Mõõtühikud. SI süsteem
Esimesed ja vanimad teadaolevad mõõtühikud on seotud inimese kehaosade mõõtudega, millele sageli viitab nende nimetuski, näiteks küünar või jalg. Siit tuleneb mõistetavalt ka nende mõõtühikute suurim puudus - inimeste kehaosad on liialt erinevad.
Erinevate mõõtühikute kasutamisest tekkivat segadust, ühikute kindlat suurust ja omavahelist suhet on aegade jooksul püütud korduvalt korrastada - kord rahva nõudmisel, kord valitsejate eestvõtmisel.
Jala suuruseks määrati juba tuhatkond aastat tagasi 12 tolli (praegu 30,48 cm), mis suuruselt vastab number 46 jalale - legendi kohaselt olevat selline king olnud Inglise kuningal Henry I-sel. Jalg oli pikkusmõõtühikuna küll tarvitusel juba varemgi, kuid keegi ega miski ei saanud keelata kuningal seda just sellisena kinnitamast.
Mainitud Henry I olevat määranud ka jardi pikkuse, see olevat olnud vahemaa tema ninast (ehk rinnakust) väljasirutatud käe sõrmede (variandina mainitakse ka pöialt) otsteni. Jardi pikkuse kirjutas pikkusühikuna seadusse kuningas Edward I aastal 1305. Ühe teise legendi kohaselt olevat ka toll kui mõõtühik olnud kellegi kuninga pöidla esimese liigese ehk küünega osa pikkus. Pidi vist olema mõni väiksemat sorti või siis tillukeste kätega mees, sest praeguste meeste pöidlaliigesed on kindlasti pikemad kui 2,54 cm.
Pikemate
vahemaade mõõtmiseks on juba antiikajast peale kasutatud miili, kuid
sellegi pikkus on kõikunud üsna suurtes piirides. Rooma miil ehk mille
passuum (tuhat sammu) oli umbes 1480 meetrit, ehk siis üsnagi lähedane
praegusele miilile, mis on 1609,344 m.
Nüüd võiks
muidugi kohe küsida, et milline oli see roomlane, kes astus pooleteisemeetriste
sammudega. Siiski – nimetus tulenes roomlaste sõjaväe marsikorrast, kus sammuks
loeti paarissammu (vasak, vasak, …). Nõnda saame sõjamehe tegelikuks sammu
pikkuseks igati mõistuspärase 75 cm.
Soomes
kasutusel olnud rootsi penikoorem ei hakanud pärast 1809. aastat kuidagi
jaguma vene verstaga ja lihtsam oli soome versta 2 m võrra pikendada.
Penikoormat on Rootsis-Soomes-Eestis
kasutatud pikemate vahemaade mõõtmiseks pikka aega. Imelikult kõlava mõõtühiku
nime põhjendamiseks on kaks versiooni. Esimene väidab, et penikoorem on
vahemaa, mille taha on kuulda koera haukumist. Teine kõlab tõepärasemalt – nii
kaugele jaksas koer vedada koormakelku. Rootsi penikoorem on 10 688 m, vanem
soome penikoorem (penikulma) oli umbes 6000 m – ju siis olid Rootsi
koerad vägevamad.
Rootsis ja Norras on penikoorem (rootsi k mil) siiani kasutusel ja on võrdne kümne kilomeetriga. Autode läbisõitu mõõdetakse seal sageli penikoormates ja nende järgi arvutatakse ka kulusid. Tasub siis kõrva taha panna, et kui rootslane räägib oma auto läbisõidu miilidest, ei ole need mitte meile tuttavad mere- või maismaamiilid, vaid penikoormad.
Kui mõõtühikute ajalugu pakub Teile huvi, siis soovitan lugemist järgmistel veebilehekülgedel:
http://www.ajaloomuuseum.ut.ee/772077 Ühtsed rahvusvahelised mõõtühikud
http://www.ajaloomuuseum.ut.ee/772159 Kaalud
http://www.ajaloomuuseum.ut.ee/772014 Kaalud ja mõõdud
http://www.ajaloomuuseum.ut.ee/772016
Antiikrahvaste kaalu ja môôdusüsteemid
http://www.ajaloomuuseum.ut.ee/772059
Kaalu- ja mõõduühikud Eesti- ja
Liivimaal
http://www.ajaloomuuseum.ut.ee/772048 Vanad vene kaalu- ja môôduühikud
SI-süsteem ehk rahvusvaheline mõõtühikute süsteem (lühend tuleneb prantsuskeelsest nimest Système International d'Unités) kinnitati ja tunnistati eelistatud mõõtühikute süsteemiks oktoobris 1960 Pariisis toimunud Kaalude ja mõõtude XI peakonverentsi otsusega.
SI-süsteem kasutab 7 füüsikalist suurust põhisuurustena
Ülejäänud füüsikaliste suuruste mõõtühikud on määratud põhisuuruste kaudu.
Põhiühikuteks on:
- massiühik kilogramm; mass 1 kg on võrdne rahvusvahelise
massietaloni massiga.
- ajaühik sekund; sekund on defineeritud
ajavahemikuna, mis võrdub 133Cs aatomi põhioleku kahe
ülipeenstruktuurinivoo vahelisele siirdele vastava kiirguse 9192 631770
võnkeperioodiga
- elektrivoolu tugevuse ühik amper; 1 amper on
selline konstantne elektrivoolu tugevus, mis voolu kulgedes kahes sirges,
paralleelses, lõpmatu pikas, kaduvväikese ringikujulise ristlõikega, vaakumis
teineteisest ühe meetri kaugusele paigutatud juhtmes tekitaks nende juhtmete
vahel jõu 2·10–7 njuutonit juhtme meetri kohta.
- termodünaamilise
temperatuuri ühik Kelvin; Kelvin on termodünaamilise temperatuuri
mõõtühik, võrdub 1/273,16 vee kolmikpunkti termodünaamilisest temperatuurist.
- ainehulga ühik mool; mool on ainehulk, milles
sisaldub Avogadro arv (6,022 × 1023) loendatavat osakest, mis on
sama palju kui aatomeid 12 grammis süsiniku isotoobis massiarvuga 12. Mooli
mõiste kasutamisel tuleb täpsustada loendatavate osakeste tüüpi: nendeks võivad
olla aatomid, molekulid, ioonid, radikaalid, elektronid, mingid teised osakesed
või eespool nimetatud osakeste kindlalt määratletud grupid. Mooli kehtestas
1971. aastal 14. Vihtide ja Mõõtude Peakonverents. Mooli "suurus"
valiti nii, et aine molekulmass ja 1 mooli mass grammides oleksid arvuliselt
võrdsed.
- valgustugevuse ühik kandela; kandela (küünal) on kiirgusallikast (kiirgustugevusega 1/683 vatti steradiaani kohta) etteantud suunas kiiratud rohelise (540×1012 Hz) kiirguse valgustugevus.
Kaks täiendavat ühikut on radiaan (rad) ja steradiaan (sr).
- radiaan
on nurk tasandil ringi kahe raadiuse vahel, mis eraldavad ringjoonel raadiusega
võrdse kaare. 1 rad = 57017'
44,806" = 57,29580.
- steradiaan
on ruuminurk, mille tipp asetseb kera tsentris ja mis eraldab kera pinnal
pindala, mis võrdub niisuguse ruudu pindalaga, mille külje pikkus võrdub kera
raadiusega. Et kera pindala on 4πR2,
siis on maksimaalne ruuminurk 4 π steradiaani.
SI ühikud on ühtsed kõikidel mõõtmisaladel. Näiteks ühik dzhaul (J) on ühtne iga liiki (mehaanilise, soojusliku, elektrilise, keemilise) energia ja ka töö mõõtmiseks (endise jõukilogramm-meetri, kalori, vatt-tunni, hobujõud-tunni, ergi jne. asemel).
Kõikides füüsikalistes võrrandites, mis määravad tuletatud mõõtühikuid, on võrdetegur alati dimensioonita suurus ja võrdne ühega. SI mõõtühikute kasutamisel lihtsustuvad ka paljud võrrandid, nomogrammid ja graafikud, sest langeb ära vajadus üleminekutegurite järele.
Kui tuletatud mõõtühiku väljendus põhiühikute kaudu kujuneb keerukaks, siis tavaliselt antakse tuletatud ühikule uus nimetus. Jõuühikuks on näiteks kg m/s2, millele on antud nimetus njuuton (N) ja rõhuühikuks paskal (Pa) endise N/m2 asemel.