Kas yra metrinė skalė?

Jei gyvenate JAV, jums gali būti atleista, kad metrinę matavimo sistemą, dar vadinamą „Système Internationale“ (SI), supratote mažiau nei aiškiai. Jungtinės Valstijos yra viena iš tik trijų šalių, kurios vis dar naudoja imperatoriškąją sistemą, o jos laikymasis britų vienetų yra vienintelė priežastis, dėl kurios sistema nėra pasenusi.

Metrinė sistema, kurią galėtumėte apibūdinti kaip skaitiklių skalę, atsirado Prancūzijoje, kurios vyriausybė ją priėmė 1795 m. Nors tai užtruko beveik 200 metų, galiausiai tą patį padarė ir britai, po kurių sekė praktiškai visi kiti šalis, įskaitant dvi artimiausias kaimynes ir svarbiausius prekybos partnerius JAV, Kanadoje ir Kanadoje Meksika.

Nuostabu, kad kai kurie britų padaliniai, šiuo metu naudojami JAV, nėra net tie, kuriuos 1824 m. Priėmė Didžiosios Britanijos vyriausybė, tačiau pasenę, kuriuos tuo metu britai išmetė.

Mokslininkai, prekybininkai ir vyriausybės dėl svarbių priežasčių teikia pirmenybę metrinei sistemai. Pavyzdžiui, jis turi tik septynis pagrindinius vienetus, iš kurių gaunami visi kiti. Jame naudojamas 10, o ne 12 žingsnis, o pagrindinis vienetas, skaitiklis, yra pagrįstas fiziniu standartu, kurį galima patikrinti bet kur.

Metrinės sistemos tėvas buvo bažnyčios vikaras, 1618–1694 metais gyvenęs Lione (Prancūzija). Gabrielis Moutonas turėjo teologijos daktaro laipsnį, tačiau jis taip pat buvo aktyvus mokslininkas ir astronomas. Jo siūlymą dėl matavimo sistemos, pagrįstos dešimtainėmis trupmenomis, palaikė tokie šviestuvai, kaip fizikas Christiaanas Huygensas ir matematikas Gottfriedas Wilhelmas von Leibnizas, o jį tyrė Visuomenė. Vis dėlto prireikė šimto metų, kol mokslininkai patobulino sistemą ir įtikino Prancūzijos vyriausybę ją priimti.

Pagrindinis Moutono pasiūlytas vienetas buvomilijardas, kuris buvo apibrėžtas kaip viena sekundės ilgio Žemės paviršiuje ties pusiauju. Tai buvo padalinta dalijant iš 10 į tokius padalinius kaipcenturija, dekurijairvirga.Nors nė vienas iš šių vienetų galiausiai nebuvo naudojamas, mokslininkai įsidėmėjo pagrindinę Moutono idėją - matavimo sistemą pagrįsti geofiziniu standartu.

Kai Prancūzijos vyriausybė pirmą kartą priėmė metrinę sistemą, skaitiklis tapo baziniu vienetu. Žodis kilęs iš graikų kalbos žodžiometronas, kuris reiškia „matuoti“, ir iš pradžių jis buvo apibrėžtas kaip dešimt milijonoji atstumo tarp pusiaujo ir Šiaurės ašigalio per dienovidinį, einantį per Paryžių.

Metams bėgant apibrėžimas pasikeitė, ir šiandien jis apibrėžiamas kaip atstumas, kurį šviesa per vakuumą nueina tiksliai per 1/299792458 sekundes. Šis apibrėžimas pagrįstas šviesos greičiu, kuris yra tiksliai 299 792 458 metrai per sekundę.

Metrinė sistema registruoja visus ilgio matavimus metrais, metrų dalimis arba metrų kartotiniais, taip išvengiant kelių vienetų, tokių kaip coliai, pėdos ir mylios, poreikio. SI sistemoje kiekvienas 1000 prieaugis, perkeliantis matavimo dešimtainį skaičių tris vietas į dešinę arba į kairę, turi priešdėlį. Be to, yra dešimtosios ir šimtosios, taip pat 10 ir 100 priešdėliai.

Jei matuojate atstumus tarp miestų, neturite jų išreikšti tūkstančiais metrų. Galite naudoti kilometrus. Panašiai mokslininkai, matuojantys atominius atstumus, neprivalo jų išreikšti milijardinėmis metro dalimis. Jie gali naudoti nanometrus. Prefiksų sąraše yra:

• 10¹⁸ metrai: egzaminuotojas (Em) 10 ⁻¹⁸ metrai: atometras (am)
• 10¹⁵ metrai: petametras (Pm) ⁻¹⁵ metrai: femtometras (fm)
• 10¹² metrai: terametras (Tm) ⁻¹² metrai: pikometras (pm)
• 10⁹ metrai: gigametras (Gm) ⁻⁹ metrai: nanometras (nm)
• 10⁶ metrai: megametras (Mm) ⁻⁶ metrai: mikrometras (µm)
• 10³ metrai: kilometras (km) 10 ⁻³ metrai: milimetras (mm)
• 10² metrai: hektometras (hm) ⁻² metrai: centimetras (cm)
• 10¹ metrai: dekametras (užtvanka) ⁻¹ metrai: decimetras (dm)

Šie priešdėliai naudojami visoje matavimo sistemoje. Jie taikomi masės vienetams (gramais), laikui (sekundėms), elektros srovei (amperams), šviesumui (kandeloms), temperatūrai (kelvinams) ir medžiagos kiekiui (moliams).

Kai matuojate ilgį, matuojate vienoje dimensijoje. Išplėskite matmenis dviem matmenimis, kad nustatytumėte plotą, o vienetai bus kvadratiniai metrai. Pridėję trečią matmenį matuojate tūrį kubiniais metrais. Naudodami Didžiosios Britanijos vienetus, negalėtumėte atlikti šios paprastos progresijos, nes britų sistema turi skirtingus vienetus visiems trims dydžiams ir netgi turi daugiau nei vieną ilgio vienetą.

Kvadratiniai metrai nėra ypač naudingi vienetai matuojant mažus plotus, pavyzdžiui, saulės elemento plotą. Mažuose plotuose įprasta konvertuoti kvadratinius metrus į kvadratinius centimetrus. Dideliuose plotuose kvadratiniai kilometrai yra naudingesni. Perskaičiavimo koeficientai yra 1 kvadratinis metras = 10⁴ kvadratiniai centimetrai = 10 ⁻⁶ Kvadratiniai kilometrai.

Matuojant tūrį SI sistemoje, litrai yra naudingesni vienetai nei kubiniai metrai, daugiausia todėl, kad kubinis metras yra per didelis, kad jį būtų galima gabenti. Litras apibrėžiamas kaip 1000 kubinių centimetrų (kurie dar vadinami mililitrais), todėl jis lygus 0,001 kubinio metro.

Be skaitiklio, metrinė sistema apibrėžia tik šešis kitus vienetus, iš kurių gaunami visi kiti vienetai. Kiti vienetai gali turėti pavadinimus, pvz., Niutoną (jėgą) arba vatą (galią), tačiau šiuos išvestinius vienetus visada galima išreikšti pagrindiniais. Šeši pagrindiniai vienetai yra:

• ​Antra (-os)​

–

Tai yra laiko vienetas. Anksčiau tai buvo grindžiama dienos trukme, tačiau dabar, kai žinome, kad diena iš tikrųjų yra trumpesnė nei 24 valandos, reikia tikslesnio apibrėžimo. Oficialus sekundės apibrėžimas dabar pagrįstas cezio-133 atomo vibracijomis.

• ​Kilogramas (kg)​

–

Sistemoje, kurioje matuoklis naudojamas, masės vienetas yra kilogramas. Kadangi tai yra 1000 gramų, neatrodo, kad tai yra pagrindinis vienetas, tačiau gramas yra naudingas tik matuojant ilgį centimetrais. Metrais, kilogramais ir sekundėmis matuojanti sistema vadinama MKS sistema. CGS sistema yra ta, kuri matuojama centimetrais, gramais ir sekundėmis.

• ​Kelvinas (K)​

–

Priešingai nei galite tikėtis, SI sistemoje temperatūra nėra matuojama pagal Celsijaus skalę, nors šalys, naudojančios metrinę sistemą, linkusios matuoti temperatūrą Celsijaus laipsniais. Jie tai daro, nes konversija yra tokia paprasta. Laipsniai yra vienodo dydžio, o 0 laipsnių Celsijaus temperatūra atitinka 273,15 kelvino. Norėdami konvertuoti Celsijaus į Kelviną, tiesiog pridėkite 273,15.

• ​Amperas (A)​

–

Elektros srovės vienetas apibrėžia elektros krūvio kiekį, praeinantį laidininko tašką per vieną sekundę. Tai apibrėžiama kaip viena kulonė, kuri yra 6,241 × 10¹⁸ elektronų per sekundę.

• ​Apgamas (mol)​

- Tai yra atomų kiekio matas bet kurios konkrečios medžiagos mėginyje. Vienas molis yra 12 gramų (0,012 kg) anglies-12 mėginio atomų skaičius.

• ​Kandelė (CD)​

–

Šis įrenginys datuojamas tais laikais, kai žvakės buvo vienintelis dirbtinis apšvietimas. Tai buvo apšvietimo kiekis, kurį per vieną steradianą suteikė viena žvakė, tačiau šiuolaikinė apibrėžtis yra šiek tiek sudėtingesnė. Viena kandela apibrėžiama kaip tam tikro šaltinio šviesos intensyvumas, skleidžiantis monochromatinę šviesą 5,4 x 10 dažniu.¹⁴ Hercų ir kurio spinduliavimo intensyvumas yra 1/683 vatai steradianui. Steradianas yra apskritas rutulio skerspjūvis, kurio plotas lygus sferos spindulio kvadratui.

Metrinėje sistemoje yra 22 įvardyti vienetai, kurie gaunami iš septynių pagrindinių. Dauguma, bet ne visi, yra pavadinti iškilių mokslininkų, kurie reikšmingai prisidėjo srityje, kurioje svarbūs vienetai, garbei. Pavyzdžiui, jėgos vienetas pavadintas sero Isaaco Newtono vardu, kuris padėjo pamatus mechanikai, kūnams ramybės būsenoje ir judant. Kitas pavyzdys yra elektrinės talpos vienetas „farad“, pavadintas Michealo Faraday, elektromagnetizmo tyrimo pradininko, vardu.

Išvestiniai vienetai yra šie:

• JėgaNiutonas (N)m kg

s ⁻² Slėgis / įtampapaskalas (Pa)m ⁻¹ kg s ⁻² Energija / darbasdžaulis (J)m² kg s ⁻² Galios / spinduliavimo srautasvatas (W)m² kg s ⁻³ Elektros krūviskulona (C)s A Elektrinis potencialasvoltas (V)m² kg s ⁻³ A ⁻¹ Talpafaradas (F)m ⁻²kilogramas ⁻¹s⁴A² Elektrinė varžaomas (Ω)m²kg s ⁻³A ⁻² Elektros laidumassiemens (S)m ⁻² kilogramas ⁻¹ s³ A² Magnetinis srautasweberas (Wb)m² kg s ⁻²A ⁻¹ Magnetinio srauto tankis„tesla“ (T)kg s ⁻²A-¹ InduktyvumasHenry (H)m²kg s ⁻²A ⁻² TemperatūraCelsijaus (° C)K.

− 273.15 Šviesos srautasliumenas (lm)m²m ⁻²cd = cd Apšvietimas (lx)liuksas (lx)m²m ⁻⁴cd = m ⁻²cd Radioaktyvi veiklabekerelis (Bq)s ⁻¹ Absorbuota dozėpilka (Gy)m²s ⁻² Dozės ekvivalentassiertas (sv)m²s ⁻² Katalizinis aktyvumaskatalas (kat)s ⁻¹ mol Lėktuvo kampasradianas (rad)m m ⁻¹ = 1 Kietasis kampassteradanas (sr)m²m ⁻² = 1

Palyginti su angliška sistema, kuri yra vienetų, sukurtų Anglijos rinkoje, hodge, metrinė sistema yra elegantiška, tiksli ir pagrįsta visuotiniais fiziniais standartais.

Tai yra kažkas paslapties, kodėl anglų sistema vis dar naudojama JAV, ypač atsižvelgiant į tai Kongresas 1975 m. Priėmė metrinės perskaičiavimo įstatymą, siekdamas koordinuoti vis didesnį metrinės sistemos naudojimą Šalis. Buvo įsteigta metrinė valdyba, o vyriausybinės agentūros privalėjo naudoti metrinę sistemą. Problema ta, kad atsivertimas buvo savanoriškas plačiajai visuomenei, ir dauguma žmonių paprasčiausiai nepaisė valdybos, kuri iširo 1982 m.

Galima sakyti, kad vienintelė priežastis, kodėl Jungtinės Valstijos toliau naudoja anglišką sistemą, yra įpročio jėga. Tiesa, kad seni įpročiai sunkiai miršta, tačiau atsižvelgiant į metrinės sistemos eleganciją ir į tai, kad dabar juo naudojasi visas pasaulis, mažai tikėtina, kad kas nors, naudodamas anglišką sistemą, ir toliau tai darys daug ilgiau.

Pokyčiai gali atrodyti bauginantys, tačiau mokslininkų sukurta metrinė sistema buvo lengvai naudojama, ir tai yra nauda, ​​atsverianti atkaklų tradicijų laikymąsi.