Matavimo vienetais nustatomi standartai, kad mūsų matavimų skaičiai reikštų tą patį dalyką. Matavimas - tai procesas, kurio metu fizikiniam dydžiui apibūdinti naudojami skaičiai. Galime išmatuoti daiktų dydį, šilumą, svorį ir daugybę kitų savybių. Be aiškių vienetų ir sutarčių, kas yra matuojama ir kaip, tarptautinis bendravimas moksle, pramonėje ir prekyboje būtų neįmanomas.

Pavyzdžiui, metras yra standartinis ilgio matavimo vienetas. Iki XX a. pabaigos metras buvo apibrėžiamas pagal fizinius etalonus, tačiau nuo 1983 m. jis apibrėžtas remiantis šviesos greičiu vakuume — metras yra atstumas, kurį šviesa nueina per tam tikrą laiko dalį. Šiuo metu SI sistemos persvarstymų dėka kai kurie vienetai (pvz., kilogramas) nuo 2019 m. yra apibrėžti pagal fundamentalius fizikos konstantus, o ne pagal fizinius etalonus. Pasakymas, kad daikto ilgis yra du metrai, reiškia, kad jis yra lygiai dvigubai ilgesnis už tuos metrus, kuriuos apibrėžia minėtas standartas.

Istorija ir skirtingos sistemos

Praėjusiais amžiais įvairiose šalyse buvo naudojama daug skirtingų vienetų. Šiandien dauguma matavimo vienetų priklauso vienai iš trijų sistemų:

Dviejose senesnėse - Didžiosios Britanijos imperinėje sistemoje ir su ja glaudžiai susijusioje JAV paprotinėje sistemoje - pėda naudojama kaip ilgio matas, svaras - kaip svorio matas, o sekundė - kaip laiko matas. Jose naudojami ir kiti vienetai. Šiose dviejose sistemose skiriasi mažesnių vienetų, sudarančių didesnius vienetus, skaičius: Pavyzdžiui, pėdą sudaro 12 colių, o svarą - 16 uncijų. Be to, yra ir kitų skirtumų — pvz., JAV ir Didžiojoje Britanijoje kai kurie tūrio vienetai (gallon, pint) turi skirtingus tūrius.

Metrinė ir SI sistema

Naujausia ir dažniausiai naudojama iš trijų sistemų yra metrinė sistema arba SI sistema, pagal kurią iš 10, 100 arba 1000 mažesnių vienetų gaunamas didesnis vienetas. Pavyzdžiui, viename metre yra 100 centimetrų, o viename kilograme - 1000 gramų. Šioje sistemoje ilgis žymimas metru, o svoris - kilogramu.

SI sistemos privalumas — aiškūs prefiksai (milli-, centi-, kilo-, mega- ir kt.), kurie leidžia lengvai pereiti tarp vienetų, ir vieningas pagrindas, grindžiamas fizikinėmis konstantomis. Dėl to tarptautinė mokslinė bendruomenė, pramonė ir dauguma valstybių naudoja SI kaip pagrindinę matavimo sistemą.

SI pagrindiniai vienetai ir keli išvestiniai dydžiai

SI turi septynis pagrindinius (bazinius) vienetus, iš kurių gaunami visi kiti išvestiniai vienetai:

  • sekundė (s) — laiko vienetas, apibrėžtas pagal cezio-133 atomo perėjimų dažnį;
  • metras (m) — ilgio vienetas, susietas su šviesos greičiu vakuume;
  • kilogramas (kg) — masės vienetas, nuo 2019 m. apibrėžtas per Plancko konstantą;
  • amperas (A) — elektros srovės stiprio vienetas;
  • kelvinas (K) — termodinaminė temperatūra;
  • molis (mol) — medžiagos kiekio vienetas;
  • kandela (cd) — šviesos intensyvumo vienetas.

Iš šių bazinių vienetų išvedami kiti svarbūs vienetai, pvz., newtonas (jėga), paskalis (slėgis), džoulis (energija), vatas (galia), kulonas (elektros krūvis), voltas (įtampa), omas (varža) ir kt.

Laiko matavimas

Laikas matuojamas kitaip. Antrasis yra laiko matavimo pagrindas, kuris remiasi šešiasdešimtainiu skaičiumi: 60 sekundžių sudaro vieną minutę, o 60 minučių - vieną valandą. Istoriškai šis seksagesimalinis padalijimas kilo iš senovės astronominių skaičiavimų ir išliko praktiniu standartu kasdienėse laiko atkarpose.

Kiti svarbūs pastebėjimai

Masė ir svoris: šiuolaikinėje fizikoje svarbu atskirti masę (kilogramas, kg) ir svorį (jėga, išreikšta niutonais). Kasdienėje kalboje „svoris“ kartais vartojamas vietoje „masės“, bet jie nėra tas pats fizikinis dydis.

Konversijos ir sutartys: tarp sistemų yra ir tikslių tarptautinių susitarimų: pavyzdžiui, 1 colis yra tiksliai 2,54 cm, o 1 svaras (avoirdupois pound) atitinka 0,45359237 kg. Tokie apibrėžimai leidžia tiksliai keistis duomenimis tarp metrinių ir imperinių sistemų.

Pritaikymas: daugelyje šalių kasdieniniams ir moksliniams matavimams vyrauja SI sistema. Imperinė ir JAV paprotinė sistemos vis dar plačiai taikomos kai kuriose srityse (pvz., statyboje, kasdienėje prekyboje JAV), todėl svarbu mokėti konvertuoti vienetus ir suprasti skirtumus (pvz., Didžiosios Britanijos ir JAV tūrio vienetų neatitikimai).

Apibendrinant: matavimo vienetai — tai bendri susitarimai, leidžiantys pamatuoti, palyginti ir perduoti informaciją apie fizinius dydžius. SI sistema suteikia vieningą, mokslu grįstą pagrindą, tačiau istorinės ir regioninės sistemos vis dar turi praktinę reikšmę kasdieniame gyvenime.