Metrický

Metrická soustava  je obecný název pro mezinárodní desítkovou soustavu jednotek založenou na použití metru a kilogramu . Během posledních dvou století existovaly různé verze metrického systému, které se lišily výběrem základních jednotek . V současné době je všeobecně uznáván Mezinárodní systém jednotek (SI). S určitými rozdíly v detailech jsou prvky systému stejné na celém světě. Metrické jednotky jsou široce používány po celém světě jak pro vědecké účely, tak v každodenním životě. V současné době je metrický systém oficiálně přijat ve všech zemích světa s výjimkou Spojených států amerických , Libérie a Myanmaru (Barmy). Myanmar plánuje v příštích letech přejít na metrický systém.

Hlavním rozdílem mezi metrickým systémem a tradičními systémy používanými dříve je použití uspořádané sady měrných jednotek. Pro libovolnou fyzikální veličinu existuje pouze jedna hlavní jednotka a množina dílčích násobků a násobků, tvořených standardním způsobem pomocí desetinných předpon . To eliminuje nepříjemnosti spojené s používáním velkého množství různých jednotek (jako jsou palce , stopy , fadeny , míle atd.) se složitými pravidly převodu mezi nimi. V metrické soustavě je převod redukován na násobení nebo dělení mocninou 10 , tedy na jednoduchou permutaci desetinné čárky .

Byly učiněny pokusy zavést metrické jednotky pro měření času (dělením dne, například millidny) a úhlů (dělením otáčky 1000 militurn nebo 400 stupňů ), ale nebyly úspěšné (ačkoli stupně byly později zjištěny poměrně široké). aplikace při měření úhlů v geodézii ). V současné době SI používá sekundy (děleno milisekundami atd.) a radiány.

Nevýhody tradičních měřicích systémů

Tradiční evropské systémy základních jednotek měření byly vypůjčeny od starověkých římských jednotek .

Tradiční jednotky měření odrážely vizuální prostor člověka prostřednictvím srozumitelných veličin (krok, prst, loket atd.) Totéž platí pro měření hmotnostních látek a předmětů. V tradičních měrných jednotkách každá skupina používá své vlastní samostatné jednotky – pro kapaliny, sypké látky, lékárny a šperky.

Jednotky délky . Zvažte příklad založený na imperiálním (anglickém) systému .

Starověká římská měrná jednotka "prst" - palec , "noha" - noha , "tisíc dvojitých kroků" (to znamená levá a pravá noha) - míle . Premetrické jednotky měření odrážely osobní a vizuální prostor člověka středověku. Palce měřené vzdálenosti v rámci zorného pole (1-2 metry). Menší velikosti byly měřeny v řádcích . S vynálezem lupy se začaly aktivně používat tečky . Míle se stala limitem vizuálního prostoru . V císařské soustavě měr se objevily dvě jednotky délky, t. zv. „nováčky“. Jedním z nich je yard , který se rovnal vzdálenosti od špičky nosu Jeho Veličenstva anglického krále Edgara ke špičce prostředníku natažené ruky. Druhou jednotku - mil - rovnající se 1/1000 palce, vynalezl Joseph Whitworth , který navrhl použití desetinných dělení imperiálních jednotek ve strojírenství. Whitworthova myšlenka (překlad imperiálních jednotek na desítková měření) nebyla široce používána, protože byla implementována v metrickém systému mnohem jednodušeji a efektivněji. Mil se však používá v USA v elektronice a měření tenkých kovů, pro ty, kteří jsou zvyklí měřit délky pouze v imperiálních jednotkách.

Jednotky objemu . K měření vodních kapacit v předrevolučním Rusku se v různých dobách používaly různé objemy, například vědro , hrnky a šálky . Každá z těchto měrných jednotek odrážela kapacitu nádobí, které řemeslníci dávali do prodeje. Silné nápoje byly v Rusku samostatnou oblastí pro použití objemů. Pro silné nápoje existovala široká škála typů odměrek - kosushka , čtyřúhelník, shkalik , půldamašek , damašek, láhev vína , láhev vodky , kbelík atd. V tavernách a restauracích speciální pokrmy jejich objemu bylo použito k měření alkoholu. Mezi měřeními byly vlastní poměry v podobě celých čísel nebo zlomků. Například jedna kosushka se rovnala pěti vahám, dvě kosushky se rovnaly jedné láhvi vodky. Láhev vína se rovnala 1/16 kbelíku a láhev vodky 1/20. To znamená, že neexistoval žádný integrální systém pro měření objemu kapalin, existovaly pouze samostatné vztahy objemů prostřednictvím celých čísel (nebo celých zlomků), kde základní jednotkou byla nádoba na kapaliny vyrobená masterem.

Hmotnostní jednotky . V předrevolučním Rusku se množství zboží a obilí měřilo v pudech , lotech , librách (hřivnách), cívkách a akciích . Obvykle se podíl rovnal hmotnosti jednoho zrna špaldy . Cívka se rovnala váze zlaté mince vydané v Rusku. Šarže se rovnala hmotnosti 3 cívek (asi 12 gramů). Libra se rovnala asi 400 gramům nebo 96 cívkám. Navíc až do doby Petra 1 se libra nazývala hřivna, Petr 1 bral jako základ anglickou libru . Jeden pudlík (asi 16 kg) se rovnal 40 librám. To znamená, že v Rusku byly jednotky měření hmotnosti spojeny s různými převodními systémy (3, 40, 96), některé z nich, jako například libra (plus farmaceutické jednotky), byly zapůjčeny z Anglie kvůli pohodlí při výpočtu v obchodovat s tím. To potvrdilo umělost těchto jednotek, protože neměly přirozenou základní jednotku, ke které by byly svázány a snadno přepočítatelné.

Uvedené problémy se podařilo zcela vyřešit metrickým systémem měr. Desítková soustava provedla snadný přepočet vlastních jednotek přes permutaci čárky, vyřešila otázku měření mikrokosmu i makrokosmu, navíc v libovolných proporcích díky prefixům.

Zpočátku, při vývoji metrických jednotek, skupina vědců motivovala své aktivity vývojem nového systému měření ne tak pro Francii, ale pro celé lidstvo. Při hledání definice univerzální jednotky nové soustavy metrů ji proto vědci experimentálně odvodili jako jednu desetimiliontou část poledníku (od pólu k rovníku) procházející Paříží, to znamená, že nejde o angl. yard rovný délce královy ruky od špičky nosu, ale přirozená jednotka. Používání řeckých jmen jako základních (jak je v mnoha vědních oborech zvykem) přispělo k bezproblémovému přijetí jmen jinými zeměmi.

Příklad správné (mezinárodní) volby pro vytvoření nového systému měření ukázalo Nizozemsko. V napoleonské éře bylo Holandsko součástí Francie, protože v jeho anektované části zde byly zavedeny francouzské měrné jednotky ( leu, toise , livres atd.). V roce 1817 se Nizozemské království osamostatnilo a výnosem z 27. března 1817 bylo opuštění francouzských měrných jednotek a návrat k původním holandským. Ale holandské měrné jednotky byly převedeny na metrické jednotky, to znamená, že Holland ponechal metrické systémy jako základní a uznal je.

Historie

18. století

Metrický systém vyrostl z dekretů přijatých Národním shromážděním Francie v letech 1791 a 1795, které definovaly metr jako jednu desetimiliontinu čtvrtiny obvodu Země (od severního pólu k rovníku ) podél poledníku procházejícího Paříž - pařížský poledník [1] .

V roce 1790 Francouzi navrhli Velké Británii a Spojeným státům zavést jednotnou délku metru, která se rovná délce kyvadla se zdvihem 1 sekundy (tj. s periodou oscilace 2 sekundy). Britský parlament a Kongres USA odmítly tento návrh kvůli neschopnosti dohodnout se na zeměpisné šířce, ve které by mělo být kyvadlo měřeno. Každá země chtěla využít poledník procházející jejich zemí. Francouzští vědci se proto rozhodli jít k definici měřiče na vlastní pěst.

7. dubna 1795 byl poprvé vytvořen metrický systém, který byl oficiálně přijat do francouzského práva [2] . Definovalo šest desetinných jednotek:

1. Metr
2. Ar
3. Ster (později nazývaný metr krychlový )
4. Litr
5. Gram
6. frank (francouzská měna)

Byly také definovány první desetinné předpony, které se později staly předponami SI . V prosinci 1799 byl ve Francii přijat zákon, podle kterého se metrický systém stal jediným v zemi.

19. století

V roce 1832 navrhl německý vědec Carl Friedrich Gauss ve fyzice nový systém měření CGS (centimetr-gram-sekunda), který byl vázán na miligram a milimetr. Gauss tak zavedl do vědy metrické jednotky. Od jeho práce je metrický systém akceptován vědeckou komunitou jako základ vědeckého výzkumu.

Dekretem vydaným 4. července 1837 byl metrický systém prohlášen za povinný ve všech obchodních transakcích ve Francii. Postupně nahradila místní a národní systémy jinde v Evropě a byla legálně přijata ve Spojeném království a USA .

V roce 1861 skupina britských vědců navrhla model vzájemně propojených jednotek . Vycházeli z prototypu ČGS vytvořeného Carlem Gaussem s mechanickými jednotkami (délka, hmotnost, čas) a navrhli k nim přidružit tepelné a elektrické jednotky. Ve zprávě z roku 1863 [3] zavedli koncept holistického systému jednotek, podle kterého byly jednotky délky, hmotnosti a času definovány jako „základní jednotky“ (dnes známé jako základní jednotky). Všechny ostatní měrné jednotky lze odvodit (tedy odvozené jednotky) z těchto základních jednotek. Jako základní jednotky byly zvoleny metr, gram a sekunda.

Definováním metru jako desetimilionté části čtvrtiny zemského poledníku se tvůrci metrického systému snažili dosáhnout invariance a přesné reprodukovatelnosti systému. Vzali gram jako jednotku hmotnosti a definovali jej jako hmotnost jedné miliontiny krychlového metru vody při její maximální hustotě . Pro usnadnění použití nových jednotek v každodenní praxi byly vytvořeny kovové normy , které reprodukují tyto ideální definice s maximální přesností.

Brzy se ukázalo, že kovové etalony délky lze vzájemně porovnávat, což představuje mnohem menší chybu než při srovnávání jakéhokoli takového etalonu se čtvrtinou zemského poledníku. Navíc se ukázalo, že přesnost vzájemného porovnávání kovových hmotnostních standardů je mnohem vyšší než přesnost porovnávání jakéhokoli takového standardu s hmotností odpovídajícího objemu vody.

V tomto ohledu se Mezinárodní komise pro měřidla v roce 1872 rozhodla vzít "archivní" metr uložený v Paříži "tak, jak je" jako délkový standard. Stejně tak členové komise vzali jako etalon hmotnosti archivní platino-iridiový kilogram, „vzhledem k tomu, že jednoduchý poměr stanovený tvůrci metrické soustavy, mezi jednotkou hmotnosti a jednotkou objemu, představuje existující kilogram s přesností dostatečnou pro běžné aplikace v průmyslu a obchodu a přesné vědě nepotřebuje jednoduchý číselný poměr tohoto druhu, ale extrémně dokonalou definici tohoto poměru.

20. května 1875 podepsalo sedmnáct zemí Metrickou úmluvu a tato dohoda stanovila postup pro koordinaci metrologických norem pro světovou vědeckou komunitu prostřednictvím Mezinárodního úřadu pro váhy a míry a Generální konference pro míry a váhy .

Nová mezinárodní organizace se okamžitě ujala vývoje mezinárodních standardů délky a množství a přenosu jejich kopií do všech zúčastněných zemí.

20. století

Na základě metrické soustavy byla vyvinuta Mezinárodní soustava jednotek (SI) a přijata v roce 1960 XI. Generální konferencí pro váhy a míry [4] . Během druhé poloviny 20. století přešla většina zemí světa na systém SI.

Konec 20.-21. století

V devadesátých letech minulého století vedlo široké používání počítačů a domácích spotřebičů z Asie, ve kterých nebyly žádné pokyny a nápisy v ruštině a jiných jazycích bývalých socialistických zemí, ale byly k dispozici v angličtině, k přesunu metrického systému. v řadě oblastí techniky. . Velikosti CD, disket, pevných disků, úhlopříčka monitorů a televizorů, matrice digitálních fotoaparátů v Rusku jsou tedy obvykle uváděny v palcích , a to navzdory skutečnosti, že původní design je obvykle vyroben v metrickém systému. Například „3,5“ pevné disky jsou ve skutečnosti široké 90 mm [5] , CD a DVD mají průměr 120 mm. Všechny počítačové ventilátory používají metrický systém (80 a 120 mm). Nejoblíbenější amatérský fotografický formát 4R (známý v USA jako 4x6 palců a v metrických zemích jako 10x15 cm) je fixován na milimetr a měří 102x152 mm místo 101,6x152,4 mm.

Do současnosti[ co? ] času je metrický systém oficiálně přijat ve všech zemích světa kromě USA, Libérie a Myanmaru (Barmy). Poslední zemí, která dokončila přechod na metrický systém, bylo Irsko (2005). Ve Spojeném království a na Svaté Lucii přechod na SI stále trvá[ co? ] ještě není dokončeno. V Antigue a Guyaně ve skutečnosti tento přechod zdaleka nekončí. Čína, která tento přechod dokončila, přesto používá staré čínské názvy pro metrické jednotky. V USA je systém SI přijat pro použití ve vědě a výrobě vědeckých přístrojů, pro všechny ostatní oblasti (kromě farmakologie jsou všechny léky označovány pouze podle systému SI) - americká verze anglického systému jednotek .

V současnosti[ co? ] moment v Myanmaru se používají tři systémy měření. První je rodilá barmská, druhá je imperiální (anglická), třetí je metrická. První dva jsou v zemi široce používány. Metrický systém se používá především v obchodu s jinými zeměmi. Problém přechodu na metrický systém je považován za nedostatek politické vůle myanmarských orgánů, protože to vyžaduje značné úsilí (vydávání učebnic, školení obyvatelstva a úředníků) a investice (například výměna závaží a měřicích přístrojů). Od roku 2014 byly oznámeny plány na přípravu měření do roku 2019 s pomocí německého národního metrologického institutu.

Libérie používá dva systémy měření: imperiální (USA) a metrický. Vláda Libérie oznámila postupný přechod na metrický systém (data neuvedena). V současnosti[ co? ] čas ve svých zprávách vláda používá oba systémy.

Metrický systém v Ruské říši, SSSR

Metrický systém měr byl schválen pro použití v Rusku (nepovinně) zákonem ze dne 4. června 1899, jehož návrh vypracoval D. I. Mendělejev , a zaveden jako závazný výnos prozatímní vlády ze dne 30. dubna 1917 a za SSSR - výnosem Rady lidových komisařů SSSR ze dne 21.7.1925.

Kromě metrického systému měr v Ruské federaci se stále používá nemetrická jednotka - milimetr rtuti . V SSSR v 80. letech došlo v informační oblasti k přechodu na hektopascaly , ale později byl proveden návrat k mm. rt. sloupec [6] [7] , kromě oblasti letecké dopravy, kde se při jednání mezi řídícími letového provozu a posádkami přenáší vzduchem hodnota atmosférického tlaku v hektopascalech.

Metrický systém ve Spojených státech

Ve Spojených státech se metrický systém jednotek používá v různých průmyslových odvětvích odlišně. Například ve vědecké oblasti je dominantní metrický systém, s výjimkou řady sekcí, jako je meteorologie a geologie, kde se používají hlavně tradiční imperiální jednotky : teplota se měří ve stupních Fahrenheita , tlak - v palcích rtuti , rychlost větru - v uzlech . Ostatní obory, jako je stavebnictví, používají výhradně imperiální systém jednotek . Existují také hybridní aplikace, například rychloměry se vyrábějí se dvěma kombinovanými stupnicemi, které současně ukazují míle za hodinu a kilometry za hodinu.

Uvnitř Spojených států existují jak zastánci metrifikace (přechod na metrický systém), tak odpůrci. V roce 2013 byl ve státě Havaj představen zákon , který navrhoval, aby byl metrický systém v tomto státě povinný. V roce 1992 se někteří členové Kongresu pokusili uzákonit používání metrického systému na federálních dálnicích.

Ve Spojených státech jsou nejpravděpodobnější důvody odporu vůči metrifikace dva:

První je stejný, který vznikl ve Francii po legislativním zavedení metru , kdy prostý lid nepřijímal nové jednotky a používal staré známé nohy, ligy a livry. Trvalo více než 40 let, než se nové jednotky dostaly k běžné populaci a staly se přirozenými. Totéž se stalo v Rusku, které po podepsání metrické konvence v roce 1875 v praxi téměř všude (až na řadu výjimek) používalo tradiční systém měření a na povinné používání metrického systému přešlo až v roce 1918 za sovětské nadvlády. Pokud čtete paměti ruských emigrantů po revoluci 1917, používají ve svých pamětech jednotky verst, sazheny atd.

Druhým důvodem je, že Spojené státy jsou ekonomickým a technologickým lídrem ve světě a představitelé imperiálního myšlení se domnívají, že není dobré, aby se americký „trendsetter“ přizpůsoboval ostatním, i když to přinese hmatatelné výhody [8] . To se potvrzuje například neochotou Spojených států přejít z velikosti papíru Letter na matematicky zdůvodněný poměr stran a akceptovaný všemi ostatními zeměmi světového formátu papíru podle normy ISO 216 .

Metrický systém v letectví, vesmíru a námořní dopravě

I přes rozšířené používání metrické soustavy ve světě je v některých odvětvích situace zcela odlišná. Historicky se tedy v letectví (civilním) a v námořních záležitostech používá zastaralý systém měření založených na stopách a mílích. ICAO (International Civil Aviation Organization) má zároveň pevný postoj k bezpodmínečnému stažení nemetrických jednotek z letecké praxe [9] . V letectví se ve Švédsku, Rusku, Číně a některých dalších zemích používá čistě metrický systém, což někdy vytváří určité nedorozumění mezi řídícími a piloty.

Ale ve vesmírném průmyslu, včetně USA ( NASA ), došlo k úplnému přechodu na metrický systém.

Předpony pro násobky a dílčí násobky

Spolu se základními a odvozenými jednotkami v metrickém systému se k vytvoření násobků a dílčích násobků používá standardní sada předpon . (Tuto myšlenku navrhl Gabriel Mouton  , francouzský matematik a teolog, v roce 1670 [10] .) Například předpona „kilo“ se používá k vytvoření jednotky délky (kilometru), která je 1000krát základní jednotkou. Mezinárodní systém jednotek (SI) doporučuje použití standardních desetinných předpon SI k vytvoření názvů a symbolů pro násobky a dílčí násobky.

Metrické varianty tradičních jednotek

Objevily se také pokusy mírně změnit tradiční jednotky tak, aby se vztah mezi nimi a metrickými jednotkami zjednodušil; také umožnil zbavit se nejednoznačné definice mnoha tradičních jednotek. Například:

• metrická tuna (přesně 1000 kg)
• metrický karát (přesně 0,2 g)
• metrická libra (přesně 500 g)
• metrická patka (přesně 300 mm)
• metrický palec (přesně 25 mm)
• metrický výkon (přesně 75 kgf m/s)
• metrický donum (přesně 1000 m²)

Některé z těchto jednotek zakořenily; v současnosti v Rusku „tuna“, „karát“ a „koňská síla“ bez specifikace vždy označují metrické verze těchto jednotek.

Poznámky

1. ↑ Decret relatif aux poids et aux mesures. 18 germinal an 3 (7. dubna 1795) // Webové stránky Smdsi.quartier-rural.org (nedostupný odkaz) . Získáno 17. 5. 2015. Archivováno z originálu 25. 2. 2013. (neurčitý) 
2. ↑ Vyhláška o zavedení metrické soustavy (fr) (nepřístupný odkaz) . Získáno 23. června 2018. Archivováno z originálu 17. srpna 2016. (neurčitý) 
3. ↑ Zprávy výboru pro elektrické normy jmenovaného Britskou asociací pro pokrok vědy
4. ↑ Brožura SI Archivována 26. dubna 2006 na Wayback Machine Popis SI na webových stránkách International Bureau of Weights and Measures
5. ↑ „Počítačové“ velikosti 3,5 a 5,25 palce nejsou vázány na milimetr, ale na jednotku 1,75 palce, jsou tedy přesně 2U a 3U.
6. ↑ Hektopascaly. kdo si pamatuje? za co? . Staženo 25. května 2020. Archivováno z originálu dne 17. září 2019. (neurčitý)
7. ↑ 1 hPa = 0,75 mmHg Umění. : pozorovatel ptactva - LiveJournal . Staženo 25. května 2020. Archivováno z originálu dne 5. srpna 2020. (neurčitý)
8. ↑ salomon592d. Proč Amerika stále používá stupnici Fahrenheita Vox v ruštině (30. října 2017). Staženo: 25. května 2018. (neurčitý)
9. ↑ Příloha 5 k „Úmluvě o mezinárodním civilním letectví“, kapitola 4 . Získáno 20. června 2014. Archivováno z originálu 13. října 2014. (neurčitý)
10. ↑ O'Connor, John J.; Robertson, Edmund F., "Johannes Kepler", archiv historie matematiky MacTutor, University of St Andrews . Získáno 18. listopadu 2011. Archivováno z originálu dne 21. září 2013. (neurčitý)

Odkazy

• Metrický systém mír a vah // Malý encyklopedický slovník Brockhausův a Efronův  : ve 4 svazcích - Petrohrad. , 1907-1909.
• Nařízení vlády Ruské federace ze dne 31. října 2009 N 879 o schválení nařízení o jednotkách množství povolených pro použití v Ruské federaci
•  Stručná historie SI
•  Imperiální a metrické automatické převody
• NASA zcela přechází na metrický systém // Compulenta
• Belobrov V. A. (2019). Historie měřiče (krátká verze) , Historie měřiče (plná verze)

Slovníky a encyklopedie	Skvělý norský Velký Rus Brockhaus a Efron Britannica (online) Universalis Moderní Ukrajina švýcarské historické
V bibliografických katalozích	NDL : 005676286