Čo je to metrická škála?

Ak žijete v Spojených štátoch, môže sa vám odpustiť, že máte málo jasné pochopenie metrického systému merania, známeho tiež ako Système Internationale (SI). USA sú jednou z troch krajín, ktoré ešte stále používajú imperiálny systém, a ich dodržiavanie britských jednotiek je jediným dôvodom, prečo tento systém nie je zastaraný.

Metrický systém, ktorý by ste mohli charakterizovať ako stupnicu metrov, pochádza z Francúzska, ktorého vláda ho prijala v roku 1795. Aj keď to trvalo takmer 200 rokov, nakoniec urobili to aj Briti, po ktorých nasledovali prakticky všetci ostatní krajiny vrátane dvoch najbližších susedov a najdôležitejších obchodných partnerov Spojených štátov, Kanady a Slovenska Mexiko.

Je prekvapujúce, že niektoré z britských jednotiek, ktoré sa v súčasnosti používajú v USA, nie sú ani tie, ktoré prijala britská vláda v roku 1824, ale sú zastarané, ktoré Briti v tom čase zlikvidovali.

Vedci, obchodníci a vlády uprednostňujú metrický systém z dobrých dôvodov. Napríklad má iba sedem základných jednotiek, od ktorých sú odvodené všetky ostatné. Používa prírastky 10 namiesto 12 a základná jednotka, meter, je založená na fyzikálnom štandarde, ktorý je možné overiť kdekoľvek.

Otcom metrického systému bol cirkevný vikár, ktorý žil v rokoch 1618 - 1694 vo francúzskom Lyone. Gabriel Mouton mal doktorát z teológie, bol však tiež aktívnym vedcom a astronómom. Jeho návrh meracieho systému založeného na desatinných zlomkoch podporili svietidlá ako napr fyzik Christiaan Huygens a matematik Gottfried Wilhelm von Leibniz a študoval ju Kráľovský Spoločnosti. Trvalo však sto rokov, kým vedci systém zdokonalili a presvedčili francúzsku vládu, aby ho prijala.

Základnou jednotkou, ktorú Mouton navrhol, bolamilliare, ktorá bola definovaná ako jedna sekunda zemepisnej dĺžky na povrchu Zeme na rovníku. Toto sa rozdelilo delením na 10 podjednotiek akocentúria, decúriaavirga.Aj keď sa žiadna z týchto jednotiek nakoniec nepoužila, vedci si vzali k srdcu základnú myšlienku Moutona založiť merací systém na geofyzikálnom štandarde.

Keď francúzska vláda prvýkrát prijala metrický systém, merač sa stal základnou jednotkou. Slovo pochádza z gréckeho slovametron, čo znamená „merať“, a pôvodne sa definovala ako jedna desaťmiliontina vzdialenosti medzi rovníkom a severným pólom pozdĺž poludníka prechádzajúceho cez Paríž.

Definícia sa rokmi menila a dnes sa definuje ako vzdialenosť, ktorú svetlo prejde vákuom za presne 1/299792458 sekúnd. Táto definícia je založená na rýchlosti svetla, ktorá je presne 299 792 458 metrov za sekundu.

Metrický systém zaznamenáva všetky merania dĺžky v metroch, zlomkoch metrov alebo násobkoch metrov, čím sa vyhýba potrebe viacerých jednotiek, ako sú palce, stopy a míle. V systéme SI má každý prírastok 1 000, ktorý posúva desatinné miesto merania o tri miesta doprava alebo doľava, predponu. Okrem toho existujú predvoľby pre desatinu a stotinu, ako aj pre 10 a 100.

Ak meriate vzdialenosti medzi mestami, nemusíte ich vyjadrovať v tisícoch metrov. Môžete použiť kilometre. Podobne ani vedci merajúci atómové vzdialenosti ich nemusia vyjadrovať v miliardtinách metra. Môžu používať nanometre. Zoznam predpon obsahuje:

• 10¹⁸ merače: skúšajúci (Em) 10 ⁻¹⁸ metre: attometer (am)
• 10¹⁵ metre: petameter (Pm) 10 ⁻¹⁵ metre: femtometer (fm)
• 10¹² metre: meter (Tm) 10 ⁻¹² metre: pikometer (pm)
• 10⁹ metre: gigameter (Gm) 10 ⁻⁹ metre: nanometr (nm)
• 10⁶ metre: megameter (Mm) 10 ⁻⁶ metre: mikrometre (µm)
• 10³ metre: kilometer (km) 10 ⁻³ metre: milimetre (mm)
• 10² metre: hektometer (hm) 10 ⁻² metre: centimeter (cm)
• 10¹ metre: dekameter (priehrada) 10 ⁻¹ metre: decimeter (dm)

Tieto predpony sa používajú v celom systéme merania. Vzťahujú sa na jednotky hmotnosti (gramy), času (sekundy), elektrického prúdu (ampéry), svietivosti (kandela), teploty (kelviny) a množstva hmoty (móly).

Pri meraní dĺžky meriate v jednej dimenzii. Rozšírte svoje merania na dvojrozmerné, aby ste určili oblasť, a jednotky budú mať štvorcový meter. Pridajte tretí rozmer a meriate objem v metroch kubických. Tento jednoduchý postup ste nemohli urobiť, keď používate britské jednotky, pretože britský systém má rôzne jednotky pre všetky tri veličiny a dokonca má viac ako jednu jednotku dĺžky.

Metre štvorcové nie sú obzvlášť užitočné jednotky na meranie malých plôch, ako je napríklad plocha solárneho článku. Pre malé plochy je zvykom prevádzať štvorcové metre na štvorcové centimetre. Pre veľké plochy sú užitočnejšie kilometre štvorcové. Prepočítavacie faktory sú 1 meter štvorcový = 10⁴ centimetrov štvorcových = 10 ⁻⁶ štvorcové kilometre.

Pri meraní objemu v systéme SI sú litre užitočnejšími jednotkami ako metre kubické, väčšinou preto, že kubický meter je príliš veľký na prepravu. Liter je definovaný ako 1 000 kubických centimetrov (ktoré sa tiež nazývajú mililitre), čo znamená, že sa rovná 0,001 kubických metrov.

Okrem merača definuje metrický systém iba ďalších šesť jednotiek a od nich sú odvodené všetky ostatné jednotky. Ostatné jednotky môžu mať názvy, napríklad newton (sila) alebo watt (sila), ale tieto odvodené jednotky je možné vždy vyjadriť pomocou základných. Šesť základných jednotiek je:

• ​Druhý (é)​

–

Toto je jednotka času. Bývalo to založené na dĺžke dňa, ale teraz, keď vieme, že deň je skutočne menej ako 24 hodín, je potrebná presnejšia definícia. Oficiálna definícia sekundy je teraz založená na vibráciách atómu cézia-133.

• ​Kilogram (kg)​

–

Jednotkou hmotnosti v systéme, ktorý využíva merané meranie, je kilogram. Pretože toto je 1 000 gramov, nejaví sa to ako zásadná jednotka, ale gram je užitočný iba pri meraní dĺžky v centimetroch. Systém, ktorý meria v metroch, kilogramoch a sekundách, sa nazýva systém MKS. Ten, ktorý meria v centimetroch, gramoch a sekundách, je systém CGS.

• ​Kelvin (K)​

–

Na rozdiel od toho, čo môžete očakávať, teplota sa v systéme SI nemeria na stupnici Celzia, hoci krajiny, ktoré používajú metrický systém, majú tendenciu merať teplotu v stupňoch Celzia. Robia to preto, lebo konverzia je taká jednoduchá. Stupne sú rovnako veľké a teplota 0 stupňov Celzia zodpovedá 273,15 Kelvina. Ak chcete previesť Celzia na Kelvina, stačí pridať 273,15.

• ​Ampér (A)​

–

Jednotka elektrického prúdu definuje množstvo elektrického náboja prechádzajúceho bodom vo vodiči za jednu sekundu. Je definovaný ako jeden coulomb, čo je 6,241 × 10¹⁸ elektrónov za sekundu.

• ​Krtek (mol)​

- Toto je hodnota množstva atómov vo vzorke konkrétnej látky. Jeden mol predstavuje počet atómov vo vzorke uhlíka-12 v 12 gramoch (0,012 kg).

• ​Sviečka (CD)​

–

Táto jednotka pochádza z čias, keď sviečky poskytovali jediné umelé osvetlenie. Bolo to množstvo osvetlenia poskytované v jednom steradiánovi jedinou sviečkou, ale moderná definícia je o niečo zložitejšia. Jedna kandela je definovaná ako svietivosť daného zdroja vyžarujúceho monochromatické svetlo s frekvenciou 5,4 x 10¹⁴ Hertz a majúce intenzitu žiarenia 1/683 wattu na steradián. Steradián je kruhový prierez guľou, ktorá má plochu rovnajúcu sa štvorcu polomeru gule.

Metrický systém má 22 pomenovaných jednotiek, ktoré sú odvodené od siedmich základných. Väčšina, ale nie všetky, sú pomenované po významných vedcoch, ktorí významne prispeli k oblasti, v ktorej sú príslušné jednotky. Napríklad jednotka sily je pomenovaná podľa sira Isaaca Newtona, ktorý položil základy mechaniky, štúdia telies v pokoji a v pohybe. Ďalším príkladom je jednotka pre elektrickú kapacitu, farad, ktorá je pomenovaná po Michaelovi Faradayovi, priekopníkovi v štúdiu elektromagnetizmu.

Odvodené jednotky sú nasledovné:

• SilaNewton (N)m kg

s ⁻² Tlak / strespascal (Pa)m ⁻¹ kg s ⁻² Energia / prácajoule (J)m² kg s ⁻² Výkon / sálavý tokwatt (W)m² kg s ⁻³ Nabíjačkacoulomb (C)s A Elektrický potenciálvolt (V)m² kg s ⁻³ A ⁻¹ Kapacitafarad (Ž)m ⁻²kg ⁻¹s⁴A² Elektrický odporohm (Ω)m²kg s ⁻³A ⁻² Elektrická vodivosťsiemens (S)m ⁻² kg ⁻¹ s³ A² Magnetický tokweber (Wb)m² kg s ⁻²A ⁻¹ Hustota magnetického tokutesla (T)kg s ⁻²A-¹ IndukčnosťHenry (H)m²kg s ⁻²A ⁻² TeplotaCelzia (° C)K

− 273.15 Svetelný toklúmen (lm)m²m ⁻²cd = cd Osvetlenie (lx)lux (lx)m²m ⁻⁴cd = m ⁻²cd Rádioaktívna činnosťbecquerel (Bq)s ⁻¹ Absorbovaná dávkašedá (Gy)m²s ⁻² Dávkový ekvivalentsievert (Sv)m²s ⁻² Katalytická aktivitakatal (kat)s ⁻¹ mol Uhol rovinyradián (rad)m m ⁻¹ = 1 Plný uholsteradián (sr)m²m ⁻² = 1

V porovnaní s anglickým systémom, ktorý je zmesou jednotiek vytvorených na anglickom trhu, je metrický systém elegantný, presný a založený na univerzálnych fyzikálnych štandardoch.

Je záhadou, prečo sa anglický systém v Spojených štátoch stále používa, najmä vzhľadom na to Kongres prijal v roku 1975 zákon o metrickej konverzii, aby v ňom koordinoval čoraz väčšie využitie metrického systému krajina. Bola založená metrická rada a od vládnych agentúr sa vyžadovalo, aby používali metrický systém. Problém je v tom, že konverzia bola pre širokú verejnosť dobrovoľná a väčšina ľudí jednoducho ignorovala predstavenstvo, ktoré sa v roku 1982 rozpadlo.

Dalo by sa povedať, že jediným dôvodom pokračujúceho používania anglického systému v Spojených štátoch je sila zvyku. Je pravdou, že staré zvyky ťažko zomierajú, ale vzhľadom na eleganciu metrického systému a skutočnosť, že teraz ho používa celý svet, je nepravdepodobné, že by to ktokoľvek, kto používa anglický systém, používal tak dlho dlhšie.

Zmena sa môže javiť ako skľučujúca, metrický systém však vedci navrhli tak, aby sa dal ľahko používať, a to je výhoda, ktorá preváži nad tvrdohlavým dodržiavaním tradície.