מערכת היחידות הבינלאומית

מתוך המכלול
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
Disambig RTL.svg המונח "SI" מפנה לכאן. אם הכוונה למשמעות אחרת, ראו SI (פירושונים).
שבע היחידות הבסיסיות

מערכת היחידות הבינלאומיתצרפתית: Système international d'unités, בקיצור: SI) היא מערכת יחידות מידה רציונלית וקוהרנטית, שנמצאת בשימוש נרחב בפיזיקה ובשאר ענפי המדע. מקורה של מערכת SI במערכת יחידות MKS (מטר־קילוגרם־שנייה) ההיסטורית, שהתפתחה על בסיס מערכת היחידות המטרית. במערכת SI יש שבע יחידות בסיסיות ומגוון יחידות שנגזרות מהיחידות הבסיסיות. בין היחידות הבסיסיות, יחידת המידה לאורך היא המטר; הזמן נמדד בשנייה, והמסה בקילוגרם.

פרט לארצות הברית, מיאנמר (בורמה) וליבריה, כל המדינות בעולם משתמשות ביחידות מדידה על בסיס מטרי, אם כי אנגליה ואזורים מסוימים בקנדה עוד לא השלימו את המעבר (ראו מעבר לשיטה המטרית).

המקור

היחידות השונות נקבעו על ידי ועידות בינלאומיות, אשר אורגנו על ידי הלשכה הבינלאומית למידות ולמשקלות (Bureau international des poids et mesures). השיטה קיבלה את שמה לראשונה בשנת 1960, והתוספת האחרונה הייתה בשנת 1971.

מערכת היחידות SI מורכבת מ־7 יחידות בסיסיות כמו הקילוגרם והמטר. הן משמשות להגדרת יחידות המשנה. כמו כן, SI מגדירה גם את התחיליות המוצמדות ליחידות השונות, כדוגמת מגה, קילו, ומיקרו.

שיטת הרישום ב־SI

  • ראשי תיבות ליחידות נכתבים באות קטנה באנגלית, פרט למקרה שבו היחידה זהה לשמו של אדם מסוים, כמו במקרה של יחידת הלחץ פסקל (Pa), הקרויה על שמו של בלז פסקל. למרות זאת, את היחידה רושמים באות קטנה בהתחלה – pascal. מקרה יוצא דופן נוסף הוא ליטר, אשר ניתן לקצרו באות גדולה או קטנה.
  • היחידות נכתבות ביחיד. 30 קילוגרם (kg) ולא קילוגרמים (kgs)
  • חייב להיות רווח בין המספרים ליחידות, למשל: .
  • ב־SI משתמשים במרווחים על מנת להפריד בין ספרותיו של מספר גדול, למשל:234 252 245 – ולא בנקודות או פסיקים, כמו בשיטות אחרות, למשל: 435,908.
  • ב־SI פסיק או נקודה עשרונית יפרידו בין מספר שלם לשבר עשרוני. למשל: 45.8. בעולם מקובל הפסיק להפרדת השברים העשרוניים, פרט לארצות דוברות האנגלית, שבהן מקובל להפריד את המספרים בנקודה (בישראל נוהגים על־פי הארצות דוברות האנגלית).

כל המדינות יכולות להשתמש בשיטה זו באופן חוקי. במדינות שאינן משתמשות בה (כמו ארצות הברית ואנגליה) יש טבלאות המראות את הגדלים המקומיים במונחים של יחידות SI. כלל זה נקבע בוועידה ה־11 של הלשכה הבינלאומית למידות ומשקלות.

יחידות בסיסיות

מתוך היחידות הבסיסיות ניתן לגזור את כל היחידות שמשתמשים בהן בפיזיקה. למשל, יחידת המהירות היא מטר לשנייה.

השימוש ביחידות SI הוא טבעי ונפוץ בחלק מענפי הפיזיקה, כמו מכניקה, אך פחות מקובל בענפים אחרים, כגון פיזיקה גרעינית, שבהם קיימות יחידות נוחות יותר שאינן חלק ממערכת SI הבסיסית.

שם היחידה סמל היחידה סמל מידה יחידה של הגדרה
מטר m L אורך מטר אחד הוא המרחק שעוברת קרן אור בריק בזמן של שניות.
קילוגרם kg M מסה קילוגרם אחד הוא המסה של גליל סגסוגת האירידיום והפלטינה אשר שמור בלשכה הבינלאומית למידות ולמשקלות. במקור הוגדר הקילוגרם כמסה של דצימטר מעוקב של מים מזוקקים בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס ובלחץ של אטמוספירה אחת. בתאריך 20 במאי 2019 נכנסה לתוקף ההחלטה כי יש להגדיר את הקילוגרם במונחים של קבוע פלאנק h.
שנייה s T זמן שנייה אחת היא הזמן העובר ב־9,192,631,770 מחזורי קרינה אשר מראים מעבר בין שתי רמות אנרגיה באיזוטופ צסיום 133 (Cs).
אמפר A I זרם חשמלי אמפר אחד הוא עוצמת זרם קבועה, אשר אם יזרום בשני מוליכים מקבילים וישרים בעלי אורך אינסופי וחתך זניח אשר מונחים במרחק של מטר אחד מהשני בריק, יפיק כח של ‎2×10-7‎ ניוטון למטר בין שני המוליכים. ב20 במאי 2019 נכנסה לתוקף ההחלטה כי יש להגדיר את האמפר על פי המעטן היסודי e
קלווין K Θ טמפרטורה מוחלטת קלווין אחד הוא (בדיוק) של טמפרטורת הנקודה המשולשת של מים. ב־20 במאי 2019 נכנסה לתוקף ההחלטה כי יש להגדיר את הקלווין על־פי קבוע בולצמן kB.
מול mol Na כמות חומר מול אחד הוא מספר אבוגדרו (כמות אטומי הפחמן ב־0.012 קילוגרם של פחמן 12 טהור) של חלקיקים. חלקיקים הנספרים במולים הם למשל אלקטרונים, אטומים או מולקולות. במול אחד יש כ־‎6.022×1023‎ חלקיקים.
קנדלה cd J עוצמת הארה קנדלה אחת היא עוצמת הארה בכיוון נתון של מקור אור, המפיץ אור מונוכרומטי בתדירות של ‎540×1012‎ הרץ ובעוצמה של וואט לסטרדיאן.

יחידות חצי־בסיסיות

היחידות הבאות נתונות במחלוקת בין אם הן יחידות בסיסיות או משניות. הרוב מפרידים אותם לקבוצה נפרדת של "יחידות משניות חסרות ממד".

שם היחידה סמל היחידה יחידה של הגדרה
רדיאן rad זווית רדיאן אחד הוא כגודל הזווית המרכזית הנשענת על קשת שאורכה שווה לרדיוס המעגל הנתון.
סטרדיאן sr זווית מרחבית סטרדיאן אחד היא הזווית המרחבית שיוצאת ממרכז כדור בעל רדיוס נתון חלקי שטח הפנים השווה ל־ שהזווית מגדרת.

יחידות הנגזרות מיחידות הבסיס

להלן רשימת יחידות שיש להן שם מיוחד, והן מהוות מכפלה או חילוק של יחידות בסיס:

יחידה של שם היחידה סמל היחידה סמל היחידה במונחי היחידות הבסיסיות
תדירות הרץ Hz
כוח ניוטון N
אנרגיה ועבודה ג'ול J
הספק ואט W
לחץ פסקל Pa
שטף הארה לומן lm
הארה (שטף ליחידת שטח) לוקס lx
מטען חשמלי קולון C
מתח חשמלי (הפרש פוטנציאלים) וולט V
התנגדות חשמלית אוהם Ω
קיבול חשמלי פאראד F
שטף מגנטי ובר Wb
שדה מגנטי (לעתים נקרא "צפיפות שטף מגנטי") טסלה T
השראות הנרי H
מוליכות חשמלית סימנס S
פעילות גרעינית (התפרקויות לשניה) בקרל Bq
קרינה מייננת (המנה המוחלטת שנספגה בגוף) גריי Gy
קרינה מייננת (המנה היחסית שנספגה בגוף) זיוורט Sv
פעילות קטליטית קטל kat

יחידות לא־תקניות נפוצות

לצד יחידות ה־SI התקניות, בחיי היומיום נעשה שימוש גם ביחידות שאינן שייכות למערכת. להלן טבלת מעבר בין יחידות אלה ליחידות המשמשות במדע:

הגודל הנמדד כדי לעבור מ־ בשימוש ב־ ל־ יש להכפיל ב־
אורך פרמי פיזיקת חלקיקים מטר
אנגסטרם פיזיקה גרעינית, ספקטרוסקופיה, כימיה
רגל טיס 0.3048
מייל ימי ימאות 1852
יחידה אסטרונומית אסטרונומיה
שנת אור
פארסק
מסה יחידת מסה אטומית מאוחדת כימיה קילוגרם
קרט יהלומנות
גרם
טון מטרי
זמן דקה שנייה 60
שעה 3600
יממה 86400
שטח אר מטר רבוע 100
דונם 1000
הקטאר 10000
נפח ליטר סמ"ק 1000
מ"ק
מהירות קמ"ש מטר לשנייה 0.277
קשר ימי ימאות 0.5144
אנרגיה אלקטרון וולט פיזיקה גרעינית ג'ול
קלוריה קטנה 4.187
קלוריה גדולה (קילו־קלוריה)
קילוואט־שעה
הספק כוח סוס ואט 745
לחץ אטמוספירה פסקל
בַאר
מילימטר כספית 133.289
PSI מדידת לחץ אוויר בצמיגי כלי רכב
זווית מעלת קשת רדיאן
דקת קשת
שניית קשת

היחידות מ־2019

ב־20 במאי 2019 נכנסה לתוקף החלטה שעל פיה היחידות מבוססות על שבעה קבועים פיזיקליים[1] הקבועים הם:

  • תדירות המעברים של צזיום –
  • מהירות האור בריק –
  • קבוע פלאנק
  • המטען היסודי
  • קבוע בולצמן
  • קבוע אבוגדרו
  • קבוע עוצמת הארה –

החלטה זו השפיעה על הגדרת הקילוגרם, הקלווין והאמפר. מעתה אין צורך עוד בקילוגרם הנשמר בפריז. כמו כן הקלווין אינו תלוי עוד בטמפרטורת הנקודה המשולשת של מים והאמפר אינו תלוי בכוח שזרם מפעיל בין שני חוטים.

מכפלות של יחידות

דוגמה עם טסלה:

מכפלה של טסלה שם עברי שם בינלאומי סימון מכפלה של טסלה שם עברי שם בינלאומי סימון
‎100‎‏ = 1 טסלה tesla T
‎101 דקטסלה decatesla daT ‎10-1 דציטסלה decitesla dT
‎102 הקטוטסלה hectotesla hT ‎10-2 סנטיטסלה centitesla cT
‎103 קילוטסלה kilotesla kT ‎10-3 מיליטסלה millitesla mT
‎106 מגטסלה megatesla MT ‎10-6 מיקרוטסלה microtesla µT
‎109 ג'יגטסלה gigatesla GT ‎10-9 ננוטסלה nanotesla nT
‎1012 טרטסלה teratesla TT ‎10-12 פיקוטסלה picotesla pT
‎1015 פטאטסלה petatesla PT ‎10-15 פמטוטסלה femtotesla fT
‎1018 אקסטסלה exatesla ET ‎10-18 אטוטסלה attotesla aT
‎1021 זטאטסלה zettatesla ZT ‎10-21 זפטוטסלה zeptotesla zT
‎1024 יוטאטסלה yottatesla YT ‎10-24 יוקטוטסלה yoctotesla yT

ראו גם

קישורים חיצוניים

הערות שוליים

סמל המכלול גמרא 2.PNG
הערך באדיבות ויקיפדיה העברית, קרדיט,
רישיון cc-by-sa 3.0