Kāda ir metriskā skala?

Ja jūs dzīvojat Amerikas Savienotajās Valstīs, jums var piedot, ka jums ir mazāk skaidra izpratne par metrisko mērījumu sistēmu, kas pazīstama arī kā Système Internationale (SI). Amerikas Savienotās Valstis ir viena no trim valstīm, kas joprojām izmanto Imperiālo sistēmu, un tās ievērošana Lielbritānijas vienībās ir vienīgais iemesls, kāpēc sistēma nav novecojusi.

Metriskā sistēma, kuru jūs varētu raksturot kā skaitītāju skalu, radās Francijā, kuras valdība to pieņēma 1795. gadā. Lai gan tas prasīja gandrīz 200 gadus, briti galu galā izdarīja to pašu, kam sekoja praktiski visi pārējie valsts, ieskaitot divus tuvākos kaimiņus un nozīmīgākos tirdzniecības partnerus no Amerikas Savienotajām Valstīm, Kanādas un Kanādas Meksika.

Apbrīnojami, ka dažas no Lielbritānijas vienībām, kas pašlaik tiek izmantotas ASV, nav pat tās, kuras Lielbritānijas valdība pieņēma 1824. gadā, bet gan novecojušas, kuras tajā laikā briti izmeta.

Zinātnieki, tirgotāji un valdības labu iemeslu dēļ dod priekšroku metriskajai sistēmai. Piemēram, tam ir tikai septiņas pamata vienības, no kurām iegūst visas pārējās. Tas izmanto soli 10, nevis 12, un pamata vienība, skaitītājs, ir balstīta uz fizisko standartu, kuru var pārbaudīt jebkur.

Metriskās sistēmas tēvs bija baznīcas vikārs, kurš no 1618. līdz 1694. gadam dzīvoja Lionā, Francijā. Gabrielam Moutonam bija teoloģijas doktora grāds, bet viņš bija arī aktīvs zinātnieks un astronoms. Viņa priekšlikumu par mērīšanas sistēmu, kuras pamatā ir decimāldaļas, atbalstīja tādi spīdekļi kā fiziķis Kristiāns Huigenss un matemātiķis Gotfrīds Vilhelms fon Leibnics, un to pētīja Karaliskais Sabiedrība. Tomēr vajadzēja simts gadus, līdz zinātnieki pilnveidoja sistēmu un pārliecināja Francijas valdību to pieņemt.

Moutona ierosinātā pamata vienība bijamiliare, kas tika definēta kā viena sekunde garuma uz Zemes virsmas pie ekvatora. Tas tika sadalīts dalījumā ar 10 tādās apakšvienībās kācentūrija, dekūrijaunvirga.Lai arī neviena no šīm vienībām galu galā netika izmantota, zinātnieki ņēma vērā Moutona pamatideju par mērījumu sistēmas pamatu ar ģeofizisko standartu.

Kad Francijas valdība pirmo reizi pieņēma metrisko sistēmu, skaitītājs kļuva par pamatvienību. Šis vārds nāk no grieķu vārdametrons, kas nozīmē "mērīt", un sākotnēji tas tika definēts kā viena desmitmiljona daļa no attāluma starp ekvatoru un Ziemeļpolu gar meridiānu, kas iet caur Parīzi.

Definīcija gadu gaitā ir mainījusies, un šodien tā tiek definēta kā attālums, ko gaisma virzās caur vakuumu tieši 1/299792458 sekundēs. Šīs definīcijas pamatā ir gaismas ātrums, kas ir tieši 299 792 458 metri sekundē.

Metriskā sistēma reģistrē visus garuma mērījumus metros, metru daļās vai metru reizinājumos, tādējādi izvairoties no vairāku vienību, piemēram, collu, pēdu un jūdžu, nepieciešamības. SI sistēmā katram 1000 pieaugumam, kas pārvieto mērījuma decimāldaļu trīs vietas pa labi vai pa kreisi, ir prefikss. Turklāt ir prefiksi vienai desmitdaļai un simtdaļai, kā arī 10 un 100.

Ja mērāt attālumus starp pilsētām, tie nav izteikti tūkstošos metru. Jūs varat izmantot kilometrus. Tāpat zinātniekiem, kuri mēra atomu attālumus, tie nav jāizsaka metra miljarddaļās. Viņi var izmantot nanometrus. Prefiksu sarakstā ir:

• 10¹⁸ skaitītāji: eksaminētājs (Em) 10 ⁻¹⁸ metri: attometrs (am)
• 10¹⁵ metri: petametrs (Pm) 10 ⁻¹⁵ metri: femtometrs (fm)
• 10¹² metri: terametrs (Tm) ⁻¹² metri: pikometrs (pm)
• 10⁹ metri: gigametrs (Gm) ⁻⁹ metri: nanometrs (nm)
• 10⁶ metri: megametrs (Mm) ⁻⁶ metri: mikrometrs (µm)
• 10³ metri: kilometrs (km) 10 ⁻³ metri: milimetrs (mm)
• 10² metri: hektometrs (hm) ⁻² metri: centimetrs (cm)
• 10¹ metri: dekameter (aizsprosts) 10 ⁻¹ metri: decimetrs (dm)

Šie priedēkļi tiek izmantoti visā mērījumu sistēmā. Tie attiecas uz masas vienībām (gramos), laiku (sekundēs), elektrisko strāvu (ampēri), spožumu (kandela), temperatūru (kelvīni) un vielas daudzumu (moli).

Mērot garumu, jūs mērāt vienā dimensijā. Paplašiniet mērījumus līdz divām dimensijām, lai noteiktu laukumu, un vienības būs kvadrātmetri. Pievienojiet trešo dimensiju, un jūs mērāt tilpumu kubikmetros. Izmantojot britu mērvienības, jūs nevarētu izdarīt šo vienkāršo progresu, jo britu sistēmā visiem trim daudzumiem ir atšķirīgas vienības, un garumam ir pat vairāk nekā viena vienība.

Kvadrātmetri nav īpaši noderīgi mērījumi nelielām platībām, piemēram, saules baterijas virsmas laukumam. Maziem laukumiem ir ierasts kvadrātmetrus pārveidot par kvadrātcentimetriem. Lielām platībām kvadrātkilometri ir noderīgāki. Pārrēķina koeficienti ir 1 kvadrātmetrs = 10⁴ kvadrātcentimetri = 10 ⁻⁶ kvadrātkilometri.

Mērot tilpumu SI sistēmā, litri ir vairāk noderīgas vienības nekā kubikmetri, galvenokārt tāpēc, ka kubikmetrs ir pārāk liels, lai to nēsātu. Litru definē kā 1000 kubikcentimetrus (kurus sauc arī par mililitriem), kas padara to vienādu ar 0,001 kubikmetru.

Bez skaitītāja metriskā sistēma definē tikai sešas citas vienības, un no tām iegūst visas pārējās vienības. Pārējām vienībām var būt nosaukumi, piemēram, ņūtons (spēks) vai vats (jauda), taču šīs atvasinātās vienības vienmēr var izteikt kā pamata vienības. Sešas pamatvienības ir:

• ​Otrais (-ie)​

–

Šī ir laika vienība. Agrāk tas tika balstīts uz dienas garumu, bet tagad, kad mēs zinām, ka diena faktiski ir mazāka par 24 stundām, ir nepieciešama precīzāka definīcija. Sekundes oficiālā definīcija tagad ir balstīta uz cēzija-133 atoma vibrācijām.

• ​Kilograms (kg)​

–

Masas vienība sistēmā, kurā tiek izmantots skaitītāja mērījums, ir kilograms. Tā kā tas ir 1000 grami, tas, šķiet, nav pamata mērvienība, bet grams ir noderīgs tikai tad, ja mēra garumu centimetros. Sistēmu, kas mēra metros, kilogramos un sekundēs, sauc par MKS sistēmu. CGS sistēma ir mērvienība centimetros, gramos un sekundēs.

• ​Kelvīns (K)​

–

Pretēji tam, ko jūs varētu sagaidīt, SI sistēmā temperatūra netiek mērīta pēc Celsija skalas, lai gan valstis, kas izmanto metrisko sistēmu, mēdz temperatūru mērīt grādos pēc Celsija. Viņi to dara, jo pārveidošana ir tik vienkārša. Grādi ir vienāda izmēra, un 0 grādu temperatūra atbilst 273,15 kelvinam. Lai konvertētu Celsija vērtību uz Kelvinu, vienkārši pievienojiet 273,15.

• ​Ampērs (A)​

–

Elektriskās strāvas vienība nosaka elektriskās lādiņa daudzumu, kas vienā sekundē šķērso punktu vadītājā. Tas ir definēts kā viens kulons, kas ir 6,241 × 10¹⁸ elektroni sekundē.

• ​Mols (mol)​

- Tas ir atomu skaita mērījums jebkuras konkrētas vielas paraugā. Viens mols ir atomu skaits 12 gramos (0,012 kg) oglekļa-12 parauga.

• ​Kandela (cd)​

–

Šī vienība datēta ar laikiem, kad sveces nodrošināja vienīgo mākslīgo apgaismojumu. Tas bija apgaismojuma daudzums, ko vienā steradiānā nodrošināja viena svece, taču mūsdienu definīcija ir nedaudz sarežģītāka. Viena kandela tiek definēta kā noteikta avota gaismas intensitāte, kas izstaro vienkrāsainu gaismu ar frekvenci 5,4 x 10¹⁴ Hercu un starojuma intensitāte ir 1/683 vati uz steradiānu. Steradiāns ir sfēras apļveida šķērsgriezums, kura laukums ir vienāds ar sfēras rādiusa kvadrātu.

Metriskajā sistēmā ir 22 nosauktas vienības, kas atvasinātas no septiņām pamata vienībām. Lielākā daļa, bet ne visi no tiem ir nosaukti ievērojamu zinātnieku vārdā, kuri devuši nozīmīgu ieguldījumu jomā, kurā vienības ir nozīmīgas. Piemēram, spēka vienība ir nosaukta sera Īzaka Ņūtona vārdā, kurš lika pamatus mehānikai, ķermeņu izpētei miera stāvoklī un kustībā. Cits piemērs ir elektriskās kapacitātes mērvienība farada, kas nosaukta par elektromagnētisma izpētes pionieri Mišelu Faradeju.

Atvasinātās vienības ir šādas:

• Spēksņūtons (N)m kg

s ⁻² Spiediens / stresspaskal (Pa)m ⁻¹ kg s ⁻² Enerģija / darbsdžouls (J)m² kg s ⁻² Jauda / starojuma plūsmavats (W)m² kg s ⁻³ Elektriskais lādiņškulons (C)s A Elektriskais potenciālsvolts (V)m² kg s ⁻³ A ⁻¹ Kapacitātefarada (F)m ⁻²Kilograms ⁻¹s⁴A² Elektriskā pretestībaoms (Ω)m²kg s ⁻³A ⁻² Elektriskā vadītspējasiemens (S)m ⁻² Kilograms ⁻¹ s³ A² Magnētiskā plūsmaWeber (Wb)m² kg s ⁻²A ⁻¹ Magnētiskās plūsmas blīvumstesla (T)kg s ⁻²A-¹ Induktivitātehenrijs (H)m²kg s ⁻²A ⁻² TemperatūraPēc Celsija (° C)K

− 273.15 Gaismas plūsmalūmens (lm)m²m ⁻²cd = cd Apgaismojums (lx)lukss (lx)m²m ⁻⁴cd = m ⁻²cd Radioaktīvā darbībabekerels (Bq)s ⁻¹ Absorbētā devapelēks (Gy)m²s ⁻² Devas ekvivalentssieterts (Sv)m²s ⁻² Katalītiskā aktivitātekatal (kat)s ⁻¹ mol Plaknes leņķisradiāns (rad)m m ⁻¹ = 1 Cietais leņķissteradiāņu (sr)m²m ⁻² = 1

Salīdzinot ar angļu sistēmu, kas ir vienību hodgepodge, kas izveidota Anglijas tirgū, metriskā sistēma ir eleganta, precīza un balstīta uz universāliem fiziskajiem standartiem.

Tas ir kaut kas noslēpums, kāpēc angļu sistēma joprojām tiek izmantota Amerikas Savienotajās Valstīs, it īpaši ņemot vērā to Kongress 1975. gadā pieņēma Metriskās pārrēķina likumu, lai koordinētu metriskās sistēmas pieaugošo izmantošanu tajā valstī. Tika izveidota metriskā padome, un valdības aģentūrām bija jāizmanto metriskā sistēma. Problēma ir tā, ka pārveidošana sabiedrībai bija brīvprātīga, un lielākā daļa cilvēku vienkārši ignorēja Valdi, kas 1982. gadā izformēja.

Varētu teikt, ka vienīgais iemesls, kāpēc Amerikas Savienotās Valstis turpina izmantot angļu sistēmu, ir ieraduma spēks. Tas ir patiesība, ka vecie ieradumi mirst smagi, taču, ņemot vērā metriskās sistēmas eleganci un to, ka tagad to izmanto visa pasaule, maz ticams, ka kāds, kas lieto angļu sistēmu, turpinās to darīt daudz ilgāk.

Izmaiņas var šķist biedējošas, taču metrisko sistēmu zinātnieki izstrādāja tā, lai to būtu viegli izmantot, un tas ir ieguvums, kas atsver spītīgu tradīciju ievērošanu.