מערכת היחידות הבין-לאומית

סמל מערכת היחידות הבין־לאומית

שבע היחידות הבסיסיות המוגדרות (מבנה פנימי) על פי שבעת הקבועים (מבנה חיצוני)

מערכת היחידות הבין־לאומית (בצרפתית: Système international d'unités, בקיצור: SI) היא מערכת יחידות מידה רציונלית וקוהרנטית הנמצאת בשימוש נרחב בפיזיקה ובשאר ענפי המדע. מקורה של מערכת SI במערכת יחידות MKS (מטר־קילוגרם־שנייה) ההיסטורית, שהתפתחה על בסיס מערכת היחידות המטרית.

במערכת SI יש שבע יחידות בסיסיות ומגוון יחידות שנגזרות מהיחידות הבסיסיות. בין היחידות הבסיסיות, יחידת המידה לאורך היא המטר; זמן נמדד בשנייה, ומסה בקילוגרם. חלק מהיחידות הבסיסיות עצמן נגזרות מקבועים פיזיקליים, למשל מהירות האור, קבוע פלאנק, ומטען יסודיתבנית:הערה.

פרט לארצות הברית, מיאנמר (בורמה) וליבריה, כל המדינות בעולם משתמשות ביחידות מדידה על בסיס מטרי, אם כי אנגליה ואזורים מסוימים בקנדה עוד לא השלימו את המעבר לשיטה המטרית.

המקור

היחידות השונות נקבעו על ידי ועידות בין-לאומיות, אשר אורגנו על ידי הלשכה הבין-לאומית למידות ולמשקלות (Bureau international des poids et mesures). השיטה קיבלה את שמה לראשונה בשנת 1960, והתוספת האחרונה הייתה בשנת 1971.

מערכת היחידות SI מורכבת מ־7 יחידות בסיסיות כמו הקילוגרם והמטר, והן משמשות להגדרת יחידות המשנה. SI מגדירה גם את התחיליות המוצמדות ליחידות השונות, כדוגמת מגה, קילו ומיקרו.

לאורך השנים השתנה בסיס מערכת היחידות מקבועים שרירותיים, ועבר להיות בחלקו יחידות הנגזרות מקבועים פיזיקליים, מפאת הסיבה שעד כמה שידוע לנו כיום הקבועים הפיזיקליים לא משתנים לעולםתבנית:הערה, ואפשר למדוד או לחשב אותם בכל מקום מאשר שהתקינה ליחידה היא עצם ממשי.

עד שנת 2019 נעשה שימוש במשקולת אשר שימשה כגורם יחוס של הקילוגרם ועל פיה הוא הוגדר. ב־20 במאי באותה שנה הוגדרה מחדש מערכת היחידות הבין-לאומית על־פי גדלים קבועים מראש ולא על־פי גורם ייחוס פיזי.

שיטת הרישום ב־SI

• ראשי תיבות ליחידות נכתבים באות קטנה באנגלית, פרט למקרה שבו היחידה זהה לשמו של אדם מסוים, כמו במקרה של יחידת הלחץ פסקל (Pa), הקרויה על שמו של בלז פסקל. למרות זאת, את היחידה רושמים באות קטנה בהתחלה – pascal. מקרה יוצא דופן נוסף הוא ליטר, אשר ניתן לקצרו באות גדולה או קטנה.
• היחידות נכתבות ביחיד, לדוגמה: 30 קילוגרם (kg) ולא קילוגרמים (kgs).
• חייב להיות רווח בין המספרים ליחידות, לדוגמה: תבנית:משמאל לימין.
• ב־SI משתמשים במרווחים על מנת להפריד בין ספרותיו של מספר גדול, לדוגמה: 234 252 245. לא משתמשים בנקודות או פסיקים, כמו בשיטות אחרות (למשל, 245,252,234).
• ב־SI פסיק או נקודה עשרונית יפרידו בין מספר שלם לשבר עשרוני. לדוגמה, 45.8. בעולם מקובל הפסיק להפרדת השברים העשרוניים, פרט לארצות דוברות האנגלית, שבהן מקובל להפריד את המספרים בנקודה. בישראל נוהגים כבארצות דוברות האנגלית.

כל המדינות יכולות להשתמש בשיטה זו באופן חוקי. במדינות שאינן משתמשות בה (כמו ארצות הברית ואנגליה) קיימות טבלאות המציגות את הגדלים המקומיים במונחים של יחידות SI. כלל זה נקבע בוועידה ה־11 של הלשכה הבין-לאומית למידות ומשקלות.

יחידות בסיסיות

שם היחידה	סמל היחידה	סמל מידה	יחידה של	הגדרה
שנייה	s	t	זמן	שנייה אחת היא הזמן החולף במשך 9,192,631,770 מחזורי קרינה המייצגים את הפיצול העל־דק של רמת היסוד באטום של צסיום־133.
מטר	m	L	אורך	מטר אחד הוא המרחק שעובר אור בריק בזמן של {{#invoke:ParamValidator|validateparams|module_options=יחידה:PV-options}}1299,792,458 שניות.
קילוגרם	kg	m	מסה	קילוגרם אחד הוא המסה השקולה לאנרגיה של $\frac{{299,792,458}^2}{6.62607015\cdot {10}^{-34}}$ פוטונים בעלי תדר של 1 הרץ.
אמפר	A	I	זרם חשמלי	אמפר אחד הוא תבנית:SN יחידות מטען יסודי לשנייה.
קלווין	K	T	טמפרטורה	קלווין אחד הוא כמות השינוי בטמפרטורה המוחלטת שתוצאתה היא שינוי אנרגיה תרמית של תבנית:SN ג'ול.
מול	mol	n	כמות חומר	מול אחד הוא תבנית:SN חלקיקים (מספר אבוגדרו של חלקיקים).
קנדלה	cd	J	עוצמת הארה	קנדלה אחת היא עוצמת הארה בכיוון נתון של מקור אור, המפיץ אור מונוכרומטי עם תדר של תבנית:SN הרץ ועם חוללות הארה (luminous efficacy) של {{#invoke:ParamValidator|validateparams|module_options=יחידה:PV-options}}1683 ואט לסטרדיאן.

מתוך היחידות הבסיסיות ניתן לגזור את כל היחידות שמשתמשים בהן בפיזיקה. לדוגמה, יחידת המהירות היא מטר לשנייה.

יחידות חצי בסיסיות

היחידות הבאות נתונות במחלוקת בין אם הן יחידות בסיסיות או משניות. הרוב מפרידים אותם לקבוצה נפרדת של "יחידות משניות חסרות מימד".

שם היחידה	סמל היחידה	יחידה של	הגדרה
רדיאן	rad	זווית	רדיאן אחד הוא כגודל הזווית המרכזית הנשענת על קשת שאורכה שווה לרדיוס המעגל הנתון.
סטרדיאן	sr	זווית מרחבית	סטרדיאן אחד הוא הזווית המרחבית שיוצאת ממרכז כדור בעל רדיוס r ומגדירה עליו שטח הפנים השווה ל־r2.

יחידות הנגזרות מיחידות הבסיס

להלן רשימת יחידות שיש להן שם מיוחד, והן מהוות מכפלה או חילוק של יחידות בסיס:

יחידה של	שם היחידה	סמל היחידה	סמל היחידה במונחי היחידות הבסיסיות
תדירות	הרץ	Hz	$s^{-1}$
כוח	ניוטון	N	$\frac{kg\cdot m}{s^2}$
אנרגיה ועבודה	ג'ול	J	$J=\frac{kg\cdot m^2}{s^2}$
מומנט כוח	ניוטון מטר	N⋅m	$N\cdot m=\frac{kg\cdot m^2}{s^2}$
הספק	ואט	W	$\frac{J}{s}=\frac{kg\cdot m^2}{s^3}$
לחץ	פסקל	Pa	$\frac{N}{m^2}=\frac{kg}{m\cdot s^2}$
שטף הארה	לומן	lm	$cd\cdot sr$
הארה (שטף ליחידת שטח)	לוקס	lx	$\frac{lm}{m^2}$
מטען חשמלי	קולון	C	$A\cdot s$
מתח חשמלי (הפרש פוטנציאלים)	וולט	V	$\frac{J}{C}=\frac{kg\cdot m^2}{A\cdot s^3}$
התנגדות חשמלית	אוהם	Ω	$\frac{V}{A}=\frac{kg\cdot m^2}{A^2\cdot s^3}$
קיבול חשמלי	פאראד	F	$\frac{A^2\cdot s^4}{kg\cdot m^2}$
שטף מגנטי	ובר	Wb	$\frac{kg\cdot m^2}{A\cdot s^2}$
שדה מגנטי (לעיתים קרויה "צפיפות שטף מגנטי")	טסלה	T	$\frac{Wb}{m^2}=\frac{kg}{A\cdot s^2}$
השראות	הנרי	H	$\frac{kg\cdot m^2}{A^2\cdot s^2}$
מוליכות חשמלית	סימנס	S	${\mathrm{\Omega }}^{-1}=\frac{A^2\cdot s^3}{kg\cdot m^2}$
פעילות גרעינית (התפרקויות לשנייה)	בקרל	Bq	$s^{-1}$
קרינה מייננת (המנה המוחלטת שנספגה בגוף)	גריי	Gy	$\frac{J}{kg}=\frac{m^2}{s^2}$
קרינה מייננת (המנה היחסית שנספגה בגוף)	סיוורט	Sv	$\frac{J}{kg}=\frac{m^2}{s^2}$
פעילות קטליטית	קטל(אנ')	kat	$\frac{mol}{s}$

יחידות לא־תקניות נפוצות

לצד יחידות ה־SI התקניות, בחיי היומיום נעשה שימוש גם ביחידות שאינן שייכות למערכת. להלן טבלת מעבר בין יחידות אלה ליחידות המשמשות במדע:

הגודל הנמדד	כדי לעבור מ־	בשימוש ב־	ל־	יש להכפיל ב־
אורך	פרמי	פיזיקת חלקיקים	מטר	תבנית:SN
	אנגסטרם	פיזיקה גרעינית, ספקטרוסקופיה, כימיה		תבנית:SN
	רגל	טיס		0.3048
	מייל ימי	ימאות		1852
	יחידה אסטרונומית	אסטרונומיה		תבנית:SN
	שנת אור			תבנית:SN
	פארסק			תבנית:SN
מסה	יחידת מסה אטומית	כימיה	קילוגרם	תבנית:SN
	קרט	יהלומנות		תבנית:SN
	גרם			תבנית:SN
	טון מטרי			תבנית:SN
זמן	דקה		שנייה	60
	שעה			3600
	יממה			86400
שטח	אר		מטר רבוע	100
	דונם			1000
	הקטאר			10000
נפח	ליטר		סמ"ק	1000
			מטר מעוקב	תבנית:SN
מהירות	קילומטר לשעה (קמ"ש)		מטר לשנייה	0.277
	קשר ימי	ימאות		0.5144
אנרגיה	אלקטרון־וולט	פיזיקה גרעינית	ג'ול	תבנית:SN
	קלוריה קטנה			4.187
	קלוריה גדולה (קילו־קלוריה)			תבנית:SN
	קילוואט־שעה			תבנית:SN
הספק	כוח סוס		ואט	745
לחץ	אטמוספירה		פסקל	תבנית:SN
	בָּאר			תבנית:SN
	מילימטר כספית			133.289
	PSI	מדידת לחץ אוויר בצמיגי כלי רכב		תבנית:SN
זווית	מעלת קשת		רדיאן	$\frac{\pi }{180}$
	דקת קשת			$\frac{\pi }{10800}$
	שניית קשת			$\frac{\pi }{648000}$

מכפלות של יחידות

דוגמה עם טסלה:

מכפלה של טסלה	שם עברי	שם בין-לאומי	סימון		מכפלה של טסלה	שם עברי	שם בין-לאומי	סימון
תבנית:SNתבנית:כ = 1	טסלה	tesla	T
תבנית:SN	דקטסלה	decatesla	daT		תבנית:SN	דציטסלה	decitesla	dT
תבנית:SN	הקטוטסלה	hectotesla	hT		תבנית:SN	סנטיטסלה	centitesla	cT
תבנית:SN	קילוטסלה	kilotesla	kT		תבנית:SN	מיליטסלה	millitesla	mT
תבנית:SN	מגטסלה	megatesla	MT		תבנית:SN	מיקרוטסלה	microtesla	µT
תבנית:SN	ג'יגטסלה	gigatesla	GT		תבנית:SN	ננוטסלה	nanotesla	nT
תבנית:SN	טרטסלה	teratesla	TT		תבנית:SN	פיקוטסלה	picotesla	pT
תבנית:SN	פטאטסלה	petatesla	PT		תבנית:SN	פמטוטסלה	femtotesla	fT
תבנית:SN	אקסטסלה	exatesla	ET		תבנית:SN	אטוטסלה	attotesla	aT
תבנית:SN	זטאטסלה	zettatesla	ZT		תבנית:SN	זפטוטסלה	zeptotesla	zT
תבנית:SN	יוטאטסלה	yottatesla	YT		תבנית:SN	יוקטוטסלה	yoctotesla	yT

ראו גם

• יחידות cgs
• יחידות פלאנק
• יחידות מידה לא־תקניות
• מערכת היחידות הבריטית
• יחידות מידה על שם אישים
• תחיליות במערכת היחידות הבין-לאומית

קישורים חיצוניים

• להגדרות הרשמיות של יחידות SI
• תחזוקת SI (דף הבית)
• SI reference
• פירוט של היחידות השונות
• תבנית:סחפ, בספר החוקים הפתוח
• יחידות SI באתר NIST
• מחשבונים והמרת מידות שונות באתר zeleze.com
• תבנית:הארץ
• תבנית:בריטניקה
• תבנית:דף שער בספרייה הלאומית