Mittayksiköt kivipino rannalla

Mittayksiköt

​Suure on ominaisuus, joka voidaan laadultaan tunnistaa ja määrältään mitata, esimerkiksi pituus. Suureen arvo ilmaistaan lukuarvon ja mittayksikön tulona, esim. suksen pituus on 1,9 m. Yksikkö toimii referenssinä ja on esimerkki suureen arvosta. Tietylle suureelle voidaan käyttää lukemattomia eri yksiköitä. Monien eri yksiköiden käyttö samalle suureelle, varsinkin jos nämä yksiköt ovat vielä erisuuruisia eri paikkakunnilla, tekisi esimerkiksi kaupankäynnistä, tieteestä ja alihankinnasta hankalaa.

Mittaamisen tärkeydestä kielii se, että Suomen bruttokansantuotteesta yli puoleen liittyy mittaamista: tuotteiden kehityksessä, laadun valvonnassa ja turvallisuudessa, terveyspalveluissa, ympäristön valvonnassa, elintarvikevalvonnassa, tieteellisessä tutkimuksessa yms. MIKES toteuttaa kansainvälisen SI-mittayksikköjärjestelmän ja varmistaa kansainvälisesti hyväksytyt mittayksiköt elinkeinoelämän käyttöön. MIKESissä esimerkiksi metri toteutetaan 1,5∙10-13 suhteellisella tarkkuudella, kilogramma 30 miljardisosan suhteellisella tarkkuudella ja maailman aika tiedetään muutaman sekunnin miljardisosan tarkkuudella. Tiedon perustana ovat tieteellinen tutkimus ja kansainväliset vertailumittaukset, joiden järjestäminen ja alan kehityksen koordinointi on metrisopimuksen solmimisen yhteydessä perustetun kansainvälisen paino- ja mittatoimiston BIPM:n tehtävänä. Tieto mittayksiköistä välitetään yhteiskuntaan jäljitettävien mittausten avulla.

BIPM:n SI-opasKansainvälinen SI-mittayksikköjärjestelmä muodostuu seitsemästä perusyksiköstä: sekunti, metri, kilogramma, ampeeri, kelvin, mooli ja kandela. Kaikki muut yksiköt, eli johdannaisyksiköt, voidaan sitten muodostaa perusyksiköiden avulla. Edellytys johdannaisyksiköiden muodostamiselle perusyksiköistä on se, että suureiden välille on sovittu niitä yhdistävät yhtälöt. Yhtälöt liittävät yksiköt toisiinsa samalla tavalla kuin ne liittävät itse suureetkin. Täten siis suureet ja yhtälöt on valittava ensin, sitten vasta yksiköt. Esimerkiksi nopeus v saadaan jakamalla etäisyyden (=pituuden) muutos Δx siihen kuluneella ajalla Δt: v=Δx/Δt. Sekä pituus että aika ovat SI-järjestelmän perussuureita, joiden yksiköt ovat metri m ja sekunti s. Johdannaissuureen nopeus johdannaisyksikkö on siis m/s. Kiihtyvyys on myös johdannaissuure, joka saadaan jakamalla nopeuden muutos Δv muutokseen kuluneella ajalla Δt: a=Δv/Δt. Johdannaisyksiköksi muodostuu m/s/s eli m/s2. Edelleen esimerkiksi mekaniikan toisen peruslain, Newtonin II lain, mukaan voima F on massan m ja kiihtyvyyden a tulo: F=ma. Massa on SI-järjestelmän perussuure, jonka yksikkö on kilogramma kg. Voiman yksiköksi SI-järjestelmässä saadaan siis kgm/s2. Yleisimmille johdannaissuureille on annettu oma nimi ja lyhenne, voiman tapauksessa yksikön nimi on newton ja lyhenne N. SI-järjestelmässä on myös sovittu kerrannaisyksiköt, jotka ilmoittavat yksiköiden monikertoja. Yksi newton on esimerkiksi solujen ja molekyylien tasolla hyvin suuri voima. Sillä tasolla on mielekkäämpää puhua esimerkiksi piconewtoneista pN (1 pN=10-12 N).