Међународни систем јединица

Из Википедије, слободне енциклопедије

Међународни систем јединица (Système International d’Unités односно International System of Units), скраћено СИ или SI, је најшире коришћени систем јединица. То је најчешћи систем за свакодневну трговину у свету, и скоро је универзално коришћен у науци.

1960. године, СИ је одабран као специфичан подскуп постојећег метар-килограм-секунд система јединица (МКС), пре него старијег центиметар-грам-секунд система (ЦГС). Касније су разне нове јединице додаване увођењем СИ-ја. На СИ се понекад односи као на метрички систем, посебно у Сједињеним Америчким Државама, које га нису широко усвојиле, иако је чешће коришћен скоријих година, и у Уједињеном Краљевству, где је конверзија делимична. СИ је специфични канон мера изведен и проширен из метричког система; међутим, нису све метричке јединице за мерење прихваћене као СИ јединице.

Историја[уреди]

Научници, посебно у Француској, су дискутовали о децималном систему мерења базираном на природним јединицама бар од 1640. године, али прво званично усвајање таквог система је било после Француске револуције 1789. Метрички систем је покушао да изабере јединице које су биле непроизвољне, а практичне, што се добро стопило са револуцијском званичном идеологијом „чистог разума"; предложен је као приметно побољшање над неуједначеним произвољним јединицама које су постојале раније, а чије су вредности често зависиле од региона.

Најзначајнија јединица била је за дужину: један метар је првобитно дефинисан да буде једнак 1/10 000 000 раздаљине од пола до екватора дуж меридијана који је пролазио кроз Париз. Ово је приближно 10% дуже од једне јарде. Касније је направљена шипка од платине са попречним пресеком у облику слова Х, како би послужила као стандард за дужину једног метра који може лако да се провери. Због потешкоћа да се стварно и измери дужина квадранта меридијана у 18. веку, први прототип од платине је био краћи за 0,2 милиметра. Нешто скорије, метар је редефинисан као одређени умножак таласне дужине специфичног зрачења, а тренутно је дефинисан као растојање које светлост пређе у вакууму за специфични период времена. Покушаји да се целобројни умножак метра повеже са било којим меридијаном су напуштени.

Првобитна основна јединица за масу у метричком систему је био грам, али је ово убрзо промењено на килограм, који је дефинисан као маса 0.001 m³ чисте дестиловане воде када је најгушћа (на +3,98 °C). Један килограм износи око 2,2 фунте. 0.001 m³ је такође дефинисан као један литар, тако да су запремине могле лако да се упоређују користећи далеко згоднију јединицу него веома велики кубни метар. До 1799, произведен је цилиндар од платине да служи као стандард за килограм, тако да се за примарни стандард није користио ниједан стандард базиран на води, када је метрички систем заиста био коришћен. 1890. године, овај цилиндар је замењен новим цилиндром од легуре (90%) платине и (10%) иридијума, који од тада служи као стандард и чува се у париском трезору. Килограм је једина основна јединица која није редефинисана у вези са немењајућим природним феноменом. Међутим, на састанку Краљевског удружења у Лондону, 15. фебруара 2005, научници су се позвали на масу стандардног килограма у Паризу да буде замењена као званична дефиниција износећи да „непроменљива особина природе“ треба да се користи (пре него материјални предмет чија маса може благо да се промени), али одлуке о редефиницији не могу да буду донесене пре 2007. године.

Јединица за температуру је постала центиград или обрнути Целзијусов град, што значи да је живина скала подељена на 100 једнаких делова, између мешавине воде и леда и тачке кључања чисте, дестиловане воде. Кључајућа вода тако има сто степени Целзијусових, а леђење је на нула степени. Ово је метричка јединица температуре у свакодневној употреби. Сто година касније, научници су открили апсолутну нулу. Ово је изазвало успостављање нове температурне скале, апсолутне скале која помера нулту тачку на апсолутну нулу. Названа је Келвинова скала и конципирана је да се одржи 100 келвина између тачке леђења и кључања воде.

Метричка јединица за време је постала секунд, првобитно дефинисан као 1/86400 просечног сунчевог дана. Званична дефиниција секунде се мењала неколико пута због повећаних научних потреба (астрономска посматрања, кварцни часовници, цезијумски атомски часовник), али корисници ручног сата нису осетили релативно никакву промену.

Брзо усвајање метричког система широм света као алат за економију и свакодневну трговину је базиран углавном на недостатку произвољних система у многим државама како би се адекватно описали неки концепти, или на резултату покушаја да се стандардизује више регионалних варијанти у произвољном систему. Међународни чиниоци су такође утицали на усвајање метричког система, пошто је пуно држава повећало своју трговину. У научном смислу, пружа лакоћу када се ради са веома великим и малим величинама, јер се добро уклапа са нашим децималним бројним системом.

Културне разлике могу да се представе у локалним свакодневним употребама метричких јединица. На пример, хлеб се продаје у величинама од пола, једног или два килограма у многим земљама, али можете да га купите у умношцима од сто грама у земљама бившег Совјетског Савеза. У неким земљама, неформална мера шоља је постала 250 mL, а цене за неке производе су дате као „по 100 g", пре него „по 1 kg". Дубока културна разлика између физичара и инжењера, поготово радио инжењера, је постојала пре усвајања МКС система, па самим тим и његовог наследника, СИ. Инжињери су радили са волтима, амперима, омима, фарадима и кулонима, који су од велике практичне користи, док су cgs јединице, добре за теоретску физику (због одсуства измишљених „константи“, као што је „пермитивност вакуума"), прилично лоше за употребу у инжењерству и потпуно непознате кућама које користе апарате у волтима и ватима.

Не-научни људи не треба да буду обесхрабрени подешавањима која су се дешавала на метричким основним јединицама током последњих двеста година, пошто су експерти стално покушавали да редефинишу метрички систем како би одговарао најбољем научном истраживачу (нпр. промене из ЦГС у МКС па у СИ систем или стварање Келвинове скале). Ове промене не утичу на свакодневну употребу метричких јединица. Присуство ових подешавања је било један разлог због кога су заговорници америчких произвољних јединица били против метрикације; међутим, ове произвољне јединице су сада дефинисане у вези са СИ јединицама, тако да свака разлика у дефиницијама код СИ јединица проузрокује разлику у дефиницијама код произвољних јединица.

СИ је први пут добио своје име 1960. године, а последњи пут 1971. Њиме управља организација за стандарде: Међународни биро за тежине и мере (Bureau International des Poids et Mesures).

Кнежевина Србија је приступила Метарској конвенцији 1879. године. После Првог светског рата, 1918. године, сва права и обавезе у оквиру конвенције преузела је Краљевина СХС, потом Југославија. После осамостаљења Република Србија је као правни следбеник наследила чланство у Међународном комитету за тегове и мере.

Основа[уреди]

СИ се састоји од седам основних јединица, заједно са скупом префикса.

Седам СИ основних јединица су: килограм, метар, секунд, ампер, келвин, мол и кандела.

СИ такође дефинише и одређени број СИ префикса који се користе уз јединице: они се комбинују са било којим именом јединице да би се добили умношци. На пример, префикс кило означава умножак од хиљаду, тако да километар износи 1000 метара, килограм 1000 грама итд. Префикси никад нису спојени, тако да је милионити део килограма милиграм, а не 'микрокилограм'.

СИ стил писања[уреди]

  • Симболи се пишу малим словом, осим када су изведени од имена особе. На пример, јединица за притисак је названа по Блезу Паскалу, тако да се симбол пише "Pa", док се сама јединица пише паскал. Изузетак је литар, чија је званична скраћеница "L". "l" се често користи, али је замењено, јер је превише личи на "1".
  • Симболи се пишу у једнини: нпр. "25 kg", а не "25 kgs".
  • Симболи немају тачку (.) на крају.
  • Пожељније је да се симболи пишу римски усправно (m за метре, L за литре), да би се разликовали од курзивних слова коришћених за математичке променљиве (m за масу, l за дужину).
  • Размак треба да раздваја број и симбол, нпр. "2,21 kg", "7,3·102 m2". Изузеци су симболи за раванске степене, минуте и секунде (°, ′ и ″), који се стављају одмах после броја, без размака.
  • Размаци треба да се користе да групишу децималне цифре у тројке, нпр. 1 000 000 или 342 142 (насупрот зарезима и тачкама који се користе у другим системима, нпр. 1.000.000 или 1.000.000).
  • У енглеском језику, децимални симбол треба да се пише као тачка, тј. број „двадесетчетири кома педесетједан“ треба да се напише као "24.51". (Ово је уведено од стране CIPMа 1997. године). У свим осталим језицима, користи се зарез (тј. "24,51").
  • Симболи за изведене јединице формиране од више јединица множењем се спајају размаком или средњом тачком (·), нпр. N m или N·m.
  • Симболи формирани дељењем две јединице су спојени знаком "кроз" (/) или имају негативан изложилац. На пример, „метар у секунди“ може да се пише "m/s", "m s-1", "m·s-1" или \frac{\mbox{m}}{\mbox{s}}. Знак „кроз“ не би требало да се користи када је резултат двосмислен, тј. "kg·m-1·s-2" је прикладније него "kg/m/s2".

Са пар изузетака, овај систем може легално да се користи у свим земљама на свету, а многе државе немају дефиниције осталих јединица. Те државе, које и даље званично признају не-СИ јединице (нпр. САД и Велика Британија), дефинисале су многе од модерних јединица у вези са СИ јединицама; на пример, јарда је дефинисана као тачно 0,9144 метара. У САД, раздаљине се такође дефинишу у вези са метричким јединицама, али другачије: 1 јарда = 3600/3937 m. Оне, међутим, нису редефинисане због акумулације грешке коју би изазвале, па су стопа и миља остале одвојене јединице.

Јединице[уреди]

Основне јединице[уреди]

Следеће су фундаменталне јединице из којих су све остале изведене, оне су димензионо независне. Дефиниције у табели су широм прихваћене.

СИ основне јединице
Име Симбол Величина Дефиниција
килограм kg маса Јединица за масу је једнака маси међународног прототипа килограма (ваљка од платине-иридијума) чуваног у Међународном бироу за тежине и мере (BIPM), у Севру, у Паризу (1. CGPM (1889), CR 34-38). Напомена: килограм је једина основна јединица са префиксом; грам се дефинише као изведена јединица, једнака 1/1000 килограма; префикси као што је мега се додају на грам, а не kg; нпр. Gg, а не Mkg. Такође је једина јединица која се још увек дефинише преко физичког прототипа уместо природног феномена који је могуће измерити (видите килограм за алтернативне дефиниције).
секунд s време Јединица за време је трајање од тачно 9192631770 периода зрачења које одговара прелазу између два хиперфина нивоа основног стања атома цезијума 133 на температури од 0 К (13. CGPM (1967-1968) Резолуција 1, CR 103).
метар m дужина Јединица за дужину је једнака дужини путање коју у вакууму пређе светлост за време од 1/299792458 секунди (17. CGPM (1983) Резолуција 1, CR 97)..
ампер A електрична струја Јединица за електричну струју је стална електрична струја која би, када би се одржавала у два права паралелна проводника, неограничене дужине и занемарљиво малог кружног пресека, који се налазе у вакууму на међусобном растојању од једног метра, проузроковала међу тим проводницима силу једнаку 2×10−7 њутна по метру дужине (9. CGPM (1948) Резолуција 7, CR 70).
келвин K термодинамичка температура Јединица за термодинамичку температуру (или апсолутну температуру) је тачно 1/273,16 термодинамичке температуре тројне тачке воде (13. CGPM (1967) Резолуција 4, CR 104).
мол mol количина супстанце Јединица за количину супстанце је количина супстанце која садржи толико елементарних јединки колико има атома у 0,012 килограма чистог угљеника 12 (14. CGPM (1971) Резолуција 3, CR 78). (елементарне јединке могу бити атоми, молекули, јони, електрони или честице.) Приближно је једнак 6,02214199×1023 јединица (Авогадров број).
кандела cd јачина светлости Јединица за јачину светлости је светлосна јачина, у одређеном правцу, извора који емитује монохроматско зрачење фреквенције 540×1012 херца и чија је јачина зрачења у том правцу 1/683 вата по стерадијану (16. CGPM (1979) Резолуција 3, CR 100).

Јединице без димензија[уреди]

Следеће СИ јединице немају димензије, па стога не траже дефиницију основним јединицама.

СИ јединице без димензија
Име Симбол Величина Дефиниција
радијан rad угао Јединица за угао је угао код центра круга затворен луком кружнице који је једнак у дужини полупречнику круга. Постоји 2\pi радијана у кругу.
стерадијан sr просторни угао Јединица за просторни угао је просторни угао код центра кугле полупречника r затворен делом површине кугле са површином r2. Постоји 4\pi стерадијана у кугли.

Изведене јединице са посебним именима[уреди]

Основне јединице могу да се комбинују како би се извеле јединице за мерење осталих величина. Некима су дата имена.

СИ изведене јединице са посебним именима
Име Симбол Величина Изражено у основним јединицама
херц Hz фреквенција s−1
њутн N сила kg m s −2
џул J енергија N m = kg m2 s−2
ват W снага J/s = kg m2 s−3
паскал Pa притисак N/m2 = kg m −1 s−2
лумен lm светлосни флукс cd sr
лукс lx осветљеност lm/m2 = cd sr m−2
кулон C наелектрисање A s
волт V разлика у електричном потенцијалу, eлектрични напон W/A = J/C = kg m2 A−1 s−3
ом Ω електрична отпорност V/A = kg m2 A−2 s−3
фарад F електрична капацитивност C/V = A2 s4 kg−1 m−2
вебер Wb магнетни флукс kg m2 s−2 A−1
тесла T густина магнетног флукса Wb/m2 = kg s−2 A−1
хенри H индуктивност Wb/A = kg m2 A−2 s−2
сименс S електрична проводност Ω−1 = kg−1 m−2 A2 s3
бекерел Bq радиоактивност (број распада у јединици времена) s−1
греј Gy апсорбована доза (јонизујућег зрачења) J/kg = m2 s−2
сиверт Sv еквивалентна доза (јонизујућег зрачења) J/kg = m2 s−2
катал kat каталитичка активност mol/s = mol s−1
степен Целзијуса °C термодинамичка температура K (0 °C = 273.15 K, 0 K = −273.15 °C)

Не-СИ јединице прихватљиве за употребу у СИ[уреди]

Следеће јединице нису СИ јединице, али су „прихваћене за употребу у Међународном Систему."

Не-СИ јединице прихваћене за употребу у СИ
Име Симбол Величина Еквивалент у СИ јединицама
минут min време 1 min = 60 s
сат (час) h време 1 h = 60 min = 3600 s
дан d време 1 d = 24 h = 1440 min = 86400 s
лучни степен ° угао 1° = (π/180) rad
лучни минут угао 1′ = (1/60)° = (π/10800) rad
лучни секунд угао 1″ = (1/60)′ = (1/3600)° = (π/648000) rad
литар l или L запремина 0.001 m3
тона t маса 1 t = 103 kg

Не-СИ јединице које нису формално усвојене од CGPM

непер, количина поља Np однос (без димензија) LF = ln(F/F0) Np
непер, количина снаге Np однос (без димензија) LP = ½ ln(P/P0) Np
бел, количина поља B однос (без димензија) LF = 2 log10(F/F0) B
бел, количина снаге B однос (без димензија) LP = log10(P/P0) B

Емпиријске не-СИ јединице прихваћене за употребу у СИ

електронволт eV енергија 1 eV = 1.60217733 (49) × 10−19 J
јединица атомске масе u маса 1 u = 1.6605402 (10) × 10−27 kg
астрономска јединица AU дужина 1 AU = 1.49597870691 (30) × 1011 m

Остале не-СИ јединице тренутно прихваћене за употребу у СИ

морска миља морска миља дужина 1 морска миља = 1852 m
чвор чвор брзина 1 чвор = 1 морска миља на сат = (1852/3600) m/s
ар a површина 1 a = 1 dam2 = 100 m2
хектар ha површина 1 ha = 100 a = 10000 m2
бар bar притисак 1 bar = 105 Pa
ангстрем, ångström Å дужина 1 Å = 0.1 nm = 10−10 m
барн b површина 1 b = 10−28 m2

СИ префикси[уреди]

Следећи СИ префикси могу да се користе како би се додао префикс било којој од горе споменутих јединица како би се направио умножак или подумножак оригиналне јединице.

СИ префикси
10n Префикс Симбол Кратка скала Дуга скала Децимални еквивалент
1024 јота Y септилион квадрилион 1 000 000 000 000 000 000 000 000
1021 зета Z секстилион трилијарда (хиљаду трилиона) 1 000 000 000 000 000 000 000
1018 екса E квинтилион трилион 1 000 000 000 000 000 000
1015 пета P квадрилион билијарда (хиљаду билиона) 1 000 000 000 000 000
1012 тера T трилион билион 1 000 000 000 000
109 гига G билион милијарда (хиљаду милиона) 1 000 000 000
106 мега M милион 1 000 000
103 кило k хиљада 1 000
102 хекто h сто 100
101 дека da десет 10
100 нема нема један 1
10−1 деци d десети део 0,1
10−2 центи c стоти део 0,01
10−3 мили m хиљадити део 0,001
10−6 микро µ милионити део 0,000 001
10−9 нано n билионити део милијардити део 0,000 000 001
10−12 пико p трилионити део билионити део 0,000 000 000 001
10−15 фемто f квадрилионити део билијардити део 0,000 000 000 000 001
10−18 ато a квинтилионити део трилионити део 0,000 000 000 000 000 001
10−21 зепто z секстилионити трилијардити део 0,000 000 000 000 000 000 001
10−24 јокто y септилионити квадрилијардити део 0,000 000 000 000 000 000 000 001

Застарели метрички префикси[уреди]

Vista-xmag.png За више информација погледајте чланак Застарели метрички префикси

Следећи метрички префикси више нису у употреби: мирија-, мирио-, и било који дупли префикси као што су микромикрофаради, хектокилометри, милимикрони...

Види још[уреди]

Спољашње везе[уреди]

Викиостава
Викимедијина остава има још мултимедијалних датотека везаних за: Међународни систем јединица

Званичне

Информације

Прометричке групе

Конверзије - односи међу различитим јединицама за исту физичку величину

Даље читање[уреди]

  • I. Mills, Tomislav Cvitas, Klaus Homann, Nikola Kallay, IUPAC: Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry, 2nd ed., Blackwell Science Inc 1993, ISBN 0-632-03583-8.