Tarptautinė matavimų sistema (SI)

Istorinės metrinės sistemos ir jų matavimo vienetų supratimas

benjaminec / Getty Images

Metrinė sistema buvo sukurta tuo metu prancūzų revoliucija , su metrais ir kilogramais nustatytais standartais 1799 m. birželio 22 d.

The metrinė sistema buvo elegantiška dešimtainė sistema, kurioje panašaus tipo vienetai buvo apibrėžti dešimties laipsniais. Atskyrimo laipsnis buvo gana paprastas, nes įvairūs vienetai buvo pavadinti pratarmėmis, nurodančiomis dydžio tvarka atsiskyrimo. Taigi 1 kilogramas buvo 1000 gramų, nes kilogramas- reiškia 1000.

Priešingai nei angliškoje sistemoje, kur 1 mylia yra 5 280 pėdų, o 1 galonas yra 16 puodelių (arba 1 229 dramų arba 102,48 stulpelių), metrinė sistema buvo akivaizdžiai patraukli mokslininkams. 1832 m. fizikas Karlas Friedrichas Gaussas labai propagavo metrinę sistemą ir panaudojo ją savo galutiniame darbe. elektromagnetikai .

Matavimo formalizavimas

Didžiosios Britanijos mokslo pažangos asociacija (BAAS) savo veiklą pradėjo XX a. septintajame dešimtmetyje, siekdama kodifikuoti nuoseklios matavimo sistemos poreikį mokslo bendruomenėje. 1874 m. BAAS pristatė cgs (centimetras-gramas-sekundė) matavimų sistemą. CGS sistema naudojo centimetrą, gramą ir sekundę kaip pagrindinius vienetus, o kitos vertės buvo gautos iš tų trijų bazinių vienetų. Magnetinio lauko cgs matavimas buvo gauss , dėl ankstesnio Gauso darbo šia tema.

1875 m. buvo įvestas vienodas skaitiklių susitarimas. Tuo metu buvo bendra tendencija užtikrinti, kad vienetai būtų praktiški juos naudojant atitinkamose mokslo disciplinose. CGS sistema turėjo tam tikrų masto trūkumų, ypač elektromagnetikos srityje, todėl nauji vienetai, tokie kaip amperas (skirtas elektros srovė ), ohm (uželektrinė varža), ir voltas (skirta elektrovaros jėga ) buvo pristatyti 1880 m.

1889 m. sistema buvo pakeista pagal Bendrąją svorių ir matų konvenciją (arba CGPM, prancūziško pavadinimo santrumpa) ir pradėjo naudoti naujus bazinius vienetus – metrą, kilogramą ir sekundę. Nuo 1901 m. buvo pasiūlyta, kad įdiegus naujus bazinius įrenginius, tokius kaip elektros krūvis, būtų galima užbaigti sistemą. 1954 m. buvo pridėtas amperas, kelvinas (temperatūrai) ir kandela (šviesos stiprumui). baziniai vienetai .

CGPM jį pervadino į Tarptautinę matavimų sistemą (arba SI, iš prancūzų kalbos Systems International ) 1960 m. Nuo tada 1974 m. molis buvo pridėtas kaip bazinis medžiagos kiekis, todėl bendras bazinių vienetų skaičius padidėjo iki septynių ir buvo užbaigta šiuolaikinė SI vienetų sistema.

SI baziniai vienetai

SI vienetų sistema susideda iš septynių bazinių vienetų su daugybe kitų vienetų, gautų iš tų pamatų. Žemiau pateikiami pagrindiniai SI vienetai kartu su jais tikslus apibrėžimus, parodydami, kodėl kai kurių iš jų apibrėžti prireikė tiek laiko.

metras (m)- Pagrindinis ilgio vienetas; nustatomas pagal šviesos nueito kelio ilgį vakuume per 1/299 792 458 sekundės laiko intervalą. kilogramas (kg)- bazinis masės vienetas; lygus tarptautinio kilogramo prototipo (CGPM užsakymu 1889 m.) masei. antra (s)- Bazinis laiko vienetas; trukmės 9 192 631 770 spinduliuotės periodų, atitinkančių perėjimą tarp dviejų hipersmulkių pagrindinės būsenos lygių cezio 133 atomuose. amperas (A)- Pagrindinis elektros srovės vienetas; nuolatinė srovė, kuri, jei būtų palaikoma dviejuose lygiagrečiuose begalinio ilgio, nereikšmingo grandinės skerspjūvio laidiuose ir būtų vakuume esanti 1 metro atstumu, tarp šių laidų sukurtų jėgą, lygią 2 x 10^-7niutonų vienam ilgio metrui. Kelvinas (K laipsniai)- Pagrindinis termodinaminės temperatūros vienetas; vandens trigubo taško termodinaminės temperatūros dalis 1/273,16 ( trigubas taškas yra taškas a fazių diagrama kur pusiausvyroje egzistuoja trys fazės). molas (mol)- pagrindinis medžiagos vienetas; medžiagos kiekis sistemoje, kurioje yra tiek elementariųjų vienetų, kiek atomų yra 0,012 kilogramo anglies 12. Kai naudojamas molis, būtina nurodyti elementariuosius subjektus, kurie gali būti atomai, molekulės, jonai, elektronai, kitos dalelės, arba nurodytos tokių dalelių grupės. kandela (cd)- Pagrindinis vienetas šviesos intensyvumas ; šaltinio, skleidžiančio monochromatinę 540 x 10 dažnio spinduliuotę, šviesos stipris tam tikra kryptimi¹²hercų, o spinduliavimo intensyvumas ta kryptimi yra 1/683 vatai steradianui.

SI išvestiniai vienetai

Iš šių bazinių vienetų gaunama daug kitų vienetų. Pavyzdžiui, greičio SI vienetas yra m / s (metras per sekundę), naudojant pagrindinį ilgio vienetą ir bazinį laiko vienetą, kad būtų galima nustatyti ilgį, nuvažiuotą per tam tikrą laikotarpį.

Čia išvardyti visus išvestinius vienetus būtų nerealu, tačiau apskritai, kai apibrėžiamas terminas, kartu su jais bus įvedami ir atitinkami SI vienetai. Jei ieškote neapibrėžto vieneto, peržiūrėkite Nacionalinio standartų ir technologijų instituto SI vienetų puslapis .

RedaguotaAnne Marie Helmenstine, mokslų daktarė.