أنظمة الوحدات الشائعة
نظام الوحدات، أو نظام القياس، هو مجموعة من الوحدات المترابطة المستخدمة لقياس الخصائص الفيزيائية. فهم هذه الأنظمة ضروري، لأنها تشكل أساس العلم والتجارة والحياة اليومية حول العالم.
في الماضي، كانت أنظمة الوحدات غالبًا تعرف محليًا وكانت عشوائية جدًا. على سبيل المثال، كان طول 'القدم' يمكن أن يختلف بشكل كبير اعتمادًا على حجم قدم الحكام المحليين، مما أدى إلى تناقضات واسعة. في حين كانت الوحدات المحلية عملية في زمن محدود السفر، أظهر ظهور العولمة ونمو التجارة الدولية والعلم الحاجة الملحة إلى معايير عالمية.
تسهل الوحدات الموحدة التواصل الواضح وتمنع الالتباس عبر الثقافات والدول المختلفة. تم تطوير النظام الدولي للوحدات (SI) لهذا الغرض بالذات. ومع ذلك، على الرغم من الجهود نحو التطبيق العالمي، لا تزال العديد من أنظمة الوحدات الأخرى، وأبرزها الوحدات الأمريكية المألوفة والنظام الإمبراطوري، مستخدمة بشكل شائع. وهذا يتطلب القدرة على التحويل بين هذه الأنظمة المختلفة.
ما هو وحدة القياس؟
وحدة القياس هي مقدار معرف لمقدار فيزيائي معين يُستخدم كمرجع قياسي. يمكن التعبير عن أي كمية من نفس النوع كمضاعف لهذه الوحدة القياسية. يتيح ذلك قياسات متسقة وقابلة لإعادة الإنتاج.
نظام الوحدات الدولي (SI)
نظام الوحدات الدولي (SI)، المستمد من النظام الفرنسي Système International d'Unités، هو الشكل الحديث للنظام المترى وأوسع أنظمة القياس اعتمادًا في العالم. صُمم كنظام متماسك وعقلاني، مبني على ثوابت طبيعية محددة بدقة، مثل سرعة الضوء.
يعد SI نظامًا يتطور باستمرار، يتم تحسينه مع تقدم الفهم العلمي ودقة القياس. يتكون من سبع وحدات أساسية يُشتق منها جميع الوحدات الأخرى، ويستخدم نظامًا شاملاً من البوادئ للدلالة على المضاعفات العشرية أو القيم الفرعية.
الوحدات الأساسية لـ SI
- متر (م): وحدة الطول
- كيلوغرام (كغ): وحدة الكتلة
- ثانية (ث): وحدة الزمن
- أمبير (أ): وحدة التيار الكهربائي
- كلفن (ك): وحدة درجة الحرارة الديناميكية الحرارية
- مول (مول): وحدة كمية المادة
- كانديلا (كcd): وحدة السطوع الضوئي
بادئات المتر (المستخدمة بشكل شائع)
يستخدم SI بادئات لإدارة مقياس القياسات، مما يسمح بالتعبير الواضح عن كميات كبيرة جدًا أو صغيرة جدًا.
| نص | رمز | عامل | قوة |
|---|---|---|---|
| إكسا | E | 1,000,000,000,000,000,000 | 1018 |
| بيتا | P | 1,000,000,000,000,000 | 1015 |
| تيرا | T | 1,000,000,000,000 | 1012 |
| جيغا | G | 1,000,000,000 | 109 |
| ميغا | M | 1,000,000 | 106 |
| كيوتو | k | 1,000 | 103 |
| هكتو | h | 100 | 102 |
| ديكا | da | 10 | 101 |
| (لا شيء) | (لا شيء) | 1 | 100 |
| ديسي | d | 0.1 | 10-1 |
| سنتي | c | 0.01 | 10-2 |
| ملي | m | 0.001 | 10-3 |
| ميكرو | μ | 0.000001 | 10-6 |
| نانو | n | 0.000000001 | 10-9 |
| بيكو | p | 0.000000000001 | 10-12 |
| فيمتو | f | 0.000000000000001 | 10-15 |
| أتو | a | 0.000000000000000001 | 10-18 |
وحدات مشتقة من SI
بالإضافة إلى الوحدات الأساسية، يشمل SI 22 وحدة مشتقة. تتشكل هذه الوحدات من خلال دمج الوحدات الأساسية لـ SI، ويمكن أن تكون بدون أبعاد أو تُعبر عنها كنتاج لوحدة أو أكثر من الوحدات الأساسية. بعض الأمثلة الشائعة تشمل:
- راديان (rad): وحدة الزاوية
- نيوتن (N): وحدة القوة أو الوزن
- وات (W): وحدة القدرة
- فولت (V): وحدة الجهد، الفرق المحتمل الكهربائي
- درجة مئوية (°C): وحدة الحرارة (على مقياس مشتق)
الوحدات غير التابعة لـ SI المقبولة للاستخدام مع SI
بعض الوحدات غير التابعة لـ SI تُستخدم على نطاق واسع وتُقبل للاستخدام جنبًا إلى جنب مع وحدات SI نظرًا لأهميتها العملية أو انتشارها التاريخي. بعض الأمثلة الشائعة تشمل:
- الوقت: دقيقة (min)، ساعة (h)، يوم (d)
- درجة الحرارة: درجة مئوية (°C) - فواصل زمنية محددة على مقياس غير نظامي
- الحجم: لتر (L)
- الضغط: بار (bar)، مليمتر زئبق (mmHg)
تاريخ اعتماد SI
بدأت رحلة الانتقال إلى نظام قياس عالمي موحد في فرنسا عام 1791، بقيادة أكاديمية العلوم الفرنسية بشكل كبير. أُطلق النظام المتر في فرنسا رسميًا في 1799 وانتشر عبر أوروبا خلال القرن التاسع عشر. بحلول السبعينيات، كانت التقييس المبني على SI قد اكتمل إلى حد كبير في معظم دول العالم، مع استثناءات ملحوظة تشمل الولايات المتحدة والمملكة المتحدة وليبيريا وميانمار.
الولايات المتحدة والتقييس المترى
- 1866: تم تقنين النظام المتر للاستخدام في الولايات المتحدة، على الرغم من أنه لم يُعتمد على نطاق واسع.
- 1975: تم تمرير قانون التحويل المقياسي، مما جعل النظام المقياسي هو "النظام المفضل للأوزان والمقاييس للتجارة والتجارة الأمريكية".
- 1992: تطلب تعديل على قانون التعبئة والتغليف العادل أن تتضمن ملصقات الطعام وحدات قياس مقياسية وعرفية أمريكية معًا.
- 2010: تم تعديل تعديل عام 1992، مما سمح للمصنعين باستخدام وحدات قياس مقياسية فقط بشكل طوعي للوسم.
- 2012: أشارت استجابة البيت الأبيض لطلب توقيع على التقييس الإجباري إلى عدم وجود نية اتحادية لفرض استخدامه على مستوى البلاد، مع التأكيد على الاختيار الفردي وأن الوحدات الأمريكية العرفية معرفة ضمن النظام المقياسي.
المملكة المتحدة والتقييس
- 1862: بدأت التحضيرات للتحويل إلى النظام المقياسي، وأصبحت الوحدات المقياسية قابلة للاستخدام قانونيًا.
- 1965: وضعت الحكومة خطة لمدة 10 سنوات للتحول الكامل إلى النظام المقياسي، مع نية أن تكون طوعية مع بعض الدعم المالي.
- 1969: تم إنشاء مجلس التقييس لتعزيز وتنسيق الانتقال.
- 1980: تم إلغاء مجلس التقييس بعد تغيير الحكومة، ولم يتم السعي نحو التقييس الإجباري.
- 1989: اختارت المملكة المتحدة عدم الانضمام إلى توجيه وحدات القياس الأوروبية، مرة أخرى بعدم جعل الاستخدام المقياسي إلزاميًا.
- 1995: أكملت المملكة المتحدة انتقالها الجزئي الرسمي، على الرغم من أن استثناءات مثل مبيعات البيرة السحب، وعلامات الطرق، والعدادات لا تزال تستخدم الوحدات الإمبراطورية بشكل رئيسي.
- بعد بريكست: شهدت بعض التحركات بين تجار التجزئة للعودة إلى الوحدات الإمبراطورية.
أنظمة الوحدات الشائعة الأخرى
على الرغم من أن النظام الدولي للوحدات يهيمن، إلا أن العوامل التاريخية والثقافية تعني أن أنظمة أخرى لا تزال مستخدمة بشكل كبير. أدواتنا تسهل التحويل لربط هذه الاختلافات في القياس.
الوحدات المعيارية الأمريكية (USCS)
يستخدم النظام الأمريكي العرفي بشكل رئيسي للأغراض التجارية والاجتماعية والشخصية في الولايات المتحدة، بينما يُستخدم النظام الدولي للوحدات في السياقات العلمية والطبية والصناعية والحكومية والعسكرية. نشأ USCS من وحدات إنجليزية أقدم لكنه انحرف بشكل كبير عن النظام الإمبراطوري بعد إنشاء الأخير في عام 1824.
تاريخ USCS
- 1824: شكل إنشاء النظام الإمبراطوري في المملكة المتحدة انقسامًا رسميًا عن أنظمة الوحدات المستخدمة في الولايات المتحدة، مما أدى إلى اختلافات على الرغم من الأصول المشتركة.
- 1893: أعاد أمر ميندهال رسميًا تعريف معظم وحدات العرف الأمريكي في الولايات المتحدة من حيث الأمتار والكيلوجرامات، وربطها بتعريفات النظام الدولي للوحدات.
- 1959: عقد اتفاقية اليارد والجنيه الدولية مزيدًا من تحسين تعريفات وحدات العرف الأمريكية استنادًا إلى الوحدات المقياسية.
الوحدات الشائعة في USCS
| الفئة | الوحدة | رمز | ما يعادل تقريبًا النظام الدولي (SI) |
|---|---|---|---|
| الطول | بوصة | in | 0.0254 meters |
| قدم | ft | 0.3048 meters | |
| ياردة | yd | 0.9144 meters | |
| ميل | mi | 1609.344 meters | |
| المساحة | فدان | 4046.873 m2 | |
| الحجم العام | بوصة مكعبة | in3 | 0.0000164 m3 |
| قدم مكعب | ft3 | 0.0283 m3 | |
| ياردة مكعبة | yd3 | 0.765 m3 | |
| الحجم السائل | ملعقة صغيرة | tsp | 4.929 milliliters |
| ملعقة كبيرة | tbsp | 14.787 milliliters | |
| أونصة سائلة | fl oz | 29.574 milliliters | |
| كوب | cp | 236.588 milliliters | |
| نصف لتر | pt | 473.176 milliliters | |
| غالون | gal | 3785.41 milliliters | |
| الحجم الجاف | نصف لتر جاف | 550.610 milliliters | |
| ربع جالون جاف | 1,101.221 milliliters | ||
| غالون جاف | 4,404.884 milliliters | ||
| الوزن/الكتلة | أونصة | oz | 28.350 grams |
| رطل | lb | 453.592 grams | |
| طن قصير | ton | 907.185 kilograms | |
| طن طويل | long ton | 1,016.047 kilograms | |
| درجة الحرارة | درجات فهرنهايت | °F | (الاستخدام العلمي ل°م و°ك) |
النظام الإمبراطوري
النظام الإمبراطوري، المعروف أيضًا باسم النظام البريطاني الإمبراطوري، تم تحديده رسميًا في عام 1824، ليخلف الوحدات الإنجليزية الأقدم. على الرغم من أن المملكة المتحدة قد انتقلت جزئيًا إلى النظام الدولي للوحدات، إلا أن الوحدات الإمبراطورية لا تزال شائعة في الحياة اليومية، ويُستخدم النظام أيضًا في كندا وبعض دول الإمبراطورية البريطانية السابقة.
على الرغم من مشاركة العديد من أسماء الوحدات مع الوحدات العرفية الأمريكية، من المهم ملاحظة أن القيم الفعلية لبعض الوحدات، خاصة الأحجام، يمكن أن تختلف (على سبيل المثال، الجالون الإمبراطوري أكبر من الجالون الأمريكي). على عكس USCS، عادةً لا يوجد في النظام الإمبراطوري فوارق بين الأحجام الجافة والسائلة.
تاريخ النظام الإمبراطوري
- 1818: بدأت المناقشات حول اعتماد النظام المقياسي في البرلمان البريطاني.
- 1824: أسس قانون الأوزان والمقاييس النظام الإمبراطوري، مما سمح باستخدام الوحدات الإنجليزية القديمة إذا كانت معلمة بمقاييسها الإمبراطورية.
- 1965: وافقت الحكومة البريطانية رسميًا على سياسة دعم التقييس الطوعي.
- 1969: تم تأسيس مجلس التقييس لتنسيق الانتقال، لكنه أُلغِي لاحقًا في عام 1980.
- 1989: اختارت المملكة المتحدة مرة أخرى عدم جعل الاستخدام المقياسي إلزاميًا بتجنبها توجيه وحدات القياس الأوروبية.
- 1995: أكملت المملكة المتحدة انتقالها الجزئي الرسمي إلى النظام المقياسي، مع بعض الاستثناءات للاستخدامات التقليدية (مثل البيرة السحب، علامات الطرق).
الوحدات الإمبراطورية الشائعة
| الفئة | الوحدة | رمز | ما يعادل تقريبًا النظام الدولي (SI) |
|---|---|---|---|
| الطول | بوصة | in | 0.0254 meters |
| قدم | ft | 0.3048 meters | |
| ياردة | yd | 0.9144 meters | |
| سلسلة | ch | 20.1168 meters | |
| فورلونج | fur | 201.168 meters | |
| ميل | mi | 1,609.344 meters | |
| رابطة | lea | 4,828.032 meters (3 miles) | |
| المساحة | عصا | 25.293 m2 | |
| القدم المربع | 1011.714 m2 | ||
| فدان | 4046.856 m2 | ||
| الحجم | أونصة سائلة | fl oz | 28.413 milliliters |
| الغيل | gi | 142.065 milliliters | |
| نصف لتر | pt | 568.261 milliliters | |
| الربعة | qt | 1,136.523 milliliters | |
| غالون | gal | 4,546.09 milliliters | |
| الوزن/الكتلة | أونصة | oz | 28.350 grams |
| رطل | lb | 453.592 grams | |
| الحجر | st | 6.350 kilograms | |
| الطن الإمبراطوري | t | 1,016.047 kilograms |
لماذا تعتبر عملية تحويل الوحدات ضرورية؟
يؤكد استمرار التعايش بين أنظمة الوحدات المختلفة عالميًا على الحاجة الضرورية للتحويل بين الوحدات. وهو ضروري لـ:
- التواصل والتعاون العالمي: تمكين تبادل سلس للمعلومات والبيانات في البحث العلمي، والمشاريع الهندسية، والأعمال الدولية، بغض النظر عن معايير القياس المحلية.
- ضمان الدقة والسلامة: منع الأخطاء المكلفة، والحسابات الخاطئة، والمخاطر المحتملة في مجالات حاسمة مثل التصنيع، والبناء، والطيران، والرعاية الصحية.
- تسهيل التجارة الدولية: توحيد مواصفات المنتج والكميات عبر الحدود، وتبسيط عمليات الاستيراد والتصدير.
- تعزيز العملية اليومية: مساعدة الأفراد على فهم الوصفات، والمسافات السفرية، وأحجام المنتجات، وغيرها من القياسات عند مواجهة أنظمة مختلفة في الحياة اليومية.
من خلال توفير أدوات سهلة للتحويل الدقيق للوحدات، يهدف هذا المورد إلى تبسيط هذه التحديات، وجعل بيانات القياس المتنوعة قابلة للتنفيذ ومفهومة عالميًا.