กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 5 นาที

ความสอดคล้อง (หน่วยวัด)

ระบบหน่วยที่สอดคล้องกันคือระบบหน่วยวัดที่ใช้ในการแสดงปริมาณทางกายภาพ ซึ่งไม่ใช้ปัจจัยการแปลงในคำจำกัดความของหน่วยที่ได้มา : 12 : ย่อหน้า 1.12

ความสอดคล้อง (หน่วยวัด)

เจมส์ คลาร์ก แม็กซ์เวลล์มีบทบาทสำคัญในการพัฒนาระบบ CGS ที่สอดคล้องกัน และในการขยายระบบเมตริกให้ครอบคลุมหน่วยไฟฟ้าด้วย

ระบบหน่วยที่สอดคล้องกันคือระบบหน่วยวัดที่ใช้ในการแสดงปริมาณทางกายภาพ [ A ]ซึ่งไม่ใช้ปัจจัยการแปลงในคำจำกัดความของหน่วยที่ได้มา[ 2 ] : 12 [ 1 ] : ย่อหน้า 1.12

หน่วยอนุพันธ์ที่สอดคล้องกันคือหน่วยอนุพันธ์ที่สำหรับระบบปริมาณที่กำหนดและชุดหน่วยฐาน ที่เลือกไว้ เป็นผลคูณของกำลัง[ B ]ของหน่วยฐาน โดยมีปัจจัยสัดส่วนเป็นหนึ่ง[ 2 ] : 12 [ 1 ] : ย่อหน้า 1.12

หมายความว่าสมการใดๆ ที่เชื่อมโยงค่าตัวเลข (แสดงในหน่วยของระบบ) จะมีรูปแบบเดียวกัน รวมถึงปัจจัยตัวเลขเดียวกัน เช่นเดียวกับสมการที่สอดคล้องกับปริมาณที่ เกี่ยวข้อง [ C ] [ 2 ] : 12 [ 3 ]เช่น สำหรับพลังงานจลน์สมการปริมาณคือE = (1/2) × m × v 2ถ้า m =2 กก.และ v =ถ้าความเร็วเป็น3 ม./วินาทีสมการค่าเชิงตัวเลขจะเป็นดังนี้9 J = (1/2) ×2 กก. × (3 ม./วินาที ) 2 . [ 1 ] : ย่อหน้า 1.22, 1.25

แนวคิดเรื่องความสอดคล้องได้รับการพัฒนาในช่วงกลางศตวรรษที่ 19 โดยลอร์ดเคลวินและเจมส์ คลาร์ก แม็กซ์เวลล์และได้รับการส่งเสริมโดยสมาคมอังกฤษเพื่อความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ [ 2 ] : 15 แนวคิดนี้ถูกนำไปใช้กับระบบหน่วยที่เรียกว่าเซนติเมตร-กรัม-วินาที (CGS) ในปี 1873 และฟุต-ปอนด์-วินาที (FPS) ในปี 1875 ระบบหน่วยสากล (SI) ได้รับการออกแบบในปี 1960 เพื่อรวมหลักการของความสอดคล้อง

ตัวอย่าง

ในระบบ SI หน่วยอนุพันธ์m/sเป็นหน่วยอนุพันธ์ที่สอดคล้องกันสำหรับความเร็วหรืออัตราเร็ว[ 4 ] แต่ km / h ไม่ใช่ความเร็วหรืออัตราเร็วถูกกำหนดโดยการเปลี่ยนแปลงระยะทางหารด้วยการเปลี่ยนแปลงเวลาที่สอดคล้องกัน หน่วยอนุพันธ์m/sใช้เฉพาะหน่วยพื้นฐานของระบบ SI เท่านั้น[ 1 ] : ย่อหน้า 1.12 หน่วยอนุพันธ์km/hต้องใช้ปัจจัยเชิงตัวเลขเพื่อเชื่อมโยงกับหน่วยพื้นฐานของ SI เช่น18 กม./ชม. × (1000 ม./กม. ) / (3600 วินาที/ชั่วโมง ) =5 ม./วินาทีสมการหน่วยจึงเป็น 1 กม./ชม. = (1/3.6) ม./วินาที[ 1 ] : ย่อหน้า 1.23 [ D ]

ในระบบCGS หน่วย m/sไม่ใช่หน่วยอนุพันธ์ที่สอดคล้องกัน: ตัวประกอบเชิงตัวเลขของต้องใช้ค่า100 cm/m ในการแสดงค่า m/sในระบบ CGS

ประวัติศาสตร์

ก่อนระบบเมตริก

หน่วยวัดแรกสุดที่มนุษย์คิดค้นขึ้นนั้นไม่มีความสัมพันธ์กัน เมื่อความเข้าใจของมนุษย์เกี่ยวกับแนวคิดทางปรัชญาและการจัดระเบียบสังคมพัฒนาขึ้น หน่วยวัดจึงได้รับการกำหนดมาตรฐาน ในตอนแรก หน่วยวัดเฉพาะจะมีค่าเท่ากันทั่วทั้งชุมชน จากนั้นหน่วยที่แตกต่างกันของ ปริมาณเดียวกัน(เช่น ฟุตและนิ้ว) จะถูกกำหนดให้มีความสัมพันธ์ที่แน่นอน นอกเหนือจากจีนโบราณซึ่งหน่วยของความจุ ( ปริมาตร ) และมวลเชื่อมโยงกับเมล็ดข้าวฟ่างแดงแล้วก็มีหลักฐานเพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับการเชื่อมโยงปริมาณที่แตกต่างกันจนกระทั่งถึงยุคเรืองปัญญา [ 5 ] : 24

ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณประเภทเดียวกัน

ประวัติศาสตร์ของการวัดความยาวย้อนกลับไปถึงอารยธรรมยุคแรกของตะวันออกกลาง (10000 ปีก่อนคริสตกาล – 8000 ปีก่อนคริสตกาล) นักโบราณคดีสามารถสร้างหน่วยวัดที่ใช้ในเมโสโปเตเมียอินเดียอิสราเอลโบราณและอีกหลายแห่งขึ้นมาใหม่ได้ หลักฐานทางโบราณคดีและหลักฐานอื่นๆ แสดงให้เห็นว่า ในหลายอารยธรรม อัตราส่วนระหว่างหน่วยต่างๆ สำหรับปริมาณการวัดเดียวกันได้รับการปรับเพื่อให้เป็นจำนวนเต็ม ในหลายวัฒนธรรมยุคแรก เช่นอียิปต์โบราณบางครั้งมีการใช้ตัวคูณที่มีตัวประกอบเฉพาะนอกเหนือจาก 2, 3 และ 5 – ศอกของกษัตริย์อียิปต์มี 28 นิ้วหรือ 7 ฝ่ามือ[ 6 ] ในปี 2150 ก่อนคริสตกาลจักรพรรดิอัคคาเดียน นารัม-ซินได้ปรับปรุงระบบการวัดของบาบิโลน โดยปรับอัตราส่วนของหลายหน่วยให้มีตัวประกอบเฉพาะเพียง 2, 3 และ 5 เท่านั้น ตัวอย่างเช่น มีเมล็ดข้าวบาร์เลย์ 6 เมล็ด[ E ]ในนิ้ว หนึ่งนิ้ว ( shu-si ) และ 30 เมล็ดในศอก หนึ่งศอก ( kush ) [ 8 ]

ไม้บรรทัดวัดที่เก่าแก่ที่สุดที่ยังคงเหลืออยู่มีอายุราว 2650 ปีก่อนคริสตกาล ขุดพบที่เมืองนิปปูร์เมโสโปเตเมียปัจจุบันจัดแสดงอยู่ที่พิพิธภัณฑ์โบราณคดีอิสตันบูลประเทศตุรกี ไม้บรรทัดนี้แสดงให้เห็นถึงหน่วยวัดต่างๆ ที่ใช้กันในสมัยนั้น

การเชื่อมโยงปริมาณของชนิดต่างๆ

ปริมาณที่ไม่สามารถเปรียบเทียบกัน ได้จะมี มิติทางกายภาพ ที่แตกต่างกัน ซึ่งหมายความว่าการบวกหรือลบปริมาณเหล่านั้นจะไม่มีความหมาย ตัวอย่างเช่น การบวกมวลของวัตถุกับปริมาตรของวัตถุนั้นไม่มีความหมายทางกายภาพ อย่างไรก็ตาม หน่วยของปริมาณใหม่สามารถหาได้จากการคูณและการยกกำลังของหน่วยของปริมาณอื่น ตัวอย่างเช่นหน่วย SIของแรงคือนิวตันซึ่งกำหนดเป็นkg⋅m⋅s⁻² [ F ]เนื่องจากหน่วยอนุพันธ์ที่สอดคล้องกันคือหน่วยที่กำหนดโดยการคูณและการยกกำลังของหน่วยพื้นฐานโดยไม่มีตัวประกอบการปรับขนาด ดังนั้นปาสคาลจึงเป็นหน่วย SI ที่สอดคล้องกันของความดัน ( กำหนดเป็นkg⋅m⁻¹⋅s⁻² ) แต่บาร์ ( กำหนดเป็น100 000  kg⋅m −1 ⋅s −2 ) ไม่ใช่

ปริมาณสองปริมาณที่มีหน่วยเดียวกันไม่สามารถบวกกันได้ เว้นแต่จะเป็นชนิดเดียวกัน ตัวอย่างเช่น พลังงานไม่สามารถบวกกับแรงบิด (โมเมนต์ของแรง) ได้ แม้ว่าจูลและนิวตัน-เมตรจะมีมิติเท่ากัน ( kg⋅m 2 ⋅s −2 ) [ 1 ] : ย่อหน้า 1.2 [ G ]

ความสอดคล้องของหน่วยที่กำหนดขึ้นอยู่กับคำจำกัดความของหน่วยพื้นฐาน หากหน่วยพื้นฐาน SI ของความยาวลดลงด้วยปัจจัยหนึ่ง100,000 แท่ง นั้นจะเป็นหน่วยอนุพันธ์ SI ที่สอดคล้องกัน โดยมีขนาดไม่เปลี่ยนแปลง อย่างไรก็ตาม หน่วยที่สอดคล้องกันจะยังคงสอดคล้องกัน (และหน่วยที่ไม่สอดคล้องกันจะยังคงไม่สอดคล้องกัน) หากหน่วยพื้นฐานใด ๆ ถูกกำหนดใหม่ในแง่ของหน่วยอื่น โดยที่ปัจจัยเชิงตัวเลขแต่ละตัวมีค่าเท่ากับหนึ่ง[ H ]

ระบบเมตริก

แนวคิดเรื่องความสอดคล้องถูกนำมาใช้ในระบบเมตริกในไตรมาสที่สามของศตวรรษที่สิบเก้าเท่านั้น ในรูปแบบดั้งเดิมเมื่อปี ค.ศ. 1795 ระบบเมตริกนั้นไม่สอดคล้องกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งลิตรนั้น0.001 ลูกบาศก์ เมตร และพื้นที่ (ซึ่งได้มาจากหน่วยเฮกตาร์ ) คือ100 ม. ²อย่างไรก็ตาม จุดเริ่มต้นของความสอดคล้องเกิดขึ้นจากการกำหนดให้กรัมเป็นมวลของน้ำหนึ่งลูกบาศก์เซนติเมตรที่จุดเยือกแข็ง[ 11 ]

ระบบCGSมีหน่วยพลังงานสองหน่วย คือเอิร์กซึ่งเกี่ยวข้องกับกลศาสตร์และแคลอรีซึ่งเกี่ยวข้องกับพลังงานความร้อนดังนั้นมีเพียงหน่วยเดียว (เอิร์ก ซึ่งเทียบเท่ากับg⋅cm 2 ⋅s −2 ) ​​เท่านั้นที่สามารถมีความสัมพันธ์ที่สอดคล้องกับหน่วยพื้นฐานได้ ในทางตรงกันข้าม ความสอดคล้องเป็นเป้าหมายในการออกแบบของระบบ SI ส่งผลให้มีการกำหนดหน่วยพลังงานเพียงหน่วยเดียว คือจู[ 12 ]

หน่วยพื้นฐานและหน่วยอนุพันธ์ที่สอดคล้องกันของระบบหน่วยวัด SI ก่อ ให้เกิดชุดที่สอดคล้องกัน เรียกว่าหน่วย SI ที่สอดคล้องกัน[ 2 ] : 23 ปริมาณแต่ละอย่างมีหน่วย SI ที่สอดคล้องกันเพียงหน่วยเดียว แม้ว่าจะสามารถแสดงในรูปแบบที่แตกต่างกันผ่านชื่อและสัญลักษณ์พิเศษ เช่น ปริมาณที่เรียกว่ากำลังมีหน่วยเทียบเท่าเป็นวัตต์ จูลต่อวินาที และkg⋅m 2 ⋅s −3อย่างไรก็ตาม หน่วย SI บางหน่วยสามารถแสดงค่าของปริมาณหลายอย่างได้ เช่น พลังงานและแรงบิด หน่วย SI ที่ใช้กับคำนำหน้า เพื่อให้ได้ตัวคูณและตัวหารทศนิยม จะไม่สอดคล้องกัน ยกเว้นกิโลกรัมซึ่งกรัมไม่สอดคล้องกัน[ 2 ] : 12–13

หน่วยอนุพันธ์ที่สอดคล้องกันที่มีชื่อบางหน่วย

ปริมาณชื่อหน่วยคำนิยาม
หน่วยระบบ SIบางส่วนจาก 22 หน่วย [ 13 ]
ความถี่เฮิรตซ์ส่วนกลับของเวลา ( วินาทีผกผัน )
บังคับนิวตันมวล (กิโลกรัม) × ความเร่ง ( เมตร/วินาที² )
ความดันปาสคาลแรง (นิวตัน) ÷ พื้นที่ (ตารางเมตร)
พลังงานจูลแรง (นิวตัน) × ระยะทาง (เมตร)
พลังวัตต์พลังงาน (จูล) ÷ เวลา (วินาที)
ประจุไฟฟ้าคูลอมบ์กระแสไฟฟ้า ( แอมแปร์ ) × เวลา (วินาที)
ความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นโวลต์กำลังไฟฟ้า (วัตต์) ÷ กระแสไฟฟ้า (แอมแปร์)
ความจุฟารัดประจุไฟฟ้า (คูลอมบ์) ÷ ความต่างศักย์ (โวลต์)
ความต้านทานไฟฟ้าโอห์มความต่างศักย์ (โวลต์) ÷ กระแสไฟฟ้า (แอมแปร์)
การนำไฟฟ้าซีเมนส์กระแสไฟฟ้า (แอมแปร์) ÷ ความต่างศักย์ (โวลต์)
ฟลักซ์แม่เหล็กเวเบอร์ความต่างศักย์ ( โวลต์ ) × เวลา (วินาที)
ความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็กเทสลาฟลักซ์แม่เหล็ก (เวเบอร์) ÷ พื้นที่ (ตารางเมตร)
กิจกรรมกัมมันตรังสีเบคเคอเรลส่วนกลับของเวลา (วินาทีผกผัน)
ปริมาณรังสีที่ดูดซับสีเทาพลังงาน (จูล) ÷ มวล (กิโลกรัม)
ปริมาณรังสีเทียบเท่าซีเวิร์ตพลังงาน (จูล) ÷ มวล (กิโลกรัม)
หน่วย วัดอีกเจ็ดหน่วยได้แก่เรเดียน ส เต อเรเดียนเฮรีองศาเซลเซียสลูเมนลักซ์และคาตาล
หน่วยกลไก CGS
ความเร่งกัลระยะทาง (เซนติเมตร) ÷ เวลา 2 วินาที (วินาที² )
บังคับไดน์มวล (กรัม) × ความเร่ง ( ซม./วินาที² )
ความดันบาร์เยแรง (ไดน์) ÷ พื้นที่ (ตารางเซนติเมตร)
พลังงานเอิร์กแรง (ไดน์) × ระยะทาง (เซนติเมตร)
ความหนืด ไดนามิกชั่งมวล (กรัม) ÷ (ระยะทาง (เซนติเมตร) × เวลา (วินาที))
ความหนืดจลน์สโตกส์พื้นที่ (ตารางเซนติเมตร) ÷ เวลา (วินาที)
หน่วยกลไก FPS
บังคับปอนด์มวล ( ปอนด์ ) × ความเร่ง ( ฟุต /วินาที² )

ดูเพิ่มเติม

หมายเหตุ

  1. ^ในหัวข้อนี้ปริมาณหมายถึงชนิดของคุณสมบัติที่กำลังวัด (เช่น ความยาว) ไม่ใช่จำนวนของมัน [ 1 ] : ย่อหน้า 1.1
  2. ^ปริมาณอนุพันธ์ Q = L a ⋅M b ⋅T c ⋅I d ⋅Θ e ⋅N f ⋅J gโดยที่ "L" =ปริมาณพื้นฐานที่เรียกว่าความยาวเป็นต้น (ตัวอักษรพิมพ์ใหญ่เหล่านี้แสดงถึงมิติมากกว่าปริมาณ อย่างเป็น ทางการ )เลขชี้กำลังมักจะเป็นจำนวนเต็มขนาดเล็ก เลขชี้กำลังติดลบหมายถึงการหาร เลขชี้กำลัง "0" จะทำให้ปริมาณพื้นฐานเป็น "1" ซึ่งหมายความว่าไม่เกี่ยวข้อง สมการเดียวกันนี้ที่มีค่าเลขชี้กำลังเดียวกันนี้ใช้กับหน่วยอนุพันธ์ที่สอดคล้องกันดังนั้น "L" สามารถแทนที่ด้วย "m" =หน่วยพื้นฐานที่เรียกว่าเมตรเป็นต้น [ 2 ] : 11–12
  3. ^คำศัพท์ที่เกี่ยวข้องจะสัมพันธ์กันด้วยนิพจน์นี้: ค่า = {ค่าตัวเลข} × [หน่วยวัด] เช่น5 กก. = {5} × [กก.] [ 1 ] : ย่อหน้า 1.20
  4. ^ชั่วโมงเป็นหน่วยนอกระบบ [ 1 ] :ย่อหน้า 1.15
  5. ^เมล็ดข้าวบาร์เลย์นี้มีขนาดประมาณ2.8 มม.แต่เป็นความกว้างของเมล็ด ไม่ใช่ความยาว[ 7 ]เมล็ดข้าวบาร์เลย์อังกฤษมีขนาด 1/3 นิ้ว ( 8.5มม.)
  6. ^ในปี 2013 คณะกรรมการที่ปรึกษาด้านหน่วยได้ตัดสินใจกลับไปใช้ลำดับเดิมของสัญลักษณ์หน่วยฐาน SI ซึ่งตัวอย่างเช่น นิวตันเขียนเป็น kg⋅m⋅s −2 (แทนที่จะเป็น m⋅kg⋅s −2 ) ​​เพื่อสะท้อนถึงฟิสิกส์พื้นฐาน [ 9 ]
  7. ^พลังงาน [J] = แรงบิด [N⋅m] × มุม [rad] แต่เรเดียนถือว่าไม่มีมิติ [ 10 ]
  8. ^หากหน่วยฐาน SI ที่เรียกว่าแอมแปร์ถูกแทนที่ด้วยฟารัด (ปัจจุบัน F = kg −1 ⋅m −2 ⋅s 4 ⋅A 2 ) แอมแปร์จะถูกกำหนดใหม่เป็น A = kg 0.5 ⋅m⋅s −2 ⋅F 0.5 (เลขชี้กำลังไม่จำเป็นต้องเป็นจำนวนเต็ม) หน่วยทั้งหมดจะยังคงมีขนาดเท่าเดิม จะไม่มีตัวประกอบกำหนด และความสอดคล้องจะยังคงอยู่
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Coherence_(units_of_measurement)&oldid=1360678495 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ความสอดคล้อง (หน่วยวัด)

ระบบหน่วยที่สอดคล้องกันคือระบบหน่วยวัดที่ใช้ในการแสดงปริมาณทางกายภาพ ซึ่งไม่ใช้ปัจจัยการแปลงในคำจำกัดความของหน่วยที่ได้มา : 12 : ย่อหน้า 1.12

ตัวอย่าง

ในระบบ SI หน่วยอนุพันธ์ m/s เป็นหน่วยอนุพันธ์ที่สอดคล้องกันสำหรับความเร็ว หรือ อัตราเร็ว [ 4 ] แต่ km / h ไม่ใช่ ความเร็วหรืออัตราเร็วถูกกำหนดโดยการเปลี่ยนแปลงระยะทางหารด้วยการเปลี่ยนแปลงเวลาที่สอดคล้องกัน หน่วยอนุพันธ์ m/s ใช้เฉพาะหน่วยพื้นฐานของระบบ SI...

ก่อนระบบเมตริก

หน่วยวัดแรกสุดที่มนุษย์คิดค้นขึ้นนั้นไม่มีความสัมพันธ์กัน เมื่อความเข้าใจของมนุษย์เกี่ยวกับ แนวคิดทางปรัชญา และการจัดระเบียบ สังคม พัฒนาขึ้น หน่วยวัดจึงได้รับการกำหนดมาตรฐาน ในตอนแรก หน่วยวัดเฉพาะจะมีค่าเท่ากันทั่วทั้ง ชุมชน จากนั้นหน่วยที่แตกต่างกันของ...

ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณประเภทเดียวกัน

ประวัติศาสตร์ของการวัดความยาวย้อนกลับไปถึงอารยธรรมยุคแรกของ ตะวันออกกลาง (10000 ปีก่อนคริสตกาล – 8000 ปีก่อนคริสตกาล) นักโบราณคดีสามารถสร้างหน่วยวัดที่ใช้ใน เมโสโปเตเมีย อินเดีย อิสราเอล โบราณ และอีกหลายแห่งขึ้นมาใหม่ได้ หลักฐานทางโบราณคดีและหลักฐานอื่นๆ...