מערכת היחידות הבין-לאומית

מתוך המכלול, האנציקלופדיה היהודית
קפיצה לניווט קפיצה לחיפוש
Disambig RTL.svg המונח "SI" מפנה לכאן. אם הכוונה למשמעות אחרת, ראו SI (פירושונים).
סמל מערכת היחידות הבין-לאומית
שבע היחידות הבסיסיות המוגדרות (מבנה פנימי) על פי שבעת הקבועים (מבנה חיצוני)

מערכת היחידות הבין-לאומיתצרפתית: Système international d'unités, בקיצור: SI) היא מערכת יחידות מידה רציונלית וקוהרנטית הנמצאת 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; זמן נמדד בשנייה, ומסה בקילוגרם. חלק מהיחידות הבסיסיות עצמן נגזרות מקבועים פיזיקליים, למשל מהירות האור, קבוע פלאנק, ומטען יסודי[1].

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 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, והן משמשות להגדרת יחידות המשנה. כמו כן, SI מגדירה גם את התחיליות המוצמדות ליחידות השונות, כדוגמת מגה, קילו ומיקרו.

לאורך השנים השתנה בסיס מערכת היחידות מקבועים שרירותיים, ועבר להיות בחלקו יחידות הנגזרות מקבועים פיזיקליים, מפאת הסיבה שהקבועים הפיזיקליים לא משתנים לעולם[2], ואפשר למדוד או לחשב אותם בכל מקום מאשר שהתקינה ליחידה היא עצם ממשי.

עד שנת 2019 נעשה שימוש במשקולת אשר שימשה כגורם יחוס של הקילוגרם ועל פיה הוא הוגדר. ב-20 במאי באותה שנה הוגדרה מחדש מערכת היחידות הבינלאומית על-פי גדלים קבועים מראש ולא על-פי גורם ייחוס פיזי.

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, לדוגמה: 30 קילוגרם (kg) ולא קילוגרמים (kgs).
  • חייב להיות רווח בין המספרים ליחידות, לדוגמה: 45 kg.
  • ב־SI משתמשים במרווחים על מנת להפריד בין ספרותיו של מספר גדול, לדוגמה: 234 252 245. לא משתמשים בנקודות או פסיקים, כמו בשיטות אחרות (למשל, 245,252,234).
  • ב־SI פסיק או נקודה עשרונית יפרידו בין מספר שלם לשבר עשרוני. לדוגמה, 45.8. בעולם מקובל הפסיק להפרדת השברים העשרוניים, פרט לארצות דוברות האנגלית, שבהן מקובל להפריד את המספרים בנקודה. בישראל נוהגים כבארצות דוברות האנגלית.

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

יחידות בסיסיות

שם היחידה סמל היחידה סמל מידה יחידה של הגדרה
שנייה s T זמן שנייה אחת היא הזמן החולף במשך 9,192,631,770 מחזורי קרינה המייצגים את הפיצול העל-דק של רמת היסוד באטום של צסיום-133.
מטר m L אורך מטר אחד הוא המרחק שעובר אור בריק בזמן של 1299,792,458 שניות.
קילוגרם kg M מסה קילוגרם אחד הוא המסה השווה לאנרגיה של (hc2)-1Hz פוטונים בעלי תדר של 1 הרץ.
אמפר A I זרם חשמלי אמפר אחד הוא ‎1.602176634×1019‎ יחידות מטען יסודי לשנייה.
קלווין K Θ טמפרטורה מוחלטת קלווין אחד הוא כמות השינוי בטמפרטורה המוחלטת שתוצאתה היא שינוי אנרגיה תרמית של ‎1.380649×10-23ג'ול.
מול mol NA כמות חומר מול אחד הוא ‎6.02214076×1023‎ ישויות יסודיות (מספר אבוגדרו של ישויות יסודיות).
קנדלה cd J עוצמת הארה קנדלה אחת היא עוצמת הארה בכיוון נתון של מקור אור, המפיץ אור מונוכרומטי עם תדר של ‎540×1012‎ הרץ ועם חוללות הארה (luminous efficacy) של 1683 ואט לסטרדיאן.

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

יחידות חצי בסיסיות

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

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 הוא הזווית המרחבית שיוצאת ממרכז כדור בעל רדיוס r ומגדירה עליו שטח הפנים השווה ל־r2.

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
מומנט כוח ניוטון מטר N⋅m
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 (לעיתים קרויה "צפיפות שטף מגנטי") טסלה T
השראות הנרי H
מוליכות חשמלית סימנס S
פעילות גרעינית (התפרקויות לשנייה) בקרל Bq
קרינה מייננת (המנה המוחלטת שנספגה בגוף) גריי Gy
קרינה מייננת (המנה היחסית שנספגה בגוף) סיוורט 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 ‎10-15
אנגסטרם פיזיקה גרעינית, ספקטרוסקופיה, כימיה ‎10-10
רגל טיס 0.3048
מייל ימי ימאות 1852
יחידה אסטרונומית אסטרונומיה ‎1.496×1011
שנת אור ‎9.44×1015
פארסק ‎3.08×1016
מסה יחידת מסה אטומית כימיה קילוגרם ‎1.66×10-27
קרט יהלומנות ‎2×10-4
גרם ‎10-3
טון מטרי ‎103
זמן דקה שנייה 60
שעה 3600
יממה 86400
שטח אר מטר רבוע 100
דונם 1000
הקטאר 10000
נפח ליטר סמ"ק 1000
מטר מעוקב ‎10-3
מהירות קמ"ש מטר לשנייה 0.277
קשר ימי ימאות 0.5144
אנרגיה אלקטרונוולט פיזיקה גרעינית ג'ול ‎1.6×10-19
קלוריה קטנה 4.187
קלוריה גדולה (קילו־קלוריה) ‎4.187×103
קילוואט־שעה ‎3.6×106
הספק כוח סוס ואט 745
לחץ אטמוספירה פסקל ‎1.013×105
בָּאר ‎105
מילימטר כספית 133.289
PSI מדידת לחץ אוויר בצמיגי כלי רכב ‎6.894×103
זווית מעלת קשת רדיאן
דקת קשת
שניית קשת

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

  1. ^ מירי אדלר, שאלה של מידה, במדור "חדשות מדע" באתר של מכון דוידסון לחינוך מדעי, 7 בדצמבר 2016
  2. ^ וזו בעצמה שאלה שמעסיקה את המדענים


Logo hamichlol 3.png
הערך באדיבות ויקיפדיה העברית, קרדיט,
רשימת התורמים
רישיון cc-by-sa 3.0