ヤード・ポンド法
帝国単位が定められた1824年の度量衡法は、後にイギリス連邦となるイギリス帝国の当時の植民地でも使われた。この時13植民地は既にイギリスから独立してアメリカ合衆国となっていたため、イギリスの度量衡法は導入されていない。
植民地が自治領となったとき、自ら度量衡を管理する権利も獲得した。多くは、帝国単位を元にその地域に合わせて変化させた。インド と香港 は、その地域の土着の単位で帝国単位を補った。カナダの一部 と南アフリカ では、植民地時代の初期から土地調査の単位を含めて土着の単位を使っていたが、多くの地域ではイギリスで使われていた単位のサブセットのみを使用していた。特に、ストーン、クォーター、センタルは、オーストラリア、カナダ、インド では法制化されなかった。さらに、カナダは取引のために米国に合わせた2000ポンドのトン(ショートトン)を合法化したが、帝国単位のガロンも維持していた。
1959年のヤードの標準化は英米間だけの合意ではなく、カナダ、オーストラリア、ニュージーランド、南アフリカも合意した。これらの国の研究所も合意に参加していた。
カナダ・オーストラリア・ニュージーランド・アイルランドなど、従来帝国単位を使っていた国々は、1970年代以降メートル法に移行した。しかしカナダではメートル法の表示を先にする限り帝国単位の併記も認めており、移行は実質的に頓挫している。ギムリー・グライダーの燃料切れはカナダにおける移行の失敗を象徴する事件である。
1776年の独立宣言以前、後にアメリカ合衆国になる13植民地ではイギリスと同じ単位を使用していた。アメリカ合衆国憲法に先立つ連合規約では、中央政府に「アメリカ合衆国中至る所における度量衡の標準を固定する唯一かつ排他的な権利と権限」を付与した。アメリカ合衆国の成立の後、憲法において「度量衡の標準を固定する」議会の権利を再確認したが、商業と度量衡を管理する権利は個々の州に保留した。
1789年のアメリカ合衆国第1議会において、トーマス・ジェファーソンは新しい共和国で使われる通貨と度量衡の計画を作成するよう命じられた。翌1790年の報告書の中で、既存の度量衡はしっかりした物であるが、その基準となる物がアメリカ合衆国の管理下にないことに言及した。彼の報告書では、アメリカ合衆国独自の標準を作成し、十進ベースのシステムを採用するのが適切であると提案されていた。結局、既存の度量衡のまま維持された。
長年、計量単位の一致を確実にするための行動は、連邦レベルでは行なわれなかった。初期の入植者がもたらした単位は、彼らの目的にかなうように見えた。議会も何もしなかった。しかし、東海岸測量局の本部長のフェルディナンド・ルドルフ・ハスラーは、彼の故郷のスイスでフランスのMètre des Archives(当時のメートル原器)の写しを得ることができた。1810年、フェルディナンド・ハスラーは、計測器と原器を得るために、財務省によってヨーロッパに送られた。
1827年、米国の大臣はアルバート・ギャラティンはロンドンで英国政府が所有していたトロイポンド原器の「正確な写し」を得た。それは翌1828年にアメリカ合衆国の重量を参照するのに採用された。
1821年、当時の国務長官ジョン・クィンシー・アダムズは、1817年に上院によって委任された研究に基づく、メートル法の採用を推薦した報告書を提出した。しかし、議会は何もしなかった。
1832年、財務省は関税の目的のための長さの単位として36インチのヤード、重さの単位として7000グレーンの常用ポンド、体積の単位として231立方インチのガロン(アン女王のガロン)と2150.42立方インチのブッシェルを採用した。議会がしたことはヤードとガロンのサイズを固定することだけで、アメリカ合衆国の全域で標準を普及させるためには何もしなかった。
19世紀の間、個々の州で独自の標準が発展し、体積ではなく重量(質量)に基づく様々なブッシェルが登場した。それらの値は州によって、対象の商品によって異なっていた。この統一性の欠如は州の間の取引を麻痺させた。そこで、1905年に国立標準局は、統一された標準の欠如と行政監督の手段を議論するための州の会議を招集した。会議は翌年も開催され、その後、米国計量会議(NCWM:National Conference on Weights and Measures)として知られる年次集会になった。1915年、米国計量会議は最初の典型的な標準を発表した。ブッシェルは完全には標準化されなかった。シカゴ・マーカンタイル取引所は、2013年5月現在でも商品ごとに異なるブッシェルを使用している。例えば、トウモロコシの1ブッシェルは56ポンド、小麦の1ブッシェルは38ポンド、大豆の1ブッシェルは60ポンド、冬小麦(硬質・軟質とも)の1ブッシェルは60ポンドである。他の商品の取引は、ポンド、ショートトン、またはメートルトンで行われる。
議会は1866年に、取引でのメートル法の使用を承認した。これは、ラテンアメリカでのメートル法化のプロセスの真っ最中に行われた。また、1875年にメートル条約を批准し、1897年のメンデンホール指令の下で、ポンドとヤードを国際キログラム原器・国際メートル原器に基づいて再定義した。1ヤードは1200 mと再定義され、このためイギリスとアメリカで多少の数値の違いが発生することになった。
1901年、度量衡の管理は連邦機関(国立標準局)に移管された。国立標準局は1988年に国立標準技術研究所(NIST)となった。
19世紀の米国の経済成長を麻痺させていた議会の不活発さと度量衡の統一性の欠如は国立標準局の設立につながり、1905年の州の会議の招集の結果米国計量会議が始まった。国際度量衡総会(政府間組織)への加盟のような国際関係に関しては米国政府自体が主導しなければならないが、米国内の度量衡の「事実上の」制御はこの民間組織が行っている。
1959年7月、NISTおよびオーストラリア・カナダ・ニュージーランド・南アフリカ・イギリスの相当する組織の間で、ヤードとポンドをキログラムとメートルに基づいて再定義する合意が署名された。これらの新しい単位は、国際ヤード・ポンドとして知られる。議会は、この行動に対し支持も拒否もしなかった(を参照)。なお、フィートについての古い値は測量用に残された(測量フィート)。
アメリカ合衆国は、1875年に締結されたメートル条約の原加盟国であり、以降、法律上はメートル法を公式の単位系としている。ヤード・ポンド法をcustomary unit(慣用単位)と呼んでいるのは、そのためである。しかし、メートル条約加盟から1世紀以上も経過している今日でも、アメリカ合衆国では一般にはヤード・ポンド法の方が広く使用されている。1992年以降、日常的に使用する単位をメートル法(国際単位系)へ移行するための連邦政府の取り組み(メートル法化)もあるが、法的にはヤード・ポンド法の使用は禁止されていない。商品のラベルをメートル法のみで記すことは、ニューヨーク州以外では認められている。アメリカ合衆国では、今でも、メートル法への移行に反対する運動がある。
ヤード・ポンド法は工学の分野でも長く使われて来た。ヤード・ポンド法の工学の単位で最も早く使われ出したのは、馬力と華氏度(ファーレンハイト度)だった。馬力は、1782年にジェームズ・ワットによって、33000ポンドの水を1分間に1フィート汲み上げるのに必要な仕事率として定義された。華氏度は、1713年ごろにガブリエル・ファーレンハイトによって、当初は過飽和状態の塩と氷を混ぜたものが凍る温度を0度、人の体温を96度として定義された。1777年に王立協会(当時の議長はヘンリー・キャヴェンディッシュ)が、水の融点を32度、標準大気圧における水の沸点を212度とするようファーレンハイトの温度目盛りを修正した。
英国熱量単位(Btu)は、1ポンドの水の温度を華氏1度上げるのに必要な熱量と定義される。この単位は1859年にはすでに使用されており、フランスでメートル法の熱量の単位が用いられるよりも早かった。メートル法の熱量の単位カロリーは、1824年にニコラ・クレマンがキログラムと摂氏度を用いて定義したものである。
1873年、英国科学協会(当時の議長はケルヴィン卿ウィリアム・トムソン)の委員会は、一貫性の概念をメートル法に導入し、CGS単位系の力の単位ダインと仕事の単位エルグを提案した。2年後、ウィリアム・トムソンの兄のジェームズ・トムソンは、ヤード・ポンド法に一貫性の概念を持ち込み、力の単位パウンダルを導入したFPS単位系を構築した。FPS単位系の仕事の単位はフィート・パウンダルとなる。
ヤード・ポンド法の力学の単位系には他に、アーサー・メーソン・ワーシントンが提案した英国重力単位系(BG:British Gravitational System)と、英国工学単位系(EE:English Engineering units)がある。どちらも重力加速度に依存しており、力の単位として重量ポンドを使用するが、ニュートンの運動の法則に対するアプローチが異なる。英国重力単位系では、質量ではなく力を基本単位とし、スラグを慣性(質量ではない)の組立単位とする。一方、英国工学単位系では一慣性のないアプローチを使い、運動方程式に重力(g)のために加速度を導入する。どちらのアプローチでも、重量ポンド(重量キログラムでも同様だが)の値が地域によって異なるという問題を引き起こす。そのため、1901年に国際度量衡総会(CGPM)で「度量衡の国際的なサービス」で使用するgの基準値(標準重力加速度)を決定した。その値は北緯45度におけるgの値で、正確に9.80665(32.174)である。
それぞれの単位系で、ニュートンの第2法則は以下のように表される。
BG: 力(重量ポンド) = 慣性(スラグ) × 加速度(フィート毎秒毎秒)
EE: 力(重量ポンド) = 質量(ポンド) × g × 加速度(フィート毎秒毎秒)
FPS: 力(パウンダル) = 質量(ポンド) × 加速度(フィート毎秒毎秒)
FPSは多くの工学の授業や教科書では無視され、例えばロン・ダービーはSIとともにEEを使用し、BGとEEを「archaic(古風、昔風、すたれた)」と記述している。
ヤード原器とトロイポンド原器は、1834年のイギリス国会議事堂の火事により焼損した。委員会によって1841年に公表された報告書に基づき、新しいヤードとポンドの原器は、利用できる最高の第二の資料を使って製造された。以前の原器とは異なり、白金製の新しいポンド原器は、常用ポンドの重さであった。新しいヤード原器は真鍮製で、1ヤードより少し長く、両端に円形の穴があって、そこに差し込まれた金のプラグに刻まれた線の間を1ヤードと定めた。これは、フランスのmètre des Archives(当初のメートル原器)での経験から、摩損を防ぐために工夫したものである。1855年の議員法によって、新しい長さと重さの原器が承認された。30年前にアメリカ合衆国とイギリスで異なるガロンを採用したという失敗を受け、ヤード原器とポンド原器の写しの1つが米国政府に提供された。米国に提供されたポンド原器の写しは、米国内ではミントポンド("Mint pound"、造幣局ポンド)として知られる。
1878年の度量衡法が可決されて以降、ヤード原器は一定の割合で減っていることがわかった。1950年に、その率が約30年に1ppmであるとわかった。一方、白金とイリジウムの合金でできた国際メートル原器(1889年にmètre des Archivesに代わってメートル原器となった)は、ヤード原器よりも安定していた。米英両国ともメートル条約の加盟国であるので、国際メートル原器・国際キログラム原器の写しの交付を受けた。ミントポンドもまた出来映えが良くないことがわかった。
1866年に、米国政府は契約法でメートル法の単位を使用することを合法化した。そして、慣習単位とメートル法の換算値を、取引に十分な有効数字5桁で定義した。
1893年、メンデンホール指令の下で、アメリカ合衆国は長さの標準としての1855年のヤード原器と質量の標準としてのミントポンドを廃止し、1866年の法律の使用していた換算値を使って、メートルとキログラムに基づいてヤードとポンドを再定義した。イギリスでは、帝国単位でメートル法の原器の比較を行い、それに基づき度量衡法 (イギリス)でメートルとキログラムに基づいてヤードとポンドを再定義した。加えて、英国政府が保持する原器によるヤードとポンドの定義も再確認されたので、ヤード・ポンドには2つの異なる定義が存在することとなった。英米のヤード・ポンドの違いは、2~3ppm程度であった。
第二次世界大戦の終りまでに、カナダ・オーストラリア・ニュージーランド・南アフリカの標準研究所もポンドとヤードの原器の写しを保有した。マグリービが「不安定」と記述した(pg 290)これらの法的かつ技術的な矛盾が、1946年の連邦科学会議の開催に至った。会議では、イギリス連邦諸国とアメリカ合衆国のすべてが、メートルとキログラムに対する同意された比率によってヤードとポンドを再定義しなければならないと提案した。
この合意に基づき、1959年にヤードとポンドは以下のように再定義された。
1 国際ヤード = 0.9144
1 国際ポンド = 0.45359237
ポンドの換算値は、7で割り切れるように最後の桁が選ばれ、グレーンが正確に64.79891となるように作られた。
イギリスは1963年にこの協定に批准した。カナダでは、完全な国際合意に9年先行して1951年にこれらの値を採用していた。アメリカ合衆国議会は、協定に批准も否決もしなかった。
1959年以前、帝国単位と慣用単位とでヤードやポンドの値は十分に近く、ほとんどの目的において、長さ・面積・体積・質量の単位の大きさの違いは無視することができた。また、単位の使われ方も異なっていた。例えば、短い距離は米国ではフィートで測る が、英国ではヤードを使用する。1959年の国際ヤードの導入は、米国の測量において小さいが、目立つ影響を引き起こした。その結果、他の州が国際フィートを採用する中、米国のいくつかの州では今なお最初の定義による値を「測量マイル」「測量フィート」の名前で保持している。
1ポンド以上の重さの単位の定義は慣用単位と帝国単位とで異なる。帝国単位では14ポンドのストーン、8ストーンのハンドレッドウェイト、2240ポンド(20ハンドレッドウェイト)のトンを使用するが、慣用単位ではストーンを使用せず、100ポンドのハンドレッドウェイトと2000ポンド(20ハンドレッドウェイト)のトンを使用する。国際貿易において、2240ポンドのトンは「ロングトン」、2000ポンドのトンと「ショートトン」と呼ばれる。体重は、慣用単位ではポンドで、帝国単位ではストーンとポンドで表される。
トマス・ジェファーソンのPlan for Establishing Uniformity in the Coinage, Weights, and Measures of the United Statesによれば、イギリスでは14種類の異なるガロンが使われており、ガロンの大きさは、224から282にまでわたった。
1832年、議会による何の指示がないため、米国財務省は、2番目に少ないガロンである231立方インチ(3.785リットル)の「アン女王ガロン」を米国の財政のための公式のガロンに選んだ。16米液量オンスで1米パイント、8パイントで1ガロンとなる。1824年イギリスの度量衡の改革の法制化により、古いガロンは廃止されて、62 °F(17 °C)の10ポンドの水の体積と定義された新しいガロンに置き換えられ、実験によりその値は277.42立方インチ(4.546リットル)であると決定された。20英液量オンスで1英パイントとなる。英液量オンスは0.96米液量オンスである。
米国慣用単位では、液量と乾量とで、同じ名前で大きさの異なる体積の単位を使用している。乾量パイントは28.875立方インチ(473 mL)だが、米液量パイントは28.875立方インチ(473 mL)、英パイントは34.68立方インチ(568 mL)である。帝国単位には乾量単位が存在しない。
国際商品市場では、バレル(42米ガロン、約159リットル)がロンドンとニューヨーク・シカゴの両方で原油の取引に、トロイオンス(約31.10グラム)が貴金属の取引に使われるが、ロンドン市場はメートル法を使い、シカゴ商品取引所は慣用単位を使用する。