Περιεχόμενο
- Η καρδιά του μετρικού συστήματος - Μετρητές
- Χρησιμοποιώντας τα πρόθεμα στη κλίμακα του μετρικού συστήματος
- Οι μονάδες περιοχής και έντασης προέρχονται από το μετρητή
- Οι έξι άλλες θεμελιώδεις μονάδες
- Άλλες παραγόμενες μονάδες στο μετρικό σύστημα
- Metric Vs. Αγγλικά Συστήματα Μέτρησης - Όχι Διαγωνισμός!
Εάν ζείτε στις Ηνωμένες Πολιτείες, μπορείτε να συγχωρεθείτε για μια λιγότερο ξεκάθαρη κατανόηση του μετρικού συστήματος μέτρησης, γνωστό και ως Système Internationale (SI). Οι Ηνωμένες Πολιτείες είναι μία από τις τρεις μόνο χώρες που εξακολουθούν να χρησιμοποιούν το αυτοκρατορικό σύστημα και η προσκόλλησή του στις βρετανικές μονάδες είναι ο μόνος λόγος που το σύστημα δεν είναι παρωχημένο.
Το μετρικό σύστημα, το οποίο θα μπορούσατε να χαρακτηρίσετε ως κλίμακα μετρητών, προήλθε από τη Γαλλία, η κυβέρνηση της οποίας την υιοθέτησε το 1795. Παρόλο που χρειάστηκαν σχεδόν 200 χρόνια, οι Βρετανοί τελικά το έκαναν, ακολουθούμενος ουσιαστικά από κάθε άλλη χώρα, συμπεριλαμβανομένων των δύο πλησιέστερων γειτόνων και οι σημαντικότεροι εμπορικοί εταίροι των Ηνωμένων Πολιτειών, του Καναδά και του Μεξικού.
Εκπληκτικά, μερικές από τις βρετανικές μονάδες που χρησιμοποιούνται σήμερα στις Η.Π.Α. δεν είναι ούτε αυτές που υιοθέτησε η βρετανική κυβέρνηση το 1824, αλλά ξεπερασμένες εκείνες που οι Βρετανοί είχαν απορρίψει την εποχή εκείνη.
Οι επιστήμονες, οι έμποροι και οι κυβερνήσεις προτιμούν το μετρικό σύστημα για βάσιμους λόγους. Για παράδειγμα, έχει μόνο επτά βασικές μονάδες, από τις οποίες προέρχονται όλες οι άλλες. Χρησιμοποιεί αυξήσεις των 10 αντί των 12 και η θεμελιώδης μονάδα, ο μετρητής, βασίζεται σε φυσικό πρότυπο που μπορεί να επαληθευτεί οπουδήποτε.
Η καρδιά του μετρικού συστήματος - Μετρητές
Ο πατέρας του μετρικού συστήματος ήταν ένας εκκλησιαστικός ηγούμενος που κατοικούσε στη Λυών της Γαλλίας από το 1618 έως το 1694. Ο Γκάμπριελ Μουτόν είχε διδακτορικό στη θεολογία, αλλά ήταν και ενεργός επιστήμονας και αστρονόμος. Η πρότασή του για ένα σύστημα μέτρησης βασισμένο σε δεκαδικά κλάσματα υποστηρίχθηκε από φωτιστές όπως ο φυσικός Christiaan Huygens και ο μαθηματικός Gottfried Wilhelm von Leibniz και μελετήθηκε από την Βασιλική Εταιρεία. Ωστόσο, χρειάστηκαν εκατό χρόνια για τους επιστήμονες να βελτιώσουν το σύστημα και να πείσουν την κυβέρνηση της Γαλλίας να την υιοθετήσει.
Η βασική μονάδα που πρότεινε ο Mouton ήταν η milliare, η οποία ορίζεται ως ένα δευτερόλεπτο γεωγραφικού μήκους στην επιφάνεια της Γης στον ισημερινό. Αυτό υποδιαιρέθηκε με διαίρεση κατά 10 σε υπομονάδες όπως η δεκτούρια και virga. Αν και καμία από αυτές τις μονάδες τελικά δεν χρησιμοποιήθηκε, οι επιστήμονες έλαβαν στην καρδιά του Moutons βασική ιδέα να βασιστεί το σύστημα μέτρησης σε ένα γεωφυσικό πρότυπο.
Όταν η γαλλική κυβέρνηση υιοθέτησε για πρώτη φορά το μετρικό σύστημα, ο μετρητής έγινε η μονάδα βάσης. Η λέξη προέρχεται από την ελληνική λέξη metron, που σημαίνει "μέτρηση", και αρχικά ορίστηκε ως ένα δέκα εκατομμυριοστό της απόστασης μεταξύ του ισημερινού και του Βόρειου Πόλου κατά μήκος ενός μεσημβρινού που διέρχεται από το Παρίσι.
Ο ορισμός έχει αλλάξει με την πάροδο των ετών, και σήμερα, το καθορισμένο του είναι το φως απόστασης που ταξιδεύει μέσα από ένα κενό ακριβώς 1/299792458 δευτερόλεπτα. Ο ορισμός αυτός βασίζεται στην ταχύτητα του φωτός, που είναι ακριβώς 299.792.458 μέτρα ανά δευτερόλεπτο.
Χρησιμοποιώντας τα πρόθεμα στη κλίμακα του μετρικού συστήματος
Το μετρικό σύστημα καταγράφει όλες τις μετρήσεις μήκους σε μέτρα, κλάσματα μετρητών ή πολλαπλάσια μέτρων, αποφεύγοντας έτσι την ανάγκη πολλαπλών μονάδων, όπως ίντσες, πόδια και μίλια. Στο σύστημα SI, κάθε αύξηση 1.000 που μετακινεί το δεκαδικό της μέτρησης σε τρία σημεία στα δεξιά ή στα αριστερά έχει ένα πρόθεμα.Επιπλέον, υπάρχουν προθέματα για ένα δέκατο και ένα εκατοστό, καθώς και για 10 και 100.
Εάν μετρήσετε τις αποστάσεις μεταξύ πόλεων, δεν τις εκφράζετε σε χιλιάδες μέτρα. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε χιλιόμετρα. Ομοίως, οι επιστήμονες που μετρούν τις ατομικές αποστάσεις δεν πρέπει να τις εκφράζουν σε δισεκατομμύρια του μέτρου. Μπορούν να χρησιμοποιούν νανόμετρα. Η λίστα των προθεμάτων περιλαμβάνει τα ακόλουθα:
Αυτά τα προθέματα χρησιμοποιούνται σε όλο το σύστημα μέτρησης. Ισχύουν για μονάδες μάζας (γραμμάρια), χρόνο (δευτερόλεπτα), ηλεκτρικό ρεύμα (amperes), φωτεινότητα (candela), θερμοκρασία (kelvins) και ποσότητα ύλης (mole).
Οι μονάδες περιοχής και έντασης προέρχονται από το μετρητή
Όταν μετράτε το μήκος, μετράτε σε μία διάσταση. Επεκτείνετε τις μετρήσεις σας σε δύο διαστάσεις για να προσδιορίσετε την περιοχή και οι μονάδες θα είναι τετραγωνικά μέτρα. Προσθέστε μια τρίτη διάσταση και μετρήστε την ένταση σε κυβικά μέτρα. Δεν θα μπορούσατε να κάνετε αυτή την απλή εξέλιξη όταν χρησιμοποιείτε βρετανικές μονάδες, επειδή το βρετανικό σύστημα έχει διαφορετικές μονάδες και για τις τρεις ποσότητες και έχει ακόμη περισσότερες από μία μονάδα για το μήκος.
Τα τετραγωνικά μέτρα δεν είναι ιδιαίτερα χρήσιμα για τη μέτρηση μικρών περιοχών, όπως η επιφάνεια ενός ηλιακού στοιχείου. Για μικρές περιοχές, είναι συνηθισμένο να μετατρέπετε τετραγωνικά μέτρα σε τετραγωνικά εκατοστά. Για μεγάλες εκτάσεις, τα τετραγωνικά χιλιόμετρα είναι πιο χρήσιμα. Οι συντελεστές μετατροπής είναι 1 τετραγωνικό μέτρο = 104 τετραγωνικά εκατοστά = 10 −6 τετραγωνικά χιλιόμετρα.
Κατά τη μέτρηση της έντασης στο σύστημα SI, τα λίτρα είναι πιο χρήσιμες μονάδες από τα κυβικά μέτρα, κυρίως επειδή ένα κυβικό μέτρο είναι πολύ μεγάλο για να μεταφέρει. Ένα λίτρο ορίζεται ως 1.000 κυβικά εκατοστά (τα οποία επίσης ονομάζονται χιλιοστόλιτρα), το οποίο το κάνει ίσο με 0.001 κυβικά μέτρα.
Οι έξι άλλες θεμελιώδεις μονάδες
Εκτός από το μετρητή, το μετρικό σύστημα ορίζει μόνο έξι μονάδες και όλες οι άλλες μονάδες προέρχονται από αυτές. Οι άλλες μονάδες μπορεί να έχουν ονόματα, όπως ένα νέοton (δύναμη) ή watt (δύναμη), αλλά αυτές οι παράγωγες μονάδες μπορούν πάντα να εκφράζονται με βάση τις βασικές. Οι έξι βασικές μονάδες είναι:
–
Αυτή είναι η μονάδα για το χρόνο. Κάποτε βασιζόταν στη διάρκεια μιας ημέρας, αλλά τώρα που γνωρίζουμε ότι μια ημέρα είναι στην πραγματικότητα λιγότερο από 24 ώρες, απαιτείται ένας ακριβέστερος ορισμός. Ο επίσημος ορισμός ενός δεύτερου βασίζεται πλέον στις δονήσεις του ατόμου του καισίου-133.
–
Η μονάδα μάζας στο σύστημα που χρησιμοποιεί τη μέτρηση του μετρητή είναι το κιλό. Επειδή αυτό είναι 1.000 γραμμάρια, δεν φαίνεται να είναι μια θεμελιώδης μονάδα, αλλά το γραμμάριο είναι χρήσιμο μόνο όταν μετράμε το μήκος σε εκατοστά. Το σύστημα που μετρά σε μέτρα, κιλά και δευτερόλεπτα ονομάζεται σύστημα MKS. Αυτό που μετρά σε εκατοστά, γραμμάρια και δευτερόλεπτα είναι το σύστημα CGS.
–
Σε αντίθεση με όσα αναμένετε, η θερμοκρασία δεν μετράται στην κλίμακα Κελσίου στο σύστημα SI, αν και οι χώρες που χρησιμοποιούν το μετρικό σύστημα τείνουν να μετρήσουν τη θερμοκρασία σε βαθμούς Κελσίου. Το κάνουν επειδή η μετατροπή είναι τόσο απλή. Οι βαθμοί έχουν το ίδιο μέγεθος και η θερμοκρασία 0 βαθμών Κελσίου αντιστοιχεί σε 273,15 Kelvins. Για να μετατρέψετε τον Κελσίου στον Κέλβιν, απλά προσθέστε 273,15.
–
Η μονάδα ηλεκτρικού ρεύματος ορίζει την ποσότητα ηλεκτρικού φορτίου που διέρχεται από ένα σημείο σε έναν αγωγό σε ένα δευτερόλεπτο. Ορίστηκε ως ένα coulomb, το οποίο είναι 6.241 × 1018 ηλεκτρόνια, ανά δευτερόλεπτο.
- Αυτό είναι ένα μέτρο του αριθμού των ατόμων σε ένα δείγμα οποιασδήποτε συγκεκριμένης ουσίας. Ένα mole είναι ο αριθμός των ατόμων σε 12 γραμμάρια (0,012 kg) δείγματος άνθρακα-12.
–
Αυτή η μονάδα χρονολογείται από τις ημέρες που τα κεριά παρείχαν τον μοναδικό τεχνητό φωτισμό. Ήταν η ποσότητα του φωτισμού που παρέχεται σε ένα steradian από ένα μόνο κερί, αλλά ο σύγχρονος ορισμός είναι λίγο πιο περίπλοκος. Ένα κηροπήγιο ορίζεται ως η φωτεινή ένταση μίας δεδομένης πηγής που εκπέμπει μονοχρωματικό φως σε μία συχνότητα 5.4 χ 1014 Hertz και με ένταση ακτινοβολίας 1/683 watts ανά steradian. Ένα steradian είναι μια κυκλική διατομή μιας σφαίρας που έχει μια περιοχή ίση με το τετράγωνο της ακτίνας της σφαίρας.
Άλλες παραγόμενες μονάδες στο μετρικό σύστημα
Το μετρικό σύστημα έχει 22 ονομαζόμενες μονάδες που προέρχονται από τις επτά βασικές. Τα περισσότερα, αλλά όχι όλα αυτά, ονομάζονται από εξέχοντες επιστήμονες που συνέβαλαν σημαντικά στον τομέα στον οποίο είναι συναφείς οι μονάδες. Για παράδειγμα, η μονάδα δύναμης ονομάζεται από τον Sir Isaac Newton, ο οποίος έθεσε τις βάσεις για τη μηχανική, τη μελέτη των σωμάτων σε κατάσταση ηρεμίας και σε κίνηση. Ένα άλλο παράδειγμα είναι η μονάδα ηλεκτρικής χωρητικότητας, το farad, το οποίο ονομάστηκε από τον Micheal Faraday, πρωτοπόρο στη μελέτη του ηλεκτρομαγνητισμού.
Οι παράγωγες μονάδες έχουν ως εξής:
− 273.15 Φωτεινή ροή αυλός (lm) Μ2Μ −2cd = cd Φωτεινότητα (lx) lux (lx) Μ2Μ −4cd = m −2CD Ραδιενεργή δραστηριότητα becquerel (Bq) μικρό −1 Απορρόφηση δόσης γκρι (Gy) Μ2μικρό −2 Η ισοδύναμη δόση sievert (Sv) Μ2μικρό −2 Καταλυτική δραστηριότητα katal (kat) μικρό −1 mol Γωνία στροφών ακτίνια (rad) m m −1 = 1 Στέρεα γωνία steradian (sr) Μ2Μ −2 = 1
Metric Vs. Αγγλικά Συστήματα Μέτρησης - Όχι Διαγωνισμός!
Σε σύγκριση με το αγγλικό σύστημα, το οποίο είναι ένας συνδυασμός μονάδων που δημιουργούνται στην αγγλική αγορά, το μετρικό σύστημα είναι κομψό, ακριβές και βασίζεται σε καθολικά φυσικά πρότυπα.
Είναι ένα μυστήριο γιατί το αγγλικό σύστημα εξακολουθεί να χρησιμοποιείται στις Ηνωμένες Πολιτείες, ειδικά δεδομένου ότι το Κογκρέσο ψήφισε τον Νόμο Μετατροπής Μετρικών το 1975 για να συντονίσει την αυξανόμενη χρήση του μετρικού συστήματος στη χώρα αυτή. Δημιουργήθηκε ένα μετρικό συμβούλιο και οι κυβερνητικές υπηρεσίες έπρεπε να χρησιμοποιούν το μετρικό σύστημα. Το πρόβλημα είναι ότι η μετατροπή ήταν εθελοντική για το ευρύ κοινό και οι περισσότεροι απλά αγνόησαν το συμβούλιο, το οποίο διαλύθηκε το 1982.
Μπορούμε να πούμε ότι ο μόνος λόγος για τη συνεχιζόμενη χρήση του αγγλικού συστήματος στις Ηνωμένες Πολιτείες είναι η συνήθεια. Είναι αλήθεια ότι οι παλιές συνήθειες πεθαίνουν σκληρά, αλλά δεδομένης της κομψότητας του μετρικού συστήματος και του γεγονότος ότι ολόκληρος ο κόσμος το χρησιμοποιεί τώρα, είναι απίθανο ο καθένας που χρησιμοποιεί το αγγλικό σύστημα να συνεχίσει να το κάνει για πολύ περισσότερο.
Η αλλαγή μπορεί να φανεί τρομακτική, αλλά το μετρικό σύστημα σχεδιάστηκε από τους επιστήμονες για να είναι εύκολο στη χρήση, και αυτό είναι ένα όφελος που ξεπερνάει την επίμονη τήρηση της παράδοσης.