ระบบเมตริก
ระบบเมตริกเป็นระบบการวัดที่ประสบความสำเร็จในระบบ decimalised ขึ้นอยู่กับเมตรนำมาใช้ในประเทศฝรั่งเศสในยุค 1790 พัฒนาการทางประวัติศาสตร์ของระบบเหล่านี้สิ้นสุดลงในคำจำกัดความของระบบหน่วยระหว่างประเทศ (SI) ภายใต้การกำกับดูแลของหน่วยงานมาตรฐานสากล
วิวัฒนาการทางประวัติศาสตร์ของระบบเมตริกทำให้เกิดการยอมรับหลักการหลายประการ แต่ละมิติพื้นฐานของธรรมชาติแสดงโดยหน่วยวัดฐานเดียว ความหมายของหน่วยพื้นฐานได้รับมากขึ้นตระหนักจากหลักการธรรมชาติมากกว่าโดยสำเนาของสิ่งประดิษฐ์ทางกายภาพ สำหรับปริมาณที่ได้มาจากหน่วยพื้นฐานพื้นฐานของระบบจะใช้หน่วยที่ได้จากหน่วยฐานเช่นตารางเมตรเป็นหน่วยที่ได้มาสำหรับพื้นที่ซึ่งเป็นปริมาณที่ได้จากความยาว หน่วยที่ได้รับเหล่านี้มีความสอดคล้องกันซึ่งหมายความว่าพวกมันเกี่ยวข้องกับผลของพลังของหน่วยฐานเท่านั้นโดยไม่มีปัจจัยเชิงประจักษ์ สำหรับปริมาณใด ๆ ที่หน่วยมีชื่อและสัญลักษณ์พิเศษชุดขยายของหน่วยที่เล็กและใหญ่กว่าจะถูกกำหนดซึ่งสัมพันธ์กันโดยปัจจัยของพลังสิบ หน่วยของเวลาที่ควรจะเป็นสอง ; หน่วยความยาวควรเป็นเมตรหรือทศนิยมหลายเท่า และหน่วยของมวลควรเป็นกรัมหรือทศนิยมของมัน
ระบบเมตริกมีการพัฒนามาตั้งแต่ปี 1790 เนื่องจากวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีมีการพัฒนาในการจัดหาระบบการวัดแบบสากลเพียงระบบเดียว ก่อนและนอกเหนือไปจาก SI ตัวอย่างอื่น ๆ ของระบบเมตริกมีดังต่อไปนี้: ระบบ MKS ของหน่วยและระบบMKSAซึ่งเป็นผู้บุกเบิกโดยตรงของ SI; ระบบเซนติเมตร - กรัม - วินาที (CGS)และชนิดย่อยของมันระบบไฟฟ้าสถิต CGS (cgs-esu) ระบบแม่เหล็กไฟฟ้า CGS (cgs-emu) และการผสมผสานที่ยังคงเป็นที่นิยมคือระบบเกาส์เซียน ; ระบบเมตร - ตัน - วินาที (MTS) ; และระบบเมตริกความโน้มถ่วงซึ่งสามารถขึ้นอยู่กับมิเตอร์หรือเซนติเมตรและกรัม (-force) หรือกิโลกรัม (-force)
พื้นหลัง
การปฏิวัติฝรั่งเศส (พ.ศ. 2332-2542) เปิดโอกาสให้ชาวฝรั่งเศสปฏิรูประบบชั่งน้ำหนักและมาตรการในท้องถิ่นที่ยุ่งยากและล้าสมัย Charles Maurice de Talleyrand ได้สนับสนุนระบบใหม่ที่มีพื้นฐานมาจากหน่วยธรรมชาติโดยเสนอต่อรัฐสภาฝรั่งเศสในปี 1790 ว่าระบบดังกล่าวได้รับการพัฒนา Talleyrand มีความทะเยอทะยานที่จะนำระบบธรรมชาติและมาตรฐานใหม่มาใช้ทั่วโลกและกระตือรือร้นที่จะให้ประเทศอื่น ๆ มีส่วนร่วมในการพัฒนา บริเตนใหญ่เพิกเฉยต่อคำเชิญให้ร่วมงานดังนั้นFrench Academy of Sciencesจึงตัดสินใจในปี 1791 ที่จะไปคนเดียวและพวกเขาจัดตั้งคณะกรรมการขึ้นเพื่อจุดประสงค์ คณะกรรมการตัดสินใจว่ามาตรฐานของความยาวควรเป็นไปตามขนาดของโลก พวกเขากำหนดความยาวนั้นเป็น 'เมตร' และความยาวของมันเป็นหนึ่งในสิบล้านของความยาวของควอดแรนท์บนพื้นผิวโลกจากเส้นศูนย์สูตรถึงขั้วโลกเหนือ ในปีพ. ศ. 2342 หลังจากสำรวจความยาวของควอดแรนต์แล้วระบบใหม่ได้เปิดตัวในฝรั่งเศส [1] : 145–149
หน่วยของระบบเมตริกซึ่ง แต่เดิมนำมาจากคุณสมบัติที่สังเกตได้ของธรรมชาติในขณะนี้ถูกกำหนดโดยค่าคงที่ทางกายภาพเจ็ดค่าที่ได้รับค่าตัวเลขที่แน่นอนในรูปของหน่วย ในรูปแบบที่ทันสมัยของระบบหน่วยสากล (SI) หน่วยฐานทั้งเจ็ดคือเมตรสำหรับความยาวกิโลกรัมสำหรับมวลวินาทีสำหรับเวลาแอมป์สำหรับกระแสไฟฟ้าเคลวินสำหรับอุณหภูมิแคนเดลาสำหรับความเข้มของการส่องสว่างและโมลสำหรับจำนวน สาร. สิ่งเหล่านี้ร่วมกับหน่วยที่ได้รับสามารถวัดปริมาณทางกายภาพใด ๆ หน่วยที่ได้มาอาจมีชื่อหน่วยของตัวเองเช่นวัตต์ (J / s) และลักซ์ (cd / m 2 ) หรืออาจแสดงเป็นหน่วยฐานร่วมกันเช่นความเร็ว (m / s) และความเร่ง (m / s 2 ). [2]
ระบบเมตริกได้รับการออกแบบให้มีคุณสมบัติที่ทำให้ใช้งานง่ายและใช้ได้อย่างกว้างขวางรวมถึงหน่วยที่อิงตามโลกธรรมชาติอัตราส่วนทศนิยมคำนำหน้าสำหรับการทวีคูณและการทวีคูณย่อยและโครงสร้างของหน่วยฐานและหน่วยที่ได้รับ นอกจากนี้ยังเป็นระบบที่สอดคล้องกันซึ่งหมายความว่าหน่วยของมันไม่แนะนำปัจจัยการแปลงที่ไม่ได้แสดงอยู่ในสมการที่เกี่ยวข้องกับปริมาณ มันมีคุณสมบัติที่เรียกว่าการหาเหตุผลเข้าข้างตนเองที่กำจัดค่าคงที่ของสัดส่วนในสมการฟิสิกส์
ระบบเมตริกสามารถขยายได้และมีการกำหนดหน่วยที่ได้รับใหม่ตามความจำเป็นในสาขาต่างๆเช่นรังสีวิทยาและเคมี ตัวอย่างเช่นคาทาลซึ่งเป็นหน่วยที่ได้รับสำหรับกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาที่เทียบเท่ากับหนึ่งโมลต่อวินาที (1 โมล / วินาที) ถูกเพิ่มในปี 2542
หลักการ
แม้ว่าระบบเมตริกจะมีการเปลี่ยนแปลงและพัฒนาตั้งแต่เริ่มต้น แต่แนวคิดพื้นฐานแทบจะไม่เปลี่ยนแปลง ได้รับการออกแบบสำหรับการใช้งานข้ามชาติประกอบไปด้วยชุดพื้นฐานของหน่วยของการวัดบัดนี้เป็นที่รู้จักในฐานะหน่วยพื้นฐาน หน่วยที่ได้รับถูกสร้างขึ้นจากหน่วยฐานโดยใช้ความสัมพันธ์เชิงตรรกะแทนที่จะเป็นเชิงประจักษ์ในขณะที่การทวีคูณและการส่งย่อยของทั้งสองหน่วยฐานและหน่วยที่ได้รับมาเป็นฐานสิบและระบุโดยชุดคำนำหน้ามาตรฐาน
สำนึก
หน่วยฐานที่ใช้ในระบบการวัดจะต้องเป็นที่คาดว่า แต่ละคำจำกัดความของหน่วยฐานใน SI จะมาพร้อมกับmise en pratique [การปฏิบัติจริง] ที่กำหนดไว้ซึ่งอธิบายรายละเอียดอย่างน้อยหนึ่งวิธีที่สามารถวัดหน่วยฐานได้ [4]หากเป็นไปได้คำจำกัดความของหน่วยฐานได้รับการพัฒนาเพื่อให้ห้องปฏิบัติการใด ๆ ที่ติดตั้งเครื่องมือที่เหมาะสมจะสามารถบรรลุมาตรฐานได้โดยไม่ต้องพึ่งพาสิ่งประดิษฐ์ที่จัดขึ้นโดยประเทศอื่น ในทางปฏิบัติสำนึกดังกล่าวจะกระทำภายใต้การอุปถัมภ์ของการจัดการยอมรับซึ่งกันและกัน [5]
ใน SI มาตรฐานเมตรถูกกำหนดให้เป็นว่า 1 / 299,792,458 ของระยะทางที่แสงเดินทางในครั้งที่สอง การรับรู้ของมิเตอร์ขึ้นอยู่กับการรับรู้วินาทีที่แม่นยำ มีทั้งวิธีการสังเกตทางดาราศาสตร์และวิธีการวัดในห้องปฏิบัติการที่ใช้ในการรับรู้หน่วยของเครื่องวัดมาตรฐาน เนื่องจากขณะนี้ความเร็วของแสงถูกกำหนดไว้อย่างแน่นอนในแง่ของมิเตอร์การวัดความเร็วแสงที่แม่นยำยิ่งขึ้นจึงไม่ส่งผลให้ความเร็วของแสงเป็นตัวเลขที่แม่นยำยิ่งขึ้นในหน่วยมาตรฐาน แต่เป็นการกำหนดความหมายของมิเตอร์ให้แม่นยำยิ่งขึ้น ความแม่นยำของความเร็วแสงที่วัดได้ถือว่าอยู่ในระยะ 1 เมตร / วินาทีและการรับรู้ของมิเตอร์อยู่ภายในประมาณ 3 ส่วนใน 1,000,000,000 หรือในสัดส่วน 0.3x10 −8 : 1
กิโลกรัมถูกกำหนดเดิมเป็นมวลของสิ่งประดิษฐ์ที่มนุษย์สร้างขึ้นของทองคำอิริเดียมจัดขึ้นในห้องปฏิบัติการในประเทศฝรั่งเศสจนนิยามใหม่ได้รับการแนะนำพฤษภาคม 2019 แบบจำลองที่สร้างขึ้นในปี พ.ศ. 2422 ในช่วงเวลาของการประดิษฐ์สิ่งประดิษฐ์และแจกจ่ายให้กับผู้ลงนามในอนุสัญญามิเตอร์ถือเป็นมาตรฐานของมวลในประเทศเหล่านั้น มีการประดิษฐ์แบบจำลองเพิ่มเติมเนื่องจากมีประเทศอื่น ๆ เข้าร่วมการประชุม แบบจำลองที่อยู่ภายใต้การตรวจสอบเป็นระยะ ๆ โดยเมื่อเทียบกับเดิมที่เรียกว่าIPK เห็นได้ชัดว่า IPK หรือแบบจำลองหรือทั้งสองอย่างกำลังเสื่อมสภาพและไม่สามารถเทียบเคียงได้อีกต่อไปพวกมันแตกต่างกัน 50 ไมโครกรัมนับตั้งแต่การผลิตดังนั้นเปรียบเปรยความแม่นยำของกิโลกรัมจึงไม่ดีไปกว่า 5 ส่วนในร้อยล้านหรือก สัดส่วน 5x10 −8 : 1 การกำหนดนิยามใหม่ของหน่วยฐาน SI ที่ได้รับการยอมรับแทนที่ IPK ด้วยคำจำกัดความที่แน่นอนของค่าคงที่พลังค์ซึ่งกำหนดกิโลกรัมในรูปของวินาทีและมิเตอร์
ฐานและโครงสร้างหน่วยที่ได้รับ
เดิมใช้หน่วยฐานของระบบเมตริกเนื่องจากเป็นตัวแทนของขนาดพื้นฐานของการวัดมุมฉากที่สอดคล้องกับวิธีที่เรารับรู้ธรรมชาติ ได้แก่ มิติเชิงพื้นที่มิติเวลาหนึ่งสำหรับความเฉื่อยและต่อมาเป็นหน่วยที่ละเอียดกว่าสำหรับมิติของ "สสารที่มองไม่เห็น "ที่เรียกว่าไฟฟ้าหรือโดยทั่วไปแม่เหล็กไฟฟ้า มีการกำหนดหน่วยหนึ่งและหน่วยเดียวในแต่ละมิติซึ่งแตกต่างจากระบบรุ่นเก่าที่มีปริมาณการรับรู้หลายมิติที่มีมิติเดียวกันเช่นนิ้วฟุตและหลาหรือออนซ์ปอนด์และตัน หน่วยสำหรับปริมาณอื่น ๆ เช่นพื้นที่และปริมาตรซึ่งเป็นปริมาณมิติเชิงพื้นที่ได้มาจากค่าพื้นฐานโดยความสัมพันธ์เชิงตรรกะดังนั้นหน่วยของพื้นที่กำลังสองคือหน่วยของความยาวกำลังสอง
หน่วยที่ได้รับจำนวนมากถูกนำมาใช้ก่อนและในช่วงเวลาที่ระบบเมตริกพัฒนาขึ้นเนื่องจากหน่วยเหล่านี้เป็นตัวแทนของนามธรรมที่สะดวกของหน่วยฐานใด ๆ ที่กำหนดไว้สำหรับระบบโดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านวิทยาศาสตร์ ดังนั้นหน่วยที่คล้ายคลึงกันจึงถูกปรับขนาดในแง่ของหน่วยของระบบเมตริกที่สร้างขึ้นใหม่และชื่อของพวกมันถูกนำมาใช้ในระบบ สิ่งเหล่านี้เกี่ยวข้องกับแม่เหล็กไฟฟ้า หน่วยการรับรู้อื่น ๆ เช่นปริมาตรซึ่งไม่ได้กำหนดไว้ในรูปของหน่วยฐานถูกรวมไว้ในระบบโดยมีคำจำกัดความในหน่วยฐานเมตริกเพื่อให้ระบบยังคงเรียบง่าย มันเพิ่มขึ้นในจำนวนหน่วย แต่ระบบยังคงมีโครงสร้างที่สม่ำเสมอ
อัตราส่วนทศนิยม
บางระบบจารีตประเพณีของน้ำหนักและมาตรการมีอัตราส่วนส่วนที่สิบสองซึ่งหมายความว่าปริมาณที่อยู่ในทำเลที่สะดวกหารด้วย 2, 3, 4, และ 6 แต่มันก็เป็นเรื่องยากที่จะทำเลขคณิตกับสิ่งที่ต้องการ1 / 4ปอนด์หรือ 1 / 3ฟุต ไม่มีระบบสัญกรณ์สำหรับเศษส่วนต่อเนื่องตัวอย่างเช่น 1 / 3ของ 1 / 3ของเท้าไม่ได้เป็นนิ้วหรือหน่วยงานอื่นใด แต่ระบบการนับในอัตราส่วนทศนิยมไม่มีสัญกรณ์และระบบมีคุณสมบัติทางพีชคณิตของการปิดแบบทวีคูณเศษของเศษส่วนหรือจำนวนเศษส่วนเป็นปริมาณในระบบเช่น 1 / 10ของ 1 / 10ซึ่งเป็น 1 / 100 ดังนั้นเลขฐานสิบจึงกลายเป็นอัตราส่วนระหว่างขนาดหน่วยของระบบเมตริก
คำนำหน้าสำหรับการทวีคูณและรายการย่อย
ในระบบเมตริกหน่วยทวีคูณและหน่วยย่อยจะเป็นไปตามรูปแบบทศนิยม [หมายเหตุ 1]
| คำนำหน้าเมตริกในการใช้งานในชีวิตประจำวัน | |||
|---|---|---|---|
| คำนำหน้า | สัญลักษณ์ | ปัจจัย | อำนาจ |
| เทรา | ที | 1 000 000 000 000 | 10 12 |
| giga | ช | 1 000 000 000 | 10 9 |
| เมกะ | ม | 1 000 000 | 10 6 |
| กิโล | k | 1 000 | 10 3 |
| เฮกโต | ซ | 100 | 10 2 |
| Deca | ดา | 10 | 10 1 |
| (ไม่มี) | (ไม่มี) | 1 | 10 0 |
| เดซิ | ง | 0.1 | 10 −1 |
| เซนติ | ค | 0.01 | 10 −2 |
| มิลลิวินาที | ม | 0.001 | 10 −3 |
| ไมโคร | μ | 0.000 001 | 10 นาที6 |
| นาโน | n | 0.000 000 001 | 10 นาที9 |
| ปิโก | น | 0.000 000 000 001 | 10 นาที12 วินาที |
ชุดคำนำหน้าฐานทศนิยมทั่วไปที่มีผลของการคูณหรือการหารด้วยกำลังจำนวนเต็มสิบสามารถนำไปใช้กับหน่วยที่มีขนาดใหญ่เกินไปหรือเล็กเกินไปสำหรับการใช้งานจริง แนวคิดของการใช้ชื่อคลาสสิก ( ละตินหรือกรีก ) ที่สอดคล้องกันสำหรับคำนำหน้าถูกเสนอครั้งแรกในรายงานของคณะกรรมาธิการชั่งน้ำหนักและมาตรการการปฏิวัติฝรั่งเศสในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2336 [3] : 89–96คำนำหน้ากิโลเช่นใช้ เพื่อคูณหน่วยด้วย 1,000 และคำนำหน้ามิลลิคือเพื่อระบุส่วนหนึ่งในพันของหน่วย ดังนั้นกิโลกรัมและกิโลเมตรจึงเป็นหนึ่งพันกรัมและเมตรตามลำดับและมิลลิกรัมและมิลลิเมตรเท่ากับหนึ่งในพันของกรัมและเมตรตามลำดับ ความสัมพันธ์เหล่านี้สามารถเขียนในเชิงสัญลักษณ์ได้ว่า: [6]
ในวันแรกคูณที่มีอำนาจในเชิงบวกของสิบได้รับคำนำหน้ามาจากภาษากรีกเช่นkilo-และmega-และผู้ที่มีอำนาจเชิงลบของสิบได้รับคำนำหน้าละตินมาเช่นcenti-และหนึ่งในพัน อย่างไรก็ตามส่วนขยายของระบบคำนำหน้าในปี 1935 ไม่เป็นไปตามแบบแผนนี้: คำนำหน้านาโนและไมโครเช่นมีรากศัพท์ภาษากรีก [1] : 222–223ในช่วงศตวรรษที่ 19 คำนำหน้าmyria-ซึ่งมาจากคำภาษากรีกμύριοι ( mýrioi ) ถูกใช้เป็นตัวคูณสำหรับ10 000 [7]
เมื่อใช้คำนำหน้ากับหน่วยพื้นที่และปริมาตรที่ได้รับซึ่งแสดงในรูปของหน่วยความยาวกำลังสองหรือลูกบาศก์ตัวดำเนินการสี่เหลี่ยมและลูกบาศก์จะถูกนำไปใช้กับหน่วยความยาวรวมทั้งคำนำหน้าดังที่แสดงด้านล่าง [6]
| 1 มม. 2 (ตารางมิลลิเมตร) | = (1 มม.) 2 | = (0.001 ม.) 2 | = 0.000 001 ม. 2 |
| 1 กม. 2 ( ตร.กม. ) | = (1 กม.) 2 | = (1,000 ม.) 2 | = 1 000 000 ม. 2 |
| 1 มม. 3 (ลูกบาศก์มิลลิเมตร) | = (1 มม.) 3 | = (0.001 ม.) 3 | = 0.000 000 001 ม. 3 |
| 1 กม. 3 (ลูกบาศก์กิโลเมตร) | = (1 กม.) 3 | = (1,000 ม.) 3 | = 1 000 000 000 ม. 3 |
มักไม่ใช้คำนำหน้าเพื่อระบุการคูณของวินาทีที่มากกว่า 1 หน่วยที่ไม่ใช่ศรีนาที , ชั่วโมงและวันที่จะถูกนำมาใช้แทน ในทางกลับกันคำนำหน้าใช้สำหรับการทวีคูณของหน่วยปริมาตรที่ไม่ใช่ SI คือลิตร (l, L) เช่นมิลลิลิตร (มล.) [6]
การเชื่อมโยงกัน
ระบบเมตริกแต่ละตัวแปรมีระดับความสอดคล้องกัน - หน่วยที่ได้มาเกี่ยวข้องโดยตรงกับหน่วยฐานโดยไม่ต้องใช้ปัจจัยการแปลงขั้นกลาง [8]ตัวอย่างเช่นในระบบเชื่อมโยงกันของหน่วยแรง , พลังงานและพลังงานได้รับการแต่งตั้งเพื่อให้สมการ
| บังคับ | = | มวล | × | การเร่งความเร็ว |
| พลังงาน | = | บังคับ | × | ระยะทาง |
| พลังงาน | = | อำนาจ | × | เวลา |
ถือโดยไม่ต้องใช้ปัจจัยการแปลงหน่วย เมื่อกำหนดชุดของหน่วยที่สอดคล้องกันแล้วความสัมพันธ์อื่น ๆ ในฟิสิกส์ที่ใช้หน่วยเหล่านั้นจะเป็นจริงโดยอัตโนมัติ ดังนั้นEinstein 's สมมวลพลังงาน , E = MC 2ไม่จำเป็นต้องคงภายนอกเมื่อแสดงในหน่วยที่เชื่อมโยงกัน [9]
ระบบ CGSมีสองหน่วยของพลังงานที่เอิร์กที่เกี่ยวข้องกับกลศาสตร์และแคลอรี่ที่เกี่ยวข้องกับพลังงานความร้อน ; ดังนั้นมีเพียงหนึ่งในนั้น (erg) เท่านั้นที่สามารถมีความสัมพันธ์ที่สอดคล้องกันกับหน่วยฐานได้ การเชื่อมโยงกันเป็นจุดมุ่งหมายของการออกแบบของ SI ซึ่งส่งผลให้ในเวลาเพียงหนึ่งหน่วยของพลังงานที่ถูกกำหนดไว้ - The จูล [10]
การหาเหตุผล
สมการแม่เหล็กไฟฟ้าของแมกซ์เวลล์มีปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับสเตราเดียนซึ่งเป็นตัวแทนของความจริงที่ว่าประจุไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กอาจได้รับการพิจารณาว่าปล่อยออกมาจากจุดหนึ่งและแพร่กระจายอย่างเท่าเทียมกันในทุกทิศทางเช่นทรงกลม ปัจจัยนี้ปรากฏขึ้นอย่างเชื่องช้าในสมการฟิสิกส์หลายประการที่เกี่ยวข้องกับมิติของแม่เหล็กไฟฟ้าและบางครั้งสิ่งอื่น ๆ
ระบบเมตริกทั่วไป
มีการพัฒนาระบบเมตริกที่แตกต่างกันจำนวนมากโดยทั้งหมดใช้Mètre des ArchivesและKilogram des Archives (หรือลูกหลานของพวกเขา) เป็นหน่วยฐาน แต่จะแตกต่างกันในคำจำกัดความของหน่วยที่ได้รับต่างๆ
| ตัวแปรของระบบเมตริก | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Gaussian วินาทีและระบบกลไกแรกของหน่วย
ในปีพ. ศ. 2375 เกาส์ใช้วินาทีทางดาราศาสตร์เป็นหน่วยฐานในการกำหนดความโน้มถ่วงของโลกและร่วมกับกรัมและมิลลิเมตรกลายเป็นระบบแรกของหน่วยเชิงกล
ระบบเซนติเมตร - กรัม - วินาที
ระบบหน่วยเซนติเมตร - กรัม - สอง (CGS) เป็นระบบเมตริกแรกที่เชื่อมโยงกันซึ่งได้รับการพัฒนาในทศวรรษที่ 1860 และได้รับการส่งเสริมโดย Maxwell และ Thomson ในปีพ. ศ. 2417 ระบบนี้ได้รับการส่งเสริมอย่างเป็นทางการโดยBritish Association for the Advancement of Science (BAAS) [11]ลักษณะของระบบที่มีความหนาแน่นที่จะแสดงในกรัม / ซม. 3กำลังแสดงในdynesและพลังงานกลในergs พลังงานความร้อนถูกกำหนดเป็นแคลอรี่หนึ่งแคลอรี่เป็นพลังงานที่ต้องใช้ในการเพิ่มอุณหภูมิของน้ำหนึ่งกรัมจาก 15.5 ° C เป็น 16.5 ° C ที่ประชุมยังรับรู้ชุดของหน่วยสองชุดสำหรับคุณสมบัติทางไฟฟ้าและแม่เหล็กนั่นคือชุดของหน่วยไฟฟ้าสถิตและชุดแม่เหล็กไฟฟ้าของหน่วย [12]
ระบบ EMU, ESU และ Gaussian ของหน่วยไฟฟ้า
ระบบไฟฟ้าหลายระบบถูกกำหนดขึ้นหลังจากการค้นพบกฎของโอห์มในปี พ.ศ. 2367
ระบบไฟฟ้าและหน่วยแม่เหล็กระหว่างประเทศ
หน่วยไฟฟ้า CGS นั้นยุ่งยากในการทำงาน นี้ได้รับการแก้ไขที่ 1893 International Congress ไฟฟ้าจัดขึ้นในชิคาโกโดยกำหนด "ระหว่างประเทศ" แอมป์และโอห์มใช้คำจำกัดความอยู่บนพื้นฐานของเมตร , กิโลกรัมและครั้งที่สอง [13]
ระบบแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงต้นอื่น ๆ ของหน่วย
ในช่วงเวลาเดียวกันกับที่ระบบ CGS ได้รับการขยายเพื่อรวมแม่เหล็กไฟฟ้าระบบอื่น ๆ ได้รับการพัฒนาโดยโดดเด่นด้วยการเลือกหน่วยฐานที่สอดคล้องกันซึ่งรวมถึงระบบปฏิบัติการของหน่วยไฟฟ้าหรือระบบ QES (ควอด - สิบเอ็ดโปรแกรม - วินาที) คือ กำลังใช้. [14] : 268 [15] : 17 ที่นี่หน่วยฐานคือรูปสี่เหลี่ยมเท่ากับ10 7 ม. (ประมาณหนึ่งในสี่ของเส้นรอบวงโลก), สิบเอ็ดกรัมเท่ากับ10 −11 กรัมและวินาที สิ่งเหล่านี้ถูกเลือกเพื่อให้หน่วยไฟฟ้าที่สอดคล้องกันของความต่างศักย์กระแสและความต้านทานมีขนาดที่สะดวก
ระบบ MKS และ MKSA
ในปี 1901 Giovanni Giorgiแสดงให้เห็นว่าการเพิ่มหน่วยไฟฟ้าเป็นหน่วยฐานที่สี่สามารถแก้ไขความผิดปกติต่างๆในระบบแม่เหล็กไฟฟ้าได้ ระบบเมตร - กิโลกรัม - วินาที - คูลอมบ์ (MKSC) และเมตร - กิโลกรัม - วินาที - แอมแปร์ (MKSA) เป็นตัวอย่างของระบบดังกล่าว [16]
ระบบหน่วย ( Système Unites d'ระหว่างประเทศหรือ SI) เป็นปัจจุบันระหว่างประเทศระบบเมตริกมาตรฐานและยังเป็นระบบที่ใช้กันอย่างแพร่หลายทั่วโลก มันเป็นส่วนขยายของระบบ MKSA Giorgi ของ - หน่วยฐานเป็นเมตรกิโลกรัมสองแอมป์, เคลวิน , แคนเดลาและตัวตุ่น [10]ระบบ MKS (เมตร - กิโลกรัม - วินาที) เริ่มมีขึ้นในปี 2432 เมื่อสิ่งประดิษฐ์สำหรับมิเตอร์และกิโลกรัมถูกประดิษฐ์ขึ้นตามอนุสัญญามิเตอร์ ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 มีการเพิ่มหน่วยไฟฟ้าที่ไม่ระบุรายละเอียดและระบบนี้เรียกว่า MKSX เมื่อเห็นได้ชัดว่าหน่วยจะเป็นแอมแปร์ระบบจะเรียกว่าระบบ MKSA และเป็นบรรพบุรุษโดยตรงของ SI
ระบบเมตร - ตัน - วินาที
ระบบเมตรตันที่สองของหน่วย (MTS) อยู่บนพื้นฐานของเมตรตันและครั้งที่สอง - หน่วยของแรงเป็นsthèneและหน่วยของความดันเป็นpièze มันถูกคิดค้นในประเทศฝรั่งเศสสำหรับใช้ในอุตสาหกรรมและ 1933-1955 ถูกนำมาใช้ทั้งในประเทศฝรั่งเศสและในสหภาพโซเวียต [17] [18]
ระบบแรงโน้มถ่วง
ระบบเมตริกใช้แรงโน้มถ่วงกิโลกรัมแรง (kilopond) เป็นหน่วยฐานของแรงที่มีมวลวัดในหน่วยที่รู้จักกันเป็นHYL , Technische Masseneinheit (TME), แก้วหรือกระสุนเมตริก [19]แม้ว่า CGPM จะมีมติในปี 1901 โดยกำหนดค่ามาตรฐานของความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงเป็น 980.665 ซม. / วินาที2หน่วยความโน้มถ่วงไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของระบบหน่วยสากล (SI) [20]
ระบบหน่วยสากล
International System of Units เป็นระบบเมตริกที่ทันสมัย มันขึ้นอยู่กับระบบเมตร - กิโลกรัมวินาที - แอมแปร์ (MKSA) ของหน่วยตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ 20 นอกจากนี้ยังรวมถึงหน่วยที่ได้รับที่สอดคล้องกันจำนวนมากสำหรับปริมาณทั่วไปเช่นกำลังไฟ (วัตต์) และการฉายรังสี (ลูเมน) หน่วยไฟฟ้าถูกนำมาจากระบบสากลจากนั้นใช้งาน หน่วยอื่น ๆ เช่นหน่วยพลังงาน (จูล) ถูกจำลองมาจากระบบ CGS รุ่นเก่า แต่ปรับขนาดให้สอดคล้องกับหน่วย MKSA หน่วยฐานเพิ่มเติมอีกสองหน่วยคือเคลวินซึ่งเทียบเท่ากับองศาเซลเซียสสำหรับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิทางอุณหพลศาสตร์ แต่ตั้งค่าเพื่อให้ 0 K เป็นศูนย์สัมบูรณ์และแคนเดลาซึ่งเทียบเท่ากับหน่วยเทียนสากลของการส่องสว่างโดยประมาณ - ถูกนำมาใช้ ต่อมามีการเพิ่มหน่วยฐานอื่นคือโมลซึ่งเป็นหน่วยของมวลที่เทียบเท่ากับจำนวนโมเลกุลที่ระบุของ Avogadro พร้อมกับหน่วยที่ได้รับอื่น ๆ อีกหลายหน่วย
ระบบดังกล่าวได้รับการประกาศใช้โดยการประชุมใหญ่เรื่องน้ำหนักและมาตรการ (ฝรั่งเศส: Conférencegénérale des poids et mesures - CGPM) ในปี 1960 ในเวลานั้นเครื่องวัดได้รับการกำหนดใหม่ในแง่ของความยาวคลื่นของเส้นสเปกตรัมของคริปทอน -86 [ หมายเหตุ 2]อะตอมและสิ่งประดิษฐ์มิเตอร์มาตรฐานจากปีพ. ศ. 2432 ได้เลิกใช้แล้ว
ปัจจุบันระบบหน่วยสากลประกอบด้วยหน่วยฐาน 7 หน่วยและหน่วยที่ได้มาซึ่งเชื่อมโยงกันนับไม่ถ้วนรวมถึง 22 หน่วยที่มีชื่อพิเศษ หน่วยที่ได้รับใหม่ล่าสุดคือคาตัลสำหรับกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาถูกเพิ่มเข้ามาในปี 2542 หน่วยฐานทั้งหมดยกเว้นหน่วยที่สองได้รับรู้ในแง่ของค่าคงที่แน่นอนและไม่แน่นอนของฟิสิกส์หรือคณิตศาสตร์โมดูโลส่วนเหล่านั้นของคำจำกัดความซึ่งขึ้นอยู่กับ ที่สองนั้นเอง ด้วยเหตุนี้ความเร็วของแสงจึงกลายเป็นค่าคงที่ที่กำหนดไว้อย่างแน่นอนและกำหนดมิเตอร์เป็น 1 ⁄ 299,792,458ของแสงระยะทางเดินทางในหนึ่งวินาที จนถึงปี 2019กิโลกรัมนี้ถูกกำหนดโดยสิ่งประดิษฐ์ที่มนุษย์สร้างขึ้นของทองคำขาว - อิริเดียมที่เสื่อมสภาพ ช่วงของคำนำหน้าฐานสิบถูกขยายเป็น 10 24 ( yotta– ) และ 10 −24 ( yocto– )
ระบบหน่วยสากลได้รับการนำมาใช้เป็นระบบชั่งน้ำหนักและมาตรการอย่างเป็นทางการของทุกประเทศในโลกยกเว้นเมียนมาร์ไลบีเรียและสหรัฐอเมริกา ในปีพ. ศ. 2518 สหรัฐอเมริกาได้ประกาศให้ระบบเมตริกเป็น "ระบบน้ำหนักและมาตรการที่ต้องการ"แต่ไม่ได้ระงับการใช้หน่วยตามธรรมเนียม สหรัฐอเมริกาเป็นประเทศอุตสาหกรรมเพียงแห่งเดียวที่ระบบเมตริกไม่ใช่ระบบที่โดดเด่นของหน่วย [21]
ดูสิ่งนี้ด้วย
- คำนำหน้าไบนารีที่ใช้ในวิทยาการคอมพิวเตอร์
- หน่วยไฟฟ้าสถิต
- ประวัติการวัด
- ISO / IEC 80000มาตรฐานสากลของปริมาณและหน่วยของพวกเขาแทนที่ISO 31
- หน่วยเมตริก
- มาตรวิทยา
- รหัสรวมสำหรับหน่วยวัด
หมายเหตุ
- ^ หน่วยที่ไม่ใช่ SI สำหรับการวัดเวลาและมุมระนาบซึ่งสืบทอดมาจากระบบที่มีอยู่เป็นข้อยกเว้นของกฎตัวคูณทศนิยม
- ^ ไอโซโทปเสถียรของก๊าซเฉื่อยที่เกิดขึ้นในปริมาณที่ตรวจไม่พบหรือตามธรรมชาติ
อ้างอิง
- ^ a b McGreevy, Thomas (1997) คันนิงแฮมปีเตอร์ (เอ็ด) พื้นฐานของการวัด: เล่ม 2 เมตริกและการปฏิบัติปัจจุบัน ชิปเพนแฮม: สำนักพิมพ์พิกตัน. ISBN 978-0-948251-84-9.
- ^ "ระบบระหว่างประเทศของหน่วย (SI) 9 Edition" (PDF) Bureau International des Poids et Mesures. พ.ศ. 2562.
- ^ ก ข อัลเดอร์เคน (2002). มาตรการของทุกสิ่ง-The Seven-Year-Odyssey ที่เปลี่ยนโลก ลอนดอน: Abacus ISBN 978-0-349-11507-8.
- ^ " mise en pratiqueคืออะไร" . BIPM 2554 . สืบค้นเมื่อ11 มีนาคม 2554 .
- ^ "OIML รวมการยอมรับจัด (MAA)" องค์การระหว่างประเทศของมาตรวิทยาทางกฎหมาย . ที่เก็บถาวรจากเดิมเมื่อวันที่ 21 พฤษภาคม 2013 สืบค้นเมื่อ23 เมษายน 2556 .
- ^ ก ข ค สำนักงานชั่งตวงวัดระหว่างประเทศ (2549), ระบบหน่วยสากล (SI) (PDF) (ฉบับที่ 8), หน้า 121, 122, ISBN 92-822-2213-6, เก็บถาวร (PDF)จากต้นฉบับเมื่อ 14 สิงหาคม 2560
- ^ บรูว์สเตอร์, D (1830). เอดินบะระสารานุกรม น. 494 .
- ^ คณะทำงาน 2 ของคณะกรรมการร่วมเพื่อแนวทางด้านมาตรวิทยา (JCGM / WG 2) (2008), คำศัพท์ระหว่างประเทศเกี่ยวกับมาตรวิทยา - แนวคิดพื้นฐานและทั่วไปและคำศัพท์ที่เกี่ยวข้อง (VIM) (PDF) (ฉบับที่ 3), สำนักงานชั่งตวงวัดระหว่างประเทศ (BIPM) ในนามของคณะกรรมการร่วมเพื่อแนวทางด้านมาตรวิทยา, 1.12 , สืบค้นเมื่อ12 เมษายน 2555
- ^ ดีไมเคิล "Derivations บางส่วนของE = MC 2 " (PDF) สืบค้นจากต้นฉบับ (PDF)เมื่อ 7 พฤศจิกายน 2554 . สืบค้นเมื่อ18 มีนาคม 2554 .
- ^ ก ข International Bureau of Weights and Measures (2006), The International System of Units (SI) (PDF) (8th ed.), pp.111–120, ISBN 92-822-2213-6, เก็บถาวร (PDF)จากต้นฉบับเมื่อ 14 สิงหาคม 2560
- ^ International Bureau of Weights and Measures (2006), The International System of Units (SI) (PDF) (8th ed.), p. 109, ISBN 92-822-2213-6, เก็บถาวร (PDF)จากต้นฉบับเมื่อ 14 สิงหาคม 2560
- ^ ทอมสัน, วิลเลียม; จูล, เจมส์เพรสคอตต์; แม็กซ์เวลล์เจมส์เสมียน; เจนคินเฟลมมิง (2416) "รายงานครั้งแรก - เคมบริดจ์ 3 ตุลาคม 1862" ใน Jenkin, Flemming (ed.) รายงานคณะกรรมการมาตรฐานของความต้านทานไฟฟ้า - ได้รับการแต่งตั้งจากสมาคมอังกฤษเพื่อความก้าวหน้าของวิทยาศาสตร์ ลอนดอน. หน้า 1–3 . สืบค้นเมื่อ12 พฤษภาคม 2554 .
- ^ "บริบททางประวัติศาสตร์ของ SI-หน่วยของกระแสไฟฟ้า (แอมป์)" NIST อ้างอิงในค่าคงที่หน่วยและความไม่แน่นอน สืบค้นเมื่อ10 เมษายน 2554 .
- ^ เจมส์คลาร์กแมกซ์เวลล์ (2497) [2434], บทความเกี่ยวกับไฟฟ้าและแม่เหล็ก , 2 (ฉบับที่ 3), สิ่งพิมพ์โดเวอร์
- ^ Carron, Neal (2015). "Babel of Units วิวัฒนาการของระบบหน่วยในแม่เหล็กไฟฟ้าคลาสสิก" arXiv : 1506.01951 [ phys.hist-ph ]
- ^ "ในตอนแรก ... Giovanni Giorgi" . International Electrotechnical Commission . 2554 . สืบค้นเมื่อ5 เมษายน 2554 .
- ^ "ระบบหน่วยการวัด" . IEEE เครือข่ายทั่วโลกประวัติศาสตร์ สถาบันวิศวกรไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์(IEEE) สืบค้นเมื่อ21 มีนาคม 2554 .
- ^ "Notions de physique - Systèmesd'unités" [สัญลักษณ์ที่ใช้ในฟิสิกส์ - หน่วยวัด] (ในภาษาฝรั่งเศส) Hydrelect.info สืบค้นเมื่อ21 มีนาคม 2554 .
- ^ Michon, Gérard P (9 กันยายน 2543). "คำตอบสุดท้าย" . Numericana.com . สืบค้นเมื่อ11 ตุลาคม 2555 .
- ^ "มติที่ประชุม CGPM ครั้งที่ 3 (1901)" . การประชุมใหญ่สามัญเรื่องชั่งตวงวัด. สืบค้นเมื่อ11 ตุลาคม 2555 .
- ^ "World Factbook ภาคผนวก G: ชั่งตวงวัด" สำนักข่าวกรองกลาง. พ.ศ. 2553 . สืบค้นเมื่อ26 กุมภาพันธ์ 2563 .
ลิงก์ภายนอก
- คลังเก็บวิทยุ CBCเพื่อการวัดที่ดี: แคนาดาแปลงเป็นเมตริก