Přeskočit na obsah

Mezinárodní soustava jednotek

Z Infopedia
Rozbalit box

Obsah boxu

Šablona:Infobox Systém jednotek Mezinárodní soustava jednotek (francouzsky Système international d'unités), zkráceně SI, je globálně přijatý systém jednotek pro měření fyzikálních veličin. Je to nejpoužívanější systém jednotek na světě jak ve vědě a technice, tak v běžném životě a mezinárodním obchod. Cílem SI je zajistit jednotné a konzistentní měření, které usnadňuje komunikaci a spolupráci po celém světě.

---

Historie a vývoj

Kořeny SI sahají do doby Francouzské revoluce koncem 18. století, kdy byl zaveden metrický systém s cílem sjednotit různorodé místní jednotky měření. Původní metrický systém definoval metr jako jednu desetimiliontinu vzdálenosti od severního pólu k rovníku po pařížský poledník a kilogram jako hmotnost jednoho litru vody.

V průběhu 19. a 20. století se metrický systém dále rozvíjel a standardizoval. V roce 1875 byla podepsána Metrická konvence, která zřídila Mezinárodní úřad pro míry a váhy (BIPM) a Generální konference pro míry a váhy (CGPM) za účelem udržování a rozvoje metrického systému.

Samotná Mezinárodní soustava jednotek (SI) byla oficiálně zavedena v roce 1960 na 11. Generální konferenci pro míry a váhy jako modernizovaná verze MKS soustavy (metr-kilogram-sekunda).

Revize 2019

Nejvýznamnější změna v historii SI proběhla v roce 2019, kdy byly předefinovány čtyři ze sedmi základních jednotek – kilogram, ampér, kelvin a mol. Nové definice jsou založeny na pevných hodnotách fyzikálních konstant (Planckova konstanta, elementární náboj, Boltzmannova konstanta a Avogadrova konstanta), což zajišťuje jejich neměnnost a umožňuje jejich realizaci kdekoli a kdykoli s dostatečnou přesností. Tato změna posílila stabilitu a přesnost celého systému.

---

Základní jednotky SI

SI soustava má sedm základních jednotek, z nichž jsou odvozeny všechny ostatní. Každá základní jednotka je definována pomocí pevně stanovených hodnot základních fyzikálních konstant.

Sedm základních jednotek SI
Veličina Jednotka Značka Definice (po roce 2019)
Délka Metr m Délka dráhy, kterou světlo urazí ve vakuu za 1/299 792 458 sekundy.
Hmotnost Kilogram kg Je definován na základě pevné hodnoty Planckovy konstanty ($h = 6,626\,070\,15 \times 10^{-34}$ J⋅s).
Čas Sekunda s Doba trvání 9 192 631 770 period záření, které odpovídá přechodu mezi dvěma hladinami základního stavu atomu cesia 133.
Elektrický proud Ampér A Je definován na základě pevné hodnoty elementárního náboje ($e = 1,602\,176\,634 \times 10^{-19}$ C).
Termodynamická teplota Kelvin K Je definován na základě pevné hodnoty Boltzmannovy konstanty ($k = 1,380\,649 \times 10^{-23}$ J⋅K$^{-1}$).
Látkové množství Mol mol Je definován na základě pevné hodnoty Avogadrovy konstanty ($N_A = 6,022\,140\,76 \times 10^{23}$ mol$^{-1}$).
Svítivost Kandela cd Svítivost zdroje, který v daném směru emituje monochromatické záření o frekvenci $540 \times 10^{12}$ Hz a jehož intenzita záření v tomto směru je 1/683 wattu na steradián.

---

Odvozené jednotky SI

Odvozené jednotky jsou vytvořeny kombinací základních jednotek SI prostřednictvím násobení a dělení. Příklady zahrnují:

  • Newton (N) – jednotka síly ($1 \text{ N} = 1 \text{ kg} \cdot \text{m} \cdot \text{s}^{-2}$)
  • Joule (J) – jednotka energie nebo práce ($1 \text{ J} = 1 \text{ kg} \cdot \text{m}^2 \cdot \text{s}^{-2}$)
  • Watt (W) – jednotka výkonu ($1 \text{ W} = 1 \text{ J} \cdot \text{s}^{-1}$)
  • Volt (V) – jednotka elektrického napětí ($1 \text{ V} = 1 \text{ W} \cdot \text{A}^{-1}$)
  • Hertz (Hz) – jednotka frekvence ($1 \text{ Hz} = 1 \text{ s}^{-1}$)
  • Pascal (Pa) – jednotka tlaku ($1 \text{ Pa} = 1 \text{ N} \cdot \text{m}^{-2}$)
  • Ohm (Ω) – jednotka elektrického odporu ($1 \text{ Ω} = 1 \text{ V} \cdot \text{A}^{-1}$)

---

Násobky a díly jednotek (předpony SI)

Pro vyjádření velkých nebo malých hodnot fyzikálních veličin se používají standardizované předpony, které násobí nebo dělí základní nebo odvozené jednotky deseti.

Příklady předpon SI
Předpona Značka Násobek Příklad
tera- T 1012 (bilion) TB (terabajt)
giga- G 109 (miliarda) GHz (gigahertz)
mega- M 106 (milion) MW (megawatt)
kilo- k 103 (tisíc) kg (kilogram), km (kilometr)
centi- c 10-2 (setina) cm (centimetr)
mili- m 10-3 (tisícina) mm (milimetr), ml (mililitr)
mikro- µ 10-6 (miliontina) µm (mikrometr)
nano- n 10-9 (miliardtina) nm (nanometr)
piko- p 10-12 (biliontina) ps (pikosekunda)

---

Význam a výhody SI

  • Univerzalita: SI je přijímána téměř po celém světě, což usnadňuje mezinárodní obchod, vědeckou spolupráci a technickou komunikaci.
  • Koherence: Systém je navržen tak, aby se odvozené jednotky získávaly z násobení a dělení základních jednotek bez dodatečných koeficientů, což zjednodušuje výpočty.
  • Přesnost a stabilita: Definice založené na neměnných fyzikálních konstantách zajišťují dlouhodobou stabilitu a nejvyšší možnou přesnost měření.
  • Jednoduchost: Použití desítkových násobků a dílů (předpon) usnadňuje převody mezi jednotkami.

---

Mezinárodní úřad pro míry a váhy (BIPM) a CGPM

Za údržbu a rozvoj Mezinárodní soustavy jednotek je zodpovědný Mezinárodní úřad pro míry a váhy (Bureau International des Poids et Mesures – BIPM) sídlící v Sèvres ve Francii. BIPM je řízen Generální konferencí pro míry a váhy (Conférence Générale des Poids et Mesures – CGPM), která je nejvyšším orgánem v oblasti metrologie a která se schází přibližně každé čtyři roky, aby projednala a schválila úpravy SI.

---

Mezinárodní soustava jednotek pro laiky

Představte si, že chcete něco změřit, třeba délku stolu. Můžete použít pravítko a zjistíte, že stůl je dlouhý třeba 1,5 metru. Nebo si vezmete váhu a zjistíte, že jablko váží 0,2 kilogramu. Metr a Kilogram jsou části takového "světového měřicího jazyka" jménem SI.

Proč je to tak důležité?

  • Aby si všichni rozuměli: Kdybyste řekli kamarádovi v Japonsku, že stůl má "pět stop", nemusel by vědět, kolik to je. Když řeknete "1,5 metru", každý na světě ví, co to znamená, protože metr je všude stejný.
  • Pro vědu a techniku: Když vědci a inženýři vyvíjejí nové věci, musí mít jistotu, že jejich měření jsou přesná a srozumitelná pro ostatní po celém světě. Kdyby každý používal jiné jednotky, byla by to velká zmatka!
  • Pro nákupy: Když kupujete banány v obchodě, víte, že za 1 kilogram dostanete stejné množství, ať jste kdekoli (pokud obchodník nešidí!).

Takže SI je jako takový univerzální slovník pro měření, který pomáhá lidem a vědě po celém světě spolupracovat.

---

Viz také

---

Odkazy

Citováno z „https://infopedia.cz/index.php?title=Mezinárodní_soustava_jednotek&oldid=2315“