ระบบหน่วยระหว่างชาติ
ภาพ ระบบหน่วยระหว่างชาติ
ที่มา ชาญ เถาวันนี
ดัดแปลงจาก https:// http://metrologyssru07.blogspot.com
ในสมัยก่อนหน่วยที่ใช้สำหรับวัดปริมาณต่าง ๆ มีหลายระบบ เช่น ระบบอังกฤษ ระบบเมตริก และระบบของไทย ทำให้ไม่เป็นมาตรฐานเดียวกัน ดังนั้นปัจจุบันหลาย ๆ ประเทศ รวมทั้งประเทศไทยด้วยได้ใช้หน่วยสากลที่เรียกว่า ระบบหน่วยระหว่างชาติ (The Internation System of Unit) เรียกย่อว่า ระบบเอสไอ (SI Units) ซึ่งประกอบด้วยหน่วยฐาน และหน่วยอนุพันธ์ ดังนี้
1. หน่วยฐาน (base unit) เป็นปริมาณหลักของระบบหน่วยระหว่างชาติ มี 7 ปริมาณ ดังนี้
|
ปริมาณฐาน |
ชื่อหน่วย |
สัญลักษณ์ |
|
ความยาว (Length) |
เมตร |
m |
|
มวล (Mass) |
กิโลกรัม |
kg |
|
เวลา (Time) |
วินาที |
s |
|
กระแสไฟฟ้า (Electric Current) |
แอมแปร์ |
A |
|
อุณหภูมิอุณหพลวัติ (Thermodynamic Temperature) |
เคลวิน |
K |
|
ปริมาณสาร (Amount of Substance) |
โมล |
mole |
|
ความเข้มของการส่องสว่าง (Luminous Intercity) |
แคนเดลา |
cd |
ค่ามาตรฐานของปริมาณฐาน
1 เมตร คือ ความยาวที่แสงเดินทางในสุญญากาศ ในช่วงเวลา 1/299792458 ของวินาที
1 กิโลกรัม คือ มวลต้นแบบระหว่างชาติทำด้วยโลหะผสมระหว่างพลาตินัมกับเออริเดียม ซึ่งเก็บรักษาไว้ที่ the international bureau of weight and measure เมือง Sevres ประเทศฝรั่งเศส
1 วินาที คือ ช่วงเวลา 9192631770 เท่าของคาบการแผ่รังสีที่เกิดจากการเปลี่ยนระดับพลังงานของอะตอมซีเซียม (cesium-133) ระหว่างระดับไฮเพอร์ไฟน์ 2 ระดับของสถานะพื้น
1 แอมแปร์ คือ กระแสไฟฟ้าคงตัวในลวดตัวนำตรง 2 เส้น ความยาวไม่จำกัด พื้นที่ หน้าตัดน้อยมากและวางขนานกัน ห่างกัน 1 เมตร ในสุญญากาศทำให้เกิดแรงระหว่างลวดตัวนำ ทั้งสองเท่ากับ 2´10-7 N/m
1 เคลวิน คือ อุณหภูมิ 1/273.16 ของอุณหภูมิอุณหพลศาสตร์ของจุดร่วมสามสถานะของน้ำ (Triple point of water)
1 โมล คือ ปริมาณของสารในระบบ ซึ่งประกอบด้วยองค์ประกอบมูลฐานที่กำหนดอาจเป็นอะตอม โมเลกุล อิออน ฯลฯ ที่เทียบเท่ากับจำนวนอะตอมคาร์บอน (C-12) มวล 12 กรัม
1 แคนเดลา คือ ความเข้มของการส่องสว่าง ในทิศที่กำหนดของแหล่งกำเนิดที่แผ่รังสีของแสงความถี่เดียว ที่มีความถี่ 540 X 1012 Hz และมีความเข้มของการแผ่รังสีในทิศทางนั้นเท่ากับ 1/683 วัตต์ต่อสตีเรเดียน
2. หน่วยเสริม (supplement unit )
แสดงดังตารางต่อไปนี้
|
ปริมาณ |
หน่วย |
สัญลักษณ์ |
|
มุมระนาบ(plane angle) |
เรเดียน(radian) |
rad |
|
มุมตัน(solid angle) |
สตีเรเดียน(steradian) |
S r |
3. หน่วยอนุพัทธ์ (derived unit) เป็นปริมาณที่ได้จากปริมาณฐานตั้งแต่ 2 ปริมาณขึ้นไปมาสัมพันธ์กัน ดังตัวอย่างต่อไปนี้
การบันทึกปริมาณที่มีค่ามากหรือน้อย
ผลที่ได้จากการวัดปริมาณทางวิทยาศาสตร์ บางครั้งมีค่ามากกว่าหรือน้อยกว่า 1 มากๆ ทำให้เกิดความยุ่งยากในการนำไปใช้งาน ดังนั้น การบันทึกปริมาณดังกล่าว เพื่อให้เกิดความสะดวกในการนำไปใช้สามารถทำได้ 2 วิธี คือ
1. เขียนให้อยู่ในรูปของจำนวนเต็มหนึ่งตำแหน่ง ตามด้วยเลขทศนิยม แล้วคูณด้วยเลขสิบยกกำลังบวกหรือลบ ดังนี้
ตัวอย่าง 1.1 จงเขียนปริมาณต่อไปนี้ในรูปเลขยกกำลัง
ก. 360,000,000 เมตร ข. 6,539,000 กิโลเมตร
ค. 0.00048 กิโลกรัม ง. 0.00127 วินาที
วิธีทำ ก. 360,000,000 เมตร = 360,000,000
= 3.6 x 108 เมตร
ข. 6,539,000 กิโลเมตร = 7,539,000
= 6.5 x 106 กิโลเมตร
ค. 0.00038 กิโลกรัม = 0.00038
= 3.8 x 10 – 4 กิโลกรัม
ง. 0.00117 วินาที = 0.00117
= 1.17 x 10- 5 วินาที
2. เขียนโดยใช้คำ “อุปสรรค (prefix)”
คำอุปสรรค คือ คำที่ใช้เติมหน้าหน่วย SI เพื่อทำให้หน่วย SI ใหญ่ขึ้นหรือเล็กลง ดังแสดงในตารางต่อไปนี้
ตัวอย่าง 1.2 จงเขียนปริมาณต่อไปนี้ โดยใช้คำอุปสรรค
ก. ความยาว 12 กิโลเมตร ให้มีหน่วยเป็น เมตร
ข. มวล 0.00035 เมกะกรัม ให้มีหน่วยเป็น มิลลิกรัม
ค. พื้นที่ 2,400 ตารางเซนติเมตร ให้มีหน่วยเป็น ตารางกิโลเมตร
ง. ความดัน 32,000 มิลลินิวตันต่อตารางเซนติเมตร ให้มีหน่วยเป็น นิวตันต่อตารางเมตร
วิธีทำ ก. เปลี่ยน กิโลเมตร เมตร
12 km = 12 x 10 3 m
= 1.2 x 10 4 m
ตอบ ความยาว 12 กิโลเมตร เท่ากับ 1.2 x 10 4 เมตร
ข. เปลี่ยน เมกะกรัม มิลลิกรัม
0.00035 Mg = 0.00035 x 10 6 g
= ( 3.5 x 10 – 4 ) x 10 6 g
= 3.5 x 10 2 x 10 3 mg
= 3.5 x 10 5 mg
ตอบ มวล 0.00035 เมกะกรัม เท่ากับ 3.5 x 10 5 มิลลิกรัม
ค. เปลี่ยน ตารางเซนติเมตร ตารางกิโลเมตร
2,400 cm2 = 2,400 x 10 2(-2) m2
= 2,400 x 10 -4 m2
= 2,400 x 10 -4 x 10 2(-3) k m2
= 2,400 x 10 -4 x 10 -6 k m2
= 2,400 x 10 -10 k m2
= 2.4 x 10 -7 k m2
ตอบ พื้นที่ 2,400 ตารางเซนติเมตร เท่ากับ 2.400 x 10 -7 ตารางกิโลเมตร
ง. เปลี่ยน มิลลินิวตันต่อตารางเซนติเมตร นิวตันต่อตารางเมตร
32,000 mN/cm2 = 
= 32,000 x 10 -3 x 10 4 N/m2
= 3.2 x 10 4 x 10 N/m2
= 3.2 x 10 5 N/m2
ตอบ ความดัน 32,000 มิลลินิวตันต่อตารางเซนติเมตร เท่ากับ 3.2 x 10 5 นิวตันต่อตารางเมตร
แหล่งที่มา
ทวี ฉิมอ้อย และมนู เฟื่องฟุ้ง. (2541). ฟิสิกส์พื้นฐาน ระดับมหาวิทยาลัย 1 . กรุงเทพฯ : มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์.
วิจิตร เส็งหะพันธุ์, สุวรรณ คูสำราญ, และมนต์เทียน เทียนประทีป. (บก.). (2543). ฟิสิกส์ เล่ม 1. กรุงเทพฯ : สมาคมวิทยาศาสตร์แห่งประเทศไทยในพระบรมราชูปถัมภ์.
วิชิต กฤษณะภูติ. (2538). ฟิสิกส์เบื้องต้นและพื้นฐาน. กรุงเทพฯ : โอ.เอส. พริ้นติ้งเฮาส์.
สมโภชน์ อิ่มเอิบ. (2545). ฟิสิกส์มหาวิทยาลัยไม่ยาก เล่ม 1. กรุงเทพฯ : บ.ส. พิจิตรการพิมพ์.
Halliday, D., Resnick, R., &Walker,J. (1997). Fundamentals of Physics (5 th ed.). New York : John Wiley & Sons.
(57912) 
(48575)