Имперские и американские общепринятые системы измерения - Imperial and US customary measurement systems

Таможня Цинциннати c. 1850–1860 гг.
Правительства были одними из первых пользователей мер и весов - часто с целью сбора налогов. В Соединенных Штатах Казначейство США, а не Конгресс, взяло на себя ведущую роль в создании стандартной системы мер и весов .

И имперская, и американская системы измерения являются производными от более ранней английской системы измерения, которая, в свою очередь, восходит к древнеримским единицам измерения , а также к каролингским и саксонским единицам измерения.

Американская система обычая единиц была разработана и использована в Соединенных Штатах после американской революции , на основе подмножества английских единиц , используемых в тринадцати колониях ; это преобладающая система единиц в Соединенных Штатах. Имперская система единиц была разработана и используется в Соединенном Королевстве и его империи , начиная с 1826 метрическая система была в той или иной степени, заменил имперской системы в странах , которые когда - то использовали его.

Большинство единиц измерения были так или иначе адаптированы со времен норманнского завоевания (1066 г.). Меньше всего изменились единицы линейной меры - ярд (который заменил букву ) и цепочка - это меры, выведенные в Англии. Лапка используется ремесленника вытеснил дольше нога используется в сельском хозяйстве. Аграрная нога была снижена до 10 / 11 его прежнего размера, в результате чего стержня, шест или окунь , чтобы стать 16+12 (вместо старых 15) сельскохозяйственных футов. Фарлонг и акр после, как она стала мерой размера куска землиа не его стоимости, остаются относительно неизменными. За последнюю тысячу лет в Англии использовались три основных фунта стерлингов. Тройская фунт (5760 зерен ) использовали для драгоценных металлов, то фунт Аптекарского , (также 5760 зерен) был использован фармацевтами и эвердьюпойс фунт (7000 зерен) был использован для общих целей. Аптекарские и тройские фунты делятся на 12 унций (480 гран), а фунт экирдупуа - 16 унций (437,5 гран). Единица объема, галлон , имеет разные значения в Соединенных Штатах и ​​в Соединенном Королевстве: жидкий галлон США составляет около 0,83 имперского галлона, а сухой галлон США составляет около 0,97 британского галлона. Галлон жидкости в США был основан на галлоне вина, использовавшемся в Англии до 1826 года.

После Декларации независимости Соединенных Штатов единицы измерения в Соединенных Штатах превратились в то, что теперь известно как обычные единицы . Соединенное Королевство пересмотрело свою систему измерения в 1826 году, когда оно ввело имперскую систему единиц . Это привело к тому, что у двух стран были разные галлоны. Позже в этом веке были предприняты усилия по согласованию определения фунта и ярда в двух странах с использованием копий стандартов, принятых британским парламентом в 1855 году. Однако эти стандарты были низкого качества по сравнению со стандартами, разработанными для Соглашение счетчика . В 1960 году две страны согласовали общие определения ярда и фунта, основанные на определениях метра и килограмма . Это изменение, составившее несколько частей на миллион, не имело большого эффекта в Соединенном Королевстве, но привело к тому, что в Соединенных Штатах были введены две немного разные системы линейных измерений - международная система и система геодезистов.

Английские единицы измерения

Серебряный пенни Этельстана (924-939), от которого произошло название пеннивейт ( dwt )

Английские единицы измерения произошли от комбинации римских , каролиньских и саксонских единиц измерения. Они были предшественниками как имперской системы единиц (впервые определенной в 1824 году, чтобы вступить в силу в 1826 году), так и традиционных единиц Соединенных Штатов, которые эволюционировали из английских единиц с 1776 года.

Самые ранние записи английских единиц измерения включают вес (и, следовательно, стоимость) саксонских монет. Пенни введен Offa было около 20 зерен (1,296 г). Эдуард Старший увеличил вес английского пенни до 26 гран (1,685 г), таким образом совместив его с пенни Карла Великого . Ко времени нормандского завоевания (1066 г.) оно уменьшилось до 24 зерен (1,555 г). Эта величина впоследствии была названа пеннивейт и легла в основу единиц веса Троя - тройской унции, используемой до сих пор для взвешивания драгоценных металлов. Эдуард I (1272–1307) прервал связь между ценностью монеты и ее весом, когда он обесценил английскую чеканку, введя крупу (четыре пенса), которая весила 89 гран вместо ожидаемых 96 гран. Дальнейшая девальвация крупы произошла в 1350-х годах, когда ее вес был уменьшен до 72 гран.

Бронзовая шерсть весом 14 фунтов (6,4 кг) (1550–1600) с печатью Королевского герба
( Музей Виктории и Альберта )

В саксонские времена земля оценивалась как по экономической ценности, так и по размеру. В Книге Судного дня использовалась шкура , экономическая единица измерения. В других ссылках фарлонг и руд, по-видимому, относятся к процедурам вспашки. Особый интерес вызвала крестовина, длина которой составляла 15 северогерманских футов, при этом северогерманская ступня равнялась 335 мм (13,2 дюйма). Ремесленники же использовали более короткую римскую ногу.

Стандартный троянский фунт, уничтоженный пожаром в 1834 году.

Стандартизация мер и весов была постоянной проблемой для монархов. В 965 году нашей эры король Эдгар издал декрет, «что только одна гиря и одна мера должны проходить во владениях короля». В 1197 году Ричард I издал указ, согласно которому меры зерна и зернобобовых, а также вина и эля должны быть одинаковыми по всей Англии. Magna Carta , подписанный королем Иоанном в 1215 году продлен это включить ткань. Где-то между 1266 и 1303 годами меры веса и веса в Англии были радикально пересмотрены законом, известным как « Состав дворов и насестов» ( Compositio ulnarum et perticarum ), часто известный как Compositio для краткости. Этот закон, приписываемый либо Генри III или его преемник Эдуард I, установил новую ногу , которая была точно +10 / +11 длиной старой стопы, с соответствующим снижением размеров двора, флигель, дюймы и Barleycorn. (Фарлонги остались прежние, но стержень изменяется от 15 футов до старых 16 1 / 2 новых ног.)

В 1324 году Эдуард II систематизированы единицы длины, определяя как дюйма 3 barleycorns, стопы , как 12 дюймов, во дворе , как 3 фута, окуня , как 5 1 / 2 ярдов, и акр как область 4 40 окуней. Помимо элла (45 дюймов или 114,3 см, который продолжал использоваться в торговле тканями) и цепи (введенной Эдмундом Гюнтером в 1620 году и использовавшейся при топографической съемке), эти единицы составляли основу единиц длины английская система измерения. Однако единицы измерения менялись много раз: во времена Генриха VIII эталоны из латуни производились, во времена Елизаветы I они были заменены эталонами из бронзы, а в 1742 году, после того как научные сравнения показали отклонение до 0,2 % от среднего, была предложена (но не изготовлена) окончательная стандартная верфь.

В средневековье сельскохозяйственные продукты, кроме шерсти, в основном продавались в больших объемах, с годами вводились различные бушели и галлоны для различных товаров. В начале четырнадцатого века шерсть торговля традиционно использовала эвердьюпойс систему весов, процесс , который был формализован Эдуардом III в 1340 году В то же время, камень , когда используются взвешивать шерсть, был оформлен как 14 фунтов.

В период Тюдоров в английские меры и весы были внесены многочисленные реформы. В 1496 году Генрих VII приказал, чтобы эталонные копии ярда, фунта и галлона были изготовлены из латуни и распространены в определенных городах по всему королевству. Многие гири и меры, которые вкрались в употребление, были запрещены: в 1527 году Генрих VIII запретил Тауэрский фунт (5400 зерен против 5760 зерен аптекарских и тройских фунтов) и торговый фунт (6750 зерен против 7000 зерен фунта эвердупуа). а в 1592 году Елизавета I приказала использовать «статутную милю» (5280 футов против 5000 футов лондонской или староанглийской мили).

Согласно Акту Союза 1707 года , Шотландия, разработавшая свою собственную систему мер и весов независимо от Англии, отказалась от них в пользу английских мер и весов. В Акты Союза 1800 , который объединил в Ирландии с Великобританией было меньше влияния на мер и весов-ирландских мер и весов будучи основаны на английской ноге и фунт тучность , так как 1351, хотя ирландское акров и мили были основаны на окуня 7 ярдов, а не 5+12 ярда как в Англии.

К началу девятнадцатого века многие товары имели свой собственный набор единиц, единицы измерения для шерстяной и суконной промышленности имели единицы измерения, специфичные для этих товаров, хотя и производные от фунта эвердупуа или фута, в то время как вино и пиво использовали единицы измерения с те же названия, но разные размеры - галлон вина составляет 231 кубический дюйм, а галлон пива или эля - 282 кубических дюйма. Сельскохозяйственная продукция продавалась за бушель, который был основан на еще одном галлоне - сухом галлоне в 268,8 кубических дюймов. Несмотря на то, что это прямо не разрешено законом, многие рынки использовали бушели в зависимости от веса, а не объема при продаже пшеницы и ячменя.

Имперские единицы

Публичные копии эталонного двора и его отделений в Гринвичской обсерватории

Британский Акт о мерах и весах 1824 г. отменил все существующее британское законодательство о мерах и весах, некоторые из которых были приняты еще в 1300-х годах, и пересмотрел существующие единицы измерения. В частности, новый эталонный ярд и тройской фунт были изготовлены как эталоны для длины и веса соответственно. Новая мера, британский галлон , который заменил многие используемые галлоны, был определен как объем 10 фунтов воды при 62 ° F (17 ° C), который после санкционированных экспериментов был определен как 277,274 кубических дюйма. . Бушель , который , как и на галлон, было определений , отражающих различные галлоны, был определен как 8 имперских галлонов.

Закон 1824 г. также внес некоторые изменения в управление стандартами мер и весов: ранее стандарты были переданы парламенту, но закон передал эту ответственность Министерству финансов . Законом также создана инспекция мер и весов.

Стандартный двор и фунт были потеряны в 1834 году, когда пожар частично разрушил Вестминстерский дворец. Согласно отчету, опубликованному в 1841 году комиссией, новые стандартные верфи и фунты были изготовлены с использованием наилучших доступных вторичных источников. В отличие от предыдущего стандарта, новым стандартом фунта стерлингов был энирдупой фунта стерлингов. Они были приняты парламентским актом в качестве эталонов длины и веса в 1855 году. После провала по поводу различных галлонов, которые были приняты Соединенными Штатами и Соединенным Королевством тридцатью годами ранее, одна из копий эталонного двора была предложено и принято правительством Соединенных Штатов.

Закон 1835 года о мерах и весах исправил ряд недостатков Закона 1825 года. В ответ на заявления торговцев, камень и центнер были формально определены как 14 фунтов и 112 фунтов соответственно, и эксперимент по определению «навороченной» меры, изложенной в Законе 1824 г., был прекращен. Не все ремесла следовали за использованием камня 14 - Бриттен, например, в 1880 году каталогизировал ряд различных ценностей камня в различных британских городах, от 4 фунтов до 26 фунтов. Закон 1835 года также ограничил использование меры Трои. к драгоценным металлам и требовал, чтобы уголь продавался по весу, а не по объему.

Разливное пиво - один из немногих товаров в Соединенном Королевстве, который до сих пор продается за имперскую пинту.

Закон о мерах и весах 1878 года внес в него изменения в режим проверки мер и весов, используемых в торговле. Закон также подтвердил использование стандартного двора латуни и стандартного фунта платины в качестве стандартов для использования в Соединенном Королевстве, подтвердил использование аптекарских мер в фармацевтической промышленности, подтвердил определение галлона 1824 года, удалил фунт Троя из список юридических единиц измерения, добавил сажень к списку юридических единиц и зафиксировал отношение метрических единиц к имперским: один метр равен 39,3708 дюйма, а один килограмм равен 15432,3487 гранам (1 фунт = 0,453592654 кг). После принятия закона объем галлона, который был определен как объем 10 фунтов дистиллированной воды при 62  ° F (17  ° C ), был повторно измерен и установлен на уровне 277,42 кубических дюймов, хотя таможня и акцизы HM продолжали используйте определение 1824 года для акцизных целей.

Дорожные знаки в Соединенном Королевстве используют мили.

Закон о мерах и весах 1878 г. фактически запретил использование метрических весов в торговле, поскольку Соединенное Королевство отказалось подписать Конвенцию о счетчиках тремя годами ранее. Стандартный имперский двор не был стабильным - в 1947 году была определена скорость его усадки, которая составляла одну часть на миллион каждые 23 года. В апреле 1884 года Х. Дж. Чейни, смотритель стандартов в Лондоне, неофициально связался с BIPM (хранителями эталонного счетчика), чтобы узнать, будет ли BIPM откалибровать некоторые эталоны счетчиков, которые были произведены в Соединенном Королевстве. Брох , директор BIPM, ответил, что он не уполномочен проводить такие калибровки для стран, не являющихся членами. 17 сентября 1884 года британское правительство подписало конвенцию от имени Соединенного Королевства. Закон о мерах и весах 1897 года разрешил использование метрических единиц в торговле; в следующем году будет опубликован список эквивалентов метрической системы в британской системе мер.

В соответствии с Законом о мерах и весах 1824 г. хранение эталонного двора и фунта, а также управление мерами и весами было возложено на казначейство, но проверка осуществлялась на местном уровне. Закон 1835 года официально описывал офис и обязанности инспекторов мер и весов и требовал, чтобы каждый городок назначал таких должностных лиц, а Закон 1866 года передал ответственность за меры и весы Совету по торговле . В 1900 году Совет по торговле учредил Национальную физическую лабораторию (NPL), чтобы обеспечить лабораторное оборудование для мер и весов.

После принятия Закона 1897 г. меры и веса в Соединенном Королевстве оставались относительно неизменными до окончания Второй мировой войны . К середине века разница в 2 части на миллион между британскими и американскими стандартными ярдами вызвала проблемы - в 1900 году допуск в 10 частей на миллион был достаточным для науки, но к 1950 году этот допуск сократился до 0,25 частей на миллион. . В 1960 году представители NPL и других национальных лабораторий Соединенных Штатов и Содружества согласились изменить определение ярда на ровно 0,9144 метра, что было ратифицировано британским правительством как часть Закона о мерах и весах 1963 года.

Стандарты для галлона, полгаллона, кварты и пинты, ранее использовавшиеся в колонии Виктория . Сейчас часть Национального архива Австралии .

Метрикация в Соединенном Королевстве началась в середине 1960-х годов. Первоначально эта метрика была добровольной, и к 1985 году многие традиционные и имперские единицы измерения были добровольно изъяты из использования в розничной торговле. Закон о мерах и весах 1985 года официально утвердил их удаление для использования в торговле, хотя имперские единицы были сохранены для использования на дорожных знаках, а наиболее распространенные имперские веса, такие как фут, дюйм, фунт, унция, галлон и пинта, продолжали использоваться в розничная торговля для продажи сыпучих товаров или товаров, измеряемых или взвешиваемых на глазах у покупателя. С 1 января 2000 года было незаконно использовать британские единицы измерения для мер и весов в розничной торговле в Соединенном Королевстве, за исключением дополнительных единиц или для продажи разливного пива и сидра в пинтах или молоке, которые продаются в многоразовых контейнерах.

Британская империя

Когда колонии достигли статуса доминиона , они также получили право контролировать свои собственные системы мер и весов. Многие приняли имперскую систему единиц с местными вариациями. Индия и Гонконг дополнили имперскую систему единиц своими собственными местными единицами измерения, некоторые части Канады и Южной Африки включили единицы измерения землеустройства от более ранних колониальных хозяев в свои системы измерения, в то время как многие территории использовали только подмножество используемых единиц в Соединенном Королевстве - в частности, камень , четверть и центаль не были внесены в каталог, среди прочего, в законодательстве Австралии, Канады и Индии. Кроме того, Канада согласовала свою тонну с мерами США, каталогизировав тонну в 2000 фунтов как разрешенную для торговли, но сохранила имперский галлон.

Стандартизация верфи в 1960 году потребовала соглашения не только между Соединенными Штатами и Соединенным Королевством, но также с Канадой, Австралией, Новой Зеландией и Южной Африкой, у каждой из которых были свои собственные лаборатории стандартов.

Обычные единицы США

Фунт Троя, построенный Управлением мер и весов Береговой службы - c. 1832–39

До провозглашения независимости в 1776 году тринадцать колоний, которые должны были стать Соединенными Штатами, использовали английскую систему измерения . В Статьи Конфедерации , которая предшествовала Конституции дала центральное правительство «подошву и исключительное право и власть ... фиксируя Стандарт мер и весов на всей территории Соединенных Штатов.» После образования Соединенных Штатов Конституция подтвердила право Конгресса «устанавливать стандарт мер и весов», но оставила за собой право регулировать торговлю, а также меры и весы за отдельными штатами.

Во время Первого Конгресса Соединенных Штатов в 1789 году Томас Джефферсон должен был составить план валюты и весов мер, которые будут использоваться в новой республике. В своем ответе в 1790 году он отметил, что существующая система измерения надежна, но контроль над базовым артефактом не находится под контролем Соединенных Штатов. В его отчете были предложены способы производства местного стандарта, а также оставлена ​​возможность для принятия десятичной системы, если это будет целесообразно. При этом существующие стандарты были сохранены.

Фердинанд Хасслер, который приобрел стандартные веса в Европе от имени Казначейства США.

В течение многих лет на федеральном уровне не предпринималось никаких действий для обеспечения гармонии в единицах измерения - единицы, приобретенные ранними колонистами, казалось, служили их цели. Конгресс ничего не сделал, но Фердинанд Хасслер , суперинтендант исследования Восточного побережья , который в 1790 году встретился, используя контакты в своей родной Швейцарии, приобрел копию [французского] mètre des Archives . В 1810 году Казначейство отправило Фердинанда Хасслера в Европу для приобретения измерительных приборов и эталонов.

В 1827 году Альберт Галлатин, министр Соединенных Штатов в Лондоне, приобрел «точную копию» тройского фунта британского правительства, который в 1828 году был принят в качестве контрольной копии веса в Соединенных Штатах.

В 1821 году Джон Куинси Адамс , тогдашний государственный секретарь, представил отчет, основанный на исследовании, проведенном по заказу Сената в 1817 году, в котором рекомендовалось не принимать метрическую систему. Конгресс ничего не сделал, и в 1832 году Казначейство приняло ярд в 36 дюймов в качестве единицы длины для таможенных целей, аверирдупуа-фунт в 7000 гран в качестве единицы веса и галлон в 231 кубический дюйм («галлон королевы Анны») и бушель 2150,42 кубических дюймов в качестве единиц объема. Конгресс мало что сделал для продвижения стандартов в Соединенных Штатах, кроме установления размера ярда и галлона.

Список девятнадцатого века различных бушелей по состоянию и товарам

На протяжении девятнадцатого века отдельные государства разработали свои собственные стандарты, и, в частности, появилось множество бушелей, основанных на весе (массе), а не на объеме, зависящих как от товара, так и от государства. Это отсутствие единообразия подорвало торговлю между штатами, и в 1905 году Национальное бюро стандартов созвало собрание штатов, чтобы обсудить отсутствие единых стандартов и, во многих случаях, средства регулирующего надзора. В следующем году было проведено собрание, которое впоследствии стало ежегодным, известным как Национальная конференция по мерам и весам (NCWM). В 1915 году конференция опубликовала свои первые эталоны. Бушель не был полностью стандартизирован, и Чикагская товарная биржа все еще (май 2013 г.) использует разные бушели для разных товаров: бушель кукурузы - 56 фунтов, бушель овса - 38 фунтов, бушель соевых бобов - 60 фунтов и бушель красной зимы. пшеница (как твердая, так и мягкая) также 60 фунтов. Прочие товары на бирже учитываются в фунтах, коротких тоннах или метрических тоннах.

Одним из действий, предпринятых Конгрессом, было разрешение использовать метрическую систему в торговле (1866 г.), сделанную в разгар процесса метрической системы в Латинской Америке . Другие действия заключались в ратификации Метрической конвенции в 1875 году и в соответствии с приказом Менденхолла 1897 года, чтобы переопределить фунт и ярд с точки зрения международного прототипа килограмма и международного прототипа счетчика соответственно.

В 1901 году управление мерами и весами было передано федеральному агентству, Национальному бюро стандартов, которое в 1988 году стало Национальным институтом стандартов и технологий. Бездействие Конгресса и отсутствие единообразия весов и мер, которые препятствовали экономическому росту США в девятнадцатом веке, привели к тому, что Национальное бюро стандартов созвало собрание штатов в 1905 году, в результате которого была создана Национальная конференция по весам и весам. Меры (NCWM). Эта организация является де-факто контролирующим органом мер и весов в Соединенных Штатах, хотя в отношении международных отношений, таких как членство в Генеральной конференции мер и весов ( межправительственная организация ), правительство США должно играть ведущую роль.

В течение двадцатого века принципиальным изменением в обычной системе мер и весов стало соглашение между NIST и соответствующими органами в Австралии, Канаде, Новой Зеландии, Южной Африке и Великобритании, подписанное в 1960 году, которое изменило определение ярда и фунта. в пересчете на метр и килограмм соответственно. Эти новые единицы стали известны как международная верфь и фунт. Конгресс не одобрил и не отверг это действие. (См. § Метрические эквиваленты ).

Энергия, мощность и температура

Три подхода к единицам массы и силы или веса
База Сила Масса Масса
2-й закон движения m = F/а F =Wa/грамм F = ma
Система BG GM EE M AE CGS МТС SI
Ускорение ( а ) фут / с 2 м / с 2 фут / с 2 м / с 2 фут / с 2 Гал м / с 2 м / с 2
Масса ( м ) слизняк хил фунт-масса килограмм фунт грамм тонна килограмм
Сила ( F ),
вес ( W )
фунт килопонд фунт-сила килопонд фунтал Дайн Sthène ньютон
Давление ( p ) фунт на квадратный дюйм техническая атмосфера фунт-сила на квадратный дюйм стандартная атмосфера фунт за квадратный фут Барье пьез паскаль

Имперские и американские единицы уже давно используются во многих отраслях машиностроения. Двумя из первых таких единиц измерения, которые вошли в употребление, были мощность в лошадиных силах и градус Фаренгейта . Мощность в лошадиных силах была определена Джеймсом Ваттом в 1782 году как мощность, необходимая для подъема 33000 фунтов воды на высоту одного фута за одну минуту, а градус Фаренгейта был впервые определен Дэниелом Фаренгейтом примерно в 1713 году как температурная шкала с нижней калибровкой. точка (0 ° F) при температуре, при которой пересыщенная смесь соли / льда замерзла, и ее верхняя калибровочная точка при температуре тела (96 ° F). В 1777 году Королевское общество под председательством Генри Кавендиша предложило изменить определение шкалы Фаренгейта таким образом, чтобы температура, соответствующая точке плавления льда, составляла 32 ° F (0 ° C), а температура кипения воды была ниже стандартной. атмосферные условия должны быть 212 ° F (100 ° C).

Старый Бесс , 30-сильный лучевой двигатель, построенный Джеймсом Ваттом , сейчас хранится в Музее науки в Лондоне . Ватт определил термин « лошадиная сила» .

Британская тепловая единица (БТЕ) определяется как тепло , необходимое для повышения температуры одного фунта воды на один градус по Фаренгейту. Он использовался до 1859 года как единица измерения тепла, основанная на имперских единицах, а не на метрических единицах, используемых французами. Клеман-Десорм определил калорию в килограммах и градусах Цельсия («градусах Цельсия») в 1824 году.

В 1873 году комитет Британской ассоциации содействия развитию науки под председательством Уильяма Томсона (лорда Кельвина) представил концепцию согласованности в единицах измерения и предложил названия дин и эрг в качестве единиц силы и работы в системе CGS. единиц . Двумя годами позже Джеймс Томсон , старший брат Уильяма Томсона, ввел термин фунтал как связную единицу силы в системе измерения фут-фунт-секунда (FPS). Единица работы FPS - фут-фунтал .

Другие системы для измерения динамических величин, в которых используются имперские и обычные единицы измерения США, - это Британская гравитационная система (BG), предложенная Артуром Мэйсоном Уортингтоном, и Английская инженерная система (EE). Обе системы зависят от ускорения свободного падения и используют фунт-силу в качестве единицы силы, но используют разные подходы при применении законов движения Ньютона . В системе BG сила, а не масса имеет базовую единицу, в то время как пуля является производной единицей инерции (а не массы). С другой стороны, система EE использует другой подход и вводит ускорение свободного падения ( g ) в свои уравнения. Оба этих подхода привели к небольшим различиям в значении фунта-силы (а также килограмма-силы) в разных частях света. Различные страны опубликовали стандартные значения, которые следует использовать для g , а в 1901 году CGPM опубликовал стандартное значение для g, которое должно использоваться в «Международной службе мер и весов», а именно 32,174049 фут / с 2 (9,80665 м / с 2). ), что равно значению g на широте 45 °.

Второй закон Ньютона в этих системах становится:

BG: Сила (фунт-сила) = инерция (снаряды) × ускорение (фут / с 2 )
EE: Сила (фунт-сила) = масса (фунт) × ускорение (фут / с 2 ) ÷ g
AE: Сила (фунты) = масса (фунты) × ускорение (фут / с 2 )

AE игнорируется во многих инженерных курсах и учебниках, в то время как некоторые, такие как Darby, используют только EE (наряду с SI), описывая системы BG и EE как «архаичные».

Метрические эквиваленты

Конец эталонного двора 1855 года с золотыми пробками, на которых была нанесена маркировка эталонного двора.

Стандартный двор и [Троянский] фунт были потеряны в 1834 году, когда пожар частично разрушил Вестминстерский дворец . Согласно отчету, опубликованному в 1841 году комиссией, новые стандартные верфи и фунты были изготовлены с использованием наилучших доступных вторичных источников. В отличие от предыдущего стандарта, новый стандарт фунта стерлингов, сделанный из платины, представлял собой энирдупуа фунта стерлингов. Новый двор, немного длиннее ярда, чтобы предотвратить износ, как это было с mètre des Archives , был сделан из латуни и имел две золотые пробки на конце. Царапины на пробках обозначали длину двора. Они были приняты Парламентским актом в качестве стандартов длины и веса в 1855 году. После разгрома по поводу различных галлонов, которые были приняты Соединенными Штатами и Соединенным Королевством тридцатью годами ранее, одна из копий стандартного ярда и Фунт эвирдупуа (известный в США как «монетный двор») был предложен и принят правительством Соединенных Штатов.

В годы, последовавшие за принятием Закона 1878 года, было обнаружено, что стандартный императорский двор сокращается со скоростью, подтвержденной в 1950 году, примерно на одну часть на миллион каждые 30 лет. С другой стороны, международный прототип счетчика, изготовленный из платино-иридиевого сплава, а не латуни, британской фирмой, которая в 1889 году заменила архивный счетчик в качестве стандарта для счетчика, оказался более стабильным, чем стандартный верфь. . И Соединенные Штаты, и Великобритания, подписавшие Метрическую конвенцию , получили копии как стандартного счетчика, так и стандартного килограмма. «Мятный фунт» также оказался некачественным.

В 1866 году правительство Соединенных Штатов узаконило использование метрических единиц в договорном праве, определив их в единицах, эквивалентных пяти значащим цифрам, что было достаточно для целей торговли. В 1893 году по указу Менденхолла Соединенные Штаты отказались от ярда 1855 года как стандарта длины и от «монетного двора фунта» как от стандарта массы, переопределив их с точки зрения метра и килограмма, используя значения законодательства 1866 года. В Соединенном Королевстве были проведены новые сравнения имперских и метрических эталонов длины и массы, которые были использованы в Законе о мерах и весах 1897 года для пересмотра определения ярда и фунта с точки зрения метра и килограмма соответственно. Кроме того, были подтверждены определения ярда и фунта с точки зрения артефактов, принадлежащих британскому правительству, в результате чего двору и фунту были даны два разных определения. Разница между британскими и американскими ярдами и фунтами составляла порядка нескольких частей на миллион.

Метрические эквиваленты (1890-е годы)
Орден Менденхолла США
(1893 г.)
Закон Соединенного Королевства о
мерах и весах (1897 г.)
Разница
частей на миллион
1 метр = 39,37 дюйма 1 метр = 1,0936143 ярда 2,9
1 килограмм = 2,2046 фунта 1 килограмм = 2,2046223 фунта 10.1

К концу Второй мировой войны лаборатории стандартов Канады, Австралии, Новой Зеландии и Южной Африки также имели свои собственные копии фунта и ярда. Эти юридические и технические несоответствия, описанные МакГриви (стр. 290) как «необоснованные», привели к Научной конференции Содружества в 1946 г., на которой было предложено, чтобы страны Содружества и США все пересмотрели определение ярда и фунта с точки зрения согласованной доли. метра и килограмма соответственно. В 1960 году лабораториями стандартов было достигнуто соглашение о переопределении двора и счетчика как

1 международная ярд = 0,9144 метра
1 международный фунт = 0,453 592 37 килограмм

Последняя цифра значения, выбранного для фунта, была выбрана так, чтобы число делилось точно на 7, в результате чего зерно составляло ровно 64,798 91 миллиграмма .

Это соглашение было ратифицировано Соединенным Королевством в 1963 году, в то время как Канада опередила это решение, приняв эти ценности в 1951 году, за девять лет до полного международного соглашения. Конгресс США не ратифицировал и не аннулировал соглашение.

Сравнение имперской и американской традиционных систем

Детская бутылочка, которая измеряет все три системы измерения - метрическую, британскую и американскую.

До 1960 года императорский и традиционный ярд и фунт были достаточно близки друг к другу, чтобы для большинства практических целей можно было не принимать во внимание различия в размерах единиц длины, площади, объема и массы, хотя были различия в использовании - например, , в Соединенных Штатах короткие автомобильные расстояния указываются в футах, в то время как в Соединенном Королевстве они указываются в ярдах Введение международной верфи в 1960 году вызвало небольшие, но заметные эффекты при геодезии в Соединенных Штатах, в результате чего некоторые штаты сохранили исходные определения. традиционных единиц измерения, которые теперь известны как миля, фут, в то время как другие государства приняли международный фут. По данным Национального института стандартов и технологий , с 1 января 2023 года опора для обследования устареет, и ее использование не рекомендуется.

Определение единиц веса сверх фунта различается в обычной и имперской системе - в имперской системе использовались камень в 14 фунтов, центнер в 8 стоунов и тонна в 2240 фунтов (20 центнеров), в то время как в обычной системе единиц не использовал камень, но имеет центнер 100 фунтов и тонну 2000 фунтов. В международной торговле тонна в 2240 фунтов часто упоминается как «длинная тонна», а тонна в 2000 фунтов - как «короткая тонна». При использовании обычных единиц вес тела обычно выражается в фунтах, а при использовании имперских единиц - камни и фунты .

В своем плане для установления единства в чеканке, весов и мер в Соединенных Штатах , Томас Джефферсон , то государственный секретарь , идентифицированного 14 различных галлона на английском Уставы различаются по размеру от 224 до 282 кубических дюймов (3,67 до 4,62 литров).

В 1832 году, в отсутствие какого-либо указания со стороны Конгресса , Казначейство Соединенных Штатов выбрало второй по величине галлон, «галлон королевы Анны» объемом 231 кубический дюйм (3,785 литра), в качестве официального галлона в Соединенных Штатах для финансовых целей. Шестнадцать жидких унций США составляют пинту США (8 пинт равны 1 галлону как в традиционной, так и в британской системе мер).

Во время реформы законодательства о мерах и весах в Соединенном Королевстве в 1824 году старые галлоны были заменены новыми имперскими галлонами, которые были определены как объем на 10 фунтов воды при 62 ° F (17 ° C) и были определены. экспериментально 277,42 кубических дюйма (4,54609 л). Двадцать имперских жидких унций составляют имперскую пинту, имперская жидкая унция составляет 0,96 жидких унций США.

Обычная система единиц США использует набор сухих единиц вместимости, которые имеют набор названий, аналогичный названиям емкости для жидкости, но имеют разные объемы: сухая пинта объемом 33,6 кубических дюйма (550 мл) по сравнению с жидкостью США. объем пинты 28,875 кубических дюймов (473 мл) и британской пинты 34,68 кубических дюймов (568 мл). Имперская система измерения не имеет эквивалента американской системе «сухой меры».

На международных товарных рынках баррель ( 42 галлона США , ≈159 литров) используется как в Лондоне, так и в Нью-Йорке / Чикаго для торговли сырой нефтью и тройская унция (≈31,10 грамма) для торговли драгоценными металлами, за исключением лондонской рынки используют метрические единицы, а Чикагская торговая палата использует обычные единицы.

Единицы в использовании

В таблицах ниже перечислены имперские единицы измерения, разрешенные для использования в торговле в Соединенном Королевстве накануне метрики (1976 г.), и обычные «единицы измерения, которые традиционно использовались в Соединенных Штатах». Кроме того, каталогизированы названные единицы измерения, которые используются в машиностроении. До введения метрики единицы измерения, используемые в Ирландии, были такими же, как и в Соединенном Королевстве, в то время как единицы, используемые в Британском Содружестве наций и в Южной Африке, в большинстве случаев были подмножеством единиц измерения, используемых в Соединенном Королевстве, с некоторыми случаи, местные отличия.

Если не указано иное, указанные ниже единицы измерения использовались как в США, так и в Великобритании. Эквиваленты в системе СИ указаны до четырех значащих цифр.

Единицы длины

В 1893 г. Соединенные Штаты зафиксировали двор на 3600 / 3937 метров, что делает ДВОР 0.9144018 метров и 1896 г. британские власти фиксированной двор как 0.9143993 метров. Тогда расхождение примерно в две части на миллион считалось незначительным. В 1960 году Великобритания, США, Австралия, Канада и Южная Африка стандартизировали свои единицы длины, определив «международный ярд» как равный 0,9144 метра. Это изменение коснулось землеустроителей в Соединенных Штатах и ​​привело к тому, что старые единицы измерения были переименованы в «геодезические футы», «геодезические мили» и т. Д. Однако введение в 1938 г. в Соединенном Королевстве метрической национальной сети для обследования боеприпасов означало, что британские геодезисты изменения не коснулись.

Линейная мера
Ед. изм Сокращенное название Определение Эквивалент СИ
дюйм в или ″ 25,4 мм
ступня футов или ′ 12 дюймов 304,8 мм
площадка ярд 3 фута 0,9144 м
сеть UK 22 ярдов 20,117 кв.м.
Фарлонг Великобритания шерсть 220 ярдов 201,17 м
миля 1760 ярдов 1609,3 кв.м.

Примечания

Мера опроса (только для США)
Ед. изм Сокращенное название Определение Эквивалент СИ
ссылка Ли 0,01 цепи 201,1 мм
обследование стопы футов или ′ 12003937  м
удочка, шест или окунь rd 16+12 фута 5,029 м
цепь ch 66 футов 20,117 кв.м.
фарлонг шерсть 660 футов 201,17 м
Статутная миля США ми 5280 футов 1609,3 кв.м.

Примечания

Единицы площади

Введение международного ярда в 1960 году не повлияло на британские измерения площади, однако измерения площади суши в США, в отличие от других измерений площади (таких как фунты на квадратный дюйм ), по-прежнему основывались на законодательном дворе США.

Площадь
Ед. изм Сокращенное название Определение Эквивалент СИ
Квадратный фут кв. фут или 2 фута 0,09290 м 2
Квадратный двор кв ярд или ярд 2 9 кв. Футов 0,8361 м 2
Rood UK 30 14 кв ярда 25.29 м 2
Акко Великобритания 4840 кв ярдов 4046 м 2
Квадратная миля Великобритания кв миль или миль 2 640 акров 2.590 км 2

Примечания

Площадь земли в США
Ед. изм Сокращенное название Определение Эквивалент СИ
Квадратный стержень квадратный или второй этаж 272 14 кв. Футов 25.29 м 2
Акко 43 560 кв. Футов 4046 м 2
Квадратная миля кв миль или миль 2 640 акров 2.590 км 2
Городок 36 кв. Миль 93.24 км 2

Примечания

Объем галантереи

Сухой объем
Ед. изм Сокращенное название Определение Эквивалент СИ
Кубический дюйм у.е. в или в 3 16,38 см 3
Кубический фут куб. футов или 3 фута 1728 у.е. в 0,028 31  м 3
Кубический ярд куб. ярдов или 3 ярдов 27 куб футов 0,7646 м 3

Примечания

Сухой объем (США)
Ед. изм Сокращенное название Определение Эквивалент СИ
сухая пинта pt 33,6 у.е. в 550,6 см 3
сухая кварта qt 2 пт 1,101 л
сухой клевок pk 8 кварт 8,810 л
бушель бу 4 шт. 35,24 л

Примечания

Объем жидкостей

Имперские / американские галлоны
Соединенные Штаты 231 в 3 3,785 412  л
Объединенное Королевство 277.419 в 3 4.546 09  л

Некоторые единицы объема или емкости жидкости имеют похожие названия, но разные объемы, а в случае жидких унций и пинт - разные отношения. Кроме того, определения британских галлонов и галлонов США основаны на разных концепциях: британский галлон определяется как объем, занимаемый определенной массой воды, а галлон США определяется в единицах кубической линейной меры.

Емкость (Великобритания)
Ед. изм Аббревиатура Определение Эквивалент СИ Эквивалент в США
Бушелл 8 галлонов 36,37 л 9.606 галлонов США
Клевать 2 галлона 9.092 л 2,402 галлона США
Галлон гал 4.546 09  л 1,201 галлона США
Кварта qt 14 галлона 1.137 л 1.201 кварты США
Пинта pt 12 кварты 568,3 мл 1.201 пт США
Gill 14 балла 142,1 мл 4.804 жидких унций США
Жидкая унция жидкая унция 15 жабры 28,41 мл 0,9608 жидких унций США
Жидкая драхма 18 жидких унций 3,552 мл 0,9608 драхма США
Минимум 160 эт др 59,19 мкл 0,9608 минимум США

Примечания

Емкость (США)
Ед. изм Аббревиатура Определение Эквивалент СИ Эквивалент Великобритании
Галлон гал 231 у.е. в 3,785 л 0,8327 имп гал
Кварта qt 14 галлона 946,4 мл 0,8327 имп. Кв.
Пинта pt 12 кварты 473,2 мл 0,8327 имп. Pt
Жидкая унция жидкая унция 116 балла 29,57 мл 1.041 имп жидкая унция
Жидкий драм fl dr 18 жидких унций 3,6967 мл 1.041 имп fl dr
Минимум 160 эт др 61,61 мкл 1.041 имп. Фл. Минимум

Примечания

Единицы веса

Имперские / фунты США
Соединенные Штаты 0,453 592 427 7 кг
Объединенное Королевство 0,453 592 338 кг
Международный 0,453 592 37 кг

В единицах измерения веса как в имперской, так и в американской системе всегда использовался один и тот же стандарт, хотя в девятнадцатом веке возникли различия в единицах, кратных фунту экирдупуа. В обеих системах использовались три разных шкалы - система экирдупуа для общего пользования, тройская система для драгоценных металлов и система аптек в фармацевтической промышленности. Термины «вес» и «масса» взаимозаменяемы в имперской и американской системах, хотя с момента привязки фунта к килограмму в 1959 году фунт технически стал массой, а не весом.

Система авуардупуа

Вес Avoirdupois (для общего использования)
Ед. изм Сокращенное название Определение Эквивалент СИ
Зерно гр 64,80 мг
Драм доктор 27+1132  гр 1,772 г
Унция унция 16 др 28,35 г
Фунт фунт 16 унций
7000 гр
453,6 г
Камень Великобритания ул 14 фунтов 6.350 кг
Квартал Великобритании 28 фунтов 12,70 кг
Cental UK
центнер США
cwt США 100 фунтов 45,36 кг
Центнер Великобритания cwt UK 112 фунтов 50,80 кг
Тонна США 2000 фунтов 907,2 кг
Тон Великобритания 2240 фунтов 1016 кг

Примечания

Трой Весов

Тройский вес (используется для драгоценных металлов)
Ед. изм Сокращенное название Определение Эквивалент СИ
Зерно гр 64,80 мг
Пеннивейт dwt 24 гр 1,555 г
Тройская унция унция т 20 дедвейт 31,10 г
Тройский фунт фунт т 12 унций т
5760 гр
373,2 г

Примечания

Вес аптекарей

Весы аптекарей использовались в фармацевтической промышленности и почти не менялись со времен средневековья: фунт и унция аптекаря были такими же, как тройской фунт и унция, но каждая система имела разные подъединицы. В Соединенном Королевстве эти единицы представляют только исторический интерес, поскольку в 1970 году их заменили метрические единицы.

Вес аптекаря (используется в аптеке)
Ед. изм Сокращенное название Определение Эквивалент СИ
Зерно 64,80 мг
Стеснение 20 зерен 1,296 г
Драм / драхма ʒ 3 ℈ 3,8879346 г
Унция 8 ʒ 31,10 г
Фунт 12 ℥
5760 гр
373,2 г

Именные единицы энергии, мощности и температуры

Названия большинства производных единиц измерения в имперской системе и в обычной системе США представляют собой конкатенацию составных частей единицы измерения, например, единицей давления является фунт [сила] на квадратный дюйм . За исключением фунтала , большинство названных единиц измерения не согласованы , но были приняты из-за традиционной рабочей практики.

Энергия, мощность и температура
Количество Ед. изм Аббревиатура Система Определение Эквивалент СИ
Сила фунтал PDL FPS Сила, необходимая для ускорения массы в один фунт-масса на 1 фут / с 2. 0,1383 с.ш.
Сила фунт силы фунт-сила БГС, ЕАЭС Сила, действующая на массу в один фунт за счет силы тяжести 4.448 с.ш.
Инерция (масса) слизняк BGS масса, которая под действием силы в один фунт веса ускоряется на 1 фут / сек 2 14,59 кг
Власть Лошадиные силы л.с. Мощность, необходимая для подъема 550 фунтов со скоростью 1 фут / с против силы тяжести 745,7 Вт
Энергия Британская тепловая единица БТЕ FPS, BGS, EEU Энергия, необходимая для повышения температуры 1 фунта жидкой воды на 1 ° F (-17 ° C). 1055 Дж
Температура градус Фаренгейта ° F FPS, BGS, EEU 32 + 1,8 × Т (° С)
Абсолютная температура степень Ренкина ° R FPS, BGS, EEU 95 К

Прочие единицы

В дополнение к перечисленным выше, существуют буквально сотни других единиц измерения как в имперской, так и в обычной системе измерения США - многие из них относятся к конкретной отрасли применения. Теоретически такие единицы могут быть заменены общими единицами того же размера, например, бочка (42 галлона США, 34,97 британского галлона или 159,0 литра), используемая в нефтяной промышленности, имеет размерность объема и может быть заменена галлоном. , кубический метр или литр.

Определения разности потенциалов ( вольт ), электрического тока ( ампер ), электрического сопротивления ( ом ) были определены в метрических единицах, международное соглашение было достигнуто на серии Конгрессов МЭК в Чикаго между 1881 и 1906 годами, когда электрическая промышленность была в зачаточном состоянии. В то время метрическая система утвердилась в континентальной Европе, в то время как в Соединенном Королевстве метрика была активной проблемой. Точно так же единицы измерения, используемые в радиологической промышленности, были определены в виде метрических единиц, причем соглашение впервые было достигнуто на втором Международном радиологическом конгрессе в Стокгольме (1928 г.).

Текущий статус

Страны, использующие метрическую , имперскую и обычную системы США по состоянию на 2019 год.

В 1960-х годах в большинстве англоязычных стран была начата программа метрики , что привело либо к частичному, либо к полному смещению имперской системы или обычной системы измерения США в этих странах. Текущий статус имперских и обычных единиц США, как резюмировал NIST , заключается в том, что «метрическая система СИ в настоящее время является официальной системой единиц в Соединенном Королевстве, в то время как обычные единицы по-прежнему преимущественно используются в Соединенных Штатах».

Однако ситуация не так однозначна. В Соединенных Штатах, например, метрическая система является преобладающей системой измерения в определенных областях, таких как автомобилестроение, даже несмотря на то, что в самолетостроении используются обычные единицы измерения. В Соединенном Королевстве метрические единицы требуются почти для всех регулируемых единиц измерения, за исключением нескольких специально исключенных областей, таких как дорожные знаки , спидометры и разливное пиво . Метрика также почти полная в странах Содружества Австралии , Индии , Новой Зеландии и Южной Африки; метрика в Канаде вытеснила имперскую систему во многих областях.

Имперская и американская общепринятые системы измерения используют СИ для своих формальных определений, ярд определяется как 0,9144  метра точно, а фунт-энирдупойс - как0,453 592 37  килограммов , в то время как обе системы измерения разделяют определение секунды .

Смотрите также

Примечания

использованная литература