Innehåll
- Hjärtat av det metriska systemet - meter
- Använda prefix i metrisk systemskala
- Area- och volymenheter härrör från mätaren
- De sex andra grundläggande enheterna
- Andra härledda enheter i det metriska systemet
- Metriska Vs. Engelska mätsystem - ingen tävling!
Om du bor i USA kan du förlåtas för att du har en mindre än tydlig förståelse av det metriska mätsystemet, även känt som Système Internationale (SI). USA är ett av endast tre länder som fortfarande använder det kejserliga systemet, och dess anslutning till brittiska enheter är det enda skälet till att systemet inte är föråldrat.
Det metriska systemet, som du kunde karakterisera som mäterskalan, har sitt ursprung i Frankrike, vars regering antog det 1795. Trots att det tog nästan 200 år, gjorde briten så småningom samma, följt av praktiskt taget alla andra länder, inklusive de två närmaste grannarna och de viktigaste handelspartnerna i USA, Kanada och Mexiko.
Otroligt nog är några av de brittiska enheter som för närvarande används i USA inte ens de som antogs av den brittiska regeringen 1824, utan föråldrade enheter som briterna kastade bort vid den tiden.
Forskare, köpmän och regeringar föredrar metriska systemet av goda skäl. Till exempel har den bara sju basenheter, från vilka alla andra härleds. Den använder steg om 10 snarare än 12, och grundenheten, mätaren, är baserad på fysisk standard som kan verifieras var som helst.
Hjärtat av det metriska systemet - meter
Fadern till det metriska systemet var en kyrkoherd som bodde i Lyons, Frankrike från 1618 till 1694. Gabriel Mouton hade en doktorsexamen i teologi, men han var också en aktiv forskare och astronom. Hans förslag om ett mätsystem baserat på decimalfraktioner stöds av armaturer som fysiker Christiaan Huygens och matematiker Gottfried Wilhelm von Leibniz, och det studerades av Royal Society. Det tog dock hundra år för forskare att förfina systemet och övertyga Frankrikes regering att anta det.
Den grundläggande enhet som Mouton föreslog var milliare, som definierades vara en sekund av longitud på jordens yta vid ekvatorn. Detta var indelat av uppdelning med 10 i sådana underenheter som centuria, decuria och Virga. Även om ingen av dessa enheter hamnade, tog forskarna till Moutons grundläggande idé om att basera mätsystemet på en geofysisk standard.
När den franska regeringen först antog det metriska systemet blev mätaren basenheten. Ordet kommer från det grekiska ordet metron, vilket betyder "att mäta", och det definierades ursprungligen som en tio miljondel av avståndet mellan ekvatorn och Nordpolen längs en meridian som passerar genom Paris.
Definitionen har förändrats genom åren, och idag definieras den att vara avståndsljuset passerar genom ett vakuum på exakt 1/299792458 sekunder. Denna definition är baserad på ljusets hastighet, vilket är exakt 299,792,458 meter per sekund.
Använda prefix i metrisk systemskala
Det metriska systemet registrerar alla längdmätningar i meter, bråkdelar av meter eller multiplar av meter, vilket undviker behovet av flera enheter, såsom tum, fötter och miles. I SI-systemet har varje steg på 1 000 som flyttar decimalen för en mätning tre platser åt höger eller vänster ett prefix.Dessutom finns det prefix för en tiondel och hundraedel, såväl som för 10 och 100.
Om du mäter avståndet mellan städer, har du inte uttryckt dem i tusentals meter. Du kan använda kilometer. På liknande sätt behöver forskare som mäter atomavstånd inte uttrycka dem i miljarder av en meter. De kan använda nanometer. Listan med prefix innehåller följande:
Dessa prefix används i hela mätsystemet. De gäller för massaenheter (gram), tid (sekunder), elektrisk ström (ampère), ljusstyrka (candela), temperatur (kelvin) och mängd materia (mol).
Area- och volymenheter härrör från mätaren
När du mäter längd, mäter du i en dimension. Utöka dina mått till två dimensioner för att bestämma arean, och enheterna kommer att vara kvadratmeter. Lägg till en tredje dimension och mät volymen i kubikmeter. Du kunde inte göra denna enkla progression när du använder brittiska enheter, eftersom det brittiska systemet har olika enheter för alla tre kvantiteter och till och med har mer än en enhet för längd.
Kvadratmeter är inte särskilt användbara enheter för att mäta små områden, till exempel en solcells ytarea. För små områden är det vanligt att konvertera kvadratmeter till kvadratcentimeter. För stora områden är kvadratkilometer mer användbar. Konverteringsfaktorerna är 1 kvadratmeter = 104 kvadratcentimeter = 10 −6 kvadratkilometer.
Vid mätning av volym i SI-systemet är liter mer användbara enheter än kubikmeter, mest för att en kubikmeter är för stor för att bära. En liter definieras som 1 000 kubikcentimeter (som också kallas milliliter), vilket gör att den är lika med 0,001 kubikmeter.
De sex andra grundläggande enheterna
Förutom mätaren definierar det metriska systemet bara sex andra enheter, och alla andra enheter härleds från dessa. De andra enheterna kan ha namn, till exempel en Newton (kraft) eller watt (effekt), men dessa härledda enheter kan alltid uttryckas i termer av de grundläggande. De sex grundläggande enheterna är:
–
Detta är enheten för tid. Det var tidigare baserat på längden på en dag, men nu när vi vet att en dag faktiskt är mindre än 24 timmar behövs en mer exakt definition. Den officiella definitionen av en sekund är nu baserad på vibrationerna i cesium-133-atomen.
–
Enheten för massa i systemet som använder mätaren är kilo. Eftersom detta är 1 000 gram verkar det inte vara en grundläggande enhet, men grammet är endast användbart när man mäter längd i centimeter. Systemet som mäter i meter, kilogram och sekunder kallas MKS-systemet. Den som mäter i centimeter, gram och sekunder är CGS-systemet.
–
Till skillnad från vad du kan förvänta dig, mäts inte temperaturen på Celsius-skalan i SI-systemet, även om länder som använder det metriska systemet tenderar att mäta temperaturen i grader Celsius. De gör det eftersom konverteringen är så enkel. Graderna har samma storlek, och en temperatur på 0 grader motsvarar 273,15 Kelvin. För att konvertera Celsius till Kelvin, lägg bara till 273.15.
–
Enheten med elektrisk ström definierar mängden elektrisk laddning som passerar en punkt i en ledare på en sekund. Det definieras som en coulomb, som är 6.241 × 1018 elektroner per sekund.
- Detta är ett mått på antalet atomer i ett prov av ett visst ämne. En mol är antalet atomer i 12 gram (0,012 kg) av ett prov av kol-12.
–
Denna enhet går tillbaka till de dagar då ljus gav den enda konstgjorda belysningen. Det var belysningen som en steradian tillhandahöll av ett enda ljus, men den moderna definitionen är lite mer komplex. En candela definieras som ljusintensiteten hos en given källa som avger monokromatiskt ljus med en frekvens av 5,4 x 1014 Hertz och har en strålningsintensitet på 1/683 watt per steradian. En steradian är ett cirkulärt tvärsnitt av en sfär som har ett område som är lika med kvadratet för sfärens radie.
Andra härledda enheter i det metriska systemet
Det metriska systemet har 22 namngivna enheter som härrör från de sju grundläggande enheterna. De flesta, men inte alla, av dessa är uppkallad efter framstående forskare som gav betydande bidrag till det område där enheterna är relevanta. Till exempel heter enhetsmakten efter Sir Isaac Newton, som lagt grunden för mekanik, studiet av kroppar i vila och i rörelse. Ett annat exempel är enheten för elektrisk kapacitet, farad, som är uppkallad efter Micheal Faraday, en pionjär i studiet av elektromagnetism.
De härledda enheterna är följande:
− 273.15 Ljusflöde lumen (lm) m2m −2cd = cd Belysning (lx) lux (lx) m2m −4cd = m −2CD Radioaktiv aktivitet becquerel (Bq) s −1 Absorberad dos grå (Gy) m2s −2 Dosekvivalent sievert (Sv) m2s −2 Katalytisk aktivitet katal (kat) s −1 mol Planvinkel radian (rad) m m −1 = 1 Fast vinkel steradian (sr) m2m −2 = 1
Metriska Vs. Engelska mätsystem - ingen tävling!
Jämfört med det engelska systemet, som är ett stort antal enheter skapade på den engelska marknaden, är det metriska systemet elegant, exakt och baserat på universella fysiska standarder.
Det är något av ett mysterium varför det engelska systemet fortfarande används i USA, särskilt med tanke på att kongressen antog metrisk omvandlingslagen 1975 för att samordna den ökande användningen av det metriska systemet i det landet. En metrisk styrelse inrättades, och myndigheter var skyldiga att använda det metriska systemet. Problemet är att konverteringen var frivillig för allmänheten, och de flesta ignorerade helt enkelt styrelsen, som upplöstes 1982.
Man kan säga att det enda skälet till den fortsatta användningen av det engelska systemet i Förenta staterna är vana kraft. Det är en truism att gamla vanor dör hårt, men med tanke på det metriska systemets elegans och det faktum att hela världen nu använder det, är det osannolikt att någon som använder det engelska systemet kommer att fortsätta göra det mycket längre.
Förändring kan verka skrämmande, men det metriska systemet utformades av forskare för att vara lätt att använda, och det är en fördel som uppväger envis efterlevnad av traditionen.