Unitate de măsură

Unități antice agricole de măsurare în Anglia medievală : a prăjină (egal cu un stadion ), trestie de zahăr, acru , The bovata, The virgata, The carrucata

În fizică , o unitate de măsură este o cantitate predeterminată a unei mărimi fizice care este utilizată ca referință comună pentru măsurarea acelei mărimi ^[1] . Poate proveni dintr-o convenție sau din legi sau reglementări. Unitățile de măsură trebuie să aibă nume și simboluri împărtășite de comunitate. ^[1] Odată definită o unitate de măsură, orice altă valoare a mărimii fizice la care se referă poate fi convertită într-un număr simplu. Când acest număr este foarte mare sau foarte mic, în loc să se definească modul în care s-a folosit o altă unitate de măsură în trecut, astăzi se înțelege că este suficient să se utilizeze un prefix . În acest fel este posibil să se utilizeze multipli sau submultipli ai unei singure unități de măsură.

Istorie

Din cele mai vechi timpuri, definiția unităților de măsură, partajarea lor și utilizarea lor practică au jucat un rol fundamental, până la punctul în care multe sisteme de măsurare au fost dezvoltate și au devenit comune. Pentru a măsura aceeași cantitate, au fost adesea definite diferite unități de măsură în funcție de locul geografic, de contextul social sau mai mult: o masă, de exemplu, poate fi măsurată în grame sau în lire sterline .

Din punct de vedere istoric, fiecare unitate de măsură a fost născută și utilizată într-un anumit domeniu de aplicare. De exemplu, pentru lungimi, exista o unitate pentru distanța dintre două orașe, o unitate pentru dimensiunea unui câmp agricol și alte unități pentru dimensiunea unei lame sau a unei pânze. De-a lungul timpului, a apărut necesitatea de a lega aceste unități de măsură între ele și, prin urmare, de a defini o unitate în termeni de alta, de exemplu, de a defini o milă în picioare .

În fizică și metrologie , unitățile de măsură necesită o definiție clară și lipsită de ambiguități pentru a fi utile: numai în acest mod este posibilă obținerea reproductibilității rezultatelor experimentale care stă la baza metodei științifice . Sistemele științifice de măsurare sunt consecința directă a conceptului de greutăți și măsuri dezvoltat din cele mai vechi timpuri, în scopuri comerciale și care a dat naștere instrumentelor folosite de vânzători și cumpărători pentru a conveni fără ambiguitate asupra cantității de bunuri manipulate. În prezent există un standard global, Sistemul Internațional de Unități , care este evoluția sistemului metric.

Descriere

Pentru a exprima măsurarea Q a unei mărimi fizice în raport cu unitatea sa de măsură $\left[Q\right]$ ${\ displaystyle \ left [Q \ right]}$ ${\ displaystyle \ left [Q \ right]}$ puteți utiliza formula

\left[Q\right]=n\times \left[Q\right]=n\left[Q\right]

{\ displaystyle \ left [Q \ right] = n \ times \ left [Q \ right] = n \ left [Q \ right]}

{\ displaystyle \ left [Q \ right] = n \ times \ left [Q \ right] = n \ left [Q \ right]}

În general, așa cum este indicat de cel de-al treilea membru, semnul de multiplicare este omis, așa cum se obișnuiește între variabilele din formulele științifice. În plus, în formule, unitate $\left[Q\right]$ ${\ displaystyle \ left [Q \ right]}$ ${\ displaystyle \ left [Q \ right]}$ poate fi tratat ca și cum ar fi la rândul său valoarea unei mărimi fizice, care stă la baza analizei dimensionale .

Un exemplu de mărime fizică este lungimea , în timp ce un exemplu de unitate de lungime este metrul (simbol: m) care reprezintă o cantitate predeterminată de lungime: atunci când spunem 10 metri (10 m), înseamnă de 10 ori cantitatea de lungime predeterminată pe care o numim „metrou”.

Pentru comoditatea de a trata numerele, de obicei se folosește o unitate care este de ordinul mărimii cantității măsurate: fructierul va vorbi despre kilograme de cartofi, compania care produce chipsuri va folosi tone , în timp ce pachetul de chipsuri va folosi raportați o formulare în grame . În acest fel, factorii de multiplicare ai unității de măsură vor fi numere cu o lungime de câteva cifre sau câteva zecimale, iar probabilitatea erorii umane în memorare și calcule va fi redusă.

O unitate de măsură este distinctă de standardele referitoare la aceasta. O unitate este fixată prin definiție pentru a fi independentă de condițiile fizice, cum ar fi temperatura. Un eșantion, pe de altă parte, este materializarea fizică a unei unități și depinde, oricât de mult se încearcă să o minimizeze, de condițiile fizice. Pentru a da un exemplu, contorul este o unitate definită ca distanța parcursă de lumină în vid într-un interval de timp egal cu 1 / 299.792.458 dintr-o secundă, o definiție care îl eliberează de orice dependență, în timp ce o bară metalică utilizată ca un eșantion, deși construit cu precizie, lungimea acestuia variază în funcție de temperatură, deși pentru fracții infinitesimale.

Sisteme de măsurare

Același subiect în detaliu: Sisteme de măsurare .

Comparația unităților de greutate și lungime adoptate de Sistemul Internațional de Unități (kilogram, metru), sistemul imperial britanic și sistemul obișnuit al SUA (lira, slug, picior).

Există mai multe sisteme acceptate oficial de comunitatea științifică internațională sau, în orice caz, utilizate în diferite părți ale planetei. Pentru fiecare sistem oficial de unități de măsură, există organizații internaționale care sunt responsabile pentru păstrarea eșantioanelor unităților de măsură atunci când există sau, în orice caz, pentru a menține actualizate definițiile unităților adoptate.

Sistemele de măsurare se bazează pe diferite seturi de unități fundamentale de măsură. Cel mai utilizat sistem de măsurare este Sistemul Internațional de Unități, denumit de obicei SI , care se bazează pe șapte unități de bază (fundamentale) și în care toate celelalte unități sunt derivate din acestea.

Există și alte sisteme, utilizate în diverse scopuri, inclusiv:

Sistemul internațional de unități (metru-kilogram-secundă)
Unitățile de măsură ale lui Planck
sistemul obișnuit al SUA
sistemul imperial britanic
Unități de măsură CGS (centimetru-gram-secundă)
alte sisteme locale actuale și învechite:

În Italia, deși SI este în vigoare, unele unități tehnice vechi sunt încă în uz, în special în domeniul tehnic, de exemplu kg / cm2 pentru presiune .

Unități de măsură fundamentale și derivate

Pentru multe mărimi fizice, unitatea de măsură este necesară pentru a comunica valoarea. De exemplu, este imposibil să se descrie o lungime fără a utiliza un fel de unitate.

Dar nu toate mărimile fizice necesită propria unitate de măsură. Prin legile fizicii, unitatea de măsură a unei mărimi poate fi exprimată ca o combinație de unități de alte mărimi. Deci, este nevoie doar de un set mic de unități de măsură. Aceste unități sunt definite ca fundamentale , toate celelalte sunt unități derivate . Unitățile derivate sunt utilizate numai pentru comoditate, deoarece pot fi exprimate în termeni de unități de bază. Cu toate acestea, alegerea unităților de bază este arbitrară.

Unitățile fundamentale ale SI nu constituie un set minim. De exemplu, există sisteme în care câmpul electric și câmpul magnetic au aceeași unitate de măsură, datorită faptului că legile fizicii arată că aceste două câmpuri sunt manifestări diferite ale aceluiași fenomen.

Multe cantități derivate din fizică poartă numele cercetătorilor și cărturarilor care au adus contribuții fundamentale la teoria în cauză în recunoașterea postumă pentru munca lor valoroasă.

Conversia unităților de măsură

Conversia unităților de măsură implică compararea diferitelor valori standard: din acest motiv factorii de conversie între unitățile de măsură au întotdeauna un anumit nivel de imprecizie.

Prefixe de unitate SI

Același subiect în detaliu: Prefixe ale sistemului internațional de unități .

În SI unele litere corespund valorilor numerice alese corespunzător și pot fi utilizate ca prefixe pentru orice unitate.

De exemplu, c = 0,01 (1/100) și, prin urmare, cm = 0,01 m și cN = 0,01 N

Singura excepție, din motive istorice, este unitatea de măsură a masei, kg , care conține deja un prefix; în acest caz, prefixul trebuie adăugat la g .

Utilizarea prefixelor nu implică nicio conversie, deoarece acestea sunt definite ca valori numerice. De exemplu, expresiile „cm” și „0,01 m” au același sens, adică sunt echivalente din punct de vedere matematic.

Reguli grafice DA

Simbolurile unităților de măsură SI sunt întotdeauna scrise cu litere mici, cu excepția cazului în care sunt dedicate unei figuri istorice; prefixele își respectă propriile reguli:

km
kJ
mg
MJ
dMb

O unitate de măsură care își ia numele dintr-o figură istorică este indicată cu litere mici și fără accente (de exemplu, în timp ce simbolul A pentru a indica intensitatea curentului este scris cu majuscule, în omagiu pentru André-Marie Ampère , numele complet al această unitate de măsură este minusculă și fără accente, adică: ampere).

În mod similar, multe unități de măsură numite după omul de știință care le-a introdus trebuie să fie scrise integral cu litere mici (de exemplu: kelvin , coulomb , joule , watt , ohm , siemens ), cu excepția cazurilor de grade de temperatură (de exemplu: grade Celsius , grade Fahrenheit , grade Réaumur ; kelvinul, unitatea SI a temperaturii absolute, nu este un „grad” de temperatură).