Jednostka miary

Jednostka miary jest to wartość konkretnej wielkości fizycznej, której wartość liczbowa została umownie ustalona jako równa jedności; używana jest w celu ilościowego przedstawiania różnych wartości takiej samej wielkości. Jednostkę miary możemy podawać za pomocą jej pełnej nazwy lub symbolu, np. kilogram (symbol kg), metr (m) czy sekunda (s). Natomiast układem jednostek miar nazywamy uporządkowany zbiór jednostek miar [A. Weintrit 2010, s. 411].

TL;DR

Artykuł omawia jednostki miary, w tym podstawowe jednostki miar (metr, kilogram, sekunda, amper, kelwin, mol, kandela) oraz jednostki pochodne. Przedstawiono Międzynarodowy Układ Jednostek Miar (SI) i jego cechy. Omówiono także jednostki miar spoza układu SI oraz anglosaski system jednostek miar. W artykule znajduje się również ciekawostka dotycząca pierwszych dyrektyw odnośnie jednostek miar w Polsce.

Podstawowe i pochodne jednostki miary

Każdy układ jednostek miar dzieli je na jednostki podstawowe oraz jednostki pochodne. Podstawowymi jednostkami miary nazywamy te jednostki, które wyznaczają jednostki wielkości podstawowych i przyjęte są za niezależne w konkretnym układzie jednostki [A. Weintrit 2010, s. 411]. Międzynarodowy Układ Jednostek Miar (SI) wyróżnia siedem podstawowych jednostek miar: metr (m), kilogram (kg), sekunda (s), amper (A), kelwin (K), mol (mol) i kandela (cd). Każda z tych jednostek jest miarą najważniejszych wielkości fizycznych, tj. długość, masa, czas, natężenie prądu elektrycznego, temperatura termodynamiczna, światłość oraz ilość materii [U. Wendt i in. 2009, s. 156].

• "Metr jest to długość drogi przebytej w próżni przez światło w czasie 1/299 792 458 s". [W. Jakubiec, S. Zator, P. Majda 2014, s. 79].
• "Kilogram jest to jednostka masy, która jest równa masie międzynarodowego prototypu kilograma przechowywanego w Międzynarodowym Biurze Miar w Sèvres (Paryż)". [W. Jakubiec, S. Zator, P. Majda 2014, s. 82].
• "Sekunda jest to czas równy 9 192 631 770 okresom promieniowania odpowiadającego przejściu między dwoma nadsubtelnymi poziomami stanu podstawowego atomu cezu 133". [W. Jakubiec, S. Zator, P. Majda 2014, s. 82].
• "Amper jest to prąd elektryczny niezmieniający się, który płynąc w dwóch równoległych prostoliniowych, nieskończenie długich przewodach o przekroju kołowym znikomo małym, umieszczonych w próżni w odległości 1 m od siebie, wywołuje między tymi przewodami siłę 2 ⋅ 10^-7 N na każdy metr długości". [W. Jakubiec, S. Zator, P. Majda 2014, s. 83].
• "Kelwin jest to 1/273,16 temperatury termodynamicznej punktu potrójnego wody, której skład izotopowy charakteryzuje się następującymi stosunkami liczności materii: 0,00015576 mola²H na 1 mol¹H, 0,0003799 mola¹⁷O na 1 mol¹⁶O i 0,0020052 mola¹⁸O na 1 mol¹⁶O". [W. Jakubiec, S. Zator, P. Majda 2014, s. 83].
• "Mol jest to liczność materii układu zawierającego liczbę cząstek równą liczbie atomów w masie 0,012 kilograma węgla 12". [W. Jakubiec, S. Zator, P. Majda 2014, s. 83].
• "Kandela jest to światłość źródła emitującego w określonym kierunku promieniowanie monochromatyczne o częstotliwości 540 ⋅ 10¹² Hz i o natężeniu promieniowania w tym kierunku równym 1/683 W/sr". [W. Jakubiec, S. Zator, P. Majda 2014, s. 83].

Z kolei jednostki wielkości pochodnych, które wywodzą się z wielkości podstawowych to pochodne jednostki miary, przykładowo metr i sekunda to podstawowe jednostki miary, a m/s czy m2 są pochodnymi jednostkami miary [A. Weintrit 2010, s. 411]. W układzie SI, który jest układem harmonijnym, każdą jednostkę pochodną możemy przedstawić w formie iloczynu potęg jednostek podstawowych wraz z współczynnikiem proporcjonalności, który równy jest jeden [W. Jakubiec, S. Zator, P. Majda 2014, s. 84].

Międzynarodowy Układ Jednostek Miar (SI)

Międzynarodowy Układ Jednostek Miar (SI) został uzgodniony w 1960 roku i ulegał niejednokrotnym poprawką. Układ ten cechuje się większą spójnością oraz logiką w porównaniu do innych układów. Związki pomiędzy jednostkami miar są w nim zdecydowanie mniej skomplikowane czy nieprecyzyjne. Dzięki układowi możemy stosować te same jednostki w odległych rejonach świata. Jednostki SI są tak samo definiowane, pojawiają się między nimi te same zależności i mają te same symbole. Jedynie nazwy jednostek ulegają różnicom w pisowni czy wymowie [E. Musiał 2014, s. 21].

Pozaukładowe oraz legalne jednostki miary

Możemy także wyróżnić pozaukładowe jednostki miary, czyli nienależące do układu SI, jak również do żadnego odrębnego układu jednostek miar [E. Musiał 2014, s. 21], np. jednostką temperatury w układzie SI jest kelwin (K), jednak akceptowalnym jest używanie jednostki stopień Celsjusza (^oC).

Legalnymi jednostkami miary spoza układu SI są te jednostki, których używanie jest dopuszczone wraz z jednostkami SI poprzez odpowiednie przepisy prawne (np. jednostką miary wielkości pola powierzchni gruntów rolnych lub terenów budowlanych może być ar (a), (1 a = 102 m²), który nie należy do SI [E. Musiał 2014, s. 21].

Anglosaski system jednostek miar

W krajach anglosaskich stosuje się odrębny system miar, nierzadko zwany systemem imperialnym, w związku z tym, że w okresie ekspansji Wielkiej Brytanii został on wprowadzony na tereny całego Mocarstwa Brytyjskiego. Stany Zjednoczone przyjęły ten system w roku 1836. [J. Rożnowski 2014, s. 538].

W systemie tym wykorzystuje się jednostki, które nie należą do układu SI. Do ważniejszych z nich można zaliczyć: cal (in), stopa (ft), jard (yd), mila (mi) - jednostki długości; akr (akr) - jednostka powierzchni; galon angielski (gal UK) czy galon amerykański (gal US) - jednostki objętości; funt (Ib) - jednostka masy [W. Jakubiec, S. Zator, P. Majda 2014, s. 89-90].

Anglosaski system jednostek miar stosuje kropkę do oddzielania miejsc dziesiętnych, w przeciwieństwie do układu SI, w którym używa się przecinka [J. Rożnowski 2014, s. 538].

Ciekawostka

Stosowanie jednostek miar miało miejsce już w starożytności, gdzie początkowo jako jednostki miary długości wykorzystywano części ciała człowieka czy też jego sprawność (skutkiem tego określenia dawnych jednostek to łokieć czy stopa). W Polsce pierwsze dyrektywy odnośnie jednostek miar zlecił Władysław Jagiełło w roku 1420 [A. Weintrit 2010, s. 412].

Jednostka miary — artykuły polecane

Średnia — Polarymetria — Wykres Molliera — Kalorymetria — Oscylator — Populacja — Farma fotowoltaiczna — Rozkład Poissona — Ciąg Fibonacciego

Bibliografia

• Jakubiec W., Zator S., Majda P. (2014), Metrologia, Polskie Wydawnictwo Ekonomiczne, Warszawa
• Musiał E. (2014), Pisownia oraz wymowa nazw i oznaczeń jednostek miar, Wiadomości elektrotechniczne, nr 11
• Rożnowski J., Przetaczek-Rożnowska I., Kłosowska J. (2014), Miary objętości w cywilizacji ludzkiej, Kosmos Problemy Nauk Biologicznych, nr 4
• Weintrit A. (2010), Jednostki miar wczoraj i dziś- Przegląd systemów miar i wag na lądzie i na morzu, Wydawnictwo Akademii Morskiej w Gdyni, Gdynia
• Wendt U., Polek A., Łangowski K., Rogulski J. (2009), Jednostki układu SI i ich zastosowanie w medycynie laboratoryjnej, Diagnostyka Laboratoryjna, nr 2

Autor: Julia Porębska