Mērvienības nodrošina standartus, lai mūsu mērījumu skaitļi attiektos uz vienu un to pašu lietu. Mērīšana ir process, kurā izmanto skaitļus, lai aprakstītu kādu fizikālu lielumu. Mēs varam izmērīt, cik lielas ir lietas, cik siltas tās ir, cik smagas tās ir un daudzas citas īpašības. Lai mērījumi būtu saprotami un salīdzināmi, tiek lietotas definētas mērvienības un standartizētas sistēmas.
Kas ir mērvienība un kā tā tiek definēta
Pamata ideja — mērvienība ir ar skaitli saistīts līdzeklis, kas nosaka, par ko runājam, piemēram, metri garumam vai sekundes laikam. Dažas vienības ir definētas ar ļoti konkrētiem fizikāliem nosacījumiem, lai tās būtu stabilas un reproducējamas visā pasaulē. Piemēram, metrs ir standarta vienība garuma mērīšanai. Vēsturē metrs tika saistīts ar konkrētu stieni (protams, tas attiecās uz metra prototipu), taču mūsdienās tas ir definēts caur gaismas ātrumu: kopš 1983. gada metrs tiek definēts kā garums, ko gaisma vakuumā noiet laikā 1/299 792 458 sekundes. Pirms tam metra definīcija pārgāja no metāla stieņa uz atomārām vai elektromagnētiskām referencēm 20. gadsimta vidū.
Dažādas mērvienību sistēmas
Pagājušajos gadsimtos dažādās valstīs tika izmantotas dažādas mērvienības. Mūsdienās lielākā daļa mērvienību ietilpst vienā no trim sistēmām:
- Britu impēriskā sistēma (imperial) un tai radniecīgā ASV parastā sistēma (US customary).
- Metriskā sistēma, kurā ietilpst SI sistēma (Système International d'Unités) — starptautiski pieņemtā mūsdienu standarta sistēma.
- Citas lokālas vai vēsturiskas sistēmas, kas mūsdienās tiek lietotas reti vai specifiskos kontekstos.
Impēriskais un ASV parastais sistēmas īss pārskats
Divās vecākajās - britu impēriskajā sistēmā un ar to cieši saistītajā ASV parastajā sistēmā - kā garuma mērs tiek izmantota pēda, kā svara mērs - mārciņa, bet kā laika mērs - sekunde. Šajās sistēmās ir citas mērvienības un atšķirīgs lielumu sadalījums: piemēram, vienā pēdā ir 12 collas, bet mārciņā - 16 unces. Impēriskajām un ASV sistēmām ir daudz vēsturisku vienību un tās nav striktā decimālē (pieaugums par 10, 100 utt.). Lai gan daudzviet pasaulē tiek izmantots SI, impēriskais/ASV kopumā saglabājas ikdienas lietošanā un nozarēs, kur tas ir tradīcija.
Metriskā sistēma un SI (Sistemes International d'Unités)
Jaunākā un visvairāk izmantotā no trim sistēmām ir metriskā sistēma jeb SI sistēma, kurā plaši izmanto 10, 100 vai 1000 reizinājumus un daļas, lai veidotu saistītas vienības. Tas padara aprēķinus vieglākus un pāreju starp mērogiem — skaidru un konsekventu. Piemēram, vienā metrā ir 100 centimetri, bet vienā kilogramā — 1000 grami. Šajā sistēmā metru izmanto garumam, bet kilogramu - svaram (SI masa bāzes vienība ir kilogrammā).
SI sistēmai ir septiņas pamatvienības, kas definē citas atvasinātās vienības. Šīs pamatvienības ir:
- metrs (m) — garums
- kilograms (kg) — masa
- sekunde (s) — laiks
- ampērs (A) — elektriskā strāva
- kelvins (K) — termodinamiskā temperatūra
- mols (mol) — vielas daudzums
- kandela (cd) — gaismas intensitāte
SI izmanto arī priekšvārdus (prefiksus), kas apzīmē reizinājumus ar 10^n, piem., milli- (m, 10^-3), centi- (c, 10^-2), kilo- (k, 10^3), mega- (M, 10^6) u.c. Šie prefiksi palīdz izteikt gan ļoti mazas, gan ļoti lielas vērtības ērti un saprotami.
Piemēri un precīzas konversijas
Dažas starptautiskas precizētas konversijas starp sistēmām ir: 1 collai (inch) = 2,54 centimetri (precīzi), un 1 mārciņai (pound) = 0,45359237 kilogrami (precīzi). Šādas fiksētās saites nodrošina vienkāršu pāreju starp impēriskiem un metriskiem mērījumiem.
Laika mērīšana — īpašs gadījums
Laika mērīšana neatbilst metriskajam decimālajam paraugam. Otrais ir laika mērīšanas pamats, un tā pamatā ir sešburtu sistēma: 60 sekundes veido vienu minūti, bet 60 minūtes - vienu stundu. Šī sešdesmitnieka (sexagesimal) sistēma ir radušies no seno laiku astronomiskajām un matemātiskajām tradīcijām. Ir bijuši mēģinājumi ievērot decimālo laiku (piem., franču revolūcijas laikā), taču visā pasaulē saglabājās tradicionālais 60‑bāzes sadalījums.
Kāpēc standartizācija ir svarīga
Standarti un vienotas mērvienības nodrošina, ka zinātniskie dati, tehniskie rasējumi, medicīniskie mērījumi un ikdienas pirkumi ir saprotami visur. Bez vienotas sistēmas būtu grūti salīdzināt eksperimentus, ražot detaļas, aprēķināt receptes vai starptautiski tirgoties. Starptautiska sadarbība (piem., caur BIPM un CGPM) regulāri precizē definīcijas, lai tās balstītos uz stabilām un reproducējamām fiziskām konstantēm (piem., gaismas ātrums, elementārlāde u.c.).
Ja vēlaties, varu pievienot tabulu ar biežāk lietotajām vienībām un to atvasinājumiem, vai izveidot īsu konversijas sarakstu starp populārākajām mērvienībām.
