicuro che tutti i righelli, i cronometri e le scale misurino allo stesso modo bene? E come sono state definite le unità associate in primo luogo?
Se si pensa ad un righello in legno, ad esempio, esso è soggetto a piccole variazioni di lunghezza dovute all'espansione e alla contrazione dovute all'umidità e alla temperatura. Tutti i materiali infatti variano leggermente nelle dimensioni a causa delle condizioni ambientali e sono soggetti a graffi, impurità e cambiamenti nel tempo. In definitiva, per consentire misurazioni scientifiche estremamente accurate, abbiamo bisogno di modi precisi per definire le unità di misura.
Tutte le unità SI possono essere derivate da sette unità di misura base, ciascuna delle quali è definita in termini di costanti scientifiche fondamentali come descritto nelle sezioni seguenti. Si noti che non esiste un insieme equivalente di definizioni fondamentali per nessuna unità imperiale. Piuttosto, le unità imperiali sono derivate come conversioni di unità dalle unità SI.
Tempo
In origine, il tempo era misurato nel passare dei giorni. Alla fine questi giorni sono stati suddivisi in 24 ore, le ore in 60 minuti e ogni minuto in 60 secondi.
Gli orologi meccanici costruiti nell'Europa medievale furono alcuni dei primi dispositivi che consentirono misurazioni del tempo coerenti e uniformi. Ma ora siamo in grado di ottenere una precisione notevolmente maggiore. L'unità di tempo SI è il secondo e 1 secondo è definito come il tempo impiegato da un atomo di cesio-133 per oscillare 9.192.631.770 volte.
Lunghezza
La lunghezza è una misura della distanza lineare. L'unità SI per la lunghezza è il metro, ma la definizione formale di 1 metro è cambiata nel corso degli anni. In origine, 1 metro era definito come l'unità di lunghezza equivalente a 10-7 del quadrante terrestre che passa per Parigi.
Successivamente, fu realizzata una canna prototipo in platino iridio e ne furono distribuite copie che venivano regolarmente confrontate con essa. Ma ora il metro è definito in termini di velocità costante della luce nel vuoto, c = 299.792.458 m/s.
Massa
La massa è una misura dell'inerzia di un oggetto, o resistenza ai cambiamenti di movimento. L'unità di massa del SI è il kg. Anche 1 kg è stato ufficialmente definito in modo diverso nel corso degli anni. In origine 1 kg equivaleva a 1 decimetro cubo di acqua alla temperatura di massima densità.
In seguito, proprio come con il metro, 1 kg fu definito come la massa del prototipo internazionale Kilogram, un cilindro in lega di platino iridio. Ora è definito in termini della costante di Planck fondamentale, h = 6.62607015 × 10-34 kgm2/s.
Ammontare della sostanza
Questo concetto è proprio quello che sembra. È quanto di qualcosa hai: il numero di mele su un albero o il numero di atomi in una mela. Mentre ci si potrebbe aspettare che l'unità SI sia semplicemente il conteggio numerico di qualcosa, in realtà è un'altra unità chiamata talpa.
1 mole di una sostanza contiene esattamente 6.02214076 × 1023 elementi elementari. Questo numero, noto anche come numero di Avogadro, è esattamente uguale al numero di atomi in 12 grammi di carbonio-12, e è spesso molto vicino al numero di nucleoni (protoni più neutroni) in un grammo di qualsiasi tipo di materia ordinaria.
attuale
Potrebbe sembrare controintuitivo che la corrente, una misura della velocità di carica che passa attraverso un punto, sia considerata un'unità fondamentale invece della carica stessa. Ma la ragione di ciò è che la corrente era stata precedentemente più facile da misurare che caricare, e l'accuratezza di tutte le unità si basa sulla nostra capacità di misurare accuratamente le unità di base.
L'unità SI per la corrente è l'ampere. Originariamente, un ampere era definito come la corrente costante richiesta per due conduttori paralleli di lunghezza infinita e sezione trasversale trascurabile posti a 1 metro di distanza nel vuoto per esercitare una forza di 2 × 10-7 N l'uno sull'altro per unità di lunghezza. Ora è definito in termini di carica elementare e = 1.602176634 × 10–19 c.
Temperatura
La temperatura è una misura dell'energia media per molecola in una sostanza. Le unità di Fahrenheit e Celsius sono state utilizzate per centinaia di anni per misurare la temperatura. Sulla scala Fahrenheit, l'acqua si congela a 32 gradi e bolle a 212 gradi, e questo definisce gli incrementi di grado. Sulla scala Celsius, l'acqua si congela a 0 gradi e bolle a 100 gradi.
Il difetto fatale di queste unità, tuttavia, è che non iniziano da 0. Il fatto che sia possibile avere valori di temperatura negativi su queste scale rende rapidamente le cose confuse se si considera cosa potrebbe significare che qualcosa sia due volte più caldo di qualcos'altro. Quanto fa due volte più caldo di 0 gradi?
L'unità SI per la temperatura è il Kelvin, dove 0 Kelvin è definito come 0 assoluto, o la temperatura più fredda possibile che può essere qualcosa. La dimensione di un incremento nella scala Kelvin è la stessa di un incremento nella scala Celsius e 0 Kelvin = -273,15 gradi Celsius. Il Kelvin è formalmente definito in termini della costante fondamentale di Boltzmann k = 1.380649 × 10– 23 J/K.
Leggero
L'unità fondamentale dell'intensità luminosa è la candela (cd). Una comune candela emette circa 1 cd. La definizione ufficiale e precisa è definita in termini di efficacia luminosa della radiazione di frequenza 540 × 1012 Hz.