System miar - System of measurement

System pomiaru jest zbiorem jednostek miar i ich zasad odnoszących się do siebie nawzajem. Systemy miar były historycznie ważne, uregulowane i zdefiniowane dla celów nauki i handlu . Stosowane systemy miar obejmują Międzynarodowy Układ Jednostek Miar (SI), nowoczesną formę systemu metrycznego , brytyjski system imperialny i system zwyczajowy Stanów Zjednoczonych .

Historia

Rewolucja Francuska doprowadziła do systemu metrycznego , a ten rozprzestrzenił się na całym świecie, zastępując najbardziej zwykłe jednostki miary. W większości systemów długość (odległość), masa i czaswielkościami podstawowymi .

Późniejsze osiągnięcia naukowe wykazały, że można dodać ładunek elektryczny lub prąd elektryczny, aby rozszerzyć zestaw wielkości podstawowych, za pomocą których można łatwo zdefiniować wiele innych jednostek metrologicznych . (Jednak jednostki elektryczne nie są potrzebne do takiego zestawu. Jednostki Gaussa mają na przykład tylko długość, masę i czas jako wielkości bazowe, a amper jest definiowany w kategoriach innych jednostek.) Inne wielkości, takie jak moc i prędkość , są wyprowadzane z zestawu podstawowego: na przykład prędkość to odległość na jednostkę czasu. Historycznie szeroka gama jednostek użyto tego samego rodzaju ilości: w różnych kontekstach, długość mierzy się w calach , stopy , stocznie , sążni , pręty , łańcuchy , stadiów , mile , mile morskie , stadionów , lig , ze współczynników przeliczeniowych, które nie były mocami dziesięciu. Takie aranżacje były zadowalające we własnych kontekstach.

Preferencje dla bardziej uniwersalnego i spójnego systemu (opartego na bardziej racjonalnych jednostkach bazowych) stopniowo rozprzestrzeniały się wraz z rozwojem nauki. Zmiana systemu pomiarowego wiąże się ze znacznymi kosztami finansowymi i kulturalnymi, które należy zrównoważyć korzyściami, jakie można uzyskać z używania bardziej racjonalnego systemu. Jednak rosła presja, w tym ze strony naukowców i inżynierów, aby przejść na bardziej racjonalną, a także spójną w skali międzynarodowej podstawę pomiaru.

W starożytności systemy miar były definiowane lokalnie: różne jednostki można było definiować niezależnie w zależności od długości kciuka króla lub wielkości jego stopy, długości kroku, długości ramienia, a może ciężaru wody w beczka o określonej wielkości, być może sama określona w dłoniach i kostkach . Cechą jednoczącą jest to, że istniała jakaś definicja oparta na jakimś standardzie. W końcu łokcie i kroki ustąpiły miejsca „jednostkom zwyczajowym”, aby zaspokoić potrzeby kupców i naukowców.

W systemie metrycznym i innych najnowszych systemach dla każdej ilości bazowej stosowana jest jedna jednostka podstawowa. Często jednostki drugorzędne (wielokrotności i podwielokrotności) są wyliczane z jednostek podstawowych przez pomnożenie przez potęgę dziesiątki, czyli po prostu przez przesunięcie kropki dziesiętnej . Zatem podstawową metryczną jednostką długości jest metr ; odległość 1 m to 1000 milimetrów, czyli 0,001 kilometra.

Obecna praktyka

Pomiar jest kompletny lub prawie kompletny w prawie wszystkich krajach. Zwyczajowe jednostki amerykańskie są intensywnie używane w Stanach Zjednoczonych iw pewnym stopniu w Liberii . W Birmie stosuje się tradycyjne birmańskie jednostki miar . Jednostki amerykańskie są używane w Kanadzie w ograniczonym kontekście ze względu na duży wolumen handlu; istnieje również znaczne użycie imperialnych wag i miar, pomimo konwersji de iure kanadyjskiej na metryki.

Wiele innych jurysdykcji posiada przepisy nakazujące lub zezwalające na inne systemy miar w niektórych lub wszystkich kontekstach, takie jak Wielka Brytania – której ustawodawstwo dotyczące oznakowania drogowego zezwala na przykład tylko na znaki odległości zawierające jednostki imperialne (mile lub jardy) – lub Hongkong .

W Stanach Zjednoczonych jednostki metryczne są używane niemal powszechnie w nauce, szeroko w wojsku i częściowo w przemyśle, ale w użytku domowym przeważają jednostki zwyczajowe. W sklepach detalicznych powszechnie stosowaną jednostką objętości, zwłaszcza na butelkach z napojami, jest litr, a w przypadku leków stosuje się miligramy, a nie ziarna. Niektóre inne standardowe jednostki spoza układu SI są nadal używane na arenie międzynarodowej, takie jak mile morskie i węzły w lotnictwie i żegludze.

System metryczny

Butelka dla niemowląt, która mierzy w trzech systemach miar — metrycznym, imperialnym (w Wielkiej Brytanii) i zwyczajowym w USA.

Metryczne systemy jednostek ewoluowały od czasu przyjęcia pierwszego dobrze zdefiniowanego systemu we Francji w 1795 roku. Podczas tej ewolucji zastosowanie tych systemów rozprzestrzeniło się na cały świat, najpierw do krajów nieanglojęzycznych, a następnie do krajów anglojęzycznych .

Wielokrotności i podwielokrotności jednostek metrycznych są powiązane potęgami dziesięciu, a ich nazwy tworzą przedrostki . Ta zależność jest zgodna z dziesiętnym systemem liczb i znacznie zwiększa wygodę korzystania z jednostek metrycznych.

We wczesnym systemie metrycznym istniały dwie jednostki podstawowe, metr długości i gram masy. Pozostałe jednostki długości i masy oraz wszystkie jednostki powierzchni, objętości i jednostki pochodne, takie jak gęstość, zostały wyprowadzone z tych dwóch jednostek podstawowych.

MESURES usuelles ( francuski dla pomiarów zwyczajowych ) były systemem pomiaru wprowadzonego jako kompromis między systemem metrycznym i tradycyjnych pomiarów. Był używany we Francji od 1812 do 1839 roku.

W użyciu było wiele odmian systemu metrycznego. Należą do nich systemy grawitacyjne , przydatne w nauce systemy centymetr–gram–sekunda (cgs), używany niegdyś w ZSRR system metr–tona–sekunda (mts) oraz system metr–kilogram–sekunda (mks). W niektórych dziedzinach inżynierii, takich jak projektowanie wspomagane komputerowo , stosuje się również milimetr-gram-sekundę (mmgs).

Obecnym międzynarodowym standardem dla systemu metrycznego jest Międzynarodowy Układ Jednostek Miar ( Système international d'unités lub SI). Jest to system, w którym wszystkie jednostki można wyrazić w siedmiu jednostkach. Jednostkami podstawowymi SImetr , kilogram , sekunda , amper , kelwin , mole i kandela .

Jednostki imperialne i zwyczajowe w USA

Zarówno jednostki imperialne, jak i jednostki zwyczajowe Stanów Zjednoczonych wywodzą się z wcześniejszych jednostek angielskich . Jednostki imperialne były głównie używane w byłym Imperium Brytyjskim i Wspólnocie Brytyjskiej , ale we wszystkich tych krajach zostały one w dużej mierze wyparte przez system metryczny. Są one nadal używane w niektórych zastosowaniach w Wielkiej Brytanii, ale zostały w większości zastąpione systemem metrycznym w zastosowaniach komercyjnych , naukowych i przemysłowych . Amerykańskie jednostki miar są jednak nadal głównym systemem miar w Stanach Zjednoczonych . Chociaż poczyniono pewne kroki w kierunku metrykacji (głównie pod koniec lat 60. i na początku lat 70.), zwykłe jednostki mają silną pozycję ze względu na rozległą infrastrukturę przemysłową i rozwój handlowy.

Chociaż systemy imperialne i amerykańskie są ze sobą ściśle powiązane, istnieje między nimi szereg różnic . Jednostki długości i powierzchni ( cal , stopa , jard , mila itd.) są identyczne od czasu przyjęcia Międzynarodowego Porozumienia Jardów i Funtów ; jednak Ameryka, a dawniej Indie, zachowały starsze definicje dla celów geodezyjnych. Dało to na przykład początek amerykańskiej stopie badawczej. W avoirdupois jednostki masy i masy różni się jednostek większych niż funta (lb). System imperialny używa kamienia o wadze 14 funtów, długiego cetnara o wadze 112 funtów i długiej tonie o wadze 2240 funtów. Kamień nie jest używany w USA, a cetnary i tony są krótkie: odpowiednio 100 funtów i 2000 funtów.

Systemy te najbardziej różnią się między sobą jednostkami objętości. Amerykańska uncja płynu (fl oz), około 29,6 mililitrów (ml), jest nieco większa niż imperialna uncja płynu (około 28,4 ml). Ponieważ jednak na pintę USA przypada 16 uncji amerykańskich uncji i 20 uncji imp. na pintę imperialną, pinta imperialna jest o około 20% większa. To samo dotyczy kwartów , galonów itd.; sześć galonów amerykańskich to nieco mniej niż pięć galonów imperialnych.

System Avoirdupois służył jako ogólny system masy i wagi. Do tego dochodzą systemy Troi i Aptekarzy . Waga troja była zwyczajowo używana do metali szlachetnych , czarnego prochu i kamieni szlachetnych . Uncja trojańska jest jedyną obecnie używaną jednostką systemu; jest używany do metali szlachetnych. Chociaż uncja troy jest większa niż jej odpowiednik Avoirdupois, funt jest mniejszy. Przestarzały funt trojański został podzielony na 12 uncji, a nie 16 uncji na funt systemu Avoirdupois. System Aptekarzy był tradycyjnie używany w farmakologii , ale teraz został zastąpiony przez system metryczny; dzielił ten sam funt i uncję co system trojański, ale z różnymi dalszymi podziałami.

Jednostki naturalne

Jednostki naturalne to fizyczne jednostki miary definiowane w kategoriach uniwersalnych stałych fizycznych w taki sposób, że wybrane stałe fizyczne przybierają wartość liczbową jedności wyrażoną w tych jednostkach. Jednostki naturalne są tak nazwane, ponieważ ich definicja opiera się wyłącznie na właściwościach natury, a nie na jakiejkolwiek konstrukcji ludzkiej. Możliwe są różne układy jednostek naturalnych.

Oto kilka innych przykładów:

Jednostki niestandardowe

Niestandardowe jednostki miary występujące również w książkach, gazetach itp. obejmują:

Powierzchnia

  • Amerykański boisko do piłki nożnej , który ma pola gry 100 jardów (91,4 m) długości 160 stóp (48,8 m) szerokości. Jest to często używane przez amerykańskie media publiczne w przypadku rozmiarów dużych budynków lub parków. Jest stosowany zarówno jako jednostkę długości (100 m i 91,4 m, a długość pola gry z wyłączeniem obszarów cel), jako jednostkę powierzchni (57,600 sq ft i 5350 m 2 ), około 1,32 akrów (0,53  ha ).
  • Brytyjskie media również często wykorzystują boisko do piłki nożnej do podobnych celów, chociaż boiska piłkarskie nie mają ustalonego rozmiaru, ale mogą się różnić w określonych granicach (100-130 jardów lub 91,4-118,9 m długości i 50-100 jardów lub 45,7-91,4 m szerokości, co daje powierzchnię od 5000 do 13 000 jardów kwadratowych lub 4181 do 10 870 m 2 ). Jednak Liga Mistrzów pole musi być dokładnie 105 o 68 m (114,83 km) przez 74,37 dając powierzchnię 7,140 m 2 (0,714 ha) lub 8,539  sq yd (1.764 akrów ). Na przykład: „Statki HSS to aluminiowe katamarany wielkości boiska piłkarskiego ”.
  • Większe obszary są również wyrażane jako wielokrotność obszarów niektórych stanów amerykańskich lub pododdziałów Wielkiej Brytanii itp.

Energia

Jednostki waluty

Jednostka miary odnosząca się do pieniędzy nazywana jest jednostką rozliczeniową w ekonomii i jednostką miary w rachunkowości. Jest to zwykle waluta emitowana przez kraj lub jego ułamek; na przykład dolar amerykański i cent amerykański ( 1100 dolara) lub euro i eurocent.

ISO 4217 to międzynarodowa norma opisująca trzyliterowe kody (znane również jako kod waluty) w celu zdefiniowania nazw walut ustanowionych przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną (ISO).

Historyczne systemy miar

Na przestrzeni dziejów stosowano wiele oficjalnych systemów pomiarowych. Chociaż nie są już używane oficjalnie, niektóre z tych zwyczajowych systemów są czasami używane w życiu codziennym, na przykład w gotowaniu .

Afryka

Azja

Europa

Ameryka północna

Ameryka Południowa

Zobacz też

Tabele przeliczeniowe

Uwagi i referencje

Bibliografia

Zewnętrzne linki