WikiDer > Metrisches System

Das aktuelle metrische System finden Sie unter SI-System.

Ein Maßband mit Zentimeter, ein Thermometer in Grad Celsius, ein Kilo Gewicht und ein Stromzähler in Volt, Ampere und Ohm

EIN metrisches System oder metrisches System ist ein System einheitlicher Standardeinheiten zur Messung von beispielsweise Distanz, Gewicht und Temperatur. Die Einführung der Metrik Dezimal System war eine der wichtigsten Errungenschaften der Französische Revolution und der napoleonische Ära. Vor der Einführung des metrischen Systems wurden in verschiedenen Ländern und sogar in verschiedenen Teilen eines Landes unterschiedliche Maße verwendet. So ersetzt die Meter ältere größen wie die Daumen, das el und der Fuß.

In der Vergangenheit wurden mehrere Varianten des metrischen Systems entwickelt, darunter die cgs-System und der Niederländisches metrisches System. Seit 1960 ist es Internationales Einheitensystem (SI-System) als internationaler metrischer Standard verwendet. Dieses System ist der gesetzliche Standard in der Europäische Union. Alle Eigenschaften und Größen von Produkten, die auf den Markt gebracht werden, müssen in diesem System ausgedrückt werden.

Geschichte

Länder nach Datum der Metrikation von 1795 bis 1998.

sehen Metrik für den Hauptartikel zu diesem Thema.

Das metrische System wurde von einer Gruppe von Physikern im Auftrag der französischen Regierung in den Jahren 1790–1798, zur Zeit des Französische Revolution. Zuvor herrschte eine chaotische Situation mit vielen regional unterschiedlichen und schlecht ausgerichteten Einheiten. Dieses wurde nun durch ein einheitliches Dezimalsystem für alle Maße und Gewichte ersetzt.^[1] Das metrische System wurde zwischen 1795 und 1815 in allen Nachbarländern und überseeischen Kolonien eingeführt, die vom revolutionären und später napoleonischen Frankreich erobert wurden. Während der Wiederherstellung überall wurde dies rückgängig gemacht und die alten Längenmaße wieder eingeführt, um die Revolution auszulöschen.

Im Die Niederlande, Belgien und Luxemburg die (zweite) Metrikation fand 1820 statt.^[1] König Wilhelm I. von den Niederlanden hielt es für wichtiger, in seinem neuen Königreich Einheit zu schaffen, als jede Verbindung mit der Französischen Revolution gewissenhaft zu vermeiden. Dann traditionelle Einheiten wie Füße, Morgen und Pints durch Meter, Quadratmeter und Kubikmeter sowie dezimale Vergrößerungen und Verkleinerungen dieser Grundeinheiten ersetzt. Für die modernen Einheiten wurden jedoch mehrere Jahrzehnte alte Namen verwendet: El für das Meter, Palm für Dezimeter, Inch für Zentimeter und Streifen für Millimeter. Bis auf wenige Ausnahmen werden in diesen Ländern keine traditionellen Einheiten verwendet, was vielleicht auch der Grund dafür ist, dass das Wort "Metritation" in den Niederlanden so gut wie unbekannt ist.^[Quelle?]

Im Rest des 19. Jahrhunderts wurde das metrische System wieder eingeführt oder erstmals eingeführt, hauptsächlich in Kontinentaleuropa und Lateinamerika. Der größte Teil Asiens folgte Anfang des 20. Jahrhunderts, und das Messgerät wurde Mitte des 20. Jahrhunderts in den meisten afrikanischen Ländern eingeführt. Erst 1975 ging es Vereinigtes Königreich und der Commonwealth an den SI übergeben, aber viele traditionelle Einheiten werden in England immer noch verwendet, wenn auch (normalerweise) inoffiziell. Im Jahr 2021 werden von den entwickelten Ländern nur die Vereinigte Staaten nicht metrisch. Dies betrifft vor allem die Anwendung von Maßen und Gewichten im Alltag; in den Naturwissenschaften arbeitet man meist mit dem SI-Einheitensystem, weil allein das amerikanische Einheitensystem die Ausübung der Wissenschaft erschwert.

Wenn man die Vorteile des internationalen Einheitensystems mit den Nachteilen traditioneller Einheitensysteme vergleicht, ist es schwer zu verstehen, warum Menschen in bestimmten Ländern solche Schwierigkeiten mit Metriken haben.

Die bekanntesten und am längsten verwendeten traditionellen Einheitensysteme, die noch nicht vollständig durch das metrische System ersetzt wurden, sind die US-Zollsystem (USC) und die Britisches imperiales System (BI), die in vielerlei Hinsicht ähnlich sind, jedoch einige wesentliche Unterschiede aufweisen. In beiden Systemen wird manchmal der gleiche Name für eine Einheit verwendet, die tatsächlichen Werte sind jedoch unterschiedlich. Zum Beispiel ein USCGallone 3,79 l und eine BI Gallone 4,55 l.

Funktion

Das metrische System ist logischer und einfacher zu messen, zu wiegen und zu berechnen. Darüber hinaus werden Kommunikation, Zusammenarbeit und Handel viel einfacher, wenn sich alle auf der Welt an den gleichen Standard halten.

Verschwundene Unklarheiten

Traditionelle Einheitensysteme weisen oft eine Reihe merkwürdiger Mehrdeutigkeiten auf, die ein korrektes Verständnis behindern können. Zum Beispiel verwenden die amerikanischen und britischen Systeme die Flüssigunzen als Maß für das Volumen, während die Unze zeigt ein Gewicht an. Im USC-System ist dies übrigens ein Volumen von 29,574 ml und im BI-System ein Volumen von 28,413 ml.

Wir sehen oft eine andere Unklarheit, wenn es um den Unterschied zwischen Gewicht und Masse geht. Gewicht ist eine Kraft und wird in SI ausgedrückt in Newton gemessen. Das Gewicht eines Objekts hängt von der Beschleunigung des Schwere. Das Gewicht eines Objekts auf dem Mond ist viel geringer als das Gewicht desselben Objekts auf der Erde. Die Masse ist jedoch eine Eigenschaft des Objekts, nämlich das Ausmaß, in dem dieses Objekt der Beschleunigung widersteht. Die Masse eines Objekts ändert sich nicht, wenn wir es in die Mond bringen. In vielen älteren Einheitensystemen werden beide Größen mit derselben Einheit bezeichnet. Wenn in einer Situation Mehrdeutigkeiten auftreten können, wird ein separater Zusatz verwendet. Bis in die siebziger Jahre in den Niederlanden kannten wir zum Beispiel die kgf (Kilogrammkraft) als Krafteinheit und die Masse kg als Masseneinheit. Das amerikanische Einheitensystem hat zum Beispiel die Pfundkraft, die auch als . bekannt ist Schnecke bezeichnet ist.

Umrechnungsfaktoren

Der vielleicht offensichtlichste Vorteil metrischer Systeme wie dem SI ist ihr dezimaler Charakter. Mittels Präfixen wie Centi, Kilo usw. kann man von einer kleineren Einheit zu einer größeren oder umgekehrt wechseln. Die Dezimalteilung von Einheiten fügt sich nahtlos in das Rechnen im Dezimalsystem ein.

Ein auffallendes Merkmal der amerikanischen und imperialen Systeme ist die spezifische nicht-dezimale Unterteilung von Gewichten und Maßen. Jede große oder kleinere Größe hat ihren eigenen Namen und ihre eigene numerische Beziehung zu der anderen Größe der gleichen Art. Zum Beispiel die erste größere Längeneinheit des Zoll (= 2,54 cm) die Fuß und der Nachfolger des Fußes, der Hof. Es gibt 12 Zoll in einem Fuß, aber 3 Fuß in einem Yard. Hier kommen allerhand mehr oder weniger seltsame, aber mathematisch außerordentlich umständliche Faktoren zum Einsatz. Zum Beispiel gibt es 14Pfund in einem Stein. Es ist auch notwendig zu wissen, welche Pfund man hat es. Zum Beispiel kann ein Pfund in 12, 15 oder 16 geteilt werdenUnzen, je nach Anwendungsgebiet. (Hier sehen wir eine Ausnahme von der niederländischen metrischen Situation. Das Handelsgewicht (eigentlich die Masse) von Gold immer noch rein troja Unzen (= 31,1 g) angezeigt.)

Das Phänomen, dass der Wert einer Einheit von ihrem Anwendungsbereich abhängt, heißt Inkonsistenz des Einheitensystems. Es gibt also einen Satzungsmeile und eine geografische oder nautische Meile. Der erste hat eine Länge von 1760 Yards (= 5280 Fuß = 63,360 Zoll = 1609,344 m); der zweite hat eine Länge von 1852 m.

Die größeren Einheiten des BI und USC werden in der Regel nicht dezimal in kleinere Einheiten unterteilt, wodurch das Rechnen mit ihnen sehr mühsam sein kann. Die Proportionen von Maßen einer Art sind daher keine Zehnerpotenz wie in metrischen Systemen. Zum Beispiel ist eine USC-Gallone 231 Zoll³ und ein Acre aus 4840 Metern².

Bei der Umrechnung von einer Größe in eine andere ist es möglich, eine Umrechnungstabelle mit Umrechnungsfaktoren, wie oben 231 (für Inhalt) und 4840 (für Oberflächen), unverzichtbar. Wer möchte zum Beispiel wissen, wie viele Liter Wasser sich in einem 10 × 12,5 × 15 Zoll Aquarium befinden³ muss eine komplizierte Rechnung machen.

Kohärenz

Das SI-System ist ein Beispiel für a kohärentes Einheitensystem. Das System basiert auf einer kleinen Anzahl von Basiseinheiten (7), aus denen über den Umrechnungsfaktor 1 weitere Einheiten abgeleitet werden. So geht's Newton definiert als die Kraft, die auf eine Masse von 1 kg ausgeübt werden muss, um sie pro 1 s um 1 m zu beschleunigen² geben.

Dass nicht-metrische Einheiten eine lange Lebensdauer haben können, zeigt sich an der Verwendung der Kalorie. Abgesehen von den Schwierigkeiten bei der Definition ist eine Kalorie über den Faktor 4,18 . mit der SI-Einheit verbunden Joule für Energie, wie auf den Verpackungen im Supermarkt zu sehen ist. Die Kalorie ist eine Einheit, die über einen Faktor ungleich 1 mit den metrischen Einheiten verknüpft ist und daher überflüssig und unerwünscht ist. Die Kalorie steht somit in Konflikt mit der Kohärenz des SI-Einheitensystems.

Wir sehen, dass Inkohärenz von Einheitensystemen in Amerika ein schwieriges arithmetisches Problem darstellen kann, wo z. Klimaanlage's wird in BTU/h (Britische Wärmeeinheit pro Stunde), sondern die Leistung eines Bügeleisens in W (Watt). Ohne eine Umrechnungstabelle ist es nicht leicht zu verstehen, in welcher Beziehung ein Vermögenswert zu einem anderen steht.

Grundeinheiten

Die ursprünglich gewählten Grundeinheiten waren Zentimeter – Gramm – Sekunden. Das wird es sein cgs-System erwähnt. Es entstanden jedoch zwei Versionen davon (die elektrische und die magnetische) und später wurde wiederum beschlossen, durch andere Ordnung in das Chaos zu bringen Basiseinheiten anzunehmen: Meter - Kilogramm - Sekunde - Ampere. Schließlich wurde dieses mksa-System weiter verfeinert, indem nicht mehr alle Faktoren von 10 akzeptiert, sondern in Faktoren von 1000 gedacht wurde SI-System.

Vor allem aufgrund der Zurückhaltung der USA, sich an dieser Standardisierung zu beteiligen, gibt es in der Wissenschaft immer noch eine Sammlung von Einheiten, die aus unterschiedlichen Entwicklungsstadien des Einheitensystems stammen. Zum Beispiel für Druck, psi (eine nicht metrische Einheit: Pfund pro Quadratzoll), die torr und der Atmosphäre ("Ad-hoc"-Metrik), die Bar (cgs) und (selten) die SI-Einheit pascal (Papa) verwendet.

Die weltweit gebräuchlichen Einheiten für elektrische Phänomene basieren von Natur aus auf dem CGS-System. Um diese Einheiten an das auf dem europäischen Festland für die Mechanik gebräuchliche kms-System anzubinden, war es notwendig, das Kilogramm als Masseneinheit zu wählen. Diese Basiseinheit hat jedoch das Dezimalpräfix Kilo (× 1000) im Namen. Dies könnte darauf hindeuten, dass das Gramm doch die Grundeinheit ist. Die Bezeichnung Kilogramm ist daher für eine Basiseinheit grundsätzlich falsch. Da das Kilogramm eine so weit verbreitete und weit verbreitete Einheit war, wagte man es nicht, den Namen des Kilogramms zum Beispiel in den vorgeschlagenen "Einstein" zu ändern, als das SI in Kraft trat. Der Name KiloGramm für die Einheit der Masse ist daher eine noch vorhandene Unvollkommenheit im SI-System. Die Präfixe basieren auf dem Gramm (das nicht "Millikilogramm" genannt wird).

Das metrische System wurde nicht in die tägliche Zeitmessung eingeführt. Hier spricht man noch von 12 Monaten, 365 Tagen, 24 Stunden, 60 Minuten und 60 Sekunden. Aber Einheiten, die kleiner als eine Sekunde sind, sind dezimal, zum Beispiel 1/100 einer Sekunde. In Mechanik und Naturwissenschaften ist die Sekunde als Zeiteinheit längst der Standard.

Neue Einheiten

In den zwei Jahrhunderten seit seiner Wiedereinführung wurde das System mehrfach erweitert und angepasst. Insbesondere die wissenschaftlichen Entwicklungen des 19. und 20. Jahrhunderts erforderten viele neue Einheiten, zum Beispiel für magnetische und elektrische Phänomene.

Die von den ursprünglichen Verfassern angestrebte Einheitlichkeit ist nicht immer erhalten geblieben, da Einheiten geschaffen wurden, die nicht in das ursprüngliche System passten.

Kalorien und Joule

Ein Beispiel ist das Kalorie. Dies ist eine metrische Einheit in dem Sinne, dass die Faktoren 10 oder 1000 verwendet werden: Die Kilokalorie (kcal) beträgt 1000 cal. Später wurde die Kalorie durch die . ersetzt Joule (1 cal = 4,1868 J), da es besser auf eine begrenzte Anzahl von bereits definierten Basiseinheiten reduziert werden kann (1 Joule = 1 Nm = 1 kg m²/s²).

Mikron und ngström

Die Idee der Standardpräfixe wurde bei den kleinen Längeneinheiten nicht angewendet units Mikron (auch mu genannt, Symbol μ) und ngström wurden vorgestellt. Diese neuen Namen wurden sogar mit Standard-Präfixen (zB Millimikron) versehen. Nach dem metrischen Prinzip sollten diese Einheiten den Namen Meter mit Vorsilbe tragen. Der 'richtige' Name für das Mikron ist Mikrometer, Symbol μm, das Millimikron ist gleich dem Nanometer (nm) und ein Angström ist 0,1 nm.

candela

Die SI-Einheit candela denn Leuchtkraft ist gewissermaßen auch eine Ad-hoc-Einheit, da die Definition auf der Lichtempfindlichkeit des menschlichen Auges bei einer bestimmten Wellenlänge beruht. Für wissenschaftliche Zwecke ist die Candela eine überflüssige Einheit; die Strahlungsleistung einer Lichtquelle oder einer anderen Strahlungsquelle lässt sich hervorragend im Gerät ausdrücken Watt (J/s).