Hệ thống đo lường

Các cuộc cách mạng Pháp đã dẫn đến những hệ thống số liệu , và điều này đã lan rộng khắp thế giới, thay thế đơn vị thông thường nhất của biện pháp. Trong hầu hết các hệ thống, chiều dài (khoảng cách), khối lượng và thời gian là các đại lượng cơ bản .

Các phát triển khoa học sau này cho thấy rằng điện tích hoặc dòng điện có thể được thêm vào để mở rộng tập hợp các đại lượng cơ bản mà qua đó có thể dễ dàng xác định được nhiều đơn vị đo lường khác . (Tuy nhiên, các đơn vị điện không cần thiết cho một tập hợp như vậy. Ví dụ, đơn vị Gauss chỉ có độ dài, khối lượng và thời gian làm đại lượng cơ bản và ampe được định nghĩa theo các đơn vị khác.) Các đại lượng khác, chẳng hạn như công suất và tốc độ , được suy ra từ tập cơ sở: ví dụ, tốc độ là khoảng cách trên một đơn vị thời gian. Historically a wide range of units was used for the same type of quantity: in different contexts, length was measured in inches , feet , yards , fathoms , rods , chains , furlongs , miles , nautical miles , stadia , leagues , with conversion factors which không phải là quyền hạn của mười. Sự sắp xếp như vậy là thỏa đáng trong bối cảnh riêng của họ.

Sự ưa thích đối với một hệ thống phổ quát và nhất quán hơn (dựa trên các đơn vị cơ sở hợp lý hơn) chỉ dần dần lan rộng cùng với sự phát triển của khoa học. Việc thay đổi một hệ thống đo lường có các chi phí tài chính và văn hóa đáng kể phải được bù đắp với những lợi ích thu được từ việc sử dụng một hệ thống hợp lý hơn. Tuy nhiên, áp lực đã tăng lên, bao gồm cả từ các nhà khoa học và kỹ sư để chuyển đổi sang cơ sở đo lường hợp lý hơn và cũng phù hợp quốc tế.

Trong thời cổ đại, các hệ thống đo lường được xác định theo địa phương: các đơn vị khác nhau có thể được xác định độc lập theo chiều dài ngón tay cái của vua hoặc kích thước bàn chân của ông ta, chiều dài sải chân, chiều dài cánh tay hoặc có thể là trọng lượng của nước thùng có kích thước cụ thể, có lẽ được xác định bằng bàn tay và đốt ngón tay . Đặc điểm thống nhất là đã có một số định nghĩa dựa trên một số tiêu chuẩn. Cuối cùng cu-đê và những bước tiến nhường chỗ cho "đơn vị thông thường" để đáp ứng nhu cầu của các thương gia và các nhà khoa học.

Trong hệ mét và các hệ thống gần đây khác, một đơn vị cơ bản duy nhất được sử dụng cho mỗi đại lượng cơ bản. Thường thì các đơn vị thứ cấp (bội số và bội số con) có nguồn gốc từ các đơn vị cơ bản bằng cách nhân với lũy thừa của mười, tức là chỉ cần di chuyển dấu thập phân . Do đó, đơn vị đo chiều dài cơ bản là mét ; khoảng cách 1 m là 1.000 mm hoặc 0,001 km.

Cách thường làm

Hệ thống đo lường hoàn chỉnh hoặc gần như hoàn chỉnh ở hầu hết các quốc gia. Các đơn vị thông lệ của Hoa Kỳ được sử dụng nhiều ở Hoa Kỳ và ở một mức độ nào đó ở Liberia . Các đơn vị đo lường truyền thống của Miến Điện được sử dụng ở Miến Điện . Các đơn vị của Hoa Kỳ được sử dụng trong các bối cảnh hạn chế ở Canada do khối lượng thương mại lớn; cũng có việc sử dụng đáng kể các trọng lượng và thước đo của Đế quốc, mặc dù việc chuyển đổi theo quy định của Canada sang hệ mét.

Một số khu vực pháp lý khác có luật pháp bắt buộc hoặc cho phép các hệ thống đo lường khác trong một số hoặc tất cả các bối cảnh, chẳng hạn như Vương quốc Anh - có luật pháp biển báo đường , ví dụ, chỉ cho phép các dấu hiệu khoảng cách hiển thị các đơn vị Imperial (Miles hoặc Yards) ^[1] - hoặc Hồng Kông. ^[2]

Tại Hoa Kỳ, các đơn vị hệ mét được sử dụng gần như phổ biến trong khoa học, rộng rãi trong quân đội và một phần trong công nghiệp, nhưng các đơn vị thông thường chiếm ưu thế trong việc sử dụng trong gia đình. Tại các cửa hàng bán lẻ, lít là đơn vị thường được sử dụng để chỉ thể tích, đặc biệt là trên các chai đồ uống, và miligam, chứ không phải là ngũ cốc, được sử dụng cho thuốc. Một số đơn vị tiêu chuẩn không phải SI vẫn được sử dụng quốc tế, chẳng hạn như hải lý và hải lý trong hàng không và vận tải biển.

Bình sữa trẻ em đo lường trong ba hệ thống đo lường — hệ mét, hệ đo lường Anh (Anh) và thông lệ của Hoa Kỳ.

Hệ thống số liệu của các đơn vị đã phát triển kể từ khi áp dụng hệ thống được xác định rõ ràng đầu tiên ở Pháp vào năm 1795. Trong quá trình phát triển này, việc sử dụng các hệ thống này đã lan rộng khắp thế giới, đầu tiên là các nước không nói tiếng Anh, và sau đó là các nước nói tiếng Anh. .

Bội số và bội số của đơn vị hệ mét có liên quan với nhau bằng lũy ​​thừa của mười và tên của chúng được tạo thành với tiền tố . Mối quan hệ này tương thích với hệ thống số thập phân và nó góp phần rất lớn vào sự tiện lợi của các đơn vị hệ mét.

Trong hệ mét ban đầu, có hai đơn vị cơ bản, đơn vị đo chiều dài và gam cho khối lượng. Các đơn vị khác của chiều dài và khối lượng, và tất cả các đơn vị diện tích, thể tích và các đơn vị dẫn xuất như mật độ đều được suy ra từ hai đơn vị cơ sở này.

Mesures usuelles ( tiếng Pháp có nghĩa là các phép đo thông thường ) là một hệ thống đo lường được giới thiệu như một sự thỏa hiệp giữa hệ thống mét và các phép đo truyền thống. Nó được sử dụng ở Pháp từ năm 1812 đến năm 1839.

Một số biến thể trên hệ thống số liệu đã được sử dụng. Chúng bao gồm các hệ thống hấp dẫn , hệ thống centimet – gam – giây (cgs) hữu ích trong khoa học, hệ thống mét – tấn – giây (mts) từng được sử dụng ở Liên Xô và hệ mét – kilôgam – giây (mks). Trong một số lĩnh vực kỹ thuật, như thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính , milimet – gam – giây (mmgs) cũng được sử dụng. ^{[ cần dẫn nguồn ]}

Tiêu chuẩn quốc tế hiện hành cho hệ mét là Hệ thống đơn vị quốc tế ( Système international d'unités hoặc SI). Nó là một hệ thống trong đó tất cả các đơn vị có thể được thể hiện dưới dạng bảy đơn vị. Các đơn vị đóng vai trò là đơn vị cơ sở SI là mét , kilôgam , giây , ampe , kelvin , mol và candela .

Cả hai đơn vị hệ Anh và đơn vị thông thường của Hoa Kỳ đều bắt nguồn từ các đơn vị tiếng Anh trước đó . Các đơn vị đế quốc chủ yếu được sử dụng trong Đế chế Anh trước đây và Khối thịnh vượng chung Anh , nhưng ở tất cả các quốc gia này, chúng đã được thay thế phần lớn bởi hệ thống mét. Chúng vẫn được sử dụng cho một số ứng dụng ở Vương quốc Anh nhưng hầu như đã được thay thế bằng hệ mét trong các ứng dụng thương mại , khoa học và công nghiệp . Tuy nhiên, các đơn vị thông thường của Hoa Kỳ vẫn là hệ thống đo lường chính ở Hoa Kỳ . Trong khi một số bước tiến tới việc đo lường đã được thực hiện (chủ yếu vào cuối những năm 1960 và đầu những năm 1970), các đơn vị đo lường theo phong tục tập quán vẫn tồn tại vững chắc do cơ sở hạ tầng công nghiệp và thương mại phát triển rộng lớn.

Mặc dù hệ thống phong tục của đế quốc và Hoa Kỳ có liên quan chặt chẽ với nhau, nhưng có một số điểm khác biệt giữa chúng . Các đơn vị đo chiều dài và diện tích ( inch , foot , yard , dặm , v.v.) đã giống hệt nhau kể từ khi Hiệp định Quốc tế về Yard và Pound được thông qua ; tuy nhiên, Mỹ và trước đây là Ấn Độ vẫn giữ lại các định nghĩa cũ hơn cho mục đích khảo sát. Ví dụ, điều này đã dẫn đến cuộc khảo sát của Hoa Kỳ. Các đơn vị khối lượng và trọng lượng Avoirdupois khác nhau đối với các đơn vị lớn hơn một pound (lb). Hệ thống đế quốc sử dụng loại đá 14 lb, một trăm cân dài 112 lb và một tấn dài 2240 lb. Loại đá này không được sử dụng ở Mỹ và loại trăm cân và tấn ngắn: 100 lb và 2000 lb tương ứng.

Điểm khác biệt đáng chú ý nhất của các hệ thống này là về đơn vị thể tích của chúng. Một ounce chất lỏng của Mỹ (fl oz), khoảng 29,6 mililit (ml), lớn hơn một chút so với ounce chất lỏng (khoảng 28,4 ml). Tuy nhiên, vì có 16 US fl oz sang một pint Hoa Kỳ và 20 imp fl oz trên mỗi pint, nên pint hoàng gia lớn hơn khoảng 20%. Điều này cũng đúng với quart , gallon , v.v.; sáu gallon Mỹ nhỏ hơn một chút so với năm gallon Anh.

Các trọng lượng hệ thống phục vụ như hệ thống chung của khối lượng và trọng lượng. Ngoài ra còn có hệ thống của Troy và Apothecaries . Trọng lượng Troy thường được sử dụng cho kim loại quý , bột đen và đá quý . Troy ounce là đơn vị duy nhất của hệ thống đang được sử dụng hiện tại; nó được sử dụng cho các kim loại quý. Mặc dù ounce troy lớn hơn so với tương đương Avoirdupois của nó, nhưng đồng bảng Anh lại nhỏ hơn. Bảng troy lỗi thời được chia thành 12 ounce, thay vì 16 ounce mỗi pound của hệ thống Avoirdupois. Hệ thống Apothecaries trước đây được sử dụng trong dược học , nhưng hiện đã được thay thế bằng hệ thống mét; nó chia sẻ cùng một pound và ounce như hệ thống troy nhưng với các phần nhỏ hơn khác nhau.

Đơn vị tự nhiên là các đơn vị đo lường vật lý được xác định dưới dạng các hằng số vật lý phổ quát theo cách mà các hằng số vật lý đã chọn sẽ nhận giá trị số của một khi được biểu thị bằng các đơn vị đó. Các đơn vị tự nhiên được đặt tên như vậy vì định nghĩa của chúng chỉ dựa trên các thuộc tính của tự nhiên chứ không dựa trên bất kỳ cấu tạo nào của con người. Có thể có nhiều hệ thống đơn vị tự nhiên khác nhau.

Một số ví dụ khác như sau:

• Hệ thống đơn vị hình học rất hữu ích trong vật lý tương đối tính . Trong các hệ thống này, các đơn vị vật lý cơ bản được chọn sao cho tốc độ ánh sáng và hằng số hấp dẫn được đặt bằng sự thống nhất.
• Đơn vị Planck là một dạng đơn vị hình học thu được bằng cách đặt hằng số Planck thu gọn thành thống nhất. Chúng chỉ dựa trên các thuộc tính của không gian tự do chứ không phải bất kỳ vật thể hay hạt nào.
• Đơn vị Stoney là một dạng đơn vị hình học thu được bằng cách đặt hằng số Coulomb và điện tích cơ bản thành sự thống nhất.
• Các đơn vị "Schrödinger" tương tự như các đơn vị Planck và cũng đặt điện tích cơ bản thành thống nhất, nhưng cho phép tốc độ ánh sáng lơ lửng.
• Đơn vị nguyên tử Hartree là một hệ thống các đơn vị được sử dụng trong vật lý nguyên tử , đặc biệt để mô tả các tính chất của electron . Các đơn vị nguyên tử đã được chọn sao cho một số hằng số liên quan đến electron đều bằng một: khối lượng electron , điện tích cơ bản , hằng số Coulomb và hằng số Planck thu gọn . Đơn vị năng lượng trong hệ này là tổng năng lượng của electron trong nguyên tử Bohr và được gọi là năng lượng Hartree . Đơn vị đo độ dài là bán kính Bohr .
• Đơn vị điện tử tương tự như đơn vị Stoney nhưng đặt khối lượng điện tử thành thống nhất và cho phép hằng số hấp dẫn trôi nổi. Chúng cũng tương tự như các đơn vị nguyên tử nhưng đặt tốc độ ánh sáng thành thống nhất và cho phép hằng số Planck trôi nổi.
• Đơn vị điện động lực học lượng tử tương tự như hệ thống đơn vị điện tử ngoại trừ khối lượng proton được chuẩn hóa chứ không phải khối lượng điện tử.

Các đơn vị đo lường phi tiêu chuẩn cũng được tìm thấy trong sách, báo, v.v., bao gồm:

Khu vực

• Sân bóng đá kiểu Mỹ , có khu vực thi đấu dài 100 thước Anh (91,4 m) x rộng 48,8 m. Điều này thường được sử dụng bởi các phương tiện truyền thông công cộng của Mỹ cho quy mô của các tòa nhà lớn hoặc công viên. Nó được sử dụng cả làm đơn vị chiều dài (100 yd hoặc 91,4 m, chiều dài của sân chơi không bao gồm các khu vực khung thành) và như một đơn vị diện tích (57.600 sq ft hoặc 5.350 m ² ), khoảng 1,32 mẫu Anh (0,53  ha ).
• Truyền thông Anh cũng thường xuyên sử dụng sân bóng đá cho các mục đích tương đương, mặc dù sân bóng đá không có kích thước cố định, nhưng thay vào đó có thể thay đổi trong giới hạn xác định (dài 100–130 yd hoặc 91,4–118,9 m và 50–100 yd hoặc 45,7–91,4 rộng m, có diện tích từ 5.000 đến 13.000 sq yd hoặc 4.181 đến 10.870 m ² ). Tuy nhiên, sân UEFA Champions League phải chính xác là 105 x 68 m (114,83 x 74,37 yd) với diện tích 7.140 m ² (0,714 ha) hoặc 8.539  sq yd (1.764 mẫu Anh ). Ví dụ: Các tàu HSS là các catamarans bằng nhôm có kích thước bằng một sân bóng đá ... - Belfast Telegraph 23 tháng 6 năm 2007
• Các khu vực lớn hơn cũng được biểu thị dưới dạng bội số của các khu vực của một số bang của Mỹ hoặc các khu vực nhỏ của Vương quốc Anh, v.v.

Năng lượng

• Một tấn TNT tương đương , và bội số của nó với kiloton, megaton và gigaton. Thường được sử dụng để nêu rõ sức mạnh của các sự kiện rất năng lượng như vụ nổ và các sự kiện núi lửa và động đất và tác động của tiểu hành tinh . Một gam TNT như một đơn vị năng lượng đã được định nghĩa là 1000 calo nhiệt hóa (1.000  cal hoặc 4,184  J ).
• Các quả bom nguyên tử thả xuống Hiroshima . Năng lượng của nó thường được sử dụng trên các phương tiện truyền thông đại chúng và sách phổ biến như một đơn vị năng lượng. (Năng suất của nó là khoảng 13 kiloton, hay 60 TJ.)
• Một que thuốc nổ .

Một đơn vị đo lường áp dụng cho tiền được gọi là đơn vị tài khoản trong kinh tế học và đơn vị đo lường trong kế toán. ^[3] Đây thường là đơn vị tiền tệ do một quốc gia phát hành hoặc một phần của quốc gia đó; ví dụ: đô la Mỹ và xu Mỹ ( 1 ⁄ 100 đô la) hoặc đồng euro và xu euro.

ISO 4217 là tiêu chuẩn quốc tế mô tả ba mã chữ cái (còn được gọi là mã tiền tệ) để xác định tên của các loại tiền tệ do Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO) thiết lập.

Trong suốt lịch sử, nhiều hệ thống đo lường chính thức đã được sử dụng. Mặc dù không còn được sử dụng chính thức, một số hệ thống thông lệ này đôi khi được sử dụng trong cuộc sống hàng ngày, chẳng hạn như trong nấu ăn .

Châu phi

Châu Á

Châu Âu

Bắc Mỹ

Nam Mỹ

Bảng chuyển đổi

• Chuyển đổi đơn vị

• Tavernor, Robert (2007), Smoot's Ear: The Measure of Humanity , ISBN  0-300-12492-9

• CLDR - Bản địa hóa Unicode của tiền tệ, ngày, giờ, số
• Từ điển các đơn vị đo lường
• Đơn vị đo cũ
• Các thước đo từ thời cổ đại và Kinh thánh Đồ cổ và Kinh thánh tại Máy quay ngược (lưu trữ ngày 10 tháng 5 năm 2008)
• Các biện pháp đất đai của Reasonover Tham khảo các biện pháp đất đai của Tây Ban Nha và Pháp (và các biện pháp tương đương bằng tiếng Anh của chúng với các bảng chuyển đổi) được sử dụng ở Bắc Mỹ
• Bộ luật thống nhất cho các đơn vị đo lường