• מהי מערכת היחידות הבינלאומית?
• היסטוריה של מערכת היחידות הבינלאומית
• בשביל מה ה-SI?
• יחידות בסיס SI
• יחידות נגזרות SI
• יתרונות ומגבלות של SI

אנו מסבירים מהי מערכת היחידות הבינלאומית, כיצד היא נוצרה ולמה היא מיועדת. כמו כן, היחידות הבסיסיות והנגזרות שלו.

מערכת היחידות הבינלאומית היא הנפוצה ביותר בעולם.

מהי מערכת היחידות הבינלאומית?

היא ידועה כמערכת היחידות הבינלאומית (בקיצור SI) למערכת יחידות המדידה המשמשת כמעט בכל רחבי העולם. הוא משמש בבניית המכשירים הרבים ביותר של מדידה הן לצריכה מיוחדת והן לצריכה יומיומית.

מערכת של יחידות היא תבנית מדעית המאפשרת קשר בין דברים על סמך קבוצה של יחידות דמיוניות. כלומר, זה א מערכת כדי להיות מסוגל לרשום את מְצִיאוּת: לשקול, למדוד, זמן וכו', המבוססים על קבוצה של יחידות שתמיד שוות לעצמן וניתן ליישם אותן בכל מקום בעולם בשווי שווה.

מערכת היחידות הבינלאומית היא המקובלת ביותר מכל מערכות המדידה (אם כי לא היחידה, שכן בחלק מהמדינות הן עדיין משתמשות במערכת האנגלו-סכסית) והיחידה הנוטה כיום לאוניברסליזציה מסוימת.

מעת לעת ה-SI מתוקן ומשכלל, כדי להבטיח שזו מערכת היחידות הזמינה הטובה ביותר, או כדי להתאים אותה לתגליות מדעיות עדכניות. למעשה, בשנת 2018 נבחרה ההגדרה מחדש של ארבע מהיחידות הבסיסיות שלה בוורסאי, צרפת כדי להתאים אותן לפרמטרים בסיסיים קבועים ב- טֶבַע.

היסטוריה של מערכת היחידות הבינלאומית

ה-SI נוצר בשנת 1960, במהלך הוועידה הכללית ה-11 על משקלים ומידות, שנוסדה בשנת 1875 כדי לקבל החלטות בהשוואה למה שהייתה אז השיטה המטרית הצרפתית. זהו הגוף שאחראי כיום על הסקירה של מערכת המידות הבינלאומית והוא מבוסס במשרד הבינלאומי למשקלים ומידות, בפריז.

ביצירתו, ה-SI שקל רק שש יחידות בסיסיות, שאליהן נוספו מאוחר יותר, כגון חֲפַרפֶּרֶת בשנת 1971. תנאיו הותאמו בין השנים 2006 ו-2009 בשיתוף הארגונים ISO (הארגון הבינלאומי לתקינה) ו-CEI (הוועדה הבינלאומית לאלקטרוטכנית), שמקורם בתקן ISO / IEC 80000.

בשביל מה ה-SI?

ה-SI, בפשטות רבה, היא המערכת שמאפשרת לנו למדוד. או יותר טוב, זה שמבטיח לנו שהמידות שלנו, שנעשו כאן או בכל דבר אחר אזור של העולם, תמיד שוות ערך ומתכוונים לאותו הדבר.

כלומר: איך יודעים שמטר מרחק הוא למעשה מטר? איך אתה יודע שמטר כאן זהה בדיוק למטר בסין, גרינלנד או דרום אפריקה? ובכן, זה בדיוק מה שהמערכת הזו עוסקת בו.

מסיבה זו היא קובעת את ההנחיות הנחוצות כך שבלשון המעטה קילוגרם הוא תמיד קילוגרם, ללא קשר למקום או אפילו לסוג המכשיר המשמש למדידתו.

יחידות בסיס SI

כל יחידה מאפשרת למדוד כמות פיזית שונה.

ה-SI מורכב מקבוצה של שבע יחידות בסיסיות, שכל אחת מהן מקושרת לכמה מהכמויות הפיזיקליות העיקריות, והן:

• מטר (מ'). היחידה הבסיסית של אורך, מוגדר מדעית כשביל שעבר ה- אוֹר בוואקום במרווח זמן של 1 / 299,792,458 שניות.
• קילוגרם (ק"ג). היחידה הבסיסית של מסהמוגדר מדעית מאב טיפוס של קילוגרם המורכב מא סַגסוֹגֶת 90% פלטינה ו-10% אירידיום, בצורת גלילית, גובה 39 מילימטרים, קוטר 39 מילימטרים. צְפִיפוּת כ-21,500 ק"ג/מ"ק. עם זאת, בגרסאות עדכניות יותר מוצע להגדיר מחדש את הקילוגרם מערך הקשור לקבוע של פלאנק (h).
• שְׁנִיָה (ש). היחידה הבסיסית של מזג אוויר, מוגדר מדעית כמשך של 9,192,631,770 תקופות קרינה המקבילות למעבר בין שתי רמות היפר-דק של מצב הקרקע של אָטוֹם של צסיום-133.
• אמפר (א'). היחידה הבסיסית של זרם חשמלי, שעושה כבוד לפיזיקאי הצרפתי אנדרה-מארי אמפר (1775-1836), ומוגדר מדעית כעוצמת זרם קבוע שנשמר בשני מוליכים ישרים מקבילים באורך אינסופי, חתך מעגלי זניח וממוקם מטר אחד מאחד השני בוואקום, מייצרים כוח ביניהם השווה ל-2 x 10-7 ניוטון למטר אורך. לאחרונה הוצע לשנות את ההגדרה שלו תוך התחשבות בערך מסוים של המטען החשמלי הבסיסי (ו).
• קלווין (K). היחידה הבסיסית של טֶמפֶּרָטוּרָה וה תֶרמוֹדִינָמִיקָה, שעושה כבוד ליוצרו, הפיזיקאי הבריטי ויליאם תומסון (1824-1907), הידוע גם בשם לורד קלווין. הוא מוגדר כשבריר 1 / 273.16 מהטמפרטורה שיש למים בנקודה המשולשת שלהם (כלומר, שבה שלושת המצבים שלהם מתקיימים במקביל בהרמוניה: מוצק, נוזלי וגזי). לאחרונה הוצע להגדיר מחדש את הקלווין תוך התחשבות בערך הקבוע של בולצמן (ק).
• מול (מול). היחידה הבסיסית למדידת כמות חומר בתוך a תַעֲרוֹבֶת או פירוק, המוגדר מדעית ככמות של חומר של מערכת המכילה כמה יחידות יסוד כמו שיש אטומים ב-0.012 ק"ג של פחמן-12. לפיכך, כאשר משתמשים ביחידה זו, יש לציין אם אנחנו מדברים על אטומים, מולקולות, יונים, אלקטרונים, וכו. לאחרונה הוצע להגדיר מחדש יחידה זו באמצעות ערך כלשהו של הקבוע של אבוגדרו (נל).
• קנדלה (תקליטורים). זוהי היחידה הבסיסית של עוצמת האור, המוגדרת מדעית כזו שמחזיקה, בכיוון נתון, על ידי מקור הפולט קרינה מונוכרומטית של 540 x 1012 הרץ. תדירות, ושעוצמת האנרגיה שלו בכיוון זה היא 1/683 וואט לסטרדיאן.

יחידות נגזרות SI

כפי ששמו מעיד, היחידות הנגזרות מה-SI נגזרות מהיחידות הבסיסיות, באמצעות שילובים ויחסים ביניהן, על מנת לבטא כמויות פיזיקליות באופן מתמטי.

אל לנו לבלבל את היחידות הללו עם הכפולות והתת-כפולות של היחידות הבסיסיות, כגון קילומטרים או ננומטרים (כפולות ותת-כפולות של המטר, בהתאמה).

היחידות הנגזרות הן רבות, אך אנו יכולים לצטט את העיקריות שלהלן:

• מטר מעוקב (m3). יחידה נגזרת שנבנתה כדי למדוד את כרך של חומר.
• קילוגרם למטר מעוקב (ק"ג / מ"ק). יחידה נגזרת שנבנתה כדי למדוד את צְפִיפוּת של גוף.
• ניוטון (N). חלוק כבוד לאביו של ה גוּפָנִי המודרני, הבריטי אייזק ניוטון (1643-1727), היא היחידה הנגזרת שנבנתה כדי למדוד את כּוֹחַ, ומבוטאת כקילוגרמים למטר לשנייה בריבוע (ק"ג.מ / s2), מהמשוואה של ניוטון עצמו לחישוב הכוח.
• ג'ול / ג'ול (J). הוא לוקח את שמו מהפיזיקאי האנגלי ג'יימס פרסקוט ג'ול (1818-1889), והיא היחידה הנגזרת מ-SI המשמשת למדידת אֵנֶרְגִיָה, ה עבודה או ה חוֹם. זה יכול להיות מוגדר ככמות העבודה הנדרשת להזזת מטען קולום אחד דרך מתח של וולט אחד (וולט לקולומב, VC), או ככמות העבודה הנדרשת להפקת וואט אחד של כוח במהלך שנייה אחת (וואט לשנייה). , Ws).

ישנן עוד יחידות נגזרות רבות, רובן בעלות שמות מיוחדים שעושים כבוד ליוצריהן או לחוקרים מובילים של התופעה שהיחידה משמשת לתאר.

יתרונות ומגבלות של SI

ה-SI מאפשר לנו לדעת שיחידה שווה בכל העולם.

באופן מסורתי נקודות התורפה של ה-SI היו יחידות המסה (ק"ג) והכוח (N), שנבנו באופן שרירותי. אבל מול עדכונים וכוונון מודרניים כמו אלה שפורטו לעיל, זה כבר לא מהווה חיסרון גדול.

להיפך, המעלה הגדולה ביותר של ה-SI היא שיחידות הבסיס שלו מוגדרות על סמך תופעת טבע קבועים, אותם ניתן לשכפל במידת הצורך. בדרך זו ניתן היה להגיע לכייל כל סוג של מכשיר, החל מהיחידה הבסיסית הניתנת לשחזור מדעית.

לסיכום, זוהי מערכת קוהרנטית, מוסדרת בינלאומית ומכוילת מחדש כל הזמן כדי להבטיח את יעילותה.