Articles

System metryczny

chociaż system metryczny zmienił się i rozwijał od samego początku, jego podstawowe pojęcia prawie się nie zmieniły. Przeznaczony do użytku ponadnarodowego, składał się z podstawowego zestawu jednostek miary, obecnie znanych jako jednostki podstawowe. Jednostki pochodne budowane były z jednostek bazowych przy użyciu relacji logicznych, a nie empirycznych, podczas gdy wielokrotności i podliczniki zarówno jednostek bazowych, jak i pochodnych były oparte na dziesiętnych i identyfikowane za pomocą standardowego zestawu przedrostków.,

RealisationEdit

Zobacz także: realizacja (metrologia)

metr został pierwotnie zdefiniowany jako jedna dziesiąta milionowa odległości między Biegunem Północnym a równikiem przez Paryż.

jednostki bazowe stosowane w systemie pomiarowym muszą być możliwe do zrealizowania. Każdej z definicji jednostek podstawowych w układzie SI towarzyszy zdefiniowana mise en pratique, która szczegółowo opisuje co najmniej jeden sposób pomiaru jednostki podstawowej., W miarę możliwości opracowano definicje jednostek podstawowych, tak aby każde laboratorium wyposażone w odpowiednie przyrządy było w stanie zrealizować normę bez polegania na artefakcie posiadanym przez inne państwo. W praktyce taka realizacja odbywa się pod auspicjami porozumienia wzajemnej akceptacji.

w układzie SI metr standardowy definiuje się jako dokładnie 1/299, 792,458 odległości,jaką światło przemieszcza się w sekundę. Realizacja metrum zależy z kolei od precyzyjnej realizacji drugiego., Istnieją zarówno metody obserwacji astronomicznych, jak i laboratoryjne metody pomiarowe, które są wykorzystywane do realizacji jednostek miernika standardowego. Ponieważ prędkość światła jest teraz dokładnie zdefiniowana w metrach, dokładniejszy pomiar prędkości światła nie skutkuje dokładniejszą wartością dla jego prędkości w jednostkach standardowych, ale raczej dokładniejszą definicją metra. Dokładność zmierzonej prędkości światła jest uważana za mieszczącą się w granicach 1 m / s, a realizacja metrum mieści się w granicach około 3 części na 1 000 000 000, czyli proporcji 0, 3×10−8:1.,

kilogram został pierwotnie zdefiniowany jako masa sztucznego artefaktu platyny-irydu przechowywanego w laboratorium we Francji, do czasu wprowadzenia nowej definicji w maju 2019 roku. Repliki wykonane w 1879 roku w czasie produkcji artefaktu i rozdawane sygnatariuszom Konwencji metrycznej służą jako de facto standardy masy w tych krajach. Kolejne repliki zostały sfabrykowane, ponieważ kolejne kraje przystąpiły do konwencji. Repliki podlegały okresowej walidacji w stosunku do oryginału, zwanej IPK., Okazało się, że zarówno IPK, jak i repliki, czy też obie, ulegają pogorszeniu i nie są już porównywalne: od momentu wyprodukowania różniły się o 50 µg, więc w przenośni dokładność kilograma nie była lepsza niż 5 części na sto milionów lub proporcja 5×10−8:1. Przyjęta redefinicja jednostek podstawowych SI zastąpiła IPK dokładną definicją stałej Plancka, która definiuje kilogram w kategoriach sekundy i metra.,

struktura Jednostki Bazowej i pochodnejedytuj

Główny artykuł: jednostka bazowa (miara)
Zobacz także: jednostka pochodna SI

jednostki bazowe systemu metrycznego zostały pierwotnie przyjęte, ponieważ reprezentowały podstawowe ortogonalne wymiary miary odpowiadające temu, jak postrzegamy naturę: wymiar przestrzenny, wymiar czasowy, jeden dla bezwładności, a później bardziej subtelny dla wymiaru „niewidzialnej substancji” znanej jako elektryczność lub bardziej ogólnie, elektromagnetyzm., Zdefiniowano tylko jedną jednostkę w każdym z tych wymiarów, w przeciwieństwie do starszych systemów, w których przeważało wiele wielkości percepcyjnych o tym samym wymiarze, takich jak cale, stopy i jardy lub uncje, funty i Tony. Jednostki dla innych wielkości, takich jak obszar i objętość, które są również przestrzennymi wielkościami wymiarowymi, zostały wyprowadzone z fundamentalnych przez relacje logiczne, tak że jednostka powierzchni kwadratowej, na przykład, była jednostką długości do kwadratu.,

wiele jednostek pochodnych było już w użyciu przed i w czasie ewolucji systemu metrycznego, ponieważ reprezentowały wygodne abstrakcje dowolnych jednostek bazowych zdefiniowanych dla systemu, szczególnie w naukach ścisłych. Analogiczne jednostki zostały przeskalowane pod względem jednostek nowo utworzonego systemu metrycznego, a ich nazwy przyjęte do systemu. Wiele z nich wiązało się z elektromagnetyzmem., Inne jednostki percepcyjne, takie jak objętość, które nie zostały zdefiniowane w kategoriach jednostek bazowych, zostały włączone do systemu z definicjami w metrycznych jednostkach bazowych, tak że system pozostał prosty. Rosła liczba jednostek, ale system zachował jednolitą strukturę.

Współczynnik Dziesiętnyedytuj

niektóre zwyczajowe systemy wag i miar miały wskaźniki dwunastnicy, co oznaczało, że ilości były wygodnie podzielne przez 2, 3, 4 i 6. Ale trudno było zrobić arytmetykę z takimi rzeczami, jak 1⁄4 funt lub 1⁄3 stopa., Nie było systemu notacji dla kolejnych ułamków: na przykład 1 ♣ 3 z 1 ♣ 3 stopy nie było ani cala, ani żadnej innej jednostki. Jednak system liczenia dziesiętnego miał notację, a system miał algebraiczną właściwość multiplikatywnego zamknięcia: ułamek ułamka lub wielokrotność ułamka była ilością w systemie, jak 1⁄10 z 1⁄10, która jest 1⁄100. Tak więc Radix dziesiętny stał się stosunkiem wielkości jednostek systemu metrycznego.,

przedrostki dla wielokrotności i podlicznikówedytuj

Główny artykuł: przedrostek metryczny

w systemie metrycznym wielokrotności i podliczniki jednostek są zgodne ze wzorem dziesiętnym.,d>

k 1000 103 hecto h 100 102 deca da 10 101 (none) (none) 1 100 deci d 0.,1 10−1 centi c 0.01 10−2 milli m 0.001 10−3 micro μ 0.000001 10−6 nano n 0.,000000001 10−9 pico p 0.000000000001 10−12

A common set of decimal-based prefixes that have the effect of multiplication or division by an integer power of ten can be applied to units that are themselves too large or too small for practical use., Koncepcja używania spójnych, klasycznych (łacińskich lub greckich) nazw przedrostków została po raz pierwszy zaproponowana w raporcie Francuskiej rewolucyjnej Komisji Miar i Wag w maju 1793 roku.: 89-96 prefiks kilo, na przykład, jest używany do pomnożenia jednostki przez 1000, a prefiks milli oznacza jedną tysięczną część jednostki. Tak więc kilogram i kilometr to odpowiednio tysiąc gramów i metrów, a miligram i milimetr to odpowiednio jedna tysięczna grama i metra. Relacje te można zapisać symbolicznie jako:

1 mg = 0.,001 g
1 km = 1000 m

we wczesnych czasach mnożniki, które były dodatnimi potęgami dziesięciu, otrzymywały przedrostki pochodzenia greckiego, takie jak kilo – i mega -, a te, które były ujemnymi potęgami dziesięciu, otrzymywały przedrostki pochodzenia łacińskiego, takie jak centi-i milli -. Jednak rozszerzenia systemu prefiksów z 1935 roku nie były zgodne z tą konwencją: prefiksy nano – i mikro -, na przykład mają greckie korzenie.: 222-223 w XIX wieku przedrostek myria -, pochodzący od greckiego słowa μύριοι( mýrioi), był używany jako mnożnik dla 10000.,

przy stosowaniu prefiksów do pochodnych jednostek powierzchni i objętości, które są wyrażone w jednostkach długości do kwadratu lub w kostce, operatory kwadratowe i sześcianowe są stosowane do jednostki długości wraz z prefiksem, jak pokazano poniżej.

prefiksy nie są zwykle używane do wskazania wielokrotności sekundy większej niż 1; zamiast nich używane są jednostki SI minut, godzin i dni. Z drugiej strony prefiksy są używane dla wielokrotności jednostki objętości Nie-SI, litra (l, L), np. mililitrów (ml).,

CoherenceEdit

Główny artykuł: Coherence (units of measure)

James Clerk Maxwell odegrał ważną rolę w opracowaniu koncepcji spójnego systemu CGS i rozszerzeniu systemu metrycznego o jednostki elektryczne.

każdy wariant systemu metrycznego ma pewien stopień spójności—jednostki pochodne są bezpośrednio związane z jednostkami bazowymi bez potrzeby stosowania pośrednich współczynników przeliczeniowych., For example, in a coherent system the units of force, energy and power are chosen so that the equations

force = mass × acceleration
energy = force × distance
energy = power × time

hold without the introduction of unit conversion factors., Po zdefiniowaniu zbioru spójnych jednostek, inne zależności w fizyce, które używają tych jednostek, będą automatycznie prawdziwe. W związku z tym równanie Einsteina masy i energii, E = mc2, nie wymaga stałych zewnętrznych, gdy jest wyrażone w jednostkach koherentnych.

system CGS miał dwie jednostki energii, erg, który był związany z mechaniką i kalorii, która była związana z energią cieplną; więc tylko jedna z nich (erg) mogła nosić spójny związek z jednostkami bazowymi. Koherencja była celem projektowym układu SI, w wyniku czego zdefiniowano tylko jedną jednostkę energii-dżul.,

Racjonalizacjaedytuj

równania Maxwella elektromagnetyzmu zawierały czynnik odnoszący się do steradianów, reprezentatywny dla faktu, że ładunki elektryczne i pola magnetyczne mogą być uważane za emanujące z punktu i propagujące się równomiernie we wszystkich kierunkach, tj. sferycznie. Czynnik ten pojawił się niezręcznie w wielu równaniach fizyki zajmujących się wymiarowością elektromagnetyzmu, a czasem innych rzeczy.