SI — Tarptautinė vienetų sistema: apibrėžimas ir 7 baziniai vienetai

Tarptautinė vienetų sistema yra standartinė šiuolaikinė metrinės sistemos forma. Šios sistemos pavadinimas gali būti trumpinamas arba sutrumpinamas iki SI, nuo prancūziško pavadinimo Système International d'unités. SI sistema pagrįsta vienetų rinkiniu ir taisyklėmis, kurios užtikrina, kad matavimai būtų nuoseklūs, atkuriami ir palyginami visame pasaulyje.

Tarptautinė vienetų sistema yra matavimo sistema, pagrįsta 7 pagrindiniais vienetais: metru (ilgis), kilogramu (masė), sekunde (laikas), amperu (elektros srovė), Kelvinu (temperatūra), moliu (kiekis) ir kandela (ryškumas). Šie baziniai vienetai gali būti naudojami kartu. Taip sukuriami išvestiniai SI vienetai, kuriuos galima naudoti kitiems dydžiams, pavyzdžiui, tūriui, energijai, slėgiui ir greičiui, apibūdinti.

Kas yra baziniai vienetai ir kaip jie apibrėžti?

SI baziniai vienetai yra iš esmės nepriklausomi vienas nuo kito ir kiekvienas turi aiškiai apibrėžtą reikšmę. Nuo 2019 m. SI vienetai apibrėžti per fizikos fundamentalius konstantus, o ne per fizinius artefaktus. Trumpai:

• Sekundė (s) – laiko vienetas. Apibrėžta kaip 9 192 631 770 periodo laiko trukmė cesio-133 atomų atomo hiperfino perėjimo (prasčiau žinoma kaip cesio atomo etalonas).
• Metras (m) – ilgio vienetas. Apibrėžtas kaip atstumas, kurį šviesa vakuume nueina per 1/299 792 458 sekundės.
• Kilogramas (kg) – masės vienetas. Nuo 2019 m. kilogramas apibrėžtas fiksuojant Plancko konstantą h = 6.62607015×10^−34 J·s, susiejant masės vienetą su kitais pagrindiniais vienetais (m, s) per energijos santykį.
• Amperas (A) – elektros srovės stiprumo vienetas. Apibrėžtas fiksuojant elementariojo krūvio e = 1.602176634×10^−19 C, kur Coulomb (C) = A·s, todėl srovės vienetas susietas su krūviu.
• Kelvinas (K) – termodinaminės temperatūros vienetas. Apibrėžtas per Bolcmano konstantą k = 1.380649×10^−23 J·K^−1, taip sujungiant temperatūrą su energijos mastu.
• Mol (mol) – medžiagos kiekio vienetas. Apibrėžtas fiksuojant Avogadro konstantą N_A = 6.02214076×10^23 dalelių per molą, t. y. molas reiškia tikslų skaičių elementarių vienetų.
• Kandela (cd) – šviesos intensyvumo (ryškumo) vienetas. Apibrėžta per monochromatinės spinduliuotės šviesos efektyvumą: liumeninė efektyvumo vertė 683 lm·W^−1 prie 540×10^12 Hz taikoma kaip atskaitos kriterijus, susiejant šviesos galią ir matomą ryškumą.

Išvestiniai vienetai ir pavyzdžiai

Derinant bazinius vienetus gaunami išvestiniai vienetai, kurie apibūdina fizines dydžių grupes. SI yra „koherentinė“ sistema – išvestiniams vienetams suskaičiuoti nereikia papildomų skaičiavimų su dimensiniais koeficientais. Keletas dažniausiai sutinkamų išvestinių vienetų:

• Niutonas (N) – jėga: N = kg·m·s^−2
• Joulis (J) – energija / darbas: J = N·m = kg·m^2·s^−2
• Paskalis (Pa) – slėgis: Pa = N·m^−2 = kg·m^−1·s^−2
• Vatas (W) – galia: W = J·s^−1 = kg·m^2·s^−3
• Kulonas (C) – elektros krūvis: C = A·s
• Vnltas (V) – elektrinis potencialas: V = W·A^−1
• Om (Ω) – elektros varža: Ω = V·A^−1
• Hercas (Hz) – dažnis: Hz = s^−1

Prefiksai ir mastelio keitimas

SI naudoja decimalinę sistemą su prefiksais, leidžiančiais patogiai žymėti didelius ir mažus kiekius. Dažniausi prefiksai: kilo (k) = 10^3, mega (M) = 10^6, giga (G) = 10^9, taip pat milli (m) = 10^−3, micro (µ) = 10^−6, nano (n) = 10^−9>. Viso prefiksų spektro yra nuo 10^24 (yotta) iki 10^−24 (yocto), kas leidžia patogiai išreikšti tiek kosminius, tiek atominius dydžius.

Tarptautinis valdymas, istorija ir praktinė reikšmė

SI vystomas ir prižiūrimas tarptautinių organizacijų, tokių kaip BIPM (Tarptautinis svorių ir matų biuras), CGPM (Generalinė svorių ir matų konferencija) ir CIPM (Tarptautinių svorio ir metrų komitetas). Svarbiausi pakeitimai – pvz., 2019 m. perėjimas prie konstanta pagrįstų apibrėžimų – buvo priimti tarptautiniu susitarimu, siekiant didesnio stabilumo ir atkuriamumo.

Sistema naudojama beveik visame pasaulyje. Tik Mianmare, Liberijoje ir Jungtinėse Amerikos Valstijose SI nėra oficiali matavimo sistema. Tačiau šiose šalyse SI sistema plačiai naudojama moksle ir medicinoje, be to, praktikoje daugelyje sričių (pramonėje, prekyboje, inžinerijoje) visame pasaulyje dominuoja SI.

Praktiniai aspektai

• SI suteikia bendrą pagrindą mokslo, technologijų, pramonės ir prekybos matavimams.
• Dėl vienodų apibrėžimų lengviau palyginti eksperimentų rezultatus ir techninius parametrus tarptautiniu mastu.
• Nors praeityje buvo naudojami fiziniai etalonai (pvz., tarptautinis kilogramo prototipas), šiandien dauguma vienetų yra realizuojami per eksperimentus, susietus su fundamentaliomis konstantomis, todėl etalonai yra daug stabilesni ir atkuriami nepriklausomai nuo vienos fizinės kopijos.

Apibendrinant, SI yra moderni, nuosekli ir plačiai priimta matavimo sistema, kuri remiasi septyniais baziniais vienetais, iš kurių gaunami visi kiti praktikoje naudojami dydžiai. Tai palengvina tarptautinį bendradarbiavimą ir mokslinį progresą.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra tarptautinė vienetų sistema?

K: Ką reiškia SI?

K: Kokie yra 7 baziniai Tarptautinės vienetų sistemos vienetai?

K: Kiek šalių naudoja SI kaip oficialią matavimo sistemą?

K: Ar SI sistema plačiai naudojama moksle ir medicinoje, nors kai kuriose šalyse ji nėra oficiali sistema?

Klausimas: Ar yra kitų dydžių, kuriuos galima apibūdinti derinant šiuos bazinius vienetus?

K:Kokio tipo matavimus apima ši sistema?

Paieška pagal raidę