امروزه دو تا از رایج ترین سیستم های اندازه گیری (measurement systems) سیستم اندازه گیری انگلیسی (English system) و سیستم اندازه گیری متریک (metric system) می باشند. بیشتر آمریکایی ها سیستم اندازه گیری انگلیسی را یاد گرفته اند - برای مثال پوند (pounds) و اونس (ounces)، فوت (feet) و اینچ (inches) و ... - و هر روز از آنها استفاده می کنند. متاسفانه سیستم اندازه گیری انگلیسی برای استفاده در ریاضی اصلاً مناسب نیست. واحدهای اندازه گیری انگلیسی همچون اینچ و اونس معمولاً به صورت کسر می باشند، که کار کردن با آنها را سخت می کند.





سیستم متریک اختراع شد تا کاربردهای ریاضی در اندازه گیری را آسان کند. واحدهای اندازه گیری سیستم متریک برمبنای 10 می باشند، که کار کردن با آنها را خیلی ساده تر هم می کند. قسمتهای مختلف یک واحد اندازه گیری به شکل اعداد اعشاری (decimals) بیان می شوند که نسبت به کسرها خیلی دوستانه تر هستند.

با این حال، و با وجود این همه مزایا، سیستم متریک در آمریکا بسیار به کندی در حال جا افتادن در بین مردم می باشد. خیلی از آمریکاییها با سیستم اندازه گیری انگلیسی احساس راحتی می کنند و تمایلی برای کنار آمدن با سیستم متریک ندارند. این قابل درک است. و دلیلش هم اینست که مدتهاست با آنها کار کرده اند و در بینشان جا افتاده است.

در این بخش، واحدهای اندازه گیری پایه در هر دو سیستم انگلیسی و متریک را به شما نشان می دهم.

اگر به دنبال مثالی برای اهمیت تبدیل با دقت واحدها می خواهید، بد نیست جریان ناسا را بدانید - آنها در اواخر دهه 1990 یک مدارگرد مریخ را از دست دادند، و دلیل این مساله این بود که یک تیم مهندسی از واحدهای اندازه گیری انگلیسی استفاده کرده بودند و ناسا برای هدایت از واحدهای متریک استفاده می کرد!

نگاهی به سیستم انگلیسی

سیستم اندازه گیری انگلیسی به وفور در ایالات متحدۀ آمریکا مورد استفاده قرار می گیرد (امّا برخلاف انتظار در خود انگلستان اینطور نیست). با وجودیکه شما احتمالاً با بیشتر سیستم های اندازه گیری انگلیسی آشنایی دارید، در لیستی که در ادامه می آید، اطمینان حاصل می کنیم که شما مهمترین هایشان را بدانید. همچنین چند مقدار معادل را به شما نشان داده ام تا بتوانید نوعی را به نوع دیگر تبدیل کنید.

• واحدهای اندازه گیری مسافت (distance): مسافت - که طول (length) نیز نامیده می شود - با واحدهای اینچ (inches)، فوت (feet)، یارد (yards)، و مایل (miles) اندازه گیری می شود:
  
  
  
• واحدهای اندازه گیری حجم مایع (Fluid volume): حجم مایع - که ظرفیت (capacity) نیز نامیده می شود - مقدار فضایی است که توسط یک مایع مثل آب، شیر، و شراب، اشغال می شود. در مورد حجم در فصل 16 و در مبحث هندسه، بیشتر صحبت خواهم کرد. حجم با واحدهای اونس مایع (fluid ounces)، فنجان (cups)، پینت (pints)، کوارت (quarts)، و گالن (gallons) اندازه گیری می شود:
  
  
  
  نکات فنی: واحدهای اندازه گیری حجم مایع معمولاً برای اندازه گیری حجم چیزهایی که می توانند جاری شوند، مورد استفاده قرار می گیرد. حجم چیزهای جامد معمولاً در واحدهای اندازه گیری مکعبی مسافت (cubic units of distance) همچون اینچ مکعب (cubic inches)، فوت مکعب (cubic feet)، و ... اندازه گیری می شود.
  
  
  
• واحدهای اندازه گیری وزن (Weight): وزن (سنگینی) در واقع اندازه گیری اینست که جاذبۀ کرۀ زمین یک جسم را با چه قدرتی به سمت خودش می کشد. وزن را با اونس (ounces)، پوند (pounds)، و تن (tons) اندازه گیری می کنند:
  
  
  
  هشدار: اونس مایع (fluid ounces) که برای اندازه گیری حجم می باشد را با اونس (ounces) که برای اندازه گیری وزن است، اشتباه نگیرید. این دو واحد اندازه گیری، دو چیز کاملاً متفاوت هستند!
  
  
  
• واحدهای اندازه گیری زمان (Time): تعریف زمان مشکل است، اما هر کسی بخوبی مفهوم آن را می داند. زمان را با ثانیه (seconds)، دقیقه (minutes)، ساعت (hours)، روز (days)، هفته (weeks)، و سال (years) اندازه گیری می کنند:
  
  
  
  نکات فنی: تبدیل روز به سال تقریبی می باشد، چرا که چرخش روزانه زمین به دور خودش، و دَوَران کامل سالیانه آن در مدار خودش به دور خورشید دقیقاً هماهنگ نیستند. یک سال نزدیک به 365.25 روز می باشد، به همین دلیل است که سالهای کبیسه (leap years) وجود دارند.
  همچنین من ماهها را در واحدها نشان نداده ام، چرا که تعریف ماه مبهم است - ماه می تواند از 28 روز تا 31 روز متغیر باشد.
  
  
  
• واحدهای اندازه گیری سرعت (Speed): سرعت اندازه گیری زمانی است که طول می کشد یک شیء مسافت خاصی را بپیماید. رایج ترین واحد اندازه گیری سرعت مایل بر ساعت (miles per hour) است.
  
  
• واحدهای اندازه گیری دما (Temperature): دما نشان می دهد یک شیء چقدر گرما دارد. این شیء می تواند یک لیوان آب، یک بوقلمون در داخل فِر، و یا هوای اطراف خانۀ شما باشد. دما را با درجه فارنهایت (degrees Fahrenheit) اندازه گیری می کنند.
  

نگاهی به سیستم متریک

مشابه سیستم اندازه گیری انگلیسی، سیستم متریک هم دارای واحدهایی برای اندازه گیری مسافت (distance)، حجم (volume)، و ... می باشد. اگرچه، برخلاف سیستم انگلیسی، در سیستم متریک این واحدها با یک واحد اندازه گیری پایه (basic unit) و یک مجموعه پیشوندها (prefixes) ایجاد می گردند.

جدول 1-15 پنج واحد اندازه گیری پایه و مهم را در سیستم متریک نشان می دهد.



جدول 2-15 ده تا از پیشوندهای سیستم متریک را نشان می دهد، و سه تا از پرکاربردترین های آنها را پررنگ تر نشان داده است.


واحدهای اندازه گیری بزرگ و کوچک در سیستم متریک، با اتصال یک پیشوند به واحد پایه ایجاد می شوند. برای مثال، متصل کردن پیشوند -kilo به واحد پایۀ meter به شما واحد kilometer (کیلومتر) را می دهد، که به معنای 1,000 متر (meter) می باشد. به طرز مشابهی، متصل کردن پیشوند -milli به واحد پایۀ liter واحد milliliter (میلی لیتر) را ایجاد می کند، که به معنای 0.001 (یک هزارم) متر می باشد.

در اینجا لیستی از واحدهای اندازه گیری پایه در سیستم متریک داریم:

• واحدهای اندازه گیری مسافت (distance): واحد اندازه گیری پایه مسافت در سیستم متریک واحد متر (meter) می باشد. سایر واحدهای رایج میلیمتر (millimeters)، سانتیمتر (centimeters) و کیلومتر (kilometer) می باشند:
  
  
  
• واحدهای اندازه گیری حجم مایع (fluid volume): واحد پایه برای اندازه گیری حجم مایع، واحد لیتر (liter) می باشد. واحد رایج دیگر میلی لیتر (milliliter) می باشد:
  
  
  توجه: یک میلی لیتر برابر با 1 سانتی متر مکعب (cubic centimeter) می باشد.
  
  
• واحدهای اندازه گیری جرم (mass): از لحاظ فنی، در سیستم متریک وزن (weight) اندازه گیری نمی شود و به جای آن جرم (mass) اندازه گیری می شود. وزن در واقع اندازه گیری شدت جاذبۀ زمین بر روی یک شیء می باشد. با این حال، جرم، اندازه گیری میزان ماده موجود در یک شیء می باشد. اگر شما به کرۀ ماه سفر کنید، وزن شما تغییر خواهد کرد، و احساس سبک تر بودن خواهید کرد. اما جرم شما تغییری نمی کند، بنابراین تمام جرم شما در آنجا وجود خواهد داشت. به جز در مواردی که قصد دارید به خارج از جو زمین سفر کنید، و یا اینکه یک آزمایش دقیق علمی را انجام بدهید، احتمالاً نیازی ندارید تا تفاوت بین جرم و وزن را بدانید. در این فصل، شما می توانید هر دوی آنها را یکسان بپندارید، و من نیز از کلمۀ وزن در هنگام ارجاع به جرم استفاده خواهم کرد.
  
  واحد اندازه گیری پایه وزن در سیستم متریک گرم (gram) می باشد. اگر چه واحد کیلوگرم (kilogram) خیلی رایج تر است:
  
  
  توجه: 1 کیلوگرم آب 1 لیتر حجم دارد.
  
  
• واحدهای اندازه گیری زمان: مشابه سیستم انگلیسی، در سیستم متریک نیز واحد پایه زمان ثانیه (second) می باشد. برای اهداف دیگر، مردم معمولاً از دقیقه (minutes)، ساعت (hours) و ... نیز استفاده می کنند.
  
  برای بسیاری از اهداف علمی، ثانیه تنها واحدی است که برای اندازه گیری زمان مورد استفاده قرار می گیرد. اعداد بزرگ در واحد ثانیه و کسرهای کوچک در واحد ثانیه، با نماد علمی - که در فصل 14 در موردش بحث کردیم - نمایش داده می شوند.
  
  
• واحدهای اندازه گیری سرعت (speed): برای بیشتر اهداف، رایج ترین واحد اندازه گیری متریک برای سرعت - سرعت با نام "شتاب بر حسب زمان" (velocity) نیز شناخته می شود - کیلومتر بر ساعت (kilometers per hour) می باشد. واحد رایج دیگر متر بر ثانیه (meters per second) می باشد.
  
  
• واحدهای اندازه گیری دما (temperature): واحد پایۀ اندازه گیری دما درجۀ سلسیوس (Celsius degree) که نام دیگرش درجۀ سانتیگراد (Centigrade degree) است، می باشد. مقیاس سلسیوس (Celsius scale) طوری تنظیم شده است که در سطح دریا، آب در 0 درجۀ سلسیوس یخ می زند و در 100 درجۀ سلسیوس به جوش می آید.
  
  
  نکات فنی: دانشمندان معمولاً از واحد دیگری با نام کلوین (Kelvin) برای صحبت کردن در مورد دما استفاده می کنند. درجه های کلوین و سلسیوس با هم یکسانند، اما 0 کلوین در صفر مطلق (absolute zero) تنظیم می شود، دمایی که در آن دیگر اتم ها حرکت نمی کنند. صفر مطلق تقریباً برابر با –273.15 درجۀ سلسیوس (سانتیگراد) می باشد.