Rahvusvaheline mõõtühikute süsteem (SI): ülevaade ja baasühikud

Rahvusvaheline mõõtühikute süsteem on metrilise süsteemi kaasaegne standardvorm. Selle süsteemi nime võib lühendada või lühendada SI-ks, mis tuleneb prantsuskeelsest nimest Système International d'unités.

Rahvusvaheline mõõtühikute süsteem on mõõtmissüsteem, mis põhineb seitsmel baasühikul: meeter (pikkus), kilogramm (mass), sekund (aeg), amper (elektrivool), kelvin (temperatuur), mol (kogus) ja kandela (heledus). Neid baasühikuid võib kasutada omavahel kombineeritult. Nii tekivad SI tuletatud ühikud, mida saab kasutada teiste suuruste, näiteks mahu, energia, rõhu ja kiiruse kirjeldamiseks.

Seda süsteemi kasutatakse peaaegu kogu maailmas. Ainult Myanmar, Libeeria ja Ameerika Ühendriigid ei kasuta SI-süsteemi ametliku mõõtmissüsteemina. Nendes riikides on SI aga teaduses ja meditsiinis üldkasutatav.

Baasühikud ja näited

Meeter (m) – pikkus; 1 m on ligikaudu inimese samm.
Kilogramm (kg) – mass; SI baasühikuks on kilogramm, mis vastab massile (tänapäeval määratletud konstantide põhjal).
Sekund (s) – aeg; aluseks on aatomkellade põhjal määratletud täpne ajaühik.
Amper (A) – elektrivool; kirjeldab voolu tugevust.
Kelvin (K) – termodünaamiline temperatuur; 0 K on absoluutne null.
Mol (mol) – aine hulk; 1 mol sisaldab täpselt Avogadro arvu osakesi.
Kandela (cd) – valguse heleduse mõõt ühikulise ruumilongi suunas.

SI tuletatud ühikud ja näited

Baasühikute kombineerimisel tekivad tuletatud ühikud, mida kasutatakse paljude füüsikaliste suuruste jaoks. Näited:

Newton (N) – jõud: 1 N = 1 kg·m/s²
Joule (J) – energia töö: 1 J = 1 N·m = 1 kg·m²/s²
Pascal (Pa) – rõhk: 1 Pa = 1 N/m² = 1 kg·m⁻¹·s⁻²
Watt (W) – võimsus: 1 W = 1 J/s
Hertz (Hz) – sagedus: 1 Hz = 1 s⁻¹

Eel- ja järelisarvud (prefiksid)

SI kasutab standardseid prefikseid suuruste skaalal liigutamiseks (näiteks milli-, kilo-, mega-). Mõned tavalised näited:

kilo (k) = 10³ → 1 km = 1000 m
mega (M) = 10⁶ → 1 MW = 1 000 000 W
milli (m) = 10⁻³ → 1 mm = 0,001 m
mikro (µ) = 10⁻⁶ → 1 µm = 0,000001 m

Märkus: kilogramm on ainsana baasühik, mille nimes kujuneb esialgne prefiks ("kilo"); seetõttu rakendatakse prefikseid tavaliselt grammi (g) põhjal, näiteks 1 mg = 0,001 g = 1·10⁻⁶ kg.

2019. aasta ümberdefineerimine ja täpsus

2019. aastal toimus oluline muudatus SI-s: baasühikud määratleti mitte enam füüsiliste prototüüpide, vaid fundamentaalsete füüsikaliste konstantide täpsete väärtuste kaudu. Näiteks fikseeriti Plancki konstant h, elementaarlaengu e, Boltzmanni konstant k ja Avogadro konstant N_A. Selle tõttu on ühikud nüüd seotud universaalsete konstantidega ja võimaldavad väga täpseid mõõtmisi.

Kirjutamis- ja kasutusreeglid

Ühiku sümboliks kasutatakse tavaliselt väiketähte (näiteks m, s, mol), välja arvatud kui ühik on nimetatud inimese järgi (N, Pa, Hz).
Ühiku sümboli ja arvu vahele jäetakse tühik: "20 km", "5 kg".
Ühiku sümbolit ei pöörleta ega lisa sellele käändeid (kirjapilt ei muuda sümbolit), kirjutada tuleks "5 kg", mitte "5 kgs".

Kus SI-d kasutatakse ja miks see on oluline

SI on rahvusvaheline kokkulepp, mis lihtsustab teaduslikku koostööd, kaubandust, tehnilist standardimist ja igapäevaseid mõõtmisi. Kuigi mõned riigid kasutavad ametlikult teisi süsteeme, on SI teaduses, meditsiinis ja enamikus valdkondades ülemaailmselt laialt kasutusel — see tagab mõõtmiste võrdlevuse ja ühtsuse.

Lühikesed praktilised näited

Kiirus: 1 m/s = 3,6 km/h
Rõhk: 1 bar ≈ 10⁵ Pa
Energia: 1 kWh = 3,6·10⁶ J

SI tundmine ja korrektne kasutamine aitab vältida segadust mõõtühikute vahel ning on aluseks täpsetele ja korduvatele mõõtmistele. Kui soovite, võin lisada tabeli tavapäraste ühikute ja nende tähistega või näiteid ühikute teisendamiseks.

Seitsme SI-baasühiku määratluste vahelised seosed. Ülevalt vastupäeva: sekund (aeg), meeter (pikkus), amper (elektrivool), kelvin (temperatuur), kandela (valgustugevus), mol (aine kogus) ja kilogramm (mass).

Ajalugu ja kasutamine

Metriline süsteem loodi Prantsusmaal pärast Prantsuse revolutsiooni 1789. aastal. Esialgses süsteemis oli ainult kaks standardühikut, kilogramm ja meeter. Metriline süsteem sai populaarseks teadlaste seas.

1860. aastatel pakkusid James Clerk Maxwell ja William Thomson (hiljem tuntud kui lord Kelvin) välja kolme baasühikuga süsteemi - pikkus, mass ja aeg. Muud mõõtühikud tuletatakse nendest kolmest põhiühikust. Hiljem kasutati seda ettepanekut, et luua sentimeetri-grammi-sekundi mõõtühikute süsteem (CGS), milles kasutati pikkuse alusühikuna sentimeetrit, massi alusühikuna grammi ja aja alusühikuna sekundit. Samuti lisati düüne kui jõu alusühik ja erg kui energia alusühik.

Kui teadlased uurisid elektrit ja magnetismi, mõistsid nad, et nende teemade kirjeldamiseks on vaja teisi põhiühikuid. 20. sajandi keskpaigaks kasutati mitmeid erinevaid metrilise süsteemi versioone. See oli väga segadusttekitav.

1954. aastal lõi 9. üldine kaalude ja mõõtude konverents (CGPM) rahvusvahelise mõõtühikute süsteemi esimese versiooni. Kuue alusühikut, mida nad kasutasid, olid meeter, kilogramm, sekund, amper, kelvin ja kandela. Seitsmes baasühik, mool, lisati 1971. aastal.

SI kasutatakse nüüd peaaegu kõikjal maailmas, välja arvatud Ameerika Ühendriikides, Libeerias ja Myanmaris, kus kasutatakse endiselt laialdaselt vanemaid imperialistlikke mõõtühikuid. Teised riigid, millest enamik on ajalooliselt seotud Briti impeeriumiga, asendavad aeglaselt vana impeeriumi süsteemi meetermõõdustikuga või kasutavad mõlemat süsteemi samaaegselt.

Küsimused ja vastused

K: Mis on rahvusvaheline mõõtühikute süsteem?

V: Rahvusvaheline mõõtühikute süsteem on meetrilise süsteemi tänapäevane standardvorm. See on mõõtmissüsteem, mis põhineb 7 baasühikul, mida saab omavahel kombineerituna kasutada, et luua SI-ühikuid.

K: Mida tähendab SI?

V: SI tähendab Systטme International d'unitיs, mis on rahvusvahelise mõõtühikute süsteemi prantsuskeelne nimetus.

K: Millised on rahvusvahelise mõõtühikute süsteemi 7 põhiühikut?

V: Rahvusvahelise mõõtühikute süsteemi 7 põhiühikut on meeter (pikkus), kilogramm (mass), sekund (aeg), amper (elektrivool), kelvin (temperatuur), mol (kogus) ja kandela (heledus).

K: Mitu riiki kasutab SI-süsteemi ametliku mõõtmissüsteemina?

V: Peaaegu kõik riigid kasutavad SI-süsteemi ametliku mõõtmissüsteemina, ainult Myanmar, Libeeria ja Ameerika Ühendriigid ei kasuta seda ametlikult.

K: Kas SI on teaduses ja meditsiinis üldkasutatav, isegi kui see ei ole mõnes riigis ametlik süsteem?

V: Jah, kuigi mõnes riigis, näiteks Myanmaris, Libeerias ja Ameerika Ühendriikides, ei ole see ametlik süsteem, kasutatakse SI-süsteemi teaduses ja meditsiinis üldiselt.

K: Kas on ka muid suurusi, mida saab kirjeldada neid baasühikuid kombineerides?

V: Jah, neid põhiühikuid kombineerides saab luua tuletatud ühikuid, mida saab kasutada muude suuruste, näiteks mahu, energia, rõhu ja kiiruse kirjeldamiseks.

K: Millist tüüpi mõõtmisi see süsteem hõlmab ?

V: See süsteem hõlmab pikkuse , massi , aja , elektrivoolu , temperatuuri , koguse ja heledusega seotud mõõtmisi.