Přejít na obsah
Domů

Fyzikální jednotka

Přehled pojmu fyzikální jednotka: význam, členění, historie měrných soustav, příklady základních a odvozených jednotek, metrologie a zvláštnosti časového měření.

Přehled

Fyzikální jednotka je dohodnutý standardní podíl, jímž se vyjadřuje velikost fyzikální veličiny. Jednotky umožňují, aby výsledky měření byly srovnatelné a reprodukovatelné; bez nich by čísla z měření neměla pevný smysl. V praxi se odkazujeme na standardy, postupy měření a způsob číselného zápisu, vždy v kontextu určité fyzikální veličiny.

Galerie obrázků

4 Obrázky

Definice a vlastnosti jednotek

Jednotka by měla být jednoznačná, měřitelná a stabilní. Moderní definice základních jednotek často využívají univerzální fyzikální konstanty: například metr jako jednotka délky je definován pomocí rychlosti světla v prázdném prostoru. Podobně se sekunda definuje pomocí atomových hodin a přechodů v atomu cesia (sekunda), čímž se zajišťuje vysoká přesnost.

Základní a odvozené jednotky

Mezinárodní soustava jednotek obsahuje sedm základních jednotek, z nichž se odvozují další veličiny. Základní jednotky zahrnují metr, kilogram, sekundu, ampér, kelvin, mol a kandelu. Z těchto základů lze složit odvozené jednotky, jako jsou newton (síla), joule (energie) nebo pascal (tlak). Při přepočtech se běžně používají desetinné předpony (milli-, centi-, kilo- atd.), což usnadňuje práci s velmi malými i velmi velkými hodnotami.

Soustavy měr a jejich rozdíly

Historicky existovalo mnoho místních systémů. Dnes rozlišujeme hlavně několik soustav: obecné soustavy měr, britský imperiální systém a americký US customary. V těchto systémech se používají jednotky jako stopa nebo libra, přičemž konkrétní význam historických termínů lze vyjádřit i odlišnou terminologií, například jako jiný typ měřítka. V britském a americkém systému je v jedné stopě 12 palců a v jedné libře 16 uncí.

Metrická soustava a SI

Nejrozšířenější je metrický princip, zejména metrická soustava a Mezinárodní soustava jednotek (SI). SI používá koherentní soustavu, kde jsou odvozené jednotky složeny z kombinací základních bez dodatečných koeficientů. Například 100 centimetrů tvoří 1 metr nebo 1000 gramů tvoří 1 kilogram; kilogram má mezi základními jednotkami zvláštní roli historicky i při přechodu na definice založené na konstantách.

Převody, přesnost a metrologie

Převody mezi jednotkami vyžadují znát vztahy a možné zaokrouhlení. V metrologii se klade důraz na stopu zpětné návaznosti (traceability) měření k mezinárodním etalonům a na zveřejňování nejistot měření. Laboratoře provádějící kalibrace využívají referenční metody a zařízení, aby bylo možné porovnat výsledky v různých časech a místech. Praktické aplikace zahrnují průmyslovou výrobu, zdravotnictví, vědecký výzkum i kontrolu kvality.

Specifika časových jednotek

Měření času má některé zvláštnosti. Základní jednotkou je sekunda, převzata z atomových standardů; obecně se ale pro běžné použití užívá sexagesimální dělení: 60 sekund = 1 minuta a 60 minut = 1 hodina. Popis měření času proto kombinuje moderní atomové definice s historickými a praktickými formáty pro denní použití, přičemž koexistuje i potřeba synchronizace a přenosu časových standardů přes sítě a družice.

Uplatnění a zdroje

Jednotky se uplatňují ve všech oblastech života: obchodní metrologie, stavebnictví, doprava, výzkum. Pro podrobné definice, převodní tabulky a normy se doporučují specializované publikace a národní i mezinárodní organizace zabývající se metrologií. Další informace lze najít v materiálech věnovaných metrologii, měřicím postupům a přehledech číselných zápisů jednotek.

Stručné návazné odkazy: fyzikální veličiny, metr, délka, rychlost světla, soustavy měr, imperiální, US customary, stopa, libra, měřítko, sekunda, palec, unce, metrická, SI, kilogram, měření času, sexagesimální, minuta, hodina.

Číslo a měrná jednotka

Vlastnost měřené věci se udává jako počet měrných jednotek. Číslo má smysl pouze tehdy, když je uvedena i měrná jednotka.

Například Eiffelova věž v Paříži ve Francii je vysoká 300 metrů. To znamená, že vzdálenost od vrcholu k dolní části Eiffelovy věže je 300 metrů. Měřenou vlastností Eiffelovy věže je vzdálenost. Měřeným číslem je 300. Z čeho je 300? Jednotkou měření je metr.

Standardy měření

Etalony jsou speciální předměty, které se používají k měření. Příkladem etalonu je metrová tyč. Když něco změříte pomocí metrové tyče, můžete toto měření porovnat s čímkoli jiným, co se také měří pomocí metrové tyče. To usnadňuje měření a porovnávání mezi měřeními.

Ve vědě, medicíně a technice se používají menší měrné jednotky, které umožňují měřit malé věci s menší chybou. Velké věci lze snadno měřit pomocí větších měrných jednotek. Astronomická měření, jako je šířka galaxie, používají světelné roky a parsec.

Při malých měřeních, jako je hmotnost atomu, se používají speciální měrné jednotky.

Soustavy měrných jednotek

Na celém světě se používá mnoho různých norem a jednotek. Některé z nich se v průběhu 19. a 20. století přestaly používat.

Metrický systém

Metrický systém je systém měření používaný ve většině světa. Nazývá se také Mezinárodní soustava jednotek nebo SI.

Jednotky míry v metrické soustavě zahrnují:

  • Jednotky délky nebo lineární velikosti jsou založeny na metru. Patří mezi ně kilometr (km), což je 1 000 metrů, centimetr (cm) a milimetr (mm), což je 1/1 000 metru.
  • Jednotkou objemu je litr. Používá se k měření množství kapaliny. Mililitr (zkráceně ml) je množství kapaliny, které by zaplnilo krychli o rozměrech 1 cm na každé straně. Jeden litr kapaliny by zaplnil krychli, která má na každé straně 10 cm.
  • Jednotkou hmotnosti je kilogram. Kilogram (kg) je hmotnost 1 litru vody (při teplotě 4 °C nebo 39 °F a tlaku 1 013,25 kPa nebo 146,959 psi). 1 gram (g) je hmotnost 1 mililitru vody o teplotě 4 °C (39 °F). Metrická tuna je 1 000 kilogramů nebo milion gramů.

Imperiální jednotky

Imperiální jednotky byly ve Spojeném království definovány v roce 1824. Tyto jednotky vycházely z podobných jednotek, které se používaly před rokem 1824. Imperiální jednotky se používaly v zemích, které byly součástí Britského impéria. Ačkoli mnoho z těchto zemí, včetně Spojeného království, oficiálně přijalo soustavu SI, starší systém jednotek se stále používá.

Americké obvyklé jednotky

Americké obvyklé jednotky jsou oficiální jednotky používané v USA. Jsou podobné britským imperiálním jednotkám a také vycházejí z jednotek používaných ve Spojeném království před získáním americké nezávislosti. Některé jednotky se od britských liší. Například v imperiální pintě je 20 imperiálních tekutých uncí, ale v americké pintě je 16 amerických tekutých uncí. Navíc je americká tekutá unce o něco větší než imperiální tekutá unce. Výsledkem je, že americké pinty a galony jsou menší než imperiální pinty a galony. Ve Spojených státech je metrický systém pro obchod legální od roku 1866, ale ostatní míry, jako je galon, palec a libra, se stále běžně používají.

Císařské a americké měrné jednotky zahrnují:

  • Délka - palec (in), stopa (ft), yard (yd) a míle.
    • 1 stopa = 12 palců
    • 1 yard = 3 stopy (množné číslo stopy) = 36 palců
    • 1 míle = 1760 yardů = 5280 stop
  • Imperiální objem - imperiální tekutá unce (fl oz), imperiální pinta (pt) a imperiální galon (gal).
    • 1 imperiální pinta = 20 imperiálních tekutých uncí
    • 1 imperiální galon = 8 imperiálních pint
    • 1 americký šálek = 8 amerických tekutých uncí
    • 1 americká pinta = 2 americké šálky = 16 amerických tekutých uncí
    • 1 americká kvarta = 2 americké pinty = 4 americké šálky = 32 amerických tekutých uncí
    • 1 americký galon = 4 americké kvarty = 8 amerických půllitrů = 16 amerických šálků
    • 1 libra = 16 uncí
    • 1 kostka = 14 liber

Jednotky pro hmotnost a objem se liší. Ani při měření vody není počet uncí hmotnosti stejný jako počet tekutých uncí.

Převod mezi systémy

Metrická převod do US

  • 1 metr = 1,09 yardů = 39,37 palců.
  • 1 litr = 33,3 tekutých uncí = 1,76 pinty = 0,26 galonu.
  • 1 kilogram = 35,32 uncí = 2,2 liber

převod z americké do metrické

  • Délka
    • 1 palec = 2,54 cm
    • 1 stopa = 30,48 cm
    • 1 yard = 0,9144 metru
    • 1 míle = 1,609344 km
  • Svazek
    • 1 tekutá unce = 29,6 mililitrů
    • 1 pinta = 473,1 mililitrů
    • 1 galon = 3,79 litru
    • 1 šálek = 236,55 mililitrů
  • Hromadné
    • 1 unce = 28,35 gramů
    • 1 libra = 0,45359237 kilogramů

Další měrné jednotky

Jednotkou času je sekunda. Minuta (60 sekund) a hodina (60 minut nebo 3600 sekund) jsou větší jednotky. Den je definován jako 24 hodin, ale rotace Země se zpomalila. Tento rozdíl se na konci některých let koriguje pomocí tzv. přestupné sekundy. Standardními jednotkami jsou také týden (7 dní) a měsíc.

Měrná jednotka, která se vztahuje k penězům, se nazývá zúčtovací jednotka. Obvykle se jedná o měnu vydanou danou zemí. Například Spojené státy používají dolary. Každý dolar má hodnotu 100 centů. Spojené království používá libry. Každá libra je 100 pencí. Evropská unie používá euro. Euro má 100 centů.

Jednotky pro elektřinu, magnetismus a záření byly většinou vynalezeny v 19. století, kdy se vědci naučili, jak je měřit. Většina z nich byla původně uvedena v imperiální soustavě, ale dnes je obvyklé používat pro ně metrické soustavy.

Otázky a odpovědi

Otázka: Co je to měření?

A: Měření je proces, který používá čísla k popisu fyzikální veličiny. Lze jej použít k měření velikosti, teploty, hmotnosti a dalších vlastností objektu.

Otázka: Jak byl metr definován před rokem 1982?

Odpověď: Před rokem 1982 byl metr definován jako vzdálenost mezi dvěma značkami na speciální kovové tyči.

Otázka: Jaké jsou tři soustavy měrných jednotek?

Odpověď: Tři soustavy měrných jednotek jsou britská imperiální soustava, americká celní soustava a metrická soustava neboli soustava SI.

Otázka: Kolik palců je v jedné stopě?

Odpověď: Jedna stopa má 12 palců.

Otázka: Kolik uncí je v jedné libře?

Odpověď: V jedné libře je 16 uncí.

Otázka: Kolik centimetrů je v jednom metru?

Odpověď: Jeden metr měří 100 centimetrů.

Otázka: Jak se liší měření času od jiných měření?

Odpověď: Měření času se neřídí schématem používaným při jiných měřeních, protože je založeno na sexagesimální soustavě, která říká, že 60 sekund tvoří 1 minutu a 60 minut tvoří 1 hodinu.

Související články

Autor

AlegsaOnline.com Fyzikální jednotka

URL: https://cs.alegsaonline.com/art/102932

Sdílet