Шта је метричка скала?

Ако живите у Сједињеним Државама, може вам се опростити што мање јасно разумете метрички систем мерења, познат и као Системе Интернатионале (СИ). Сједињене Државе су једна од само три земље које још увек користе царски систем, а његово придржавање британских јединица једини је разлог што систем није застарео.

Метрички систем, који бисте могли окарактерисати као скалу метара, потиче из Француске, чија влада га је усвојила 1795. године. Иако је требало скоро 200 година, Британци су на крају учинили исто, праћени практично сваким другим земља, укључујући два најближа суседа и најважније трговинске партнере Сједињених Држава, Канаде и Мексико.

Невероватно, неке од британских јединица које се тренутно користе у САД-у нису чак ни оне које је усвојила британска влада 1824. године, већ застареле које су Британци тада одбацили.

Научници, трговци и владе више воле метрички систем из добрих разлога. На пример, има само седам основних јединица, из којих су изведене све остале. Користи кораке од 10, а не 12, а основна јединица, мерач, заснива се на физичком стандарду који се може верификовати било где.

Отац метричког система био је црквени викар који је живео у Лиону у Француској од 1618. до 1694. године. Габриел Моутон је докторирао из теологије, али је такође био активни научник и астроном. Његов предлог мерног система заснован на децималним разломцима подржали су светиљке попут физичар Цхристиаан Хуигенс и математичар Готтфриед Вилхелм вон Леибниз, а проучавао га је Роиал Друштво. Сто година је, међутим, требало научницима да усаврше систем и наговоре француску владу да га усвоји.

Основна јединица коју је Моутон предложио била јемиллиаре, која је дефинисана као једна секунда дужине на површини Земље на екватору. То је подељено поделом са 10 на подјединице као што јецентуриа, децуриаивирга.Иако ниједна од ових јединица није на крају употребљена, научници су прихватили Моутонову основну идеју заснивања мерног система на геофизичком стандарду.

Када је француска влада први пут усвојила метрички систем, бројило је постало основна јединица. Реч потиче од грчке речиметрон, што значи „мерити“, а првобитно је дефинисано као десетомилионита раздаљина између екватора и Северног пола дуж меридијана који пролази кроз Париз.

Дефиниција се мењала током година, а данас је дефинисана као удаљеност коју светлост пређе кроз вакуум за тачно 1/299792458 секунди. Ова дефиниција се заснива на брзини светлости, која износи тачно 299.792.458 метара у секунди.

Метрички систем бележи сва мерења дужине у метрима, делићима метара или вишеструким метрима, чиме се избегава потреба за више јединица, као што су инчи, стопе и миље. У СИ систему, сваки прираштај од 1000 који помера децималну меру за три места удесно или улево, има префикс. Поред тога, постоје префикси за једну десетину и стоти део, као и за 10 и 100.

Ако мерите удаљеност између градова, не морате их изразити у хиљадама метара. Можете користити километре. Слично томе, научници који мере атомску удаљеност не морају да их изразе милијардитим деловима метра. Могу да користе нанометре. Листа префикса укључује следеће:

• 10¹⁸ метара: пречник (Ем) 10 ⁻¹⁸ метри: атометар (ам)
• 10¹⁵ метара: петаметар (Пм) 10 ⁻¹⁵ метри: фемтометар (фм)
• 10¹² метара: тераметар (Тм) 10 ⁻¹² метри: пикометар (пм)
• 10⁹ метара: гигаметар (Гм) 10 ⁻⁹ метри: нанометар (нм)
• 10⁶ метара: мегаметар (Мм) 10 ⁻⁶ метара: микрометар (µм)
• 10³ метара: километар (км) 10 ⁻³ метри: милиметар (мм)
• 10² метара: хектометар (хм) 10 ⁻² метара: центиметар (цм)
• 10¹ метара: декаметар (брана) 10 ⁻¹ метри: дециметар (дм)

Ови префикси се користе у читавом мерном систему. Примењују се на јединице масе (грами), време (секунде), електричну струју (ампери), осветљеност (кандела), температуру (келвине) и количину материје (кртице).

Када мерите дужину, мерите у једној димензији. Проширите мере на две димензије да бисте одредили површину и јединице ће бити квадратни метри. Додајте трећу димензију и мерите запремину у кубним метрима. Не бисте могли да направите ову једноставну прогресију када користите британске јединице, јер британски систем има различите јединице за све три величине, па чак има и више јединица за дужину.

Квадратни метри нису нарочито корисне јединице за мерење малих површина, попут површине соларне ћелије. За мале површине уобичајено је претварање квадратних метара у квадратне центиметре. За велике површине кориснији су квадратни километри. Фактори конверзије су 1 квадратни метар = 10⁴ квадратних центиметара = 10 ⁻⁶ квадратних километара.

Приликом мерења запремине у СИ систему, литри су корисније јединице од кубних метара, углавном зато што је кубни метар превелик за ношење. Литар је дефинисан као 1.000 кубних центиметара (који се називају и милилитри), што га чини једнако 0,001 кубног метра.

Поред мерача, метрички систем дефинише само шест других јединица, а све остале јединице су изведене из њих. Остале јединице могу имати имена, попут њутна (сила) или вата (снага), али ове изведене јединице увек се могу изразити основним. Шест основних јединица су:

• ​Други (и)​

–

Ово је јединица за време. Некада се заснивао на дужини дана, али сада када знамо да је дан заправо мање од 24 сата, потребна је прецизнија дефиниција. Званична дефиниција секунде се сада заснива на вибрацијама атома цезијума-133.

• ​Килограм (кг)​

–

Јединица за масу у систему који користи мерење бројила је килограм. Будући да је ово 1.000 грама, чини се да није основна јединица, али грам је користан само када се мери дужина у центиметрима. Систем који мери у метрима, килограмима и секундама назива се систем МКС. Онај који мери центиметре, граме и секунде је ЦГС систем.

• ​Келвин (К)​

–

Супротно ономе што бисте могли очекивати, температура се не мери на Целзијусовој скали у СИ систему, иако земље које користе метрички систем имају тенденцију да мере температуру у степенима Целзијуса. То чине зато што је конверзија тако једноставна. Степени су исте величине, а температура од 0 степени Целзијуса одговара 273,15 Келвина. Да бисте претворили Целзијус у Келвине, само додајте 273,15.

• ​Ампер (А)​

–

Јединица електричне струје дефинише количину електричног наелектрисања која пролази тачку у проводнику у једној секунди. Дефинисан је као један кулон, што је 6,241 × 10¹⁸ електрони, у секунди.

• ​Кртица (мол)​

- Ово је мера за количину атома у узорку било које одређене супстанце. Један мол је број атома у 12 грама (0,012 кг) узорка угљеника-12.

• ​Кандела (цд)​

–

Ова јединица датира из дана када су свеће пружале једино вештачко осветљење. Била је то количина осветљења коју у једном стерадијану пружа једна свећа, али модерна дефиниција је мало сложенија. Једна кандела је дефинисана као интензитет светлости датог извора који емитује монохроматску светлост на фреквенцији 5,4 к 10¹⁴ Херца и са интензитетом зрачења од 1/683 вати по стерадијану. Стерадијан је кружни пресек сфере која има површину једнаку квадрату полупречника сфере.

Метрички систем има 22 именоване јединице које су изведене из седам основних. Већина, али не и сви, названи су по истакнутим научницима који су дали значајан допринос пољу у којем су јединице релевантне. На пример, јединица за силу је названа по Сир Исаацу Невтону, који је поставио темеље за механику, проучавање тела у мировању и покрету. Други пример је јединица за електрични капацитет, фарад, која је названа по Мицхеалу Фарадаиу, пиониру у проучавању електромагнетизма.

Изведене јединице су следеће:

• СилаЊутн (Н)м кг

с ⁻² Притисак / стреспаскал (Па)м ⁻¹ кг с ⁻² Енергија / радџул (Ј)м² кг с ⁻² Покрет снаге / зрачењавати (В)м² кг с ⁻³ Наелектрисањекулон (Ц)с А. Електрични потенцијалволт (В)м² кг с ⁻³ А. ⁻¹ Капацитетфарад (Ф)м ⁻²кг ⁻¹с⁴А.² Електрични отпорохм (Ω)м²кг с ⁻³А. ⁻² Електрична проводљивостсиеменс (С)м ⁻² кг ⁻¹ с³ А.² Магнетни флуксвебер (Вб)м² кг с ⁻²А. ⁻¹ Густина магнетног флуксатесла (Т)кг с ⁻²А-¹ Индуктивностхенри (Х)м²кг с ⁻²А. ⁻² ТемператураЦелзијуса (° Ц)К.

− 273.15 Светлосни флукслумен (лм)м²м ⁻²цд = цд Осветљеност (лк)лук (лк)м²м ⁻⁴цд = м ⁻²цд Радиоактивна активностбекерел (Бк)с ⁻¹ Апсорбована дозасива (Ги)м²с ⁻² Еквивалент дозесиверт (Св)м²с ⁻² Каталитичка активносткатал (кат)с ⁻¹ мол Равни угаорадијан (рад)м м ⁻¹ = 1 Чврст угаостерадиан (ср)м²м ⁻² = 1

У поређењу са енглеским системом, који је мешавина јединица створених на енглеском тржишту, метрички систем је елегантан, тачан и заснован на универзалним физичким стандардима.

Загонетно је зашто се енглески систем још увек користи у Сједињеним Државама, посебно с обзиром на то Конгрес је 1975. године донео Закон о метричкој конверзији да би координирао све већу употребу метричког система у томе земља. Основан је Метрички одбор, а владине агенције морале су да користе метрички систем. Проблем је у томе што је конверзија била добровољна за ширу јавност, а већина људи је једноставно игнорисала Одбор који се распао 1982. године.

Могло би се рећи да је једини разлог за наставак употребе енглеског система у Сједињеним Државама сила навике. Истина је да старе навике тешко умиру, али с обзиром на елеганцију метричког система и чињеницу да читав свет га сада користи, мало је вероватно да ће неко ко користи енглески систем то наставити да чини много дуже.

Промена може изгледати застрашујуће, али метрички систем су научници дизајнирали да буде једноставан за употребу, а то је предност која надмашује тврдоглаво придржавање традиције.