Fyzikálna jednotka

Fyzikálna jednotka je definovaná veľkosť fyzikálnej veličiny, určená a prijatá konvenciou a/alebo zákonom, ktorá sa používa ako štandard pre meranie danej fyzikálnej veličiny. Každá iná hodnota danej fyzikálnej veličiny sa dá vyjadriť ako jednoduchý násobok fyzikálnej jednotky.
Napríklad dĺžka je fyzikálna veličina. Meter je jednotkou dĺžky, ktorá predstavuje určitú predurčenú dĺžku. Ak sa povie 10 metrov, v skutočnosti sa myslí 10-násobok predurčenej dĺžky zvanej meter.
Definícia, prijatie a praktické používanie fyzikálnych jednotiek zohráva v ľudskom poznaní kritickú úlohu. Bežne sa používali rozličné systémy jednotiek. V súčasnosti sa používa celosvetový štandard, Medzinárodná sústava jednotiek (SI), moderná forma metrického systému.
V obchode váhy a miery zvyčajne podliehajú vládnej regulácii, aby sa zaistila spravodlivosť a transparentnosť. Medzinárodný úrad pre miery a váhy (BIPM; z francúzskeho Bureau international des poids et mesures) zaisťuje celosvetovú jednotnosť fyzikálnych jednotiek. Veda, ktorá vyvíja národne a medzinárodne prijímané jednotky váh a mier, sa nazýva metrológia.
Vo fyzike a metrológii sú fyzikálne jednotky štandardom pre meranie fyzikálnych veličín. Reprodukovateľnosť a porovnateľnosť výsledkov experimentov je pre vedecké metódy kľúčová, čo práve štandardný systém fyzikálnych jednotiek uľahčuje. Vedecké systémy fyzikálnych jednotiek sú upresnením starého konceptu váh a mier, pôvodne vyvíjaného pre komerčné účely.
Veda, medicína a inžinierstvo často používajú väčšie alebo menšie jednotky ako tie používané v bežnom živote. Správny výber jednotiek môže vedcom pomôcť pri riešení konkrétnych problémov.
V spoločenských vedách neexistujú žiadne štandardizované jednotky. Teóriu a prax meraní študuje psychometria.

Tradičné systémy

Pred súčasným metrickým sa používalo mnoho rozličných systémov. Často boli založené na rozmeroch ľudského tela, zodpovedajúc proporciám podľa popisu Marca Vitruvia Pollia. Jednotky sa preto líšili nielen geograficky, ale dokonca aj medzi osobami.

Metrické systémy

Od prijatia originálneho metrického systému v roku 1791 vo Francúzsku sa vyvinulo množstvo metrických systémov jednotiek. Súčasný štandardizovaný medzinárodný metrický systém je Medzinárodná sústava jednotiek. Dôležitá vlastnosť moderného systému je štandardizácia. Každá jednotka má univerzálne uznávanú veľkosť.
Imperiálne jednotky aj americké bežné jednotky sú odvodené od skorších anglických jednotiek. Imperiálne jednotky sa väčšinou používali v Britskom spoločenstve a Britskom impériu. Americké bežné jednotky sú stále hlavným systémom mier v USA napriek tomu, že Kongres 28. júla 1866 prijal metrické jednotky. Urobili sa aj ďalšie opatrenia na prijatie metrického systému v USA, najmä čiastočná redefinícia amerických bežných a imperiálnych jednotiek tak, aby sa dali priamo odvodiť od jednotiek SI; napr. americký a imperiálny palec je definovaný ako 0,0254 m a americká a imperiálna libra ako 453,59237 g.

Prírodné systémy

Zatiaľ čo predchádzajúce systémy jednotiek sú založené na zvolených hodnotách prijatých ako štandardy, niektoré fyzikálne jednotky sa vo vede vyskytujú prirodzene ako základné prírodné konštanty. Systémy jednotiek založené na týchto jednotkách sa označujú ako prírodné jednotky, alebo prirodzená sústava jednotiek. Podobne ako prírodné jednotky sú atómové jednotky vhodný systém jednotiek na použitie v jadrovej fyzike.
Možno sa stretnúť s veľkým počtom netradičných a neštandardných jednotiek napr. Hmotnosť Slnka alebo Megatona (1 000 000 ton TNT).

Právna kontrola váh a mier

Na zníženie výskytu podvodov má mnoho štátov štandardné definície mier a váh zakotvené v zákonoch.

Základné a odvodené jednotky

Rôzne systémy jednotiek sú založené na rôznych voľbách súborov základných jednotiek. Najpoužívanejší systém jednotiek je Medzinárodná sústava jednotiek SI. SI obsahuje 7 základných jednotiek. Všetky odvodené jednotky sa dajú odvodiť od týchto základných jednotiek.
Pre väčšinu veličín sú jednotky potrebné na vyjadrenie hodnôt veličiny. Napríklad doprava na čiastočné vzdialenosti bez použitia nejakého druhu jednotky je nemožná, pretože dĺžku nemožno popísať bez referencie, ktorá dá danej hodnote význam.
Všetky veličiny však nevyžadujú vlastné jednotky. Použitím fyzikálnych zákonov možno veľkosť jednotky jednej veličiny vyjadriť kombináciou jednotiek iných veličín. Vďaka tomu je potrebných len málo jednotiek. Tieto jednotky sa označujú ako základné. Ostatné jednotky sú odvodené. Ktoré jednotky sa považujú za základné je vecou voľby.
Základné jednotky SI nie sú najmenším možným súborom jednotiek. Boli definované menšie súbory. Napríklad existujú súbory jednotiek, v ktorých má elektrické a magnetické pole rovnakú jednotku. Sú založené na fyzikálnych zákonoch ktoré hovoria, že elektrické a magnetické pole sú rozličné prejavy rovnakej sily.

Reálne dôsledky

Jedným z príkladov dôležitosti jednoty jednotiek je zlyhanie programu NASA Mars Climate Orbiter, ktorý bol namiesto vstupu na obežnú dráhu Marsu náhodne zničený pri nehode v septembri 1999. Príčinou boli nezhody v komunikácii o hodnotách fyzikálnych jednotiek: rozličné programy používali rozdielne jednotky. Obrovské množstvo úsilia, času a peňazí tak prišlo nazmar.
15. apríla 1999 sa pre zmätočné inštrukcie zrútil nákladný let Korean Air z Šanghaja do Soulu – boli v metroch a výškomer bol v stopách. Posádka a 5 ľudí na zemi zahynulo, 37 bolo zranených.
V roku 1983 Boeingu 767 (známemu ako Gimli Glider) došlo palivo uprostred letu v dôsledku dvoch chýb v zásobovaní palivom.