מדוע מדענים משתמשים במערכת המטרית?

אם אתה יליד או אפילו תושב ותיק בארצות הברית, כנראה הפנמת שני דברים בסיסיים בנושאהשיטה המטרית: שאר העולם משתמש בה כמערכת המדידה העיקרית לכל מה שניתן למדידה, ואילו ארה"ב לרוב לא.

אם אתה מחוץ לארה"ב, יהיה זה סביר שתתהה מה ההמתנה שיש; אחרי הכל, המערכת המטרית עדיפה "ללא ספק" על כל מערכות המדידה האחרות, חלקן כוללות יחידות מוזרות ללא תיאור.

המערכת המטרית היא, לרוב, מודל של סימטריה ופשטות מתמטית מעודנת. לא קשה להסביר מדוע מדענים משתמשים במערכת המדדית למדידות מדעיות; על ידי בניית היחידות הנוגעות לפיזיקה נתונהכַּמוּת(למשל, אורך, מסה או טמפרטורה) סביב כוחות עוקבים של 10, רמות הגודל השונות של המערכת גורמות למובן של אינטואיטיביות. (מה קל יותר לעשות בראש שלך, להמיר 10 ק"מ למטר או להמיר 10 מייל לרגל?)

המערכת המטרית היא המערכת הבינלאומית של משקולות ומדידות. משתמשים בו באופן אוניברסלי בקהילה המדעית, אך לומר שהיא לא הצליחה לתפוס בארצות הברית, תמעיט במידה ניכרת בחוסר הרצון של המדינה להסתגל לאזור זה. בתור אמריקאי, מתי בפעם האחרונה אתה יכול להיזכר ברכישת מספר ליטרים של בנזין ידוע? האם אתה יודע את הגובה שלך במטרים או את המסה שלך בקילוגרמים?

המערכת המדדית היא אמערכת עשרונית- זה המונח הטכני לכל מה שקשור למערכת הספרות הערבית, 0 עד 9, בשימוש ברחבי העולם. במערכת זו, כאשר אתה מעביר את הנקודה העשרונית של המספר ("הנקודה" במספר) מקום אחד שמאלה או ימינה, אתה מחלק או מכפיל את המספר הזה ב- 10 בהתאמה.

ניתן להציב נקודה עשרונית בסוף מספר חסר אחד, וכמה שיותר אפסים שמוצבים מימין לו כרצונך, מבלי לשנות את ערכו. זה יכול להיות מועיל כשמתכוננים לבצע המרות בין יחידות מדד: למשל, 1 ק"מ = 1.000 ק"מ = 1,000 מ ', כי 1 ק"מ = 10³ M.

המערכת המדדית אומצה לראשונה בצרפת בשנת 1795, תוך שימת דגש מיוחד עלמטר, או מטר (מ '), והקילוגרם (ק"ג). השורשים הגיאוגרפיים של המערכת מסבירים מדוע "מערכת בינלאומית" מקוצרת "SI" - בצרפתית זהסיסטמה​ ​בינלאומי.) לאחר המהפכה הצרפתית בשנת 1789, המדענים רצו בדרך פחות מסורבלת להמיר בין יחידות באותה הכמות.

אם מסתכלים על יחידות אורך מודרניות שאינן מטריות בלבד, קחו בחשבון כמה מוזר זה שלרגל יש 12 סנטימטרים, לחצר יש 3 מטר, לקו האורך יש 220 מטר ולמייל יש 8 קומות. אם מישהו יבקש ממך להמיר 9.25 יארד ליחידות קטנות יותר, היית צפוי לכלול את הרגליים והסנטימטרים יחד עם שאר חלקים במידת הצורך. במקרה הזה,

אבל כמה סנטימטרים זה 0.75 מטר? הכפלת המספר הזה ב- (12 אינץ '/ 1 רגל) נותנת 9 אינץ', ולכן התשובה היא 27 רגל 9 אינץ '. לא "מדע טילים", אבל גם לא נוח!

הוחלט בחוכמה כי קבוע פיזי שלכאורה לעולם לא ישתנה ייבחר כיחידת בסיס.המרחק שווה ל -1 / 10,000,000 מהמרחק מקוטב לקו המשווהנבחר, מרחק המכונה כיוםמטר​.

• המונה הוא נקודת המוצא למגוון יחידות מדד אחרות. לדוגמה, יחידת המסה הסטנדרטית, הקילוגרם, נבחרה לייצג את כמות החומר במדויק 1 ליטר (L) של מים טהורים, שהם 1/1000 מטר מעוקב (מ '³).

המערכת המדדית כוללת שבע יחידות מדידה בסיסיות. "בסיסי" פירושו שהכוח של 10 המשתמע הוא הנושא הסטנדרטי לכל הטווח עבור אותה כמות. זה בדרך כלל מסיבות היסטוריות או משום שהיחידה הבסיסית תואמת למשהו מניסיונם הנפוץ של רוב האנשים. אלה, עם פרטים נוספים:

​אורך - מטר (מ '):זו מדידה של מרחק טהור, כמו ב"כמה רחוק מניו יורק ללונדון? " או תזוזה של אובייקט, כמו ב"כמה רחוק הלכת בטיסה מניו יורק ללונדון? "התקן המדעי המודרני מבוסס על מהירות האור בחלל ריק, ולא חלק מכדור הארץ משטח.

​מסה - קילוגרם (ק"ג):ההגדרה המודרנית הוגדרה בעבר כמסה של דקימטר קוב אחד של מים, מה שהופך 1 ליטר (L) מים לשווה לקילוגרם אחד (ק"ג).

​זמן - שנייה / ים:כמות חיונית זו מאפשרת הגדרה וחישוב של תזוזה (m / s) ותאוצה (m / s)²). ההיפך שלו, מחזורים לשנייה, חיוני במחקר של גלים אלקטרומגנטיים, והיחידה לכך היא הרץ (הרץ).

​כמות החומר - שומה (שומה):שומה אחת (מול) של כל חומר מכילה 6.02214076 × 10 בדיוק²³ יחידות בסיסיות. מספר זה הוא בעצם הבסיס לכימיה המודרנית והוא חייב את מקורותיו לתכונות היסוד פחמן, של 1 מול יש מסה של 12 גרם (גרם) בדיוק.

​זרם חשמלי - אמפר (A או amp):זה מייצג את הסכום שלמטען חשמליעוברים מעבר לנקודה במרחב ליחידת זמן. 1 A שווה לזרימה של יחידת מטען בסיסית אחת (כלומר על פרוטון או אלקטרון) לשנייה.

​טמפרטורה - קלווין (K):היחידה הבסיסית של מדידת הטמפרטורה היא גם סתומה ביותר. היא נבחרה מכיוון שנקודת האפס שלה מייצגת את הטמפרטורה התיאורטית הנמוכה ביותר האפשרית. זהו למעשה סולם צלזיוס (C) הוסט כלפי מעלה ב 273 מעלות, או 0 מעלות צלזיוס = 273 ק.

• בניגוד לסולמות צלזיוס ופרנהייט (F), המופיעים לעתים קרובות עם סמל מעלה (°), K אינו מצורף לסמל תואר.

​עוצמת האור - קנדלה (CD):יחידה סתומה יותר זו מתארת ​​את התפוקה של עצמים הפולטים קרינה אלקטרומגנטית, כמו כוכבים ונורות.

מדענים מרוויחים ממערכת מדידה משותפת כדי שיוכלו לתקשר עם תיאוריות, רעיונות ובעיקר נתונים באופן שכולם מבינים, אם לא באופן אינטואיטיבי. (חלק מהקוראים עשויים להיזכר בימים שבהם לכל אחד ממותגי הטלפונים של אנדרואיד היה כבל טעינה מסוג USB ייחודי, ולא הסוג האוניברסלי הקיים כעת. זו אנלוגיה גסה, אך רובם מסכימים כי שינוי בתעשייה זה הפך את העולם למקום קל יותר עבור כל משתמשי Android.)

זה כמעט בלתי אפשרי להבין שום מחקר מודרני ועשיר בנתונים הטבעיים או הפיזיים מדעים מבלי להתייחס למערכת המטרית ולהצליח להקשר את המספרים והיחידות שהיא כולל.

הקונגרס האמריקני עבר אתחוק המרה מטרי משנת 1975במאמץ ראשוני להגדיל את השימוש במערכת המטרית בארצות הברית, אך לא עשה דבר בכדי להבטיח שהיא תתקבל; זה היה יותר "בלון ניסיון". הבלון הזה לא צף גבוה מאוד, והיום, הראשוני תומכי השימוש במערכת המטרית בארה"ב הם סוכנויות פדרליות מסוימות ושאפתניות אנשי חינוך.

רשימה של קידומות נפוצות המשמשות במערכת המדדים זמינה במשאבים. (טריוויה מעניינת: למרות הערך הקטן שלה, ה- pF, או הפיקופרד - טריליון אחד מפרד - הוא ערך אופייני של קיבול במעגלים חשמליים.)