Różnica między systemem angielskim a systemem metrycznym

System metryczny i system angielski, zwany także imperialnym systemem miar, są powszechnie używanymi obecnie systemami miar.

Główna różnica między jednostkami imperialnymi i metrycznymi polega na tym, że jednostki metryczne są łatwiejsze do konwersji, ponieważ te konwersje wymagają jedynie mnożenia lub dzielenia przez potęgi 10. Jest 10 milimetrów na centymetr, 100 centymetrów na metr i 1000 metrów na kilometr. Aby dokonać konwersji między tymi jednostkami, wystarczy przesunąć miejsce dziesiętne. Na przykład:

To samo dotyczy metrycznych jednostek masy – w kilogramie jest 1000 gramów.

Konwersja jednostek imperialnych jest znacznie mniej prosta. Weźmy na przykład imperialne jednostki długości. Jest 12 cali na stopę, 3 stopy na jard i 1760 jardów na milę. Konwersja 520 stóp na mile wyglądałaby mniej więcej tak:

Kolejną różnicą między jednostkami imperialnymi i metrycznymi jest to, gdzie są one powszechnie używane. W Stanach Zjednoczonych jednostki imperialne są używane w większości codziennych celów, podczas gdy prawie wszędzie na świecie jednostki systemu metrycznego są bardziej powszechne.

Poniżej znajduje się lista niektórych relacji między jednostkami systemu imperialnego i metrycznego:

• 1 cal = 2,54 cm
• 1 stopa = 30,48 cm
• 1 mila = 1,609 km
• 1 funt = 0,454 kg
• 1 galon = 3,785 l

Różnica między jednostkami imperialnymi i metrycznymi staje się szczególnie istotna, gdy mówimy o jednostkach podstawowych. Międzynarodowy Układ Jednostek Miar (SI), oficjalny system miar używany na całym świecie, zwłaszcza w zastosowaniach naukowych, opiera się na jednostkach systemu metrycznego. Wszystkie jednostki SI mogą być utworzone przez kombinację siedmiu jednostek podstawowych.

Prawdopodobnie jesteś zaznajomiony z używaniem linijki do pomiaru długości, stopera do pomiaru czasu lub skali do pomiaru masy, ale czy masz zastanawiałeś się kiedyś, jak dokładne są te urządzenia i jak możesz mieć pewność, że wszystkie linijki, stopery i wagi mierzą jednakowo dobrze? A jak w pierwszej kolejności zdefiniowano jednostki stowarzyszone?

Jeśli myślisz na przykład o drewnianej linijce, to podlega ona niewielkim zmianom długości ze względu na rozszerzanie i kurczenie wynikające z wilgotności i temperatury. W rzeczywistości wszystkie materiały różnią się nieznacznie wielkością ze względu na warunki środowiskowe i są podatne na zarysowania, zanieczyszczenia i zmiany w czasie. Ostatecznie, aby umożliwić niezwykle dokładne pomiary naukowe, potrzebujemy precyzyjnych sposobów definiowania jednostek miary.

Wszystkie jednostki SI można wyprowadzić z siedmiu podstawowych jednostek miary, z których każda jest zdefiniowana w kategoriach podstawowych stałych naukowych, jak opisano w poniższych sekcjach. Należy zauważyć, że nie istnieje taki równoważny zestaw podstawowych definicji dla jakichkolwiek jednostek imperialnych. Jednostki imperialne są raczej uzyskiwane jako konwersje jednostek z jednostek SI.

Pierwotnie mierzono czas w ciągu dni. Ostatecznie te dni zostały podzielone na 24 godziny, godziny na 60 minut, a każda minuta na 60 sekund.

Zegary mechaniczne budowane w średniowiecznej Europie były jednymi z pierwszych urządzeń, które umożliwiły spójne i jednolite pomiary czasu. Ale teraz jesteśmy w stanie osiągnąć znacznie większą dokładność. Jednostką czasu w układzie SI jest sekunda, a 1 sekunda jest definiowana jako czas potrzebny, aby atom cezu-133 oscylował 9 192 631 770 razy.

Długość jest miarą odległości liniowej. Jednostką SI długości jest metr, ale formalna definicja 1 metra zmieniała się na przestrzeni lat. Pierwotnie 1 metr był definiowany jako jednostka długości odpowiadająca 10^-7 kwadrantu Ziemi przechodzącej przez Paryż.

Później wykonano prototypowy pręt platynowo-irydowy i rozprowadzono kopie, które były regularnie z nim porównywane. Ale teraz miernik jest definiowany jako stała prędkość światła w próżni, c = 299 792 458 m/s.

Masa jest miarą bezwładności obiektu, czyli oporu wobec zmian w ruchu. Jednostką masy w układzie SI jest kg. 1 kg został również oficjalnie zdefiniowany na przestrzeni lat w różnorodny sposób. Pierwotnie 1 kg odpowiadał 1 decymetrowi sześciennemu wody w temperaturze maksymalnej gęstości.

Później, podobnie jak w przypadku miernika, 1 kg zdefiniowano jako masę International Prototype Kilogram, cylindra wykonanego ze stopu platyny irydu. Teraz jest ona zdefiniowana za pomocą fundamentalnej stałej Plancka, h = 6,62607015 × 10^-34 kgm²/s.

Ta koncepcja jest po prostu taka, jak brzmi. Jest to ilość czegoś, co masz – liczba jabłek na drzewie lub liczba atomów w jabłku. Chociaż można by się spodziewać, że jednostka SI byłaby po prostu liczbową liczbą czegoś, w rzeczywistości jest to inna jednostka zwana kretem.

1 mol substancji zawiera dokładnie 6,02214076 × 10²³ podstawowe przedmioty. Liczba ta, znana również jako liczba Avogadro, jest dokładnie równa liczbie atomów w 12 gramach węgla-12, a często jest bardzo zbliżona do liczby nukleonów (protonów plus neutronów) w jednym gramie jakiejkolwiek zwykłej materii.

Może wydawać się sprzeczne z intuicją, że prąd, miara szybkości ładowania przechodzącego przez punkt, jest uważany za jednostkę podstawową, a nie sam ładunek. Ale powodem tego jest to, że wcześniej łatwiej było zmierzyć prąd niż ładować, a dokładność wszystkich jednostek zależy od naszej zdolności do dokładnego pomiaru jednostek podstawowych.

Jednostką SI dla prądu jest amper. Pierwotnie jeden amper był definiowany jako stały prąd wymagany dla dwóch równoległych przewodów o nieskończona długość i znikomy przekrój umieszczone w odległości 1 metra w próżni, aby wywrzeć siłę 2 × 10^-7 N na siebie na jednostkę długości. Teraz jest definiowany w kategoriach ładunku elementarnego e = 1,602176634 × 10^–19 DO.

Temperatura jest miarą średniej energii na cząsteczkę w substancji. Jednostki Fahrenheita i Celsjusza były używane od setek lat do pomiaru temperatury. W skali Fahrenheita woda zamarza przy 32 stopniach i wrze przy 212 stopniach, co określa przyrosty stopni. W skali Celsjusza woda zamarza w 0 stopniach i wrze w 100 stopniach.

Fatalną wadą tych jednostek jest jednak to, że nie zaczynają się od 0. Fakt, że możliwe jest uzyskanie ujemnych wartości temperatury na tych skalach, szybko wprowadza zamieszanie, gdy weźmie się pod uwagę, co może oznaczać, że coś jest dwa razy cieplejsze niż coś innego. Co jest dwa razy gorętsze niż 0 stopni?

Jednostką SI dla temperatury jest Kelwin, gdzie 0 Kelwinów jest definiowane jako bezwzględne 0 lub najzimniejsza możliwa temperatura, jaka może być. Wielkość przyrostu w skali Kelvina jest taka sama jak przyrost w skali Celsjusza, a 0 Kelvina = -273,15 stopnia Celsjusza. Kelvin jest formalnie zdefiniowany w kategoriach podstawowej stałej Boltzmanna k = 1,380649 × 10^{– 23} J/K.

Podstawową jednostką natężenia światła jest kandela (cd). Zwykła świeca emituje około 1 cd. Oficjalna, precyzyjna definicja określana jest w kategoriach skuteczności świetlnej promieniowania o częstotliwości 540 × 10¹² Hz.