Що таке метрична шкала?

Якщо ви живете в США, вам можуть пробачити менш чітке розуміння метричної системи вимірювання, також відомої як Système Internationale (SI). США є однією з трьох країн, яка все ще використовує Імперську систему, і її приєднання до британських підрозділів є єдиною причиною того, що система не застаріла.

Метрична система, яку ви можете охарактеризувати як шкалу метрів, виникла у Франції, уряд якої прийняв її в 1795 році. Хоча це зайняло майже 200 років, з часом британці зробили те саме, а за ними фактично всі інші країни, включаючи двох найближчих сусідів та найважливіших торгових партнерів США, Канади та Росії Мексика.

Дивно, але деякі британські підрозділи, які зараз використовуються в США, є навіть не тими, які були прийняті британським урядом у 1824 році, а застарілими, які британці відкинули на той час.

Вчені, купці та уряди віддають перевагу метричній системі з поважних причин. Наприклад, він має лише сім основних одиниць, з яких походять усі інші. Він використовує кроки 10, а не 12, а основна одиниця вимірювача базується на фізичному стандарті, який можна перевірити де завгодно.

Батьком метричної системи був церковний вікарій, який проживав у Ліоні, Франція з 1618 по 1694 рік. Габріель Мутон мав ступінь доктора теології, але він також був активним вченим і астрономом. Його пропозиція про систему вимірювання на основі десяткових дробів була підтримана такими світилами, як фізика Крістіана Гюйгенса та математика Готфріда Вільгельма фон Лейбніца, і його вивчав Королівський Суспільство. Однак знадобилося сто років, щоб вчені вдосконалили систему і переконали уряд Франції прийняти її.

Основною одиницею, яку запропонував Мутон, буломіліаре, яка була визначена як одна секунда довготи на поверхні Землі на екваторі. Це було поділено шляхом поділу на 10 на такі підрозділи, якцентурія, декуріяівірга.Хоча жодна з цих одиниць так і не була використана, вчені взяли близько до основної ідеї Мутона базувати систему вимірювань на геофізичному рівні.

Коли французький уряд вперше прийняв метричну систему, лічильник став базовою одиницею. Слово походить від грецького словаметроном, що означає "вимірювати", і спочатку воно визначалося як одна десятимільйонна відстань між екватором і Північним полюсом вздовж меридіана, що проходить через Париж.

Визначення змінювалося з роками, і сьогодні воно визначається як відстань, яку світло проходить через вакуум рівно за 1/299792458 секунд. Це визначення базується на швидкості світла, яка становить рівно 299 792 458 метрів в секунду.

Метрична система реєструє всі виміри довжини в метрах, частках метрів або кратних метрах, таким чином уникаючи необхідності в декількох одиницях, таких як дюйми, фути та милі. У системі SI кожен крок в 1000, який переміщує десятковий знак вимірювання на три місця вправо або вліво, має префікс. Крім того, існують префікси для однієї десятої та сотої, а також для 10 та 100.

Якщо ви вимірюєте відстань між містами, ви не маєте виражати їх у тисячах метрів. Можна використовувати кілометри. Так само вченим, які вимірюють атомні відстані, не потрібно виражати їх у мільярдні частки метра. Вони можуть використовувати нанометри. Список префіксів включає наступне:

• 10¹⁸ метрів: діаметр (Em) 10 ⁻¹⁸ метри: атометр (am)
• 10¹⁵ метрів: петаметр (Pm) 10 ⁻¹⁵ метри: фемтометр (fm)
• 10¹² метрів: тераметр (Тм) 10 ⁻¹² метрів: пікометр (pm)
• 10⁹ метрів: гігаметр (Гм) 10 ⁻⁹ метри: нанометр (нм)
• 10⁶ метри: мегаметр (Мм) 10 ⁻⁶ метри: мікрометр (мкм)
• 10³ метрів: кілометр (км) 10 ⁻³ метри: міліметр (мм)
• 10² метрів: гектометр (гм) 10 ⁻² метри: сантиметр (см)
• 10¹ метрів: декаметр (дамба) 10 ⁻¹ метри: дециметр (дм)

Ці префікси використовуються у всій системі вимірювання. Вони поширюються на одиниці маси (грами), часу (секунди), електричного струму (ампер), освітленості (канделя), температури (кельвіни) та кількості речовини (родимки).

Коли ви вимірюєте довжину, ви вимірюєте в одному вимірі. Розширте свої виміри до двох вимірів, щоб визначити площу, і одиниці виміру будуть квадратними метрами. Додайте третій вимір, і ви вимірюєте об’єм у кубічних метрах. Ви не могли зробити цього простого прогресування, використовуючи британські одиниці, оскільки британська система має різні одиниці для всіх трьох величин і навіть має більше однієї одиниці довжини.

Квадратні метри не є особливо корисними одиницями вимірювання невеликих площ, таких як площа поверхні сонячного елемента. Для невеликих площ прийнято перетворювати квадратні метри в квадратні сантиметри. Для великих площ квадратні кілометри корисніші. Коефіцієнти перерахунку складають 1 квадратний метр = 10⁴ квадратні сантиметри = 10 ⁻⁶ квадратні кілометри.

Під час вимірювання об'єму в системі СІ літри є більш корисними одиницями, ніж кубічні метри, здебільшого тому, що кубічний метр занадто великий для перенесення. Літр визначається як 1000 кубічних сантиметрів (які ще називають мілілітрами), що робить його рівним 0,001 кубічного метра.

Окрім лічильника, метрична система визначає лише шість інших одиниць, і всі інші одиниці походять від них. Інші одиниці можуть мати назви, такі як ньютон (сила) або ват (потужність), але ці похідні одиниці завжди можна виразити через основні. Шість основних одиниць:

• ​Другий (и)​

–

Це одиниця виміру часу. Раніше це базувалося на тривалості дня, але тепер, коли ми знаємо, що день насправді менше 24 годин, потрібно більш точне визначення. Офіційне визначення секунди тепер базується на вібраціях атома цезію-133.

• ​Кілограм (кг)​

–

Одиницею маси в системі, яка використовує вимірювання лічильника, є кілограм. Оскільки це 1000 грамів, це, здається, не є основною одиницею, але грам корисний лише при вимірюванні довжини в сантиметрах. Система, що вимірює в метрах, кілограмах і секундах, називається системою MKS. Система вимірювання в сантиметрах, грамах і секундах - це система CGS.

• ​Кельвін (K)​

–

На відміну від того, що можна було очікувати, температура не вимірюється за шкалою Цельсія в системі СІ, хоча країни, які використовують метричну систему, як правило, вимірюють температуру в градусах Цельсія. Вони роблять це, тому що перетворення настільки просто. Градуси однакового розміру, а температура 0 градусів Цельсія відповідає 273,15 кельвінам. Щоб перетворити Цельсія в Кельвін, просто додайте 273,15.

• ​Ампер (А)​

–

Одиниця електричного струму визначає величину електричного заряду, що проходить через точку в провіднику за одну секунду. Він визначається як один кулон, що дорівнює 6,241 × 10¹⁸ електрони, за секунду.

• ​Родимка (моль)​

- Це міра кількості атомів у зразку будь-якої конкретної речовини. Один моль - це кількість атомів у 12 грамах (0,012 кг) зразка вуглецю-12.

• ​Канделя (CD)​

–

Цей пристрій бере свій початок з тих часів, коли свічки забезпечували єдине штучне освітлення. Це була кількість освітленості, яку в одному стерадиані забезпечує одна свічка, але сучасне визначення дещо складніше. Одна канделя визначається як інтенсивність світла даного джерела, що випромінює монохроматичне світло з частотою 5,4 х 10¹⁴ Герц і мають інтенсивність випромінювання 1/683 Вт на стерадиан. Стерадиан - це кругле переріз кулі, площа якої дорівнює квадрату радіуса кулі.

Метрична система налічує 22 іменовані одиниці, які походять від семи основних. Більшість із них, але не всі, названі на честь видатних вчених, які зробили значний внесок у галузь, в якій одиниці мають значення. Наприклад, одиниця сили названа на честь сера Ісаака Ньютона, який заклав основи механіки, вивчення тіл у стані спокою та руху. Інший приклад - одиниця вимірювання електричної ємності, фарад, яка названа на честь Майкла Фарадея, піонера у вивченні електромагнетизму.

Виведені одиниці виміру такі:

• СилаНьютон (N)м кг

s ⁻² Тиск / стреспаскаль (Па)м ⁻¹ кг с ⁻² Енергія / роботаджоуль (J)м² кг с ⁻² Потік потужності / випромінюванняВт (Вт)м² кг с ⁻³ Електричний зарядкулон (C)s A Електричний потенціалвольт (В)м² кг с ⁻³ A ⁻¹ Ємністьфарад (F)м ⁻²кг ⁻¹s⁴A² Електричний опірОм (Ом)м²кг с ⁻³A ⁻² Електрична провідністьСіменс (S)м ⁻² кг ⁻¹ s³ A² Магнітний потікweber (Wb)м² кг с ⁻²A ⁻¹ Щільність магнітного потокутесла (Т)кг с ⁻²A-¹ ІндуктивністьГенрі (H)м²кг с ⁻²A ⁻² ТемператураЦельсій (° C)К

− 273.15 Світловий потіклюмен (лм)м²м ⁻²cd = cd Освітленість (lx)люкс (lx)м²м ⁻⁴cd = m ⁻²компакт-диск Радіоактивна активністьбекерель (Бк)s ⁻¹ Поглинена дозасірий (Gy)м²s ⁻² Еквівалент дозисіверт (Sv)м²s ⁻² Каталітична активністькатал (кат)s ⁻¹ моль Кут площинирадіан (рад)м м ⁻¹ = 1 Суцільний кутстерадиан (sr)м²м ⁻² = 1

Порівняно з англійською системою, яка являє собою набір одиниць, створених на англійському ринку, метрична система вишукана, точна і базується на універсальних фізичних стандартах.

Це щось загадкове, чому англійська система все ще використовується у Сполучених Штатах, особливо враховуючи це Конгрес прийняв Закон про метричну конверсію в 1975 році для координації все більшого використання метричної системи в цьому країна. Була створена Метрична рада, і державні установи повинні були використовувати метричну систему. Проблема полягає в тому, що перетворення було добровільним для широкої громадськості, і більшість людей просто ігнорували Раду, яка розпустилася в 1982 році.

Можна сказати, що єдиною причиною подальшого використання англійської системи в США є сила звичок. Це правда, що старі звички важко вмирають, але враховуючи елегантність метричної системи та той факт, що В даний час цим користується весь світ, навряд чи хтось, хто користується англійською системою, буде продовжувати це робити багато часу довше.

Зміни можуть здатися приголомшливими, але метрична система була розроблена вченими для простоти використання, і це перевага, яка переважає вперте дотримання традицій.