미터법의 작동 원리

글로벌 공급망과 무역 협정이 있기 전에는 측정에있어 편리함이 최우선 순위였습니다. 대부분의 경우 사람들은 정교한 측정 장치를 사용할 수 없었기 때문에 휴대하기 쉽고 다소 일관된 결과를 제공하는 신체 부위에 의존했습니다. 예를 들어, 엄지 손가락의 너비는 약 1 인치입니다 ( "엄지 손가락"과 "인치"는 여러 언어에서 서로 바꿔서 사용할 수 있음).

이 조잡하고 비공식적 인 시스템은 수년 동안 잘 작동했지만 씨족이 부족으로 성장하고 부족이 국가로 성장하면서 무너지기 시작했습니다. 문명이 확장됨에 따라 충돌하는 측정 시스템은 혼란을 야기하고 상업을 방해했습니다. 프랑스에서는 프랑스 혁명 당시 상황이 특히 혼란 스러웠습니다.1789 년에 시작되었습니다. 길이, 부피 및 질량에 대한 측정은 도시마다 달랐습니다. 많은 사람들은 샤를 마뉴로 거슬러 올라가는 유닛을 기반으로 파리에서 사용되는 시스템이 전국에 부과되어야한다고 믿었지만 길드와 귀족이 노력했습니다. 프랑스 정부가 재정 붕괴 직전에있는 상황에서 루이 16 세 국왕은 새로운 세금을 부과하기 위해 국가의 다양한 계층의 대표들로 구성된 의회 인 에스테이트 총장을 소집했습니다. 궁극적으로 입법 회의는 국회 결성, 새로운 헌법, 사물을 측정하는 새로운 방법으로 이어져 더 많은 성과를 거두었습니다.

프랑스 인은 새로운 측정 시스템 인 métrique 라고 불렀 는데 , mètre 또는 미터 라는 단어에서 파생 된 용어 로 파리를 통과하는 지구 자오선의 1/4로 정의되는 기본 길이 측정 값입니다. 이 새로운 측정 시스템의 개발자는 자신의 작업이 "언젠가는 전 세계에 영향을 미칠 기업"이 될 것이라고 믿었습니다. [출처 : Nelson]. 물론 오늘날의 미터법이 지구상의 거의 모든 국가에서 채택되고 있기 때문에 그들은 옳았습니다. 유일하게 중요한 부분적 억제는 미국으로, 시민들은 약간의 의심과 어떤 경우에는 당황 스러움으로 미터, 리터, 킬로그램을 맞이합니다. 많은 사람들이 깨닫지 못하는 것은 미국이 남북 전쟁 이후로 미터법을 강력하게지지 해 왔으며 인치-파운드 시스템의 단위는 미터법으로 만 정의된다는 것입니다.

우리가 메트릭의 사소한에 뛰어 전에, 세계의 측정 시스템의 역사에 좀 더 정교하게 그리고 현대적인 형태의 데리고 온 방법 네이 팅 시스템 국제 디부 단결 - 국제 단위의 시스템 , 또는 SI를 .

내용

1. 미터법의 역사 : 초기
2. 미터법의 역사 : 미터에 대한 회의
3. SI 기본 단위 및 표준 : 어쨌든 어디에서 왔습니까?
4. SI 파생 장치 : 우리는 평범하고 오래된 미터 이상이 필요합니다
5. SI 접두사 : Milli-
6. 메트릭 시스템 : 위험과 보상

현대의 미터법은 프랑스 리옹에있는 성 바울 교회의 대리자 인 가브리엘 무통 (Gabriel Mouton)과 유명한 천문학 자이자 수학자로 거슬러 올라갑니다 . 1670 년에 Mouton은 경도 1 분 길이를 기준으로 측정 시스템을 고안했습니다 (경도 및 위도마다 60 분이 있음을 기억하십시오). 그는이 길이 단위는 10 진수 산술이나 10의 거듭 제곱을 기반으로해야한다고 더 제안했습니다. 그는 또한 이름 지정 규칙을 덜 임의적으로 만들기 위해 접두사 사용을 권장했습니다.

프랑스 과학자들은 계속해서 Mouton의 아이디어를 수정하고 개선했지만 프랑스 혁명 때까지 공식적으로 성문화되지 않았습니다 . 1790 년 창설 당시 국회는 프랑스 과학 아카데미에 "모든 측정 값과 모든 가중치에 대해 변하지 않는 표준을 추론"하도록 요청했습니다. 아카데미는 시스템을 개발하기위한위원회를 임명했으며, 최종 솔루션은 즉시 간단하면서도 과학적이어야한다는 규정을 내 렸습니다. Mouton에서 빌린위원회는 세 가지 기본 원칙을 수립했습니다.

위원회 는 "측정하다"를 의미 하는 그리스어 metron의 이름을 따서 길이 단위를 "미터"(미국의 경우 "미터")로 명명했습니다 . 다음은 미터의 정확한 길이를 실제로 결정하는 작업이었습니다. 이것은 스페인 바르셀로나에서 프랑스 북부의 덩케 르크까지 자오선의 거리를 측정하는 데 6 년의 시간을 보냈던 Pierre Mechain과 Jean Delambre라는 두 남자에게 떨어졌습니다. 그들의 조사 결과 미터 값은 "지구의 자오선 사분면의 1 천만 분의 1"에 해당합니다. 다른 단위는 정확하게 정의 된 미터에서 나왔습니다. 예를 들어, 그램은 최대 밀도의 온도에서 순수한 물 입방 센티미터의 질량과 동일하게 만들어졌습니다. 리터는 한면에 10 센티미터 (4 인치)의 입방체 부피와 동일하게 만들어졌습니다.

이것은 프랑스가 1795 년에 공식적으로 채택한 미터법의 첫 번째 화신이었습니다. 4 년 후 과학자들은 백금으로 미터와 킬로그램에 대한 표준을 만들었습니다. 이것들도 프랑스 정부에 의해 공식적으로 인정되어 필요한만큼 복사 할 수 있도록 안전한 장소에 보관되었습니다.

다음으로, 미터법은 전 세계를 폭풍으로 몰아 넣습니다.

19 세기 초에 나폴레옹이 유럽을 정복 한 덕분에 다른 국가에서는 국가 측정 시스템으로 미터법을 채택했습니다.

1875 년 파리의 특별 총회는 미국을 포함한 17 개국의 대표들을 모았습니다.이 국가들은 총회 중에 바빴고 계량기 조약에 서명하고 국제 중량 및 측정위원회 인 국제 중량 및 측정 국을 설립했습니다. 변화를 고려하고 채택하기 위해 국과 무게 및 측정에 관한 총회를 운영합니다. 이 조약은 또한 파리의 Sèvres에 실험실을 유지하여 국제 미터법 표준을 수용하고 이러한 표준이 각 비준 국가에 배포되도록 허용하도록 지시했습니다. 미국은 1890 년에 International Prototype Meter와 International Prototype Kilogram 사본을 받았습니다.

1954 년에 제 10 차 중량 및 측정 총회는 과학 및 기술 커뮤니티의 요구를 더 잘 수용하기 위해 미터법의 재 설계를 시작했습니다. 개정은 7 개의 기본 단위와 단순화 된 미터법 단위 정의, 기호 및 용어를 설정했습니다. 이 작업은 11 차 회의로 확장되었으며 1960 년에 회의 회원들은 새로운 시스템을 비준하고 승인하여이를 국제 단위 시스템 (줄여서 SI)이라고 부릅니다.

국제 단위계는 미터법의 현대적인 형태이며 두 이름이 서로 바꿔서 사용되지만 SI는 기술적으로 더 정확합니다. 다음으로 7 개의 기본 단위 인 SI의 구성 요소를 살펴 보겠습니다.

기본 SI 단위를 살펴보기 전에 측정을 개념으로 검토해 보겠습니다. 무언가를 측정 할 때 도구 나 장치를 사용하여 물체의 물리적 양을 결정합니다. 예를 들어,자를 사용하여 길이를 측정하고, 눈금을 사용하여 질량을 측정하고 온도계 를 사용 하여 온도 를 측정합니다. 각 기기는 한 관찰자의 측정 값이 다른 관찰자의 측정 값과 일치하는지 확인하기 위해 표준 단위로 표시됩니다. 이론적으로 각 표준 유닛은 그 계보를 단일 프로토 타입으로 거슬러 올라갑니다. 그 특정 유닛의 전형적인 예입니다.

이전 버전의 미터법에서 프로토 타입은 표준 미터 막대 또는 표준 킬로그램 막대와 같은 물리적 개체였습니다. 무게와 측정에 관한 총회가 1960 년에 미터법을 개편했을 때, 그것은 우주의 안정된 속성에 기초한 단위의 물리적 설명으로 물리적 물체에 기반한 단위를 대체했습니다. 사실, 물체에 의해 정의되는 유일한 단위는 킬로그램입니다. (International Prototype Kilogram은 백금과 이리듐으로 만든 반짝이는 실린더로 Sèvres의 밀폐 용기에 보관되어 있습니다.)

이를 염두에두고 7 개의 SI베이스 유닛을 소개하겠습니다. 이 표에는 각 단위, 단위가 측정하는 물리량 및 단위가 기반으로하는 표준이 나열되어 있으며, 이는 국제 중량 및 측정 국에서 정의한 것입니다.

각 표준에 대한 정의를 완전히 이해하지 못하더라도 걱정하지 마십시오. 무한한 길이의 두 개의 직선 평행 전도체 또는 바닥 상태의 두 초 미세 수준 사이에서 진동 하는 세슘 -133 원자를 상상 하는 대신 다음을 기억하십시오. 기본 SI 단위 (킬로그램 제외)는 우주의 불변 속성에 기반합니다. , 그들은 상호 독립적입니다. 현대 미터법의 다른 모든 단위는 이러한 기본 단위를 곱하거나 나눈 값입니다. 다음 섹션에서 더 자세히 살펴 보겠습니다.

기본 SI 단위는 모든 기본 측정 요구를 충족합니다. 그러나 측정 값을 수학적으로 연관시켜야하는 경우가 있습니다. 예를 들어 축구장 의 길이를 측정하고 길이 가 120 미터 (394 피트) 라고 가정 해 보겠습니다 . 그런 다음 너비를 90 미터 (295 피트)로 결정합니다. 필드의 면적을 찾으려면 길이에 너비를 곱해야합니다. 하지만 단위 앞에있는 숫자 만 곱하는 것이 아닙니다. 당신도 단위를 곱합니다. 따라서 수학은 다음과 같습니다.

면적 = 길이 × 너비 = 120m × 90m = 10,800m ²

공지 사항 최종 단위는 결과 것에 미터 시간 미터이라고 의 계측 , 또는 전문가를 측정하는 전화 평방 미터를 .

이제 각면에 1 미터 크기의 큐브가 있다고 가정 해 보겠습니다. 입방체의 부피를 찾으려면 길이, 너비 및 높이의 3 차원을 곱해야합니다. 수학 은 다음과 같습니다 .

부피 = 길이 × 너비 × 높이 = 1m × 1m × 1m = 1m ³ = m ³

기본 단위가 수치 요인과 함께 곱해집니다. 이 경우 미터 x 미터 x 미터 x 결과 입방 미터가 됩니다. 또한 수치 요인이 1 일 때 숫자를 삭제하고 단순히 단위를 표시 할 수 있습니다. 계측 학자들은 이것을 일관된 단위 라고 부릅니다 .

면적과 부피는 SI 기본 단위와 특정 수량 방정식으로 정의되기 때문에 파생 된 단위 입니다. 표에는 가장 일반적인 파생 단위 중 일부가 나열되어 있습니다.

몇몇 파생 된 단위는 특별한 SI 이름과 기호를 얻을만큼 충분히 중요합니다. 힘은 좋은 예입니다. Isaac Newton은 힘 을 물체의 질량에 가속도를 곱한 것으로 정의 했습니다. 이 두 양을 곱하면 초당 킬로그램 미터 제곱 단위 (kg-m / s ² )를 얻을 수 있습니다. kg-m / s ² 는 약간 번거롭고 힘이 물리학에서 매우 중요한 양이기 때문에 SI bigwigs는 Isaac 경 을 기리기 위해 파생 된 단위를 뉴턴 이라고 부르기로 결정했습니다 . 총 22 개의 파생 된 SI 단위가 특별한 이름과 기호를 사용합니다. 가장 중요한 것 중 일부는 다음 표에 나와 있습니다.

마지막으로 일부 단위는 공식적으로 미터법의 일부가 아니지만 자주 등장한다는 사실을 아는 것이 중요합니다. 따라서 SI는 이러한 단위를 측정 계열과 함께 사용하도록 허용합니다. 미터 톤 및 천문 단위와 마찬가지로 분, 시간 및 일과 같은 일반적인 시간 수량 중 일부가이 범주에 속합니다. 그러나 이러한 모든 단위는 SI 기본 단위에 따라 정의 할 수 있습니다. 예를 들어, 하루는 86,400 초입니다. 그리고 천문 단위 ( AU )-지구와 태양 사이의 평균 거리와 같은 길이 단위-1.495978 × 10 ¹¹ 미터입니다.

물론 기본 단위는 개체를 적절하게 설명하기에는 너무 크거나 너무 작을 수 있습니다. SI에서 단위를 더 크고 작게 만드는 것은 접두사를 추가하는 것 이상을 필요로하지 않습니다. 다음 페이지에서 다룰 것입니다.

지금까지 우리가 집으로 돌아 왔을 때 길이, 질량, 부피 등 각 물리량은 특정 SI 단위로 표현됩니다. 하지만 때로는 매우 작거나 큰 물체를 측정하는 데 사용되는 기본 단위에 제한이 있습니다. 예를 들어, 개미의 길이를 측정하고 싶다고 가정 해 보겠습니다. SI 기본 단위로 표현하면 개미의 길이는 0.003 미터입니다. 이제 사람의 머리카락이나 원자의 너비를 미터 단위로 표현한다고 상상해보십시오. 당신의 숫자는 점점 더 작아지고 점점 더 번거로워 질 것입니다. 큰 측정도 마찬가지입니다. 뉴욕시와 로스 앤젤레스 사이의 거리는 4,493,288 미터로, 또 다른 다루기 힘든 숫자입니다.

이 문제를 해결하기 위해 중량 및 측정에 관한 총회는 SI 단위의 십진수 배수와 하위 배수를 지정하기 위해 일련의 접두사 이름과 기호를 채택했습니다. 1960 년에는 10 ¹² 에서 10 ^-12 범위의 배수를 포함하기에 충분한 접두사가 존재했습니다 . 그러나 수년에 걸쳐 더 크고 작은 값을 수용하기 위해 새로운 접두사가 시스템에 도입되었습니다. 다음 표에는 승인 된 접두사 이름 및 기호 중 일부가 나열되어 있습니다.

이제 예제로 돌아가서 10의 거듭 제곱을 기반으로하는 접두사 시스템을 사용하는 이점을 확인할 수 있습니다. 개미의 길이는 0.003 미터 일 수 있지만 밀리미터 단위로 작은 것을 설명하는 것이 훨씬 더 실용적입니다. 미터를 밀리미터로 변환하려면 길이에 1,000을 곱하거나 소수점을 오른쪽 세 칸으로 이동하면됩니다. 이것은 개미가 머리에서 복부까지 3mm (3mm) 거리에 있다는 것을 의미합니다. 그리고 뉴욕시와 로스 앤젤레스 간의 여행은 어떻습니까? 그렇게 먼 거리를 킬로미터 단위로 측정하는 것이 훨씬 낫습니다. 미터를 킬로미터로 변환하려면 거리를 1,000으로 나누거나 소수점을 왼쪽 세 칸으로 이동하면됩니다. 그러면 최종 거리가 4,493km (4,493km)가됩니다.

모든 접두사는 비슷한 방식으로 작동합니다. 걱정해야 할 하나의 커브 볼은 이름과 기호에 접두사가 포함 된 유일한 SI 기본 단위 인 킬로그램입니다. 킬로그램 (예 : 마이크로 킬로그램)에 접두사를 추가하고 싶을 수 있지만 이는 잘못된 것입니다. 대신, 단위 이름 "gram"에 접두사 이름을 첨부하여 더 크고 작은 물체 질량 값을 나타내야합니다. 따라서, 예를 들어, 10 ^-3 kg 1 밀리그램 (1 mg)을 동일 할 것이다.

SI 단위와 접두사로 무장하면 메트릭 측정을 시작하는 데 필요한 모든 것이 있습니다. 사실, 세계의 대부분은 수십 년 동안 그렇게 해왔습니다. 다음으로, 우리는 왜 국가들이 현대 미터법을 열정적으로 받아들 였는지, 그리고 한 국가 (예, 우리가 바라보고있는 미국)가 전환에 실패하면 어떤 일이 발생할 수 있는지 알아볼 것입니다.

SI 단위와 접두사를 둘러 보아도 미터법의 장점을 확신하지 못했다면 5 마일을 인치로 변환하는 연습 문제를 해결하세요. 빨리. 머리 속에. 1 마일 (5,280)과 1 피트 (12)가 몇 인치인지 기억하더라도 여전히 복잡한 산술 을 수행해야합니다. 수학은 다음과 같습니다.

(5 마일) (5,280 피트 / 1 마일) (12 인치 / 1 피트) = 316,800 인치

미터법은 삶을 훨씬 더 쉽게 만듭니다. 비슷한 변환은 5km에 몇 센티미터가 존재하는지 찾는 것입니다. 킬로미터는 10 ³ 측정계 센티미터는 ^10-2 미터입니다. 변환하려면 소수점을 오른쪽으로 다섯 번 이동하면됩니다.

5 킬로미터 = 5,000 미터 = 500,000 센티미터

SI 단위가 더 쉬운 이유는 무엇입니까?

우아함과 단순함으로 인해 국제 단위계는 전 세계에서 찾을 수 있습니다. 미국은 여전히 ​​유산 조치를 고수하고 결과적으로 관련되지 않은 여러 부대와 혼란스럽게 싸우는 유일한 선진국입니다. 물론 미국이 미터법 채택을 늦추는 이유는 비용 요인입니다. 예를 들어, 여전히 인치 파운드 측정 시스템을 고수하는 NASA의 우주 왕복선 프로그램을 고려 하십시오. NASA 엔지니어들은 최근 관련 도면, 소프트웨어 및 문서를 SI 단위로 변환하는 데 총 3 억 7 천만 달러의 비용이들 것이라고보고했습니다. 이는 정부 기관이 7 억 6 천만 달러를 쉽게 공중으로 보내는 데 지출하는 정부 기관의 경우에도 마찬가지입니다. : 마크 ].

물론 전환하지 않는 것은 그 자체로 재정적 위험을 수반합니다. NASA를 다시 가져 가십시오. 1999 년에 우주국은 유닛 불일치가 오작동을 일으켜 1 억 2500 만 달러의 화성 기후 궤도 탐사선을 잃었습니다 [출처 : Marks ]. 태도 제어 시스템은 제국 단위를 사용했지만 내비게이션 소프트웨어는 SI 단위를 사용했기 때문에 불일치가 발생했습니다. 그 결과 탐사선이 행성에 너무 가까이 다가 가서 과열되어 제대로 작동하지 않게되었습니다. 이제 미국의 SI에 대한 노력 덕분에 백만 달러짜리 우주 쓰레기가되었습니다.

많은 미국 기업들이 이러한 경고에주의를 기울였습니다. John Deere, Proctor & Gamble, Kodak, Ingersoll-Rand 및 기타 수많은 기업은 운영의 전부 또는 일부를 SI 단위를 사용하도록 전환했습니다. 즉, 해외 공장과 공급망은 미국 공장과 동일한 측정 시스템과 동일한 부품을 사용합니다. 사소 해 보일 수 있지만 상당한 절감 효과가있을 수 있습니다. 비용 절감은 두 가지 주요 원인에서 비롯됩니다. 소수점 기반 측정 시스템 사용으로 인한 생산성 향상과 글로벌 시장에서보다 효과적으로 경쟁 할 수있는 능력입니다.

결국 미국은 시민들에게 미터법을 의무화 할 것입니다. 그 때가되면 도로 표지판, 가스 펌프 및 식품 라벨의 모양이 바뀌지 만 일부 신성한 표현에는 영향을주지 않습니다. 왜? 컨트리 킬로미터와 30 센티미터 길이의 핫도그는 단순히 미국의 경험을 반영하지 않기 때문입니다.

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