Sistema internazionale di misurazione (SI)

Il sistema metrico fu sviluppato al tempo della Rivoluzione francese, con standard fissati per metro e chilogrammo il 22 giugno 1799.

Il sistema metrico era un elegante sistema decimale, in cui unità di tipo simile erano definite dalla potenza di dieci. Il grado di separazione era relativamente semplice, dato che le varie unità erano nominate con prefazioni che indicavano l'ordine di grandezza della separazione. Pertanto, 1 chilogrammo era di 1.000 grammi, perché chilo- sta per 1.000.

Contrariamente al sistema inglese, in cui 1 miglio è 5.280 piedi e 1 gallone è 16 tazze (o 1.229 drammi o 102,48 jiggers), il sistema metrico aveva un evidente richiamo per gli scienziati. Nel 1832, il fisico Karl Friedrich Gauss promosse pesantemente il sistema metrico e lo usò nel suo lavoro definitivo in elettromagnetismo.

Formalizzazione della misurazione

La British Association for the Advancement of Science (BAAS) iniziò nel 1860 codificando la necessità di un sistema di misurazione coerente all'interno della comunità scientifica. Nel 1874, il BAAS introdusse il sistema di misurazione cgs (centimetro-grammo-secondo). Il sistema cgs utilizzava il centimetro, il grammo e il secondo come unità di base, con altri valori derivati ​​da quelle tre unità di base. La misura in cgs per il campo magnetico era la Gauss, a causa dei precedenti lavori di Gauss sull'argomento.

Nel 1875 fu introdotta una convenzione di metro uniforme. C'è stata una tendenza generale durante questo periodo per assicurarsi che le unità fossero pratiche per il loro uso nelle pertinenti discipline scientifiche. Il sistema cgs aveva alcuni difetti di scala, specialmente nel campo dell'elettromagnetismo, quindi nuove unità come l'ampere (per la corrente elettrica), ohm (per la resistenza elettrica) e il volt (per la forza elettromotrice) furono introdotte negli anni 1880.

Nel 1889, il sistema passò, in base alla Convenzione generale dei pesi e delle misure (o CGPM, l'abbreviazione del nome francese), per avere nuove unità di base di metro, chilogrammo e secondo. Fu suggerito a partire dal 1901 che l'introduzione di nuove unità base, ad esempio per la carica elettrica, potesse completare il sistema. Nel 1954, l'ampere, il Kelvin (per la temperatura) e la candela (per l'intensità luminosa) furono aggiunti come unità di base.

Il CGPM lo ribattezzò con il sistema internazionale di misura (o SI, dal francese Systeme International) nel 1960. Da allora, la talpa è stata aggiunta come quantità di base per la sostanza nel 1974, portando così le unità di base totali a sette e completando il moderno sistema di unità SI.

Unità base SI

Il sistema di unità SI è composto da sette unità di base, con un numero di altre unità derivate da tali basi. Di seguito sono riportate le unità SI di base, insieme alle loro preciso definizioni, mostrando perché ci è voluto così tanto tempo per definirne alcune.

• metro (m) - L'unità base di lunghezza; determinato dalla lunghezza del percorso percorso dalla luce nel vuoto durante un intervallo di tempo di 1 / 299.792.458 di secondo.
• chilogrammo (kg) - L'unità base di massa; pari alla massa del prototipo internazionale del chilogrammo (commissionato dal CGPM nel 1889).
• secondo / i - L'unità base del tempo; durata di 9.192.631.770 periodi della radiazione corrispondente alla transizione tra i due livelli iperfini dello stato fondamentale negli atomi di cesio 133.
• ampere (A) - L'unità base di corrente elettrica; una corrente costante che, se mantenuta in due conduttori paralleli diritti di lunghezza infinita, di sezione del circuito trascurabile, e posta a 1 metro di distanza nel vuoto, produrrebbe tra questi conduttori una forza pari a 2 x 10^-7 Newton per metro di lunghezza.
• Kelvin (gradi K) - L'unità base della temperatura termodinamica; la frazione 1 / 273,16 della temperatura termodinamica del punto triplo dell'acqua (il punto triplo è il punto in un diagramma di fase in cui tre fasi coesistono in equilibrio).
• talpa (mol) - L'unità base della sostanza; la quantità di sostanza di un sistema che contiene tante entità elementari quanti sono gli atomi in 0,012 chilogrammi di carbonio 12. Quando viene usata la talpa, le entità elementari devono essere specificate e possono essere atomi, molecole, ioni, elettroni, altre particelle, o gruppi specifici di tali particelle.
• candela (cd) - L'unità base di intensità luminosa; l'intensità luminosa, in una data direzione, di una sorgente che emette radiazioni monocromatiche di frequenza 540 x 10¹² hertz e che ha un'intensità radiante in quella direzione di 1/683 watt per steradiano.

Unità derivate SI

Da queste unità base ne derivano molte altre. Ad esempio, l'unità SI per la velocità è m / s (metro al secondo), utilizzando l'unità base di lunghezza e l'unità base di tempo per determinare la lunghezza percorsa in un determinato periodo di tempo.

Elencare qui tutte le unità derivate sarebbe irrealistico, ma in generale, quando viene definito un termine, le unità SI pertinenti verranno introdotte insieme a loro. Se cerchi un'unità non definita, consulta la pagina Unità SI del National Institute of Standards & Technology.

A cura di Anne Marie Helmenstine, Ph.D.