Måttenheter: definition, historia och system (SI, metriskt, imperial)

Måttenheter: definition, historia och system – förstå SI, metriskt och imperial, hur meter och kilogram definieras och praktiska jämförelser mellan systemen.

Måttenheter ger standarder så att siffrorna i våra mätningar avser samma sak. Mätning är en process där man använder siffror för att beskriva en fysisk kvantitet. Vi kan mäta hur stora saker är, hur varma de är, hur tunga de är och många andra egenskaper. En måttenhet är alltså en överenskommen referens som låter oss uttrycka och jämföra resultat.

Grundläggande begrepp

En enhet kan vara en grundläggande enhet (som definierar en fysisk storhet) eller en deriverad enhet (bildad av de grundläggande, till exempel hastighet = längd/tid). Måttenheter kompletteras ofta med prefix som anger tiopotenser för att enkelt hantera mycket stora eller mycket små värden.

Exempel och historiska definitioner

Metern är till exempel en standardenhet för att mäta längd. Historiskt har definitionen av metern ändrats flera gånger: tidigare (fram till slutet av 1800-talet) användes en metallstav som referens, senare användes våglängder av ljus från specifika atomkällor och sedan 1983 definieras metern som den sträcka som ljuset färdas i vakuum under 1/299 792 458 av en sekund. Det gör metern reproducerbar med hög noggrannhet i laboratorier världen över.

För tidmätning är sekunden central. Den moderna definitionen av sekunden baseras på cesiumatomens strålningsperioder: en sekund är definierad som 9 192 631 770 perioder av strålningen som motsvarar övergången mellan två nivåer i cesium-133-atomens grundtillstånd. Denna atomdefinition infördes 1967 och gör tidmätning extremt exakt.

Olika system — en översikt

Tidigare användes olika enheter i olika länder. I dag ingår de flesta måttenheter i ett av tre system eller härstammar från dem:

• Det metriska systemet / SI — det nyaste och mest använda: metriska systemet eller SI-systemet, där man som regel använder multiplar och divisioner baserade på 10 (t.ex. 10, 100 eller 1000). Det finns till exempel 100 centimeter i en meter eller 1000 gram i ett kilogram. I detta system används metern för längd och kilogram för massa.
• Brittiska imperialsystemet — det brittiska imperialsystemet och det närbesläktade amerikanska customary-systemet. Dessa använder foten som längdmått, pundet som viktmått och sekunden som tidsmått, men har andra uppdelningar (t.ex. 12 tum i en fot och 16 ounces i ett pund).
• Tidsmåttets speciella system — tidsmåttet är delvis en egen kategori: det följer inte tiobaserade prefix i praktisk vardagsanvändning. Det bygger på det sexagesimala systemet: 60 sekunder är en minut och 60 minuter är en timme.

SI — internationell standard

Internationella systemet för enheter (SI) är framtaget och underhålls av internationella metrologiorgan (BIPM och CGPM). SI består av sju fundamentala enheter:

• meter (m) för längd — metern
• kilogram (kg) för massa — kilogram
• sekund (s) för tid — sekunden
• ampere (A) för elektrisk ström
• kelvin (K) för temperatur
• mol (mol) för substansmängd
• candela (cd) för ljusstyrka

Dessa grundläggande enheter kan kombineras till deriverade enheter som newton (kraft), joule (energi) och pascal (tryck).

Prefix och storleksordningar

SI-prefix gör det enkelt att ange stora och små tal genom tiopotenser. Exempel på vanliga prefix:

• kilo (k) = 10^3 (1000) — t.ex. kilogram
• centi (c) = 10^-2 (0,01) — t.ex. centimeter
• milli (m) = 10^-3 (0,001) — t.ex. millimeter
• micro (µ) = 10^-6 — t.ex. mikrometer
• mega (M) = 10^6
• nano (n) = 10^-9

Dessa prefix är standardiserade och används konsekvent i vetenskap, teknik och vardag.

Imperial- och US customary-systemet — skillnader och modern användning

De två äldre systemen, det brittiska imperialsystemet och det närbesläktade amerikanska customary-systemet, använder foten som längdmått, pundet som viktmått och sekunden som tidsmått. De använder även andra enheter. Antalet mindre enheter som utgör de större enheterna i dessa två system varierar: Det finns till exempel 12 tum i en fot och 16 ounces i ett pund.

Idag är SI-standard vanligast i större delen av världen, men imperialsystemet och US customary används fortfarande i vissa sammanhang i USA, Storbritannien och andra länder, särskilt i byggbranschen, vardagligt tal och i vissa traditionella måttsatser. Många internationella avtal har ändå fastställt exakta omräkningsvärden (t.ex. 1 tum = 2,54 cm och 1 pund = 0,45359237 kg) för att minska tvetydighet.

Tid och dess särställning

Det vanliga, icke-metriska tidsmåttet följer inte detta mönster. Det andra är grunden för tidsmätning, och den bygger på sexagesimalsystemet: 60 sekunder är en minut och 60 minuter är en timme. För längre skala används dygn, månader och år — där mått som månad och år är bundna till astronomiska cykler och därför varierar i längd.

Varför standarder och metrologi är viktiga

Standardiserade måttenheter möjliggör handel, vetenskapligt samarbete och teknisk utveckling. Metrologi — läran om mätning — ser till att enheter är reproducerbara och spårbara till internationella referenser. Nationella laboratorier (t.ex. NIST i USA) och internationella organisationer (BIPM) arbetar för att upprätthålla och förbättra dessa standarder.

Vanliga omräkningar och praktiska exempel

• 1 meter = 100 centimeter
• 1 kilogram = 1000 gram
• 1 tum = 2,54 centimeter (exakt)
• 1 pund ≈ 0,45359237 kilogram (exakt i internationell överenskommelse)
• 1 timme = 60 minuter = 3600 sekunder

Avslutande kommentarer

Måttenheter har utvecklats från lokala och ofta godtyckliga referenser till noggranna, internationellt överenskomna definitioner baserade på naturkonstanter. Detta gör att mätningar idag kan jämföras och reproduceras globalt med hög precision — något som är grundläggande för vetenskap, industri och vardagsliv.

System för måttenheter

Det finns många olika standarder och enheter som används över hela världen. En del av dem blev mindre använda under 1800- och 1900-talen.

Metriskt system

Det metriska systemet är ett mätsystem som används i större delen av världen. Det kallas också för det internationella enhetssystemet, eller SI.

Måttenheter i det metriska systemet är bland annat:

• Enheterna för längd eller linjär storlek är baserade på metern. De omfattar kilometer (km) som är 1 000 meter, centimeter (cm) och millimeter (mm) som är 1/1 000 av en meter.

• Volymenheten är liter. Den används för att mäta en mängd vätska. En milliliter (förkortat mL) är den mängd vätska som skulle fylla en kub som mäter 1 centimeter på varje sida. En liter vätska skulle fylla en kub som är 10 cm på varje sida.

• Enheten för massa är kilogram. Ett kilogram (kg) är massan av 1 liter vatten (vid 4 °C eller 39 °F och ett tryck på 1 013,25 kPa eller 146,959 psi). 1 gram (g) är massan av 1 milliliter vatten vid 4 °C (39 °F). Ett metriskt ton är 1 000 kilogram eller en miljon gram.

Imperiala enheter

Imperiala enheter definierades i Storbritannien 1824. Dessa enheter baserades på liknande enheter som användes före 1824. Imperial units användes i länder som ingick i det brittiska imperiet. Även om många av dessa länder, inklusive Storbritannien, officiellt har antagit SI, används fortfarande det äldre enhetssystemet.

Amerikanska sedvanliga enheter

Amerikanska bruksenheter är de officiella enheter som används i USA. De liknar de brittiska imperiala enheterna och är också baserade på de enheter som användes i Storbritannien före den amerikanska självständigheten. Vissa av enheterna skiljer sig från de brittiska. Till exempel finns det 20 imperial fluid ounces i en imperial pint, men 16 US fluid ounces i en US pint. Dessutom är den amerikanska fluid ounce något större än den imperial fluid ounce. Resultatet är att US pints och gallons är mindre än imperial pints och gallons. I USA har det metriska systemet varit lagligt för handel sedan 1866, men andra mått som gallon, tum och pund används fortfarande i stor utsträckning.

Imperiska och amerikanska måttenheter omfattar:

• Längd - tum (in), fot (ft), yard (yd) och mile.
• 1 fot = 12 tum
• 1 yard = 3 fot (plural av fot) = 36 tum
• 1 mile = 1760 yards = 5280 fot

• Imperial volym - imperial fluid ounce (fl oz), imperial pint (pt) och imperial gallon (gal).
• 1 imperial pint = 20 imperial fluid ounces
• 1 brittisk gallon = 8 brittiska pints

• Amerikansk volym - US fluid ounce (fl oz), US cup (cp), US pint (pt), US quart (qt) och US gallon (gal).
• 1 US cup = 8 US fluid ounces
• 1 US pint = 2 US cups = 16 US fluid ounces
• 1 US quart = 2 US pints = 4 US cups = 32 US fluid ounces
• 1 US gallon = 4 US quarts = 8 US pints = 16 US cups

• Vikt och massa - ounce (oz), pound (lb) och stone (st).
• 1 pund = 16 uns
• 1 sten = 14 pund

Ounces för vikt och volym är olika. Även vid mätning av vatten är antalet ounces i vikt inte detsamma som antalet ounces i vätska.

Konvertering mellan system

Metriskt till Amerikanskt

• 1 meter = 1,09 yard = 39,37 tum.
• 1 liter = 33,3 fluid ounces = 1,76 pints = 0,26 US gallon.
• 1 kilogram = 35,32 uns = 2,2 pund

Amerikansk till metrisk

• Längd
• 1 tum = 2,54 centimeter
• 1 fot = 30,48 centimeter
• 1 yard = 0,9144 meter
• 1 mile = 1,609344 kilometer
• Volym
• 1 fluid ounce = 29,6 milliliter
• 1 pint = 473,1 milliliter
• 1 gallon = 3,79 liter
• 1 kopp = 236,55 milliliter
• Mass
• 1 uns = 28,35 gram
• 1 pund = 0,45359237 kg

 
Länder som använder det metriska systemet, det brittiska systemet och det amerikanska sedvanliga systemet från och med 2019  

Frågor och svar

F: Vad är mätning?

F: Hur definierades metern före 1982?

F: Vilka är de tre systemen för måttenheter?

Fråga: Hur många tum är en fot?

F: Hur många ounces är ett pund?

Fråga: Hur många centimeter är det i en meter?

F: Hur skiljer sig tidsmätning från andra mätningar?

Sök med bokstav