SI - det enhetliga måttsystemet

Taggar: Teman: SI-enheter

SI - det enhetliga måttsysteme + Övergången till det nya SI-systemet pågår för fullt. Med tillstånd av Ny Teknik återger Forum här en artikel av civilingenjör Klas Nordström som ger en koncis introduktion till det nya samstämda måttsystemet.

Alla tekniker minns från sin skoltid den rad av måttsystem som funnits genom tiderna, Det började med att man under slutet av 1700-talet tillverkade prototyper av längdenheten meter och massenheten kilogram. Det fortsatte med CGSsystemet, baserat på grundenheterna centimeter, gram och sekund, med kraftenheten dyn härledd ur kraftekvationen, se nedan. .

De tekniska måttsystem som utvecklades i och med teknikens genombrott definierade däremot kraftenheten kilogram utgående från kilogramprototypens tyngd. För att komma ifrån svårigheterna med att jordklotets dragningskraft är olika stor på olika platser tvingades man införa en ”normal” jordacceleration 9,80665 m/s? Beteckningarna kilogramkraft (kgf) och kilopond (kp) infördes så småningom för att inte förväxl ” kraft och massa.

Italienaren Giorgi var den som slutligen lade grunden till ett konsekvent måttsystem. Detta kom att kallas MKSA-systemet eftér grundenheterna meter, kilogram, sekund och ampere med kraftenheten newton definierad ur kraftekvationen, se nedari.

" MKSA är en direkt föregångare till SI.

Varför ytterligare ett måttsystem » Det är ofta så att man, när det är riktigt rörigt, vinner på at ta ett riktigt krafttag och ”rensa upp i djungeln”. Det i och för sig goda och konsekventa MKSA-systemet kunde inte slå igenom på grund av sammanblandningar med äldre system och därför att det inte täckte alla olika teknikgrenars behov. När nu den internationella standardiseringen genom ISO fått fast mark under fötterna har ett forum växt fram som har styrka att driva igenom den enhetlighet som behövs i detta fall. Det nya systemet kallas

SI — Syståme Internationale P’Unités

Genom att använda ett enhetligt konsekvent system vinner man många fördelar av vilka bara några behöver nämnas för att man ska inse nyttan av det,

I Sambanden mellan olika enheter blir enkla och man använder bara en enhet för varje storhet. Detta gäller framförallt mekaniska — värmetekniska — elektriska storheter där man förut hade olika enheter vilket ledde till onödiga omräkningsfaktorer. Sambandslinjen går via energienheten där vi har att 1 Nm = 1j = 1Ws 1 newtonmeter 1 joude 1 wattsekund mekanisk värmeteknisk elektris 10

I Det behöver aldrig ske förväxlingar mellan massenheten kilogram och kraftenheten newton.

När man lärt sig förstå måttsystemets enkla och sjävklar struktur står det helt klart hur olika enheter förhåller sig till varandra, I Genom att måttsystemet blir internationellt förankrat kommer man att få enklare och säkrare kommunikationer länder emellan. Det är inte lätt för en svensk idag att värdera tex effektenheterna ft - Ibf/s och B tu/h.

Kraftekvationen

Såväl CGS- och MKSA-systemen som det nya SI grundar sin definition av kraftenheten på kraftekvationen som lyder.

F=m a kraft massa = acceleration SI-enheter: N kg m/s?

Denna lag säger att om man vill ge en kropp (tex ett flygplan) som har massan 27 en acceleration a måste man anbringa en kraft vars storlek är F (t ex från jetmotorn).

Med SI-enheter uttrycks mm i kg och a i m/s? varvid F får en- heten N. Omvänt kan då sägas att enheten N är detsamma som kg mist, I de äldre tekniska måttsystemen var man tvungen att föra in även tyngdaccelerationen när man praktiskt skulle använda kraftekvationen.

Nomenklatur

Om man säger att den elektriska fältstyrkan i ett visst fall är 0,5 volt per meter så är de rätta termerna följande:

E = 05 V/m Storhet Mätetal Enhet

Störhetens benämning: elektrisk fältstyrka. Storhetens beteckning: E.

Enhetens benämning: volt per meter. Enhetens beteckning: V/m. :

Det är väsentligt att man i tal och skrift använder de rätta termerna för att undvika sammanblandningar.

SI:s grundstenar

Måttsystemet SI kan sägas vara uppbyggt på nio grundstenar, nämligen de sju grundenheterna, som är mycket noggrant bestämda, samt två s k supplementenheter.

Grundenheterna är: Längd 1 m (meter) = 1650 763,73 våglängder i tomrum av strålning som motsvarar övergången mellan två bestämda nivåer hos atomen krypton 86.

Forum 5/1973

Massa 1 kg (kilogram) = massan av den internationella kilogramprototypen.

Tid 18 (sekund) = varaktigheten av 9 192631 770 perioder av strålning som motsvarar övergången mellan två bestämda nivåer hos atomen cesium 133.

Elström 1A (ampere) = den ström som hos två parallella ledare en meter från varabdra i tomrum ger kraften 2 + 10-7 N/m.

“Temperatur 1K (kelvin) = 1/273,16 av termodynamiska temperaturen vid vattnets trippelpunkt (vilken i princip svarar mot dess fryspunkt).

Ljusstyrka 1 cd (candela) = ljusstyrkan vinkelrätt från en yta av 1/600 000 m? av en svart kropp vid temperaturen för platinas stelnande vid trycket 101 325 Pa.

Materiemängd 1 mol (raol) = Materlemängden i ett system innehållande lika många systemelement som atomer i 0,012 kg kol 12.

Supplementenheterna är: 1 rad (radian) = vinkeln mellan två radier i en cirkel som skär av en båge med radiens längd.

Rymdvinkel 1 sr (steradian) = rymdvinkel hos en kon med spetsen i centrum 2v en sfär och som skär av en mantelyta av sfären vars area är lika med dess radie i kvadrat.

SI:s byggstenar (Se tabell 1.)

Grundenheterna kan kombineras med varandra till härledda enheter. Vissa av dessa härledda enheter med stor användning har man gett egna namn.

Några äldre enheter som inte ingår i SI kommer att användas även efter en fullständig övergång till SI. Dessa kallas tilläggsenheter.

Forum 5/1973

ELLT

Tabell 1. SI :s byggstenar. Härledda enheter med egna namn är:

Frekvens 1 Hz (hertz) = 1/8 Kraft 1N (newton) = 1 kg m/s? Tryck, mekanisk spänning Pa (pascal =1 N/m? —= kg/m st Energi, arbete 1 J ole)” = Na = kö mja Effekt 1W (watt) =1J/e, ==kg ms Elmängd, laddning 1C (coulomb) =1 As Elektrisk potential, elektrisk spänning 1V (volt) =1 W/A — kg m/As? Kapacitans 1F (farad) =10C, = AA stykg tm? Resistans 1.2 (okm) =1V/A = kg må ÅR s3 Konduktans 1S (siemens) =1 A/V = AA stykg m? Magnetiskt flö 1 Wb (weber) =1 Vs = kg mA st Magnetisk flödestäthet = 1’T (tesla) = 1 Wb/m! — kg/A st Induktans 1H (henty) =1 Wb/A = kg mA st Ljusflöde 1ilm (lumen) =1ed-st Belysningsstyrka 1iz. (lux) = 1 lm/m? = cd : srjm? ‘Tilläggsenheter är: Pla ” vinkel TP — (grad) =Tgp rd = 17,45 : 107 ra 1 | 1 o(minat) = FN = 0,2909 - 107 rad 1 17 (sekund) = FN = 4,848 - 10-8 rad 12 — (gon tidigar »Nygrad,) = 200 tad — =15,71 1072 rad

Volym1 1 a = 108? m? Tid I min (minut). = 60 s 1h (timme) = 460 min = 3600 s 1d (dygn) = 24 h = 86,4 » 10? s Massa 1t — (ton = 1000 kg

Längd 1 AU (astronomisk enhet) 3 149,6 » 109 ta 1pc (parsek) = 30,86 - 105 m Energil eV (elektrona 16,02 » 10-1 volt) Tryck 1 bart (bar) = 105 Pa

J = 105 kg/m 8?

SI:s byggregler Grundenheter, supplementenheter och härledda enheter kan med hjälp av sk multipelprefix bilda enheter vars storleksordning passar bättre för det aktuella ändamålet. Som bekant vill mari helst handskas med tal som ligger mellan 1 och 100, i varje fall mellan 0,1 och 100.

Vänd 19 medicin och hälsa

Maåtta i allt.

Kirivit är ett effektivt multivitaminpreparat. Därför räcker en Kirivit om dagen. Kirivit rekommenderas speciellt mot trötthet, efter sjukdom och vid olika ämnesomsättningsstörningar. Och Kirivit är effektivt ocks vid besvär förorsakade av tobaksoch alkoholmissbruk:

En Kirivit om dagen.

SI — det enhetliga måttsystemet

Från föregående sida

Maultipelprefixen är 102 T = tera (10? h = hekto) 10 G = giga (10 da = deka) 108 M = mega (10-12 d = deci 102 ok = kilo (102 c = centi) 10-85 m = mill 10-58 pu = mikr 10-22 n = nan 10-12 p = pik 10-15 £ = femt 10-18 a = atto

Prefixen i högra kolumnen är av mindre betydelse i tekniska sammanhang och bör väljas i andra hand.

Det bör observeras att multipelprefixen får endast användas för den färdiga härledda enheten, inte i nämnaren på enheten te strålningstäthe 0,5 uW/m? (ej 5 mW/cm? strömtäthe 5 MA/m? (ej 5 A/mm?)

I praktiken kommer detta att bli svårt att genomföra när man rör sig med invanda och ofta använda enheter och instrument. En av ISO:s kommittéer, den som har hand om normering av stål, har gått ifrån bestämmelsen genom ett beslut som säger att hållfasthet ska anges i enheten N/mm?. Den normerade SI-enheten är MPa, Tradition och praktiska skäl talar dock för att använda enheterna N resp mm? som bägge ger hanterbara mätetal direkt anpassade till mått på ritningar.

Den uppmärksamme läsaren har kanske upptäckt ett undantag hos SI när det gäller prefix, Det naturliga och självklara hade varit att alla grundenheter, supplementenheter och härledda enheter med egna namn saknade multipelprefix. De är ju byggstenarna med vilka man skall bygga upp övriga enheter. Detta gäller dock inte för grundenheten för massa som är kilogram dvs 10? gram. Hur det kommer att lösas framöver får vi avvakta.

SI:s framtid

Genom en målmedveten satsning på SI kan en hel del besvärligheter undanröjas. SI är långt ifrån fulländat. Det väsentliga är dock att man fått ett måttsystem som accepteras över hela världen och att SI får tillfälle att utvecklas vidare så att många andra måttenheter än de nu nämnda kommer under behandling och reformeras. Vi har t ex tid där grundenheten sekund och multiplar av denna borde användas konsekvent istället för minuter, timmar, dygn osv. Samma sak gäller även övriga tilläggsenheter.

Debatten hår redan kommit igång. Den bör hållas levande länge ty det är besvärligt och tar lång tid att få ett nytt måttsystem att fungera. Oo

Forum 8/1973