Definícia, dohoda a praktické používanie merných jednotiek zohrávali kľúčovú úlohu v ľudskom úsilí od raného veku až dodnes. Kedysi boli veľmi rozšírené rôzne meracie systémy. V súčasnosti existuje celosvetový štandard, Medzinárodná sústava jednotiek (SI), forma metrickej sústavy. SI bol alebo je v procese prijímania na celom svete. Spojené štáty americké sú takmer určite posledné, ktoré tento systém prijali, ale aj tam sa čoraz viac používa.
Normy sú veľmi dôležité. Každá jednotka má stanovenú veľkosť. Meraná vzdialenosť, dĺžka, objem, hmotnosť alebo časový úsek sa opisuje ako určitý počet týchto jednotiek. Meranie sa môže uvádzať s určitým stupňom presnosti.
Vo fyzike a metrológii sú jednotky etalóny na meranie fyzikálnych veličín, ktoré potrebujú jasné definície, aby boli užitočné. Reprodukovateľnosť experimentálnych výsledkov je základom vedeckej metódy. Štandardný systém jednotiek to uľahčuje. Vedecké sústavy jednotiek sú zdokonalením koncepcie váh a mier, ktoré boli vyvinuté už dávno na komerčné účely.
Psychológia a medicína často používajú väčšie a menšie merné jednotky ako tie, ktoré sa používajú v každodennom živote, a hovoria o nich presnejšie. Rozvážny výber merných jednotiek môže výskumníkom pomôcť pri formulovaní aj riešení problému.
Merné jednotky patrili k prvým nástrojom, ktoré ľudia vynašli. Primitívne spoločnosti potrebovali základné miery na mnohé úlohy: stavbu obydlí vhodnej veľkosti a tvaru, výrobu odevov alebo výmenu potravín či surovín.
Zdá sa, že všetky prvé známe jednotné systémy mier a váh vznikli niekedy v 4. a 3. tisícročí pred naším letopočtom u starovekých národov v Mezopotámii, Egypte a údolí rieky Indus a možno aj v Elame v Perzii.
Od prijatia pôvodnej metrickej sústavy vo Francúzsku v roku 1791 sa vyvinulo niekoľko metrických sústav jednotiek. Súčasnou medzinárodnou štandardnou metrickou sústavou je Medzinárodná sústava jednotiek.
Pred celosvetovým prijatím metrického systému sa používalo mnoho rôznych meracích systémov. Mnohé z nich boli do určitej miery príbuzné. Často boli založené na rozmeroch ľudského tela.
Imperiálne jednotky aj americké zvykové jednotky sú odvodené od starších anglických jednotiek. Imperiálne jednotky sa používali najmä v Britskom spoločenstve národov a v bývalom Britskom impériu. Americké zvykové jednotky sú hlavným systémom merania v Spojených štátoch, avšak boli urobené určité kroky smerom k metrizácii.
Uvedené sústavy jednotiek sú založené na ľubovoľných jednotkových hodnotách, ktoré sú formalizované ako normy. Niektoré hodnoty jednotiek sa vo vede vyskytujú prirodzene. Sústavy jednotiek založené na nich sa nazývajú prirodzené jednotky.
Taktiež sa môžete stretnúť s veľkým množstvom zvláštnych a neštandardných jednotiek.
Rôzne sústavy jednotiek sú založené na rôznom výbere súboru základných jednotiek.
Najpoužívanejšou sústavou jednotiek je Medzinárodná sústava jednotiek (SI). Existuje sedem základných jednotiek SI. Všetky ostatné jednotky SI možno odvodiť z týchto základných jednotiek.
Pre väčšinu veličín je jednotka absolútne nevyhnutná na oznámenie hodnôt danej fyzikálnej veličiny. Napríklad vyjadriť niekomu konkrétnu dĺžku bez použitia nejakej jednotky je nemožné, pretože dĺžka sa nedá opísať bez referencie, ktorá sa používa na pochopenie danej hodnoty.
Nie všetky množstvá však vyžadujú vlastnú jednotku. Pomocou fyzikálnych zákonov možno jednotky veličín vyjadriť ako kombinácie jednotiek iných veličín. Preto je potrebný len malý súbor jednotiek. Tieto jednotky sa považujú za základné jednotky. Ostatné jednotky sú odvodené jednotky. Odvodené jednotky sú záležitosťou pohodlia, pretože sa dajú vyjadriť pomocou základných jednotiek. Ktoré jednotky sa považujú za základné jednotky, je vecou voľby.
Základné jednotky SI v skutočnosti nie sú najmenšou množinou. Boli definované menšie množiny. Existujú množiny, v ktorých má elektrické a magnetické pole rovnakú jednotku. Vychádza to z fyzikálnych zákonov, ktoré ukazujú, že elektrické a magnetické pole sú vlastne rôzne prejavy toho istého javu. V niektorých vedných oblastiach sa takéto sústavy jednotiek veľmi uprednostňujú pred sústavou SI.
Každá hodnota fyzikálnej veličiny sa vyjadruje ako porovnanie s jednotkou tejto veličiny. Napríklad hodnota fyzikálnej veličiny Q sa zapíše ako súčin jednotky [Q] a číselného faktora:
Znamienko násobenia sa zvyčajne vynecháva, rovnako ako sa vynecháva medzi premennými vo vedeckom zápise vzorcov. Vo vzorcoch možno s jednotkou [Q] zaobchádzať, akoby to bol druh fyzikálneho rozmeru: viac o tomto zaobchádzaní nájdete v časti o rozmerovej analýze.
Je potrebné rozlišovať medzi jednotkami a normami. Jednotka je pevne stanovená svojou definíciou a nezávisí od fyzikálnych podmienok, ako je napríklad teplota. Naproti tomu etalón je fyzikálnou realizáciou jednotky a realizuje túto jednotku len za určitých fyzikálnych podmienok. Napríklad meter je jednotka, zatiaľ čo kovová tyč je etalón. Jeden meter je rovnako dlhý bez ohľadu na teplotu, ale kovová tyč bude dlhá jeden meter len pri určitej teplote.
To nie je pravda. Správne tvrdenie je, že hustota je hmotnosť delená objemom:
Vyjadrenie fyzikálnej hodnoty v inej jednotke
Prepočet jednotiek zahŕňa porovnanie rôznych štandardných fyzikálnych hodnôt, buď jednej fyzikálnej veličiny, alebo fyzikálnej veličiny a kombinácie iných fyzikálnych veličín.
Teraz sú obe hodnoty číselné, takže stačí vypočítať ich súčin.
Alebo, čo je matematicky to isté, vynásobte Q jednotkou, súčin je stále Q:
Napríklad máte výraz pre fyzikálnu hodnotu Q, ktorá zahŕňa jednotku stopa za sekundu (), a chcete ju vyjadriť v jednotke míľa za hodinu ():
Dodatok B k Príručke NIST 44, vydanie 2002