Поширені системи одиниць
Одна система одиниць, або система вимірювань, — це набір взаємопов’язаних одиниць, що використовуються для кількісного визначення фізичних властивостей. Розуміння цих систем є важливим, оскільки вони формують основу науки, торгівлі та повсякденного життя у всьому світі.
У минулому системи одиниць часто визначалися локально і були дуже довільними. Наприклад, довжина «фута» могла значно варіюватися залежно від розміру місцевої лінійки, що призводило до широких розбіжностей. Хоча локальні одиниці були зручними у часи обмежених подорожей, зростання глобалізації та міжнародної торгівлі і науки підкреслили нагальну потребу у універсальних стандартах.
Стандартизовані одиниці сприяють чіткій комунікації та запобігають плутанині між різними культурами та країнами. Міжнародна система одиниць (SI) була створена саме для цієї мети. Однак, незважаючи на зусилля щодо глобальної реалізації, кілька інших систем одиниць, зокрема звичні одиниці США та Імперська система, залишаються у широкому використанні. Це вимагає здатності перетворювати між цими системами.
Що таке одиниця вимірювання?
Одиниця вимірювання — це визначена величина фізичної кількості, яка служить стандартом. Будь-яка кількість того ж виду може бути виражена як кратне цьому стандарту. Це забезпечує послідовність і відтворюваність вимірювань.
Міжнародна система одиниць (SI)
Міжнародна система одиниць (SI), що походить від французької Système International d'Unités, є сучасною формою метричної системи і найширше прийнятою системою вимірювань у світі. Вона розроблена як цілісна і раціональна система, побудована на точно визначених незмінних природних константах, таких як швидкість світла.
SI — це еволюційна система, що постійно вдосконалюється у міру покращення наукового розуміння та точності вимірювань. Вона складається з семи базових одиниць, з яких походять усі інші, і використовує комплекс префіксів для позначення десяткових кратних або часткових величин.
Базові одиниці СІ
- Метр (м): Одиниця довжини
- Кілограм (кг): Одиниця маси
- Секунда (с): Одиниця часу
- Ампер (А): Одиниця електричного струму
- Кельвін (К): Одиниця термодинамічної температури
- Моль (моль): Одиниця кількості речовини
- Кандела (кд): Одиниця світлової інтенсивності
Метричні префікси (часто використовувані)
SI використовує префікси для управління масштабом вимірювань, що дозволяє чітко виражати дуже великі або дуже малі величини.
| Текст | Символ | Коефіцієнт | Ступінь |
|---|---|---|---|
| екса | E | 1,000,000,000,000,000,000 | 1018 |
| пета | P | 1,000,000,000,000,000 | 1015 |
| тера | T | 1,000,000,000,000 | 1012 |
| гіга | G | 1,000,000,000 | 109 |
| мега | M | 1,000,000 | 106 |
| кіло | k | 1,000 | 103 |
| гекто | h | 100 | 102 |
| дека | da | 10 | 101 |
| (жоден) | (жоден) | 1 | 100 |
| деци | d | 0.1 | 10-1 |
| санти | c | 0.01 | 10-2 |
| мілі | m | 0.001 | 10-3 |
| мікро | μ | 0.000001 | 10-6 |
| нано | n | 0.000000001 | 10-9 |
| пико | p | 0.000000000001 | 10-12 |
| фемто | f | 0.000000000000001 | 10-15 |
| атто | a | 0.000000000000000001 | 10-18 |
Одиниці, що походять від SI
Крім базових одиниць, SI включає 22 похідні одиниці. Ці одиниці утворюються шляхом комбінації базових одиниць SI і можуть бути безрозмірними або виражатися як добуток однієї або кількох базових одиниць. Деякі поширені приклади:
- Радіан (рад): Одиниця кута
- Ньютон (Н): Одиниця сили або ваги
- Ват (Вт): Одиниця потужності
- Вольт (В): Одиниця напруги, електричної потенціальної різниці
- Градус Цельсія (°C): Одиниця температури (на похідній шкалі)
Некоректні для використання з SI одиниці
Деякі некоректні для використання з SI одиниці широко застосовуються і прийняті через їх практичну важливість або історичну поширеність. Деякі поширені приклади:
- Час: хвилина (хв), година (г), день (д)
- Температура: градус (°C) - конкретні інтервали на не-SI шкалі
- Об’єм: літр (л)
- Тиск: бар (бар), міліметр ртуті (мм рт. ст.)
Історія прийняття SI
Шлях до універсальної метричної системи розпочався у Франції у 1791 році, здебільшого за ініціативою Французької академії наук. Метрична система офіційно запроваджена у Франції у 1799 році і поширилася по всій Європі протягом XIX століття. До 1970-х років метризація на основі SI була майже завершена у більшості країн світу, за винятком таких, як США, Великобританія, Ліберія та М’янма.
США та метризація
- 1866: Метрична система була легалізована для використання у США, хоча й не була широко прийнята.
- 1975: Прийнято Закон про метричну конверсію, який зробив метричну систему «переважною системою ваг і мір для торгівлі та комерції США».
- 1992: Зміни до Закону про чесну упаковку та маркування вимагали, щоб етикетки продуктів містили як метричні, так і американські звичні одиниці.
- 2010: Зміни до поправки 1992 року дозволяли виробникам добровільно використовувати лише метричні одиниці для маркування.
- 2012: Відповідь Білого дому на петицію щодо обов’язкової метризації не передбачала намірів федерального уряду зобов’язати її у всій країні, підкреслюючи індивідуальний вибір і те, що американські звичні одиниці визначені у рамках метричної системи.
Великобританія та метризація
- 1862: Почалися підготовчі роботи щодо перехід на метричну систему, і метричні одиниці стали легально використовуваними.
- 1965: Уряд окреслив 10-річний план повної метризації, який передбачав добровільний перехід із частковою підтримкою.
- 1969: Був створений Метричний комітет для сприяння та координації переходу.
- 1980: Метричний комітет був ліквідований після зміни уряду, і примусова метризація не була реалізована.
- 1989: Великобританія відмовилася від Директиви Європейського Союзу щодо одиниць вимірювання, знову обравши не робити використання метричної системи обов’язковим.
- 1995: Велика Британія завершила частковий офіційний перехід, хоча винятки залишилися, наприклад, продаж пива з бочки, дорожні знаки та спідометри здебільшого використовують Імперські одиниці.
- Після Брекзиту: Деякі роздрібні продавці почали повертатися до використання Імперських одиниць.
Інші поширені системи одиниць
Хоча SI переважає, історичні та культурні фактори означають, що інші системи залишаються в значному використанні. Наші інструменти сприяють конвертації для подолання цих різниць у вимірюваннях.
Звичайні одиниці США (USCS)
Звичайна система США використовується переважно для комерційних, соціальних та особистих цілей у США, тоді як SI застосовується у наукових, медичних, промислових, урядових та військових сферах. USCS виникла з раніше англійських одиниць, але значно відрізняється від імперської системи після її створення в 1824 році.
Історія USCS
- 1824: Створення імперської системи у Великій Британії ознаменувало офіційний розкол з системами одиниць, що використовувалися у США, що призвело до відмінностей, незважаючи на спільне походження.
- 1893: Закон Менденаґола офіційно переформулював більшість звичайних американських одиниць у термінах метрів і кілограмів, зв’язуючи їх із визначеннями SI.
- 1959: Міжнародна угода про ярд і фунт додатково уточнила визначення американських звичайних одиниць на основі метричних одиниць.
Основні одиниці USCS
| Категорія | Одиниця | Символ | Приблизний еквівалент у SI |
|---|---|---|---|
| Довжина | дюйм | in | 0.0254 meters |
| фут | ft | 0.3048 meters | |
| ярд | yd | 0.9144 meters | |
| миля | mi | 1609.344 meters | |
| Площа | акр | 4046.873 m2 | |
| Загальний об’єм | кубічний дюйм | in3 | 0.0000164 m3 |
| кубічний фут | ft3 | 0.0283 m3 | |
| кубічний ярд | yd3 | 0.765 m3 | |
| Рідинний об’єм | чайна ложка | tsp | 4.929 milliliters |
| столова ложка | tbsp | 14.787 milliliters | |
| жидка унція | fl oz | 29.574 milliliters | |
| склянка | cp | 236.588 milliliters | |
| пінта | pt | 473.176 milliliters | |
| галон | gal | 3785.41 milliliters | |
| Сухий об’єм | сухий пінта | 550.610 milliliters | |
| сухий кварта | 1,101.221 milliliters | ||
| сухий галон | 4,404.884 milliliters | ||
| Вага/Маса | унція | oz | 28.350 grams |
| фунт | lb | 453.592 grams | |
| коротка тонна | ton | 907.185 kilograms | |
| довга тонна | long ton | 1,016.047 kilograms | |
| Температура | градуси за Фаренгейтом | °F | (наукове використання °C і K) |
Імперська система
Імперська система, також відома як Британська імперська, була офіційно визначена у 1824 році, успадкувавши старі англійські одиниці. Хоча Великобританія частково перейшла на SI, імперські одиниці все ще часто зустрічаються у повсякденному житті, а система також використовується в Канаді та деяких колишніх країнах Британської імперії.
Хоча вона має багато спільних назв одиниць із американською системою, важливо зазначити, що фактичні значення для деяких одиниць, особливо об’ємів, можуть відрізнятися (наприклад, імперський галон більший за американський галон). На відміну від USCS, імперська система зазвичай не має окремих сухих або рідких об’ємів.
Історія імперської системи
- 1818: Обговорення щодо прийняття метричної системи почалися у британському парламенті.
- 1824: Закон про ваги і міри встановив імперську систему, дозволяючи використовувати старі англійські одиниці, якщо їхні імперські еквіваленти були позначені.
- 1965: Уряд Великої Британії офіційно погодився з політикою підтримки добровільної метризації.
- 1969: Бюро метризації було засноване для координації переходу, хоча воно було скасоване у 1980 році.
- 1989: Великобританія знову вирішила не робити обов’язковим використання метричної системи, уникаючи Директиви Європейського Союзу щодо одиниць вимірювання.
- 1995: Великобританія завершила свою офіційну часткову перехід на метричну систему з деякими винятками для традиційних застосувань (наприклад, розливне пиво, дорожні знаки).
Загальні імперські одиниці
| Категорія | Одиниця | Символ | Приблизний еквівалент у SI |
|---|---|---|---|
| Довжина | дюйм | in | 0.0254 meters |
| фут | ft | 0.3048 meters | |
| ярд | yd | 0.9144 meters | |
| ланцюг | ch | 20.1168 meters | |
| фурлонг | fur | 201.168 meters | |
| миля | mi | 1,609.344 meters | |
| ліга | lea | 4,828.032 meters (3 miles) | |
| Площа | перч | 25.293 m2 | |
| руд | 1011.714 m2 | ||
| акр | 4046.856 m2 | ||
| Об’єм | жидка унція | fl oz | 28.413 milliliters |
| гілл | gi | 142.065 milliliters | |
| пінта | pt | 568.261 milliliters | |
| кварта | qt | 1,136.523 milliliters | |
| галон | gal | 4,546.09 milliliters | |
| Вага/Маса | унція | oz | 28.350 grams |
| фунт | lb | 453.592 grams | |
| камінь | st | 6.350 kilograms | |
| Імперська тонна | t | 1,016.047 kilograms |
Чому необхідне перетворення одиниць?
Постійне співіснування різних систем одиниць у світі підкреслює незамінну необхідність конвертації. Це життєво важливо для:
- Глобальної комунікації та співпраці: Забезпечення безперебійного обміну інформацією та даними у наукових дослідженнях, інженерних проектах та міжнародному бізнесі, незалежно від місцевих стандартів вимірювання.
- Забезпечення точності та безпеки: Запобігання дорогим помилкам, неправильним розрахункам і потенційним небезпекам у критичних сферах, таких як виробництво, будівництво, авіація та охорона здоров’я.
- Сприяння міжнародній торгівлі: Стандартизація технічних характеристик і кількостей товарів через кордони, спрощення процесів імпорту/експорту.
- Покращення повсякденної практичності: Допомога людям у розумінні рецептів, відстаней, розмірів товарів та інших вимірювань при зустрічі з різними системами у повсякденному житті.
Завдяки наданню доступних інструментів для точного перетворення одиниць, цей ресурс має на меті спростити ці виклики, зробивши різноманітні дані вимірювань доступними та універсально зрозумілими.