Bývalý úřad pro míry a váhy v Seven Sisters v Londýně
Jednotky měření, Palazzo della Ragione, Padova
Jednotka měření je určitá velikost fyzikální veličiny, definovaná a přijatá konvencí a/nebo zákonem, která se používá jako standard pro měření téže fyzikální veličiny. Jakoukoli jinou hodnotu fyzikální veličiny lze vyjádřit jako prostý násobek měrné jednotky.
Například délka je fyzikální veličina. Metr je jednotka délky, která představuje určitou předem stanovenou délku. Když řekneme 10 metrů (nebo 10 m) nebo (1 dekametr), myslíme tím vlastně desetinásobek určité předem určené délky zvané „metr“.
Definice, dohoda a praktické používání měrných jednotek hrály klíčovou roli v lidském úsilí od raných dob až do dnešních dnů. Různé soustavy jednotek bývaly velmi rozšířené. Nyní existuje celosvětový standard, Mezinárodní soustava jednotek (SI), moderní podoba metrické soustavy.
V obchodě jsou míry a váhy často předmětem vládní regulace, která má zajistit spravedlnost a transparentnost. Mezinárodní úřad pro váhy a míry (Bureau international des poids et mesures, BIPM) má za úkol zajistit celosvětovou jednotnost měření a jejich návaznost na Mezinárodní soustavu jednotek (SI). Metrologie je vědní obor zabývající se vývojem národně a mezinárodně uznávaných jednotek měr a vah.
Ve fyzice jsou jednotky standardy pro měření fyzikálních veličin, které potřebují jasné definice, aby byly užitečné. Reprodukovatelnost výsledků experimentů je základem vědecké metody. Standardní soustava jednotek ji usnadňuje. Vědecké soustavy jednotek jsou zdokonalením koncepce měr a vah, která byla již dávno vyvinuta pro komerční účely.
Věda a medicína často používají větší a menší měrné jednotky než ty, které se používají v běžném životě, a uvádějí je přesněji. Rozvážný výběr měrných jednotek může výzkumníkům pomoci při řešení problémů (viz např. rozměrová analýza).
Ve společenských vědách neexistují standardní měrné jednotky a teorie a praxe měření se studuje v psychometrii a teorii konjunkturálního měření.
Historicky se mnoho používaných měrných systémů do jisté míry zakládalo na rozměrech lidského těla podle proporcí popsaných Markem Vitruviem Polliem.V důsledku toho se měrné jednotky mohly lišit nejen od místa k místu, ale i od člověka k člověku.
Od přijetí původní metrické soustavy ve Francii v roce 1791 se vyvinula řada metrických soustav jednotek. Současnou mezinárodní standardní metrickou soustavou je Mezinárodní soustava jednotek. Důležitým rysem moderních systémů je standardizace. Každá jednotka má všeobecně uznávanou velikost.
Imperiální jednotky i americké obvyklé jednotky jsou odvozeny z dřívějších anglických jednotek. Imperiální jednotky se používaly především v Britském společenství národů a v bývalém Britském impériu. Americké zvykové jednotky jsou stále hlavním měrným systémem používaným ve Spojených státech, přestože Kongres 28. července 1866 právně schválil metrické míry. V USA byly učiněny některé kroky směrem k metrizaci, zejména došlo k redefinici základních amerických jednotek tak, aby byly přesně odvozeny od jednotek SI, takže v USA je nyní palec definován jako 0,0254 m (přesně) a avirdupoisova libra je nyní definována jako 453,59237 g (přesně).
Zatímco výše uvedené soustavy jednotek jsou založeny na libovolných jednotkových hodnotách, formalizovaných jako standardy, některé jednotkové hodnoty se ve vědě vyskytují přirozeně. Soustavy jednotek založené na nich se nazývají přirozené jednotky. Podobně jako přirozené jednotky jsou i atomové jednotky (au) vhodnou soustavou měrných jednotek používanou v atomové fyzice.
Rovněž se lze setkat s velkým množstvím neobvyklých a nestandardních jednotek. Patří mezi ně například sluneční hmotnost, megatona (1 000 000 tun TNT), známá také jako teragram.
Právní kontrola měr a vah
}
Aby se snížil výskyt maloobchodních podvodů, má mnoho vnitrostátních zákonů standardní definice vah a měr, které lze používat (proto „zákonná míra“), a ty jsou ověřovány právními úředníky.
Různé soustavy jednotek jsou založeny na různém výběru souboru základních jednotek.
Nejpoužívanější soustavou jednotek je Mezinárodní soustava jednotek neboli SI. Existuje sedm základních jednotek SI. Z těchto základních jednotek lze odvodit všechny ostatní jednotky SI.
U většiny veličin je jednotka naprosto nezbytná pro sdělení hodnot dané fyzikální veličiny. Například sdělit někomu určitou délku bez použití nějaké jednotky je nemožné, protože délku nelze popsat bez reference, která slouží k pochopení dané hodnoty.
Ne všechny veličiny však vyžadují vlastní jednotku. Pomocí fyzikálních zákonů lze jednotky veličin vyjádřit jako kombinace jednotek jiných veličin. Je tedy zapotřebí pouze malá sada jednotek. Tyto jednotky se považují za základní jednotky. Ostatní jednotky jsou jednotky odvozené. Odvozené jednotky jsou záležitostí pohodlí, protože je lze vyjádřit pomocí základních jednotek. Které jednotky budou považovány za základní, je věcí volby.
Jakákoli hodnota fyzikální veličiny se vyjadřuje jako porovnání s jednotkou této veličiny. Například hodnota fyzikální veličiny Z je vyjádřena jako součin jednotky [Z] a číselného faktoru:
Znaménko násobení se obvykle vynechává, stejně jako se vynechává mezi proměnnými ve vědeckém zápisu vzorců. Konvence používaná pro vyjádření veličin se označuje jako kvantitativní kalkul. Ve vzorcích lze s jednotkou [Z] zacházet, jako by šlo o konkrétní velikost určitého fyzikálního rozměru: více o tomto zacházení viz rozměrová analýza.
Jednotky lze sčítat nebo odčítat pouze v případě, že jsou stejného typu; jednotky však lze vždy násobit nebo dělit, jak vysvětloval George Gamow:
Je třeba rozlišovat mezi jednotkami a normami. Jednotka je pevně daná svou definicí a je nezávislá na fyzikálních podmínkách, jako je teplota. Naproti tomu etalon je fyzikální realizací jednotky a realizuje tuto jednotku pouze za určitých fyzikálních podmínek. Například metr je jednotka, zatímco kovová tyč je etalon. Jeden metr je stejně dlouhý bez ohledu na teplotu, ale kovová tyč bude dlouhá jeden metr pouze při určité teplotě.
Vyjádření fyzikální hodnoty v jiné jednotce
Přepočet jednotek zahrnuje porovnání různých standardních fyzikálních hodnot, a to buď jedné fyzikální veličiny, nebo fyzikální veličiny a kombinace jiných fyzikálních veličin.
Nyní jsou obě hodnoty číselné, takže stačí vypočítat jejich součin.
Nebo, což je matematicky totéž, vynásobte Z jednotkou, součin je stále Z:
Například máte výraz pro fyzikální hodnotu Z zahrnující jednotku stop za sekundu () a chcete ji vyjádřit v jednotce míle za hodinu ():
Nebo jako příklad použijte metrický systém, máte hodnotu spotřeby paliva v jednotkách litrů na 100 kilometrů a chcete ji vyjádřit v jednotkách mikrolitrů na metr:
Dne 15. dubna 1999 se ztratil nákladní let Korean Air 6316 ze Šanghaje do Soulu, protože posádka zaměnila pokyny věže (v metrech) a údaje výškoměru (ve stopách). Tři členové posádky a pět osob na zemi zahynulo. Třicet sedm osob bylo zraněno.
V roce 1983 došlo letadlu Boeing 767 (kterému se začalo říkat Gimli Glider) uprostřed letu palivo kvůli dvěma chybám při výpočtu zásoby paliva prvního letadla společnosti Air Canada, které používalo metrické míry. Tato nehoda je zřejmě důsledkem zmatku způsobeného jak současným používáním metrických a imperiálních měr, tak i měr hmotnosti a objemu.