La differenza tra unità imperiali e metriche diventa particolarmente rilevante quando si parla sulle unità di base. L'International System of Units (SI), il sistema ufficiale di misurazione utilizzato in tutto il mondo, specialmente nelle applicazioni scientifiche, si basa sulle unità del sistema metrico. Tutte le unità SI possono essere formate da una combinazione di sette unità base.
Quali sono le sette unità base di misurazione?

Probabilmente hai familiarità con l'uso di un righello per misurare la lunghezza, un cronometro per misurare il tempo o una scala per misurare la massa, ma ti sei mai chiesto quanto siano precisi questi dispositivi e come puoi essere sicuro che tutti i righelli, i cronometri e le scale misurino altrettanto bene? E come sono state definite in primo luogo le unità associate?

Se si pensa ad un righello di legno, ad esempio, è soggetto a lievi variazioni di lunghezza dovute all'espansione e alla contrazione risultanti da umidità e temperatura. In effetti, tutti i materiali variano leggermente di dimensioni a causa delle condizioni ambientali e sono soggetti a graffi, impurità e cambiamenti nel tempo. Alla fine, per consentire misurazioni scientifiche estremamente accurate, abbiamo bisogno di modi precisi per definire le unità di misura.

Tutte le unità SI possono essere derivate da sette unità base di misurazione, ognuna delle quali è definita in termini di base scientifica costanti come descritto nelle sezioni seguenti. Nota che non esiste un tale insieme equivalente di definizioni fondamentali per nessuna unità imperiale. Piuttosto, le unità imperiali sono derivate come conversioni di unità da unità SI.
Tempo

Inizialmente, il tempo veniva misurato nel corso dei giorni. Alla fine questi giorni sono stati suddivisi in 24 ore, le ore in 60 minuti e ogni minuto in 60 secondi.

Gli orologi meccanici costruiti nell'Europa medievale sono stati alcuni dei primi dispositivi che hanno consentito misurazioni del tempo coerenti e uniformi. Ma ora siamo in grado di avere una precisione notevolmente maggiore. L'unità di tempo SI è il secondo e 1 secondo è definito come il tempo impiegato da un atomo di cesio 133 per oscillare 9.192.631.770 volte.
Lunghezza

La lunghezza è una misura della distanza lineare. L'unità SI per lunghezza è il metro, ma la definizione formale di 1 metro è cambiata nel corso degli anni. Inizialmente, 1 metro era definito come l'unità di lunghezza equivalente a 10 ^{-7 del quadrante terrestre che attraversava Parigi.}

In seguito, fu realizzata un'asta prototipo in platino iridio e distribuito copie che venivano regolarmente confrontate ad esso. Ma ora il misuratore è definito in termini di velocità costante della luce nel vuoto, c \u003d 299.792.458 m /s.
Massa

La massa è una misura dell'inerzia di un oggetto o resistenza ai cambiamenti del movimento . L'unità di massa SI è il kg. 1 kg è stato anche ufficialmente definito in modo diverso nel corso degli anni. Originariamente 1 kg era pari a 1 decimetro cubo di acqua alla temperatura di massima densità.

Più tardi, proprio come con il metro, 1 kg è stato definito come la massa del Prototipo Internazionale Chilogrammo, un cilindro di platino lega di iridio. Ora è definito in termini della costante di Planck fondamentale, h \u003d 6.62607015 × 10 ^{-34 kgm 2 /s.
Quantità di sostanza}

Questo concetto è proprio quello che sembra . È la quantità di qualcosa che hai: il numero di mele su un albero o il numero di atomi in una mela. Mentre ci si potrebbe aspettare che l'unità SI sarebbe semplicemente il conteggio numerico di qualcosa, in realtà è un'altra unità chiamata la talpa.

1 mole di una sostanza contiene esattamente 6.02214076 × 10 ^{23 elementi elementari. Questo numero, noto anche come il numero di Avogadro, è esattamente uguale al numero di atomi in 12 grammi di carbonio-12, ed è spesso molto vicino al numero di nucleoni (protoni più neutroni) in un grammo di qualsiasi tipo di materia ordinaria .
Current}

Potrebbe sembrare controintuitivo che la corrente, una misura della velocità di carica che passa attraverso un punto, sia considerata un'unità fondamentale invece della stessa carica. Ma la ragione di ciò è che in precedenza la corrente era stata più facile da misurare della carica e l'accuratezza di tutte le unità si basa sulla nostra capacità di misurare accuratamente le unità di base.

L'unità SI per la corrente è l'ampere. Inizialmente, un ampere era definito come la corrente costante richiesta per due conduttori paralleli di lunghezza infinita e sezione trasversale trascurabile posti a 1 metro di distanza nel vuoto per esercitare una forza di 2 × 10 ^{-7 N l'uno sull'altro per unità di lunghezza. Ora è definito in termini di carica elementare e \u003d 1.602176634 × 10 –19 C.
Temperatura}

La temperatura è una misura dell'energia media per molecola in una sostanza. Unità di Fahrenheit e Celsius sono state utilizzate per centinaia di anni per misurare la temperatura. Sulla scala Fahrenheit, l'acqua si congela a 32 gradi e bolle a 212 gradi, e questo definisce gli incrementi di grado. Sulla scala Celsius, l'acqua si congela a 0 gradi e bolle a 100 gradi.

Il difetto fatale in queste unità, tuttavia, è che non iniziano a 0. Il fatto che è possibile avere un negativo i valori di temperatura su queste scale rendono rapidamente le cose confuse quando si considera cosa potrebbe significare che qualcosa sia due volte più caldo di qualcos'altro. Che cosa è due volte più caldo di 0 gradi?

L'unità SI per la temperatura è il Kelvin, dove 0 Kelvin è definito come 0 assoluto, o la temperatura più fredda possibile può essere qualcosa. La dimensione di un incremento nella scala Kelvin è la stessa di un incremento nella scala Celsius e 0 Kelvin \u003d -273.15 gradi Celsius. Il Kelvin è formalmente definito in termini della costante fondamentale di Boltzmann k \u003d 1.380649 × 10 ^{- 23 J /K.
Luce}

L'unità fondamentale per l'intensità luminosa è la candela (cd). Una candela comune emette circa 1 cd. La definizione ufficiale e precisa è definita in termini di efficacia luminosa della radiazione di frequenza 540 × 10 ^{12 Hz.}