Definice, shoda a praktické využití jednotek měření hrály zásadní roli v lidském úsilí od raného věku až do dnešního dne. Rozdílné systémy měření bývaly velmi běžné. Nyní existuje globální norma, Mezinárodní systém (SI) jednotek, forma metrického systému. SI byl nebo je v procesu přijetí po celém světě. Spojené státy americké jsou téměř jistě poslední, kdo systém přijal, ale i tam je stále více využíván.
Standardy jsou velmi důležité. Každá jednotka je nastavená velikost. Vzdálenost nebo délka nebo objem nebo hmotnost nebo rozpětí měřeného času je popsáno jako určitý počet těchto jednotek. Měření může být citováno s určitým stupněm přesnosti.
Ve fyzice a metrologii jsou jednotky standardy pro měření fyzikálních veličin, které potřebují jasné definice, aby byly užitečné. Reprodukovatelnost experimentálních výsledků je pro vědeckou metodu stěžejní. Standardní systém jednotek to usnadňuje. Vědecké systémy jednotek jsou zpřesněním konceptu vah a měr vyvinutých dávno pro komerční účely.
Psychologie a medicína často používají větší a menší jednotky měření než ty, které se používají v každodenním životě, a mluví o nich přesněji. Rozumný výběr jednotek měření může výzkumníkům pomoci při vytváření rámce i řešení problému.
Jednotky měření patřily k nejranějším nástrojům vynalezeným lidmi. Primitivní společnosti potřebovaly základní opatření pro mnoho úkolů: stavbu obydlí vhodné velikosti a tvaru, výrobu oděvů nebo směnu potravin či surovin.
Nejstarší známé jednotné systémy vah a měr vznikly zřejmě někdy ve 4. a 3. tisíciletí př. n. l. mezi starověkými národy Mezopotámie, Egypta a údolí Indu a možná také Elámu v Persii.
Od přijetí původního metrického systému ve Francii v roce 1791 se vyvinula řada metrických systémů jednotek. Současným mezinárodním standardním metrickým systémem je Mezinárodní systém jednotek.
Před celosvětovým přijetím metrického systému se používalo mnoho různých systémů měření. Mnohé z nich byly do určité míry příbuzné. Často byly založeny na rozměrech lidského těla.
Imperiální jednotky i americké obvyklé jednotky pocházejí z dřívějších anglických jednotek. Imperiální jednotky byly většinou používány v britském Commonwealthu a bývalém britském impériu. Americké obvyklé jednotky jsou hlavním systémem měření ve Spojených státech, nicméně některé kroky k metrizaci byly učiněny.
Výše uvedené systémy jednotek jsou založeny na libovolných jednotkových hodnotách, formalizovaných jako standardy. Některé jednotkové hodnoty se ve vědě vyskytují přirozeně. Systémy jednotek založené na těchto jednotkách se nazývají přirozené jednotky.
Také se může setkat s velkým množstvím podivných a nestandardních jednotek.
Různé systémy jednotek jsou založeny na různých možnostech množiny základních jednotek.
Nejrozšířenějším systémem jednotek je Mezinárodní soustava jednotek neboli SI. Existuje sedm základních jednotek SI. Z těchto základních jednotek lze odvodit všechny ostatní jednotky SI.
Pro většinu veličin je jednotka naprosto nezbytná ke sdělení hodnot dané fyzikální veličiny. Například sdělit někomu určitou délku bez použití nějaké jednotky je nemožné, protože délku nelze popsat bez odkazu použitého k tomu, aby daná hodnota dávala smysl.
Ne všechny veličiny však vyžadují vlastní jednotku. Pomocí fyzikálních zákonů mohou být jednotky veličin vyjádřeny jako kombinace jednotek jiných veličin. Vyžaduje se tedy pouze malá množina jednotek. Tyto jednotky jsou brány jako základní jednotky. Ostatní jednotky jsou odvozené jednotky. Odvozené jednotky jsou věcí vhodnosti, protože mohou být vyjádřeny v základních jednotkách. Které jednotky jsou považovány za základní jednotky, je věcí volby.
Základní jednotky SI nejsou ve skutečnosti nejmenší množinou. Byly definovány menší množiny. Existují množiny, ve kterých má elektrické a magnetické pole stejnou jednotku. To je založeno na fyzikálních zákonech, které ukazují, že elektrické a magnetické pole jsou ve skutečnosti rozdílnými projevy stejného jevu. V některých vědních oborech jsou takové systémy jednotek vysoce upřednostňovány před systémem SI.
Jakákoli hodnota fyzikální veličiny je vyjádřena jako porovnání s jednotkou této veličiny. Například hodnota fyzikální veličiny Q je zapsána jako součin jednotky [Q] a číselného faktoru:
Násobící znaménko je obvykle vynecháno, stejně jako je vynecháno mezi proměnnými ve vědecké notaci vzorců. Ve vzorcích lze jednotku [Q] považovat za jakýsi fyzikální rozměr: více o tomto zpracování viz rozměrová analýza.
Je třeba rozlišovat mezi jednotkami a normami. Jednotka je pevně daná svou definicí a je nezávislá na fyzikálních podmínkách, jako je teplota. Naproti tomu norma je fyzikální realizace jednotky a tuto jednotku si uvědomuje pouze za určitých fyzikálních podmínek. Například metr je jednotka, zatímco kovová tyč je norma. Jeden metr je stejná délka bez ohledu na teplotu, ale kovová tyč bude jeden metr dlouhá jen za určité teploty.
To není pravda. Správné tvrzení je, že hustota je hmotnost dělená objemem:
Vyjádření fyzikální hodnoty jinou jednotkou
Konverze jednotek zahrnuje porovnání různých standardních fyzikálních hodnot, buď jedné fyzikální veličiny nebo fyzikální veličiny a kombinace dalších fyzikálních veličin.
Nyní a jsou obě číselné hodnoty, tak stačí spočítat jejich produkt.
Nebo, což je matematicky totéž, vynásobíme Q jednotkou, součin je stále Q:
Například máte výraz pro fyzikální hodnotu Q zahrnující jednotku stop za sekundu () a chcete ho v jednotce mil za hodinu ():
Příloha B příručky NIST 44, 2002 vydání