Kaj je metrična lestvica?

Če živite v Združenih državah Amerike, vam lahko odpustijo manj jasno razumevanje metričnega merilnega sistema, znanega tudi kot Système Internationale (SI). ZDA so ena od le treh držav, ki še vedno uporabljajo Imperial System, in njegova pripadnost britanskim enotam je edini razlog, da sistem ni zastarel.

Metrični sistem, ki bi ga lahko označili za merilno lestvico, izvira iz Francije, katere vlada ga je sprejela leta 1795. Čeprav je trajalo skoraj 200 let, so Britanci sčasoma storili enako, sledili so jim tako rekoč vsi drugi država, vključno z dvema najbližjima sosedama in najpomembnejšimi trgovinskimi partnericami ZDA, Kanade in Mehika.

Presenetljivo je, da nekatere britanske enote, ki so trenutno v uporabi v ZDA, niso niti tiste, ki jih je britanska vlada sprejela leta 1824, ampak zastarele, ki so jih Britanci takrat zavrgli.

Znanstveniki, trgovci in vlade imajo iz dobrih razlogov raje metrični sistem. Na primer, ima le sedem osnovnih enot, iz katerih izhajajo vse druge. Uporablja korake 10 in ne 12, osnovna enota, merilnik, pa temelji na fizičnem standardu, ki ga je mogoče preveriti kjer koli.

Oče metričnega sistema je bil cerkveni vikar, ki je živel v Lyonu v Franciji od 1618 do 1694. Gabriel Mouton je doktoriral iz teologije, bil pa je tudi aktiven znanstvenik in astronom. Njegov predlog merilnega sistema, ki temelji na decimalnih ulomkih, so podprli svetila, kot npr Christiaan Huygens in matematik Gottfried Wilhelm von Leibniz, preučeval pa ga je Royal Družba. Sto let pa je trajalo, da so znanstveniki sistem izpopolnili in francosko vlado prepričali, naj ga sprejme.

Temeljna enota, ki jo je predlagal Mouton, je bilamilliare, ki je bila na ekvatorju opredeljena kot ena sekunda zemljepisne dolžine na površini Zemlje. To je bilo razdeljeno z delitvijo 10 na take podenote, kot jecenturija, dekurijainvirga.Čeprav nobena od teh enot ni bila uporabljena, so si znanstveniki Moutonovo osnovno idejo, da bi merilni sistem oprli na geofizični standard, vzeli k srcu.

Ko je francoska vlada prvič sprejela metrični sistem, je merilnik postal osnovna enota. Beseda izhaja iz grške besedemetron, kar pomeni "meriti", prvotno pa je bila opredeljena kot desetmilijonta razdalje med ekvatorjem in severnim tečajem vzdolž poldnevnika, ki poteka skozi Pariz.

Opredelitev se je skozi leta spreminjala, danes pa je opredeljena kot razdalja, ki jo svetloba prevozi skozi vakuum v natanko 1/299792458 sekundah. Ta opredelitev temelji na svetlobni hitrosti, ki je natanko 299.792.458 metrov na sekundo.

Metrični sistem beleži vse meritve dolžine v metrih, delih metrov ali večkratnikih metrov, s čimer se izogne ​​potrebi po več enotah, kot so palci, čevlji in milje. V sistemu SI ima predpono vsak prirastek 1000, ki decimalno mesto meritve premakne za tri mesta v desno ali levo. Poleg tega obstajajo predpone za eno desetino in stotinko ter za 10 in 100.

Če merite razdalje med mesti, jih ne želite izraziti v tisočih metrih. Lahko uporabite kilometre. Tudi znanstvenikom, ki merijo atomske razdalje, jih ni treba izraziti v milijarditih delih metra. Uporabljajo lahko nanometre. Seznam predpon vključuje naslednje:

• 10¹⁸ metri: premer (Em) 10 ⁻¹⁸ metri: atometer (am)
• 10¹⁵ metri: petameter (Pm) 10 ⁻¹⁵ metri: femtometer (fm)
• 10¹² metrov: terameter (Tm) 10 ⁻¹² metrov: pikometer (pm)
• 10⁹ metrov: gigmeter (Gm) 10 ⁻⁹ metrov: nanometrov (nm)
• 10⁶ metrov: megmeter (Mm) 10 ⁻⁶ metrov: mikrometer (µm)
• 10³ metri: kilometer (km) 10 ⁻³ metri: milimeter (mm)
• 10² metri: hektometer (hm) 10 ⁻² metri: centimeter (cm)
• 10¹ metrov: dekmeter (jez) 10 ⁻¹ metri: decimeter (dm)

Te predpone se uporabljajo v celotnem merilnem sistemu. Veljajo za masne enote (grami), čas (sekunde), električni tok (ampere), svetilnost (kandela), temperaturo (kelvini) in količino snovi (moli).

Ko merite dolžino, merite v eni dimenziji. Razširite svoje meritve na dve dimenziji, da določite površino, in enote bodo kvadratne metre. Dodajte tretjo dimenzijo in merite prostornino v kubičnih metrih. Tega preprostega napredovanja ne bi mogli storiti pri uporabi britanskih enot, ker ima britanski sistem različne enote za vse tri količine in ima celo več enot za dolžino.

Kvadratni metri niso posebej uporabne enote za merjenje majhnih površin, kot je površina sončne celice. Za majhna območja je običajno pretvoriti kvadratne metre v kvadratne centimetre. Za velika območja so kvadratni kilometri bolj uporabni. Pretvorbeni faktorji so 1 kvadratni meter = 10⁴ kvadratnih centimetrov = 10 ⁻⁶ kvadratnih kilometrov.

Pri merjenju prostornine v sistemu SI so litri bolj uporabne enote kot kubični metri, predvsem zato, ker je kubični meter prevelik za prevoz. Liter je opredeljen kot 1.000 kubičnih centimetrov (ki jim pravimo tudi mililitri), kar je enako 0,001 kubičnega metra.

Poleg števca metrični sistem opredeljuje le šest drugih enot, iz njih pa izhajajo vse druge enote. Druge enote imajo lahko imena, na primer newton (sila) ali vat (moč), vendar je te izpeljane enote vedno mogoče izraziti s temeljnimi. Šest temeljnih enot je:

• ​Drugi (-i)​

–

To je enota za čas. Včasih je temeljil na dolžini dneva, zdaj pa, ko vemo, da je dan dejansko manj kot 24 ur, je potrebna natančnejša opredelitev. Uradna definicija sekunde zdaj temelji na vibracijah atoma cezija-133.

• ​Kilogram (kg)​

–

Enota za maso v sistemu, ki uporablja merilnik, je kilogram. Ker je to 1.000 gramov, se zdi, da ni temeljna enota, vendar je gram uporaben le pri merjenju dolžine v centimetrih. Sistem, ki meri v metrih, kilogramih in sekundah, se imenuje sistem MKS. Tisti, ki meri v centimetrih, gramih in sekundah, je sistem CGS.

• ​Kelvin (K)​

–

V nasprotju s tem, kar bi lahko pričakovali, se v sistemu SI temperatura ne meri na stopnji Celzija, čeprav države, ki uporabljajo metrični sistem, običajno merijo temperaturo v stopinjah Celzija. To počnejo, ker je pretvorba tako preprosta. Stopinje so enake, temperatura 0 stopinj Celzija pa ustreza 273,15 Kelvina. Če želite pretvoriti Celzija v Kelvin, dodajte 273,15.

• ​Amper (A)​

–

Enota električnega toka določa količino električnega naboja, ki v eni sekundi preide točko v vodniku. Opredeljen je kot en kulon, kar je 6,241 × 10¹⁸ elektronov na sekundo.

• ​Mol (mol)​

- To je merilo števila atomov v vzorcu katere koli snovi. En mol je število atomov v 12 gramih (0,012 kg) vzorca ogljika-12.

• ​Kandela (cd)​

–

Ta enota sega v čase, ko so sveče zagotavljale edino umetno osvetlitev. To je bila količina osvetlitve, ki jo v enem steradianu zagotavlja ena sama sveča, vendar je sodobna definicija nekoliko bolj zapletena. Ena kandela je definirana kot svetilnost danega vira, ki oddaja enobarvno svetlobo s frekvenco 5,4 x 10¹⁴ Hertz in z intenzivnostjo sevanja 1/683 vatov na steradian. Steradian je krožni prerez krogle, ki ima površino, enako kvadratu polmera krogle.

Metrični sistem ima 22 imenovanih enot, ki izhajajo iz sedmih temeljnih enot. Večina, vendar ne vsi, so poimenovani po uglednih znanstvenikih, ki so pomembno prispevali na področju, na katerem so enote pomembne. Na primer, enota za silo je poimenovana po siru Isaacu Newtonu, ki je postavil temelje za mehaniko, preučevanje teles v mirovanju in gibanju. Drug primer je enota za električno kapacitivnost, farad, ki je poimenovana po Michealu Faradayu, pionirju v proučevanju elektromagnetizma.

Izpeljane enote so naslednje:

• Silanewton (N)m kg

s ⁻² Pritisk / strespaskal (Pa)m ⁻¹ kg s ⁻² Energija / delodžul (J)m² kg s ⁻² Pretok moči / sevanjaW (W)m² kg s ⁻³ Električni nabojcoulomb (C)s A Električni potencialvolt (V)m² kg s ⁻³ A ⁻¹ Zmogljivostfarad (F)m ⁻²kg ⁻¹s⁴A² Električni uporohm (Ω)m²kg s ⁻³A ⁻² Električna prevodnostsiemens (S)m ⁻² kg ⁻¹ s³ A² Magnetni tokweber (Wb)m² kg s ⁻²A ⁻¹ Gostota magnetnega pretokatesla (T)kg s ⁻²A-¹ Induktivnosthenry (H)m²kg s ⁻²A ⁻² TemperaturaCelzija (° C)K

− 273.15 Svetlobni toklumen (lm)m²m ⁻²cd = cd Osvetljenost (lx)lux (lx)m²m ⁻⁴cd = m ⁻²cd Radioaktivna aktivnostbekerel (Bq)s ⁻¹ Absorbiran odmereksiva (Gy)m²s ⁻² Odmerek enakovredensivert (Sv)m²s ⁻² Katalitska aktivnostkatal (kat)s ⁻¹ mol Ravni kotradian (rad)m m ⁻¹ = 1 Trden kotsteradian (sr)m²m ⁻² = 1

V primerjavi z angleškim sistemom, ki je mešanica enot, ustvarjenih na angleškem trgu, je metrični sistem eleganten, natančen in temelji na univerzalnih fizičnih standardih.

Skrivnostno je, zakaj je angleški sistem v ZDA še vedno v uporabi, še posebej glede na to Kongres je leta 1975 sprejel zakon o metrični pretvorbi, da bi usklajeval vse večjo uporabo metričnega sistema pri tem država. Ustanovljen je bil metrični odbor, vladne agencije pa so morale uporabljati metrični sistem. Težava je v tem, da je bila pretvorba za splošno javnost prostovoljna in večina ljudi je odbor preprosto ignorirala, ki se je leta 1982 razpustil.

Lahko bi rekli, da je edini razlog za nadaljnjo uporabo angleškega sistema v ZDA sila navad. Res je, da stare navade težko umirajo, toda glede na eleganco metričnega sistema in dejstvo, da zdaj ga uporablja ves svet, malo verjetno je, da bo kdo, ki uporablja angleški sistem, to počel še veliko dlje.

Spremembe se morda zdijo zastrašujoče, toda metrični sistem so znanstveniki zasnovali tako, da je enostaven za uporabo in to je prednost, ki odtehta trmasto spoštovanje tradicije.