Inhalt
- Das Herz des metrischen Systems - Meter
- Verwenden von Präfixen in der metrischen Systemskala
- Flächen- und Volumeneinheiten werden vom Messgerät abgeleitet
- Die sechs anderen grundlegenden Einheiten
- Andere abgeleitete Einheiten im metrischen System
- Metric Vs. Deutsch Measurement Systems - Kein Wettbewerb!
Wenn Sie in den Vereinigten Staaten leben, kann es Ihnen verzeihen, dass Sie das metrische Messsystem, auch bekannt als Système Internationale (SI), nicht genau verstehen. Die Vereinigten Staaten sind eines von nur drei Ländern, in denen das imperiale System noch immer angewendet wird, und die Einhaltung britischer Einheiten ist der einzige Grund, warum das System nicht überholt ist.
Das metrische System, das Sie als Meter-Skala bezeichnen können, stammt aus Frankreich, dessen Regierung es 1795 verabschiedete. Obwohl es fast 200 Jahre dauerte, taten die Briten schließlich dasselbe, gefolgt von praktisch jedem anderen Land, einschließlich der beiden nächsten Nachbarn und wichtigste Handelspartner der USA, Kanadas und Mexikos.
Erstaunlicherweise sind einige der derzeit in den USA verwendeten britischen Einheiten nicht einmal diejenigen, die von der britischen Regierung im Jahr 1824 übernommen wurden, sondern veraltete Einheiten, die die Briten zu diesem Zeitpunkt verworfen haben.
Wissenschaftler, Kaufleute und Regierungen bevorzugen das metrische System aus guten Gründen. Zum Beispiel hat es nur sieben Grundeinheiten, von denen alle anderen abgeleitet sind. Es werden Schritte von 10 anstatt von 12 verwendet, und die grundlegende Einheit, das Messgerät, basiert auf einem physikalischen Standard, der überall überprüft werden kann.
Das Herz des metrischen Systems - Meter
Der Vater des metrischen Systems war ein Pfarrer der Kirche, der von 1618 bis 1694 in Lyon, Frankreich, lebte. Gabriel Mouton promovierte in Theologie, war aber auch aktiver Wissenschaftler und Astronom. Sein Vorschlag eines auf Dezimalbrüchen basierenden Messsystems wurde von Größen wie dem Physiker Christiaan Huygens und dem Mathematiker Gottfried Wilhelm von Leibniz unterstützt und von der Royal Society untersucht. Es dauerte jedoch hundert Jahre, bis Wissenschaftler das System verfeinerten und die französische Regierung davon überzeugten, es zu übernehmen.
Die grundlegende Einheit, die Mouton vorschlug, war die Milliare, die definiert wurde, um eine Sekunde der Länge auf der Erdoberfläche am Äquator zu sein. Dies wurde durch Division durch 10 in solche Untereinheiten wie die unterteilt Centuria, Decuria und virga. Obwohl keine dieser Einheiten zum Einsatz kam, nahmen sich die Wissenschaftler Moutons Grundidee zu Herzen, das Messsystem auf einen geophysikalischen Standard zu stützen.
Als die französische Regierung das metrische System zum ersten Mal einführte, wurde der Zähler zur Basiseinheit. Das Wort kommt vom griechischen Wort metronDies bedeutet "messen" und wurde ursprünglich als ein Zehnmillionstel der Entfernung zwischen Äquator und Nordpol entlang eines durch Paris verlaufenden Meridians definiert.
Die Definition hat sich im Laufe der Jahre geändert und ist heute definiert als die Entfernung, die Licht in genau 1/299792458 Sekunden durch ein Vakuum zurücklegt. Diese Definition basiert auf der Lichtgeschwindigkeit, die genau 299.792.458 Meter pro Sekunde beträgt.
Verwenden von Präfixen in der metrischen Systemskala
Das metrische System zeichnet alle Längenmessungen in Metern, Bruchteilen von Metern oder Vielfachen von Metern auf, wodurch die Notwendigkeit mehrerer Einheiten wie Zoll, Fuß und Meilen vermieden wird. Im SI-System hat jedes Inkrement von 1.000, das die Dezimalstelle einer Messung drei Stellen nach rechts oder links verschiebt, ein Präfix.Zusätzlich gibt es Präfixe für ein Zehntel und ein Hundertstel sowie für 10 und 100.
Wenn Sie die Entfernungen zwischen Städten messen, müssen Sie diese nicht in Tausenden von Metern ausdrücken. Sie können Kilometer verwenden. Ebenso müssen Wissenschaftler, die atomare Entfernungen messen, diese nicht in Milliardstel Metern ausdrücken. Sie können Nanometer verwenden. Die Liste der Präfixe enthält Folgendes:
Diese Präfixe werden im gesamten Messsystem verwendet. Sie gelten für Masseneinheiten (Gramm), Zeit (Sekunden), elektrischen Strom (Ampere), Leuchtkraft (Candela), Temperatur (Kelvin) und Materiemenge (Mol).
Flächen- und Volumeneinheiten werden vom Messgerät abgeleitet
Wenn Sie die Länge messen, messen Sie in einer Dimension. Erweitern Sie Ihre Maße auf zwei Dimensionen, um die Fläche zu bestimmen. Die Einheiten sind Quadratmeter. Fügen Sie eine dritte Dimension hinzu und messen Sie das Volumen in Kubikmetern. Bei der Verwendung britischer Einheiten war dieser einfache Fortschritt nicht möglich, da das britische System für alle drei Größen unterschiedliche Einheiten und für die Länge sogar mehr als eine Einheit hat.
Quadratmeter sind keine besonders nützlichen Einheiten für die Messung kleiner Flächen, beispielsweise der Oberfläche einer Solarzelle. Für kleine Flächen ist es üblich, Quadratmeter in Quadratzentimeter umzurechnen. Bei großen Flächen sind Quadratkilometer sinnvoller. Die Umrechnungsfaktoren betragen 1 Quadratmeter = 104 Quadratzentimeter = 10 −6 Quadratkilometer.
Beim Messen des Volumens im SI-System sind Liter nützlichere Einheiten als Kubikmeter, meistens, weil ein Kubikmeter zu groß ist, um getragen zu werden. Ein Liter ist definiert als 1.000 Kubikzentimeter (die auch als Milliliter bezeichnet werden), was 0,001 Kubikmeter entspricht.
Die sechs anderen grundlegenden Einheiten
Das metrische System definiert neben dem Zähler nur sechs weitere Einheiten, von denen alle anderen Einheiten abgeleitet werden. Die anderen Einheiten können Namen haben, wie Newton (Kraft) oder Watt (Leistung), aber diese abgeleiteten Einheiten können immer in Bezug auf die fundamentalen Einheiten ausgedrückt werden. Die sechs Grundeinheiten sind:
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Dies ist die Maßeinheit für die Zeit. Früher basierte es auf der Länge eines Tages, aber jetzt, da wir wissen, dass ein Tag weniger als 24 Stunden dauert, ist eine genauere Definition erforderlich. Die offizielle Definition einer Sekunde basiert nun auf den Schwingungen des Cäsium-133-Atoms.
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Die Einheit für die Masse in dem System, in dem der Zählerstand verwendet wird, ist das Kilogramm. Da dies 1.000 Gramm sind, scheint es keine grundlegende Einheit zu sein, aber das Gramm ist nur nützlich, wenn die Länge in Zentimetern gemessen wird. Das System, das in Metern, Kilogramm und Sekunden misst, wird als MKS-System bezeichnet. Das CGS-System misst in Zentimetern, Gramm und Sekunden.
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Entgegen dem, was Sie vielleicht erwarten, wird die Temperatur im SI-System nicht auf der Celsius-Skala gemessen, obwohl Länder, die das metrische System verwenden, dazu neigen, die Temperatur in Grad Celsius zu messen. Sie tun dies, weil die Konvertierung so einfach ist. Die Grade sind gleich groß und eine Temperatur von 0 Grad Celsius entspricht 273,15 Kelvin. Um Celsius in Kelvin umzurechnen, addieren Sie einfach 273,15.
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Die Einheit des elektrischen Stroms definiert die Menge der elektrischen Ladung, die in einer Sekunde einen Punkt in einem Leiter passiert. Es ist definiert als ein Coulomb, das 6,241 × 10 ist18 Elektronen pro Sekunde.
- Dies ist ein Maß für die Anzahl der Atome in einer Probe einer bestimmten Substanz. Ein Mol ist die Anzahl der Atome in 12 Gramm (0,012 kg) einer Kohlenstoff-12-Probe.
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Dieses Gerät stammt aus den Tagen, als Kerzen die einzige künstliche Beleuchtung zur Verfügung stellten. Es war die Beleuchtungsstärke, die eine einzelne Kerze in einem Steradiant liefert, aber die moderne Definition ist etwas komplexer. Eine Candela ist definiert als die Lichtstärke einer bestimmten Quelle, die monochromatisches Licht mit einer Frequenz von 5,4 x 10 sendet14 Hertz und mit einer Strahlungsintensität von 1/683 Watt pro Steradiant. Ein Steradiant ist ein kreisförmiger Querschnitt einer Kugel, dessen Fläche dem Quadrat des Kugelradius entspricht.
Andere abgeleitete Einheiten im metrischen System
Das metrische System hat 22 benannte Einheiten, die von den sieben grundlegenden Einheiten abgeleitet sind. Die meisten, aber nicht alle, sind nach prominenten Wissenschaftlern benannt, die einen wesentlichen Beitrag zu dem Gebiet geleistet haben, auf dem die Einheiten relevant sind. Die Einheit für Kraft ist zum Beispiel nach Sir Isaac Newton benannt, der die Grundlagen für die Mechanik, die Untersuchung ruhender und bewegter Körper legte. Ein weiteres Beispiel ist die Einheit für elektrische Kapazität, der Farad, benannt nach Micheal Faraday, einem Pionier in der Erforschung des Elektromagnetismus.
Die abgeleiteten Einheiten lauten wie folgt:
− 273.15 Lichtstrom Lumen (lm) m2m −2cd = cd Beleuchtungsstärke (lx) lux (lx) m2m −4cd = m −2CD Radioaktive Aktivität Becquerel (Bq) s −1 Energiedosis grau (Gy) m2s −2 Äquivalente Dosis Sievert (Sv) m2s −2 Katalytische Aktivität katal (kat) s −1 mol Ebenenwinkel radian (rad) mm −1 = 1 Raumwinkel steradian (sr) m2m −2 = 1
Metric Vs. Deutsch Measurement Systems - Kein Wettbewerb!
Verglichen mit dem englischen System, bei dem es sich um eine Vielzahl von Einheiten handelt, die auf dem englischen Markt entwickelt wurden, ist das metrische System elegant, genau und basiert auf universellen physikalischen Standards.
Es ist ein Rätsel, warum das englische System in den Vereinigten Staaten immer noch verwendet wird, zumal der Kongress 1975 das Metric Conversion Act verabschiedete, um die zunehmende Verwendung des metrischen Systems in diesem Land zu koordinieren. Ein Metric Board wurde eingerichtet, und Regierungsbehörden mussten das Metriksystem verwenden. Das Problem ist, dass die Umwandlung für die breite Öffentlichkeit freiwillig war und die meisten Menschen den Verwaltungsrat, der 1982 aufgelöst wurde, einfach ignorierten.
Man könnte sagen, dass der einzige Grund für die fortgesetzte Nutzung des englischen Systems in den Vereinigten Staaten die Gewohnheit ist. Es ist eine Binsenweisheit, dass alte Gewohnheiten schwer sterben, aber angesichts der Eleganz des metrischen Systems und der Tatsache, dass die ganze Welt es jetzt benutzt, ist es unwahrscheinlich, dass jemand, der das englische System benutzt, dies noch viel länger tun wird.
Veränderungen mögen entmutigend erscheinen, aber das metrische System wurde von Wissenschaftlern so entworfen, dass es einfach zu bedienen ist. Dies ist ein Vorteil, der hartnäckige Traditionen übersteigt.