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:

- pikkuse ühik meeter; meeter on pikkus, mille läbib valgus vaakumis 299792458-1 sekundi jooksul.

- 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.