Hệ đơn vị

Khái niệm chung

 

Trong thực tế, người ta sẽ chọn một số đơn vị độc lập với nhau tạo thành nhóm các đơn vị cơ bản. Các đơn vị còn lại đều là dẫn xuất từ các đơn vị cơ bản này. Tập hợp tất cả các đơn vị cơ bản và dẫn xuất ấy hình thành nên một hệ đơn vị.

Theo dòng lịch sử phát triển của khoa học kỹ thuật, đã có nhiều hệ đơn vị được sử dụng như CGS, MKfS, ... Nhưng hiện nay chỉ còn vài hệ đơn vị được sử dụng rộng rãi. Đó là hệ đơn vị SI (thường được gọi tắt là hệ SI), hệ đơn vị Anh-Mỹ, hệ đơn vị kỹ thuật. Đặc điểm của các hệ này được giới thiệu sơ lược trong các phần sau.


Hệ SI

 

Qua một quá trình phát triển và hoàn thiện lâu dài, hệ SI (Système International des Unités) trở thành hệ đơn vị được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay do có rất nhiều ưu điểm như đơn giản, chặt chẽ, dễ hình thành những đơn vị thứ cấp. Trong hệ này, người ta đã chọn 7 đơn vị cơ bản như được trình bày ở Bảng 2.

Bảng 2 Các đơn vị cơ bản trong hệ SI
Đại lượng Đơn vị cơ bản Ký hiệu
Khối lượng kilogram kg
Khoảng cách mét m
Thời gian giây s
Nhiệt độ kelvin K
Dòng điện amper A
Cường độ sáng candela cd
Lượng chất mol mol

Từ Bảng 2 này, ta cũng nên lưu ý thêm một số điểm sau :

  • Khi tên người được dùng làm đơn vị thì không viết hoa ký tự đầu tiên (kelvin chứ không phải là Kelvin). Nhưng khi ta dùng ký hiệu thì ký tự đầu tiên phải viết hoa (thí dụ ta viết 24 amper nhưng 24 A). Điều này cũng được áp dụng cho các đơn vi dẫn xuất. (Thí dụ ta viết 250 pascal nhưng 250 Pa)
  • Với đơn vị nhiệt độ (nhiệt độ tuyệt đối), ta chỉ dùng kelvin mà không phải là độ kelvin (Nghĩa là 300 K chứ không phải là 300 ºK).

Từ những đơn vị cơ bản này, hình thành ra các đơn vị dẫn xuất tương ứng. Một số đơn vị dẫn xuất thường gặp được cho trong Bảng 3.

Bảng 3 Một số đơn vị dẫn xuất thông dụng của hệ SI
Đại lượng Đơn vị Ký hiệu Công thức
Lực newton N kg•m•s-2
Áp suất pascal Pa N•m-2
Năng lượng joule J N•m
Công suất watt W J•s-1
Tần số hertz Hz s-1
Điện lượng coulomb C A•s
Điện thế volt V W•A-1
Điện trở ohm Ω V•A-1
Điện dung farad F C•V-1
Độ dẫn điện siemen S A•V-1

Hệ đơn vị Anh-Mỹ

 

Đây cũng là một hệ đơn vị được dùng khá phổ biến. Các đại lượng và đơn vị cơ bản của hệ này được cho trong Bảng 4 dưới đây.

Bảng 4 Các đơn vị cơ bản trong hệ đơn vị Anh-Mỹ
Đại lượng Đơn vị cơ bản Ký hiệu
Khối lượng pound mass lbm
Khoảng cách foot ft
Thời gian giây s
Nhiệt độ rankin R
Dòng điện amper A
Cường độ sáng candela cd
Lượng chất mol mol

So sánh giữa hai Bảng 2 và 4 ta thấy có sự khác biệt về đơn vị của khối lượng (kg và lbm), khoảng cách (m và ft) và nhiệt độ tuyệt đối (K và R). Như vậy nếu các đơn vị dẫn xuất nào không có quan hệ với 3 đơn vị cơ bản này thì sẽ giống nhau trong cả hai hệ đơn vị (thí dụ như volt, watt, hertz)

So với hệ SI thì hệ đơn vị Anh-Mỹ phức tạp hơn, kém phong phú hơn do số lượng đơn vị thứ cấp ít hơn vì không dùng các biến đổi thập phân, ...


Hệ đơn vị kỹ thuật

 

So sánh với hệ đơn vị thông thường, các hệ đơn vị kỹ thuật sử dụng lực thay vì khối lượng làm đơn vị cơ bản, 6 đơn vị cơ bản còn lại được giữ nguyên. Trong hệ MKfS, kilogram lực (ký hiệu là kG) được dùng làm đơn vị cơ bản và kilogram (kg) trở thành đơn vi dẫn xuất. Cũng tương tự như vậy cho pound lực (ký hiệu là lbf) và pound mass (lbm) trong hệ đơn vị Anh-Mỹ kỹ thuật.


Đổi đơn vị

 

Với cùng một đối tượng, khi ta thay đổi đơn vị, số đo sẽ thay đổi theo. Quan hệ giữa hai số đo ấy được thể hiện qua hệ số đổi đơn vị.

Thí dụ

   2,52 m  =  2520 mm

   1525 J  =  1,525 kJ

Trong nhiều trường hợp ta cần phải đổi từ đơn vị này sang đơn vị khác để phù hợp hơn với điều kiện cụ thể. Trong các trường hợp đơn giản ta có thể sử dụng các hệ số đổi đơn vị. Một vài hệ số này được trình bày ở Phụ Lục 1.1.

Thí dụ

   145 ft  =  145 × 0,3048 m = 44,196 m

   268 lbm  =  268 × 0,4536 kg = 121,585 kg

Trong những trường hợp phức tạp hơn, ta sẽ dựa vào các đơn vị cơ bản và các đơn vị dẫn xuất mà ta đã biết quan hệ với đơn vị nói trên để chuyển dần

Thí dụ

Một băng tải có vận tốc là 1234 ft/h. Để chuyển số liệu này về đơn vị m/s, ta chuyển ft về m và giờ về giây như sau:

    `1234\ ("ft")/("h")=1234xx(0,3048\ "m")/(3600\ "s")=0,040448\ ("m")/("s")`





Trang web này được cập nhật lần cuối ngày 09/12/2018