測量單位

倫敦七個姐妹的前重量和措施辦公室
測量單位,帕多瓦宮della ragione

一個測量單位是公約或法律定義和採用的數量的確定幅度,它被用作測量相同數量的標準。任何其他數量的此類都可以表示為測量單位的倍數。

例如,長度物理數量儀表(符號m)是一個長度單位,代表確定的預定長度。例如,當引用“ 10米”(或10 m)時,實際含義是確定的預定長度的10倍,稱為“儀表”。

從早期到現在,定義,一致性和實際使用度量單位在人類努力中起著至關重要的作用。多種單元系統過去非常普遍。現在有一個全球標準,即國際單位系統(SI),即公制系統的現代形式。

在貿易上,體重和措施通常是政府監管的主題,以確保公平和透明度。國際重量和措施局(BIPM)的任務是確保全球範圍的測量統一及其對國際單位體系(SI)的可追溯性。

計量學是發展國家和國際公認的測量單位的科學。

物理和計量學中,單位是測量物理量的標準,需要明確的定義有用。實驗結果的可重複性對於科學方法至關重要。標准單位系統有助於這一點。單位的科學系統是為了商業目的而開發的權重和措施的概念的改進。

科學醫學工程通常比日常生活中使用的測量單位更大。對測量單位的明智選擇可以幫助研究人員解決問題解決方案(例如,參見維度分析)。

社會科學中,沒有測量的標准單位,在心理計量學聯合測量理論中,研究了測量的理論和實踐。

歷史

一個測量單位是標準化的物理​​特性,用作表達該特性數量的因素。測量單位是人類發明的最早的工具之一。原始社會需要針對許多任務採取基本措施:建造適當尺寸和形狀的房屋,時裝服裝或易貨食品或原材料。

最早的已知統一測量系統似乎都是在公元前4和第3千年的某個時候創建​​的,這是美索不達米亞埃及印度河谷的古代人民,也許也是波斯Elam

聖經中提到了權重和措施(利未記19:35-36)。這是誠實並採取公平措施的誡命。

在英格蘭國王在英格蘭男爵面前的1215年的大憲章中,約翰國王的印章,約翰在第35條中同意。啤酒和一種玉米量,即倫敦夸脫; - 一個染色,俄羅斯和豪貝克布的寬度- 即在塞爾維奇下方兩個ells ...”

截至21世紀,全世界都使用多個單元系統,例如美國習慣系統,帝國體系和國際系統。但是,美國是唯一尚未至少主要轉換為公制系統的工業化國家。法國國民議會指控法國科學學院採用這樣的單位系統時,制定普遍可接受的單位系統的系統努力可以追溯到1790年。該系統是公制系統的先驅,該制度是在法國迅速開發的,但直到1875年17個國家簽署《公制公約條約》時才被普遍接受。簽署該條約後,建立了舉重和措施(CGPM)的大會。 CGPM生產了當前的SI,該SI於1954年在第十次權重和措施會議上通過。目前,美國是一個使用SI和美國習慣系統的雙重系統社會。

單位系統

在某些數量上使用單個單位的測量單位具有明顯的缺點。例如,在兩個城市和針的長度之間使用相同的單元不切實際。因此,從歷史上看,它們將獨立發展。使大量或小部分更易於閱讀的一種方法是使用單元前綴

但是,在某個時間點,可能會出現關聯兩個單元的需要,因此需要選擇一個單元作為定義另一個單元,反之亦然。例如,可以根據大麥捲心一致的方式定義一個英寸。測量系統是測量單位的集合,並相互關聯。

隨著科學的進展,需要將不同數量的測量系統(如長度,重量和體積)關聯。試圖將不同的傳統系統之間的努力揭示了許多不一致之處,並帶來了新單元和系統的發展。

單位系統因國家 /地區而異。一些不同的系統包括厘米二次腳 - 二次二千克 - 秒秒系統,以及國際單位系統,SI。在世界上使用的不同單元系統中,使用最廣泛和最廣泛使用的單元是SI。基本SI單元是第二,米,千克,安培,開爾文,痣和燭台。所有其他SI單元均來自這些基本單元。

現代用途的測量系統包括公制系統帝國體系美國習慣單位

傳統系統

從歷史上看,許多已使用的測量系統在某種程度上是基於人體的維度。這樣的單元,可以稱為擬人單位,包括基於前臂長度的步伐,基於大步的長度;還有。結果,措施單位不僅在位置之間,而且都可能因個人而異。不基於人體的單位可以基於農業,就像弗隆英畝一樣,這都是基於隊可以工作的土地數量。

公制系統

自1791年在法國採用原始度量系統以來,單位的度量系統就已經發展。當前的國際標準度量系統是國際單位系統(縮寫為SI)。現代系統的一個重要特徵是標準化。每個單元都有普遍認可的大小。

1860年托斯卡納成為現代意大利的一部分時的指標示例(例如,一個“ libbra” = 339.54克)

帝國單位美國習慣部隊都源自較早的英語單位。帝國單位主要用於英聯邦和前大英帝國。美國習慣部門仍然是美國以外的美國使用的主要測量系統,醫學,許多工業領域以及一些政府和軍事部門,儘管國會於1866年7月28日獲得了合法授權的指標措施。已經制定了指標,尤其是重新定義了基本的美國和帝國單位,以精確地從SI單元中得出。由於1959年的國際院子和英鎊協議,美國和帝國英寸現在被定義為0.0254 m ,現在定義了美國和帝國Avoirdupois磅0.453 592 37公斤

天然系統

儘管上述單元系統基於任意單位值,但正式為標準,但物理學的自然單位基於物理原理,或者選擇使物理方程式更易於使用。例如,設計原子單元(AU)簡化了原子物理學中的波動方程。

科學可能會遇到一些不尋常和非標準的單位。這些可能包括太陽能2 × 10 30公斤),兆頓(通過爆炸100萬噸的三硝基苯甲苯,TNT釋放的能量)和電子伏特

重量和措施的法律控制

為了減少零售欺詐的發生率,許多國家法規具有可能使用的權重和措施的標准定義(因此是“法規措施”),並且法律官員驗證了這些權重和措施。

與熟悉概念的非正式比較

在非正式設置中,可以將數量描述為熟悉實體的倍數,與正式單元系統中的值相比,它可以更容易上下文化。例如,出版物可以將外國地區的一個地區描述為讀者本地地區地區的許多倍數。經常使用某些概念的傾向會導致單位的寬鬆定義的“系統”。

基礎和衍生單元

對於大多數數量,一個單元對於傳達該物理數量的值是必要的。例如,在不使用某種單位的情況下向某人傳達特定的長度是不可能的,因為如果沒有用於理解給定值的參考,就無法描述長度。

但是並非所有數量都需要自己的單位。使用物理定律,數量單位可以表示為其他數量單位的組合。因此,只需要一小組單元。這些單元被視為基本單元,其他單位是派生單位。因此,基本單位是獨立於其他數量的數量的單位,它們是長度,質量,時間,電流,溫度,發光強度和物質量的單位。派生單位是源自基本數量的數量的單位,一些派生單位是速度,工作,加速,能量,壓力等的單位。

不同的單元系統基於一組相關單元在內的不同選擇,包括基本和派生單位。

物理數量成分

ISO 80000-1之後,物理量的任何值或大小都表示為與該數量單位的比較。物理量z表示為數值{ z }(純數)和單位[ z ]的乘積:

例如,讓是“ 2米”;然後, 是數值和是單位。相反,可以在任意單元中表達的數值可作為:

乘法符號通常被排除在外,就像在公式的科學符號中排除在變量之間一樣。用來表達數量的慣例稱為數量計算。在公式中,單位[ z ]可以視為它是一種物理維度的特定幅度:有關此處理的更多信息,請參見維度分析

維度同質性

僅當單元是相同類型的情況下,才能添加或減去。但是,正如George Gamow所用來解釋的那樣,總是可以將單位乘以或分裂。讓是“ 2米”, “ 3秒”,然後

.

有某些適用於單位的規則:

  • 只能添加與術語一樣。當一個單元本身分開時,該部門會產生一個無單位的。當兩個不同的單元乘以或分割時,結果是一個新單元,由單位的組合提到。例如,在SI中,速度單位為每秒(m/s)。請參閱維度分析。一個單元可以單獨乘以,創建具有指數的單元(例如M 2 /s 2 )。簡而言之,單位遵守指數定律。 (請參閱指數。)
  • 有些單位具有特殊的名稱,但是這些單位應像它們的等效物一樣對待。例如,一個牛頓(n)等於1 kg·m/s 2 。因此,數量可能具有幾個單位名稱,例如:表面張力的單位可以稱為N/M(每米牛頓)或kg/s 2 (每秒平方千克)。

轉換測量單位

單位的轉換是測量單元的轉換,其中數量被表達,通常是通過乘法轉換因子來改變單位而不更改數量的乘法轉換因子。通常也將其寬鬆地用於包括用相應數量來替換數量,以描述相同的物理特性。

由於該系統的連貫性及其指標前綴充當10倍數乘數,因此通常在SI度量系統中,單位轉換通常比其他公制更容易。

現實世界的含義

商定單位重要性的一個例子是NASA MARS氣候軌道軌道的失敗,這是在1999年9月在火星的任務中意外摧毀的,而不是由於對部隊價值的誤解而進入軌道:不同的計算機程序使用了不同的計算機程序。測量(牛頓磅力)。浪費了大量的精力,時間和金錢。

1999年4月15日,由於船員混淆了塔式指示(以米為單位)(以腳)混淆塔式指示,從上海首爾的韓國航空貨物6316號航班丟失了。三名船員和地面上的五人被殺。 37人受傷。

1983年,波音767(由於其飛行員的滑行技巧安全地降落並被稱為Gimli Glider )在飛行中的燃料中用光了燃料,因為在弄清楚加拿大航空公司使用的第一架飛機使用的燃料供應有兩個錯誤公制測量。這次事故是由於同時使用度量和帝國措施以及質量和體積度量的混亂而引起的混亂的結果。

在計劃在1480年代穿越大西洋的旅程時,哥倫布錯誤地認為,在阿拉伯語估計中,一英里的一英里的英里是一定程度的,與實際上更短的意大利英里相同,意大利英里為1,480米。因此,他對地球的大小和地球周長的估計約25%。

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