Perché gli scienziati usano il sistema metrico?

Se sei un nativo o anche un residente di lunga data degli Stati Uniti, probabilmente hai interiorizzato due cose fondamentali sulsistema metrico: Il resto del mondo lo usa come sistema di misurazione principale essenzialmente per tutto ciò che è misurabile, mentre gli Stati Uniti per la maggior parte non lo fanno.

Se vieni al di fuori degli Stati Uniti, sarebbe ragionevole chiedersi quale sia la rapina; dopotutto, il sistema metrico è "ovviamente" superiore a tutti gli altri sistemi di misurazione, alcuni dei quali presentano unità bizzarre oltre ogni descrizione.

Il sistema metrico è, per la maggior parte, un modello di squisita simmetria matematica e semplicità. Non è difficile spiegare perché gli scienziati usano il sistema metrico per misurazioni scientifiche; strutturando le unità di pertinenza di un dato fisicoquantità(ad esempio, lunghezza, massa o temperatura) intorno a successive potenze di 10, i diversi livelli di grandezza del sistema hanno un minimo di senso intuitivo. (Cosa c'è di più facile da fare nella tua testa, convertire 10 chilometri in metri o convertire 10 miglia in piedi?)

Il sistema metrico è il sistema internazionale di pesi e misure. È usato universalmente nella comunità scientifica, ma dire che non ha preso piede negli Stati Uniti sottostimerebbe considerevolmente la riluttanza di quella nazione ad adattarsi in quest'area. Da americano, quand'è l'ultima volta che ricordi di aver acquistato un numero noto di litri di benzina? Conosci la tua altezza in metri o la tua massa in chilogrammi?

Il sistema metrico è asistema decimale– questo è il termine tecnico per qualsiasi cosa relativa al sistema di numerazione arabo, da 0 a 9, usato in tutto il mondo. In questo sistema, quando sposti la virgola decimale di un numero (il "punto" in un numero) di una posizione a sinistra oa destra, dividi o moltiplichi quel numero rispettivamente per 10.

Un punto decimale può essere posizionato alla fine di un numero a cui manca uno e tanti zeri a destra di esso quanti si desidera, senza modificarne il valore. Questo può essere utile quando ci si prepara a effettuare conversioni tra unità metriche: Ad esempio, 1 km = 1.000 km = 1.000 m, perché 1 km = 10³ m.

Il sistema metrico è stato adottato ufficialmente in Francia nel 1795, con particolare enfasi posta sullametro, o metro (m) e il chilogrammo (kg). Le radici geografiche del sistema spiegano perché "Sistema Internazionale" è abbreviato "SI" - in francese, questo èSistema​ ​internazionale.) Dopo la Rivoluzione francese nel 1789, gli scienziati desideravano un modo meno ingombrante di convertire tra unità della stessa quantità.

Osservando le sole unità di lunghezza non metriche moderne, considera quanto sia strano che un piede abbia 12 pollici, un'iarda abbia 3 piedi, un furlong abbia 220 iarde e un miglio abbia 8 stadi. Se qualcuno ti chiedesse di convertire 9,25 iarde in unità più piccole, dovresti includere sia i piedi che i pollici insieme a un resto frazionario, se necessario. In questo caso,

Ma quanti pollici sono 0,75 piedi? Moltiplicando questo numero per (12 pollici/1 piede) si ottengono 9 pollici, quindi la risposta è 27 piedi e 9 pollici. Non "scienza missilistica", ma anche non conveniente!

È stato intelligentemente deciso di selezionare come unità di base una costante fisica che presumibilmente non sarebbe mai cambiata.La distanza pari a 1/10.000.000 della distanza da entrambi i poli all'equatoreè stata selezionata, una distanza ora nota comemetro​.

• Il metro è il punto di partenza per una varietà di altre unità metriche. Ad esempio, l'unità di massa standard, il chilogrammo, è stata scelta per rappresentare la quantità di materia in esattamente 1 litro (L) di acqua pura, che è 1/1000 di metro cubo (m³).

Il sistema metrico ha sette unità di misura di base. "Base" significa che la potenza di 10 implicita è l'alfiere per l'intera gamma per quella quantità. Di solito questo avviene per ragioni storiche o perché l'unità di base corrisponde a qualcosa nell'esperienza comune della maggior parte delle persone. Questi sono, con ulteriori dettagli:

​Lunghezza – metro (m):Questa è una misura della distanza pura, come in "Quanto dista New York a Londra?" o spostamento di un oggetto, come in "Quanto lontano sei andato? nel volare da New York a Londra?" Il moderno standard scientifico si basa sulla velocità della luce nel vuoto, non su una porzione della Terra superficie.

​Massa – chilogrammo (kg):Precedentemente definita come la massa di 1 decimetro cubo d'acqua, che rende 1 litro (L) d'acqua pari a 1 chilogrammo (kg), la definizione moderna è stata determinata utilizzando criteri "atomici".

​Tempo – secondo (s):Questa quantità essenziale permette di definire e calcolare lo spostamento (m/s) e l'accelerazione (m/s²). Il suo inverso, cicli al secondo, è essenziale nello studio delle onde elettromagnetiche e l'unità di misura è l'hertz (Hz).

​Quantità di sostanza – mole (mole):Una mole (mol) di qualsiasi sostanza contiene esattamente 6.02214076 × 10²³ unità di base. Questo numero è essenzialmente la base della chimica moderna e deve la sua origine alle proprietà dell'elemento carbonio, 1 mole del quale ha una massa di 12 grammi (g).

​Corrente elettrica – ampere (A o amp):Questo rappresenta la quantità dicarica elettricasuperando un punto nello spazio per unità di tempo. 1 A è uguale a un flusso di un'unità fondamentale di carica (cioè quella su un protone o un elettrone) al secondo.

​Temperatura – Kelvin (K):L'unità di base della misurazione della temperatura è anche la più oscura. È stato scelto perché il suo punto zero rappresenta la temperatura teorica più bassa possibile. In realtà è la scala Celsius (C) spostata verso l'alto di 273 gradi, o 0 gradi Celsius = 273 K.

• A differenza delle scale Celsius e Fahrenheit (F), che spesso compaiono con un simbolo di grado (°), K non è accoppiato a un simbolo di grado.

​Intensità luminosa – candela (cd):Questa unità più oscura descrive l'uscita di oggetti che emettono radiazioni elettromagnetiche, come stelle e lampadine.

Gli scienziati beneficiano di un sistema di misurazione comune in modo da poter comunicare teorie, idee e, soprattutto, dati in un modo che tutti possono comprendere, se non in modo intuitivo che sufficientemente rapido. (Alcuni lettori potrebbero ricordare i giorni in cui diverse marche di telefoni Android avevano ciascuno un tipo unico di cavo di ricarica USB, piuttosto che il tipo universale disponibile ora. È un'analogia approssimativa, ma la maggior parte sarebbe d'accordo sul fatto che questo cambiamento del settore ha reso il mondo un posto più semplice per tutti gli utenti Android.)

È praticamente impossibile comprendere qualsiasi ricerca moderna e ricca di dati nel naturale o fisico scienze senza fare riferimento al sistema metrico e riuscendo a contestualizzare i numeri e le unità include.

Il Congresso degli Stati Uniti ha approvato ilAtto di conversione metrica del 1975in uno sforzo iniziale per aumentare l'uso del sistema metrico negli Stati Uniti, ma non ha fatto nulla per assicurarne l'adozione; era più un "pallone di prova". Questo pallone non galleggiava molto in alto, e oggi, il primario i sostenitori dell'uso del sistema metrico negli Stati Uniti sono alcune agenzie federali e ambiziose educatori.

Un elenco di prefissi comuni utilizzati nel sistema metrico è disponibile nelle Risorse. (Curiosità interessante: nonostante il suo piccolo valore, il pF, o picofarad - un trilionesimo di Farad - è un valore tipico della capacità nei circuiti elettrici.)