Medzinárodná sústava jednotiek (SI): Základné jednotky a odvodené veličiny

Medzinárodná sústava jednotiek (SI): prehľad 7 základných jednotiek a odvodených veličín, s príkladmi a praktickým využitím vo vede, priemysle a každodennom živote.

Medzinárodná sústava jednotiek je štandardnou modernou formou metrickej sústavy. Názov tejto sústavy sa môže skrátiť alebo skrátene používať ako SI, z francúzskeho názvu Système International d'unités.

Medzinárodná sústava jednotiek je meracia sústava založená na 7 základných jednotkách: meter (dĺžka), kilogram (hmotnosť), sekunda (čas), ampér (elektrický prúd), Kelvin (teplota), mol (množstvo) a kandela (jas). Tieto základné jednotky sa môžu používať vo vzájomnej kombinácii. Vznikajú tak odvodené jednotky SI, ktoré možno použiť na opis ďalších veličín, napríklad objemu, energie, tlaku a rýchlosti.

Tento systém sa používa takmer na celom svete. Iba Mjanmarsko, Libéria a Spojené štáty nepoužívajú SI ako oficiálny merací systém. V týchto krajinách sa však SI bežne používa vo vede a medicíne.

Základné jednotky a ich súčasné definície

V roku 2019 boli definície základných jednotiek SI prepracované tak, že všetky základné jednotky sú odvodené z pevne stanovených fyzikálnych konštánt. To zabezpečuje trvalú a univerzálnu reprodukovateľnosť jednotiek bez závislosti na fyzických artefaktoch.

• Sekunda (s) – definovaná pomocou kmitania atómu cézia: 1 s je trvanie 9 192 631 770 periód žiarenia odpovedajúcich prechodu medzi dvoma hyperjemnými hladinami základného stavu atómu 133Cs.
• Meter (m) – definovaný rýchlosťou svetla: 1 m je vzdialenosť, ktorú svetlo prejde vo vákuu za 1/299 792 458 sekundy (rýchlosť svetla c = 299 792 458 m/s je presne stanovená).
• Kilogram (kg) – definovaný pomocou Planckovej konštanty: Planckova konštanta h má presnú hodnotu 6,62607015×10−34 J·s; kilogram je odvodený tak, aby táto hodnota platila.
• Ampér (A) – definovaný pomocou elementárneho náboja: elementárny náboj e má presnú hodnotu 1,602176634×10−19 C (coulomb); ampér je definovaný tak, aby tento náboj zodpovedal toku náboja za sekundu.
• Kelvin (K) – definovaný pomocou Boltzmannovej konštanty: k = 1,380649×10−23 J·K−1 je presne stanovená hodnota.
• Mol (mol) – definovaný pomocou Avogadrovej konštanty: počet častíc v jednom mole je NA = 6,02214076×10^23 (mol−1) presne stanovené.
• Kandela (cd) – definovaná pomocou svetelného účinku: jedna kandela je svetelná intenzita v určenom smere pre monochromatické žiarenie s frekvenciou 540×10^12 Hz a rádiálnou účinnosťou 683 lumenov na watt.

Odvodené jednotky SI – príklady a vzťahy

Odvodené jednotky sa vytvárajú kombináciou základných jednotiek pomocou násobenia alebo delenia bez dodatočných číselných faktorov (tzv. koherentné jednotky). Medzi najpoužívanejšie patrí:

• Hertz (Hz) – frekvencia, s−1.
• Newton (N) – sila, kg·m·s−2.
• Joule (J) – energia, N·m = kg·m2·s−2.
• Watt (W) – výkon, J·s−1 = kg·m2·s−3.
• Pascal (Pa) – tlak, N·m−2 = kg·m−1·s−2.
• Coulomb (C) – elektrický náboj, A·s.
• Volt (V) – elektrické napätie, W·A−1 = kg·m2·s−3·A−1.
• Ohm (Ω) – elektrický odpor, V·A−1.
• Farad (F) – kapacita, C·V−1.
• Tesla (T) – magnetická indukcia, Wb·m−2.
• Weber (Wb) – magnetický tok, V·s.
• Sievert (Sv) – mierka biologického účinku ionizujúceho žiarenia, J·kg−1.
• Becquerel (Bq) – aktivita rádioaktívneho zdroja, s−1.

Predpony SI

Pre jednoduché vyjadrenie veľmi veľkých alebo veľmi malých hodnôt sa používajú dekadické predpony, ktoré sú násobkom alebo zlomkom jednotky s faktorom 10^n. Najčastejšie používané sú napríklad:

• kilo (k) = 10^3
• mega (M) = 10^6
• giga (G) = 10^9
• mili (m) = 10^−3
• mikro (μ) = 10^−6
• nano (n) = 10^−9
• piko (p) = 10^−12

Pravidlá písania a používania

• Symbol jednotky sa nepíše v množnom čísle (napr. 5 kg, nie 5 kgs).
• Symbol jednotky sa píše kurzívou iba pre fyzikálne veličiny, symboly jednotiek sa píšu obyčajným (rovinným) písmom (napr. m, s, A, K).
• Medzera medzi číslom a symbolom jednotky je povinná (napr. 20 m, 50 kg).
• Desatinná čiarka alebo bod závisí od národnej konvencie (v SK obvykle čiarka). Pre označenie tisícov sa odporúča medzera (napr. 1 000 000).
• Pri zápise teploty v Kelvinoch sa nepoužíva znak stupňa (°): správne 300 K, nesprávne 300 °K.

Výhody a použitie

SI je jednotný, koherentný a medzinárodne akceptovaný systém, ktorý uľahčuje výmenu informácií, obchod a vedeckú spoluprácu. Jednotky sú navrhnuté tak, aby sa dali získať reprodukovateľnými experimentálnymi metódami kdekoľvek na svete, vďaka čomu je možné dosahovať vysokú presnosť meraní v priemysle, vede, zdravotníctve a každodennom živote.

Krátka história a vývoj

Korene SI siahajú do revolučnej Francúzskej metrickej reformy v 18. storočí. Postupne sa systém štandardizoval a medzinárodne rozšíril; dnes ho spravuje Medzinárodné úrady pre váhy a miery (BIPM) na základe rozhodnutí Medzinárodnej konferencie o mierach a váhach (CGPM). Najnovšia významná zmena prišla v roku 2019, keď boli jednotky prestavané na pevné hodnoty základných konštánt.

Poznámky k ne-SI jednotkám

Aj keď SI je štandard, v praxi sa stále používajú niektoré neštandardné jednotky (napr. hodina, liter, ton, bar, angström, kalória). Niektoré z nich sú medzinárodne akceptované pre použitie spolu so SI (napr. liter, tonna metrická), iné sa považujú za zastarané alebo nepresné a v odborných textoch by sa mali nahrádzať jednotkami SI.

Táto sústava je fundamentálnym nástrojom modernej vedy a techniky. Jej jednotnosti a prepracovanosti vďačíme za presné merania, porovnateľné výsledky a technologický rozvoj vo všetkých oblastiach.

Otázky a odpovede

Otázka: Čo je to medzinárodná sústava jednotiek?

Otázka: Čo znamená skratka SI?

Otázka: Čo je 7 základných jednotiek v Medzinárodnej sústave jednotiek?

Otázka: Koľko krajín používa SI ako svoju oficiálnu sústavu meradiel?

Otázka: Používa sa SI bežne vo vede a medicíne, aj keď v niektorých krajinách nie je oficiálnym systémom?

Otázka: Existujú nejaké ďalšie veličiny, ktoré možno opísať kombináciou týchto základných jednotiek?

Otázka: Aký typ meraní pokrýva tento systém ?

Hľadajte podľa písmena