Chương 1: Hệ đo lường met (Metric system) Trang 23 Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng. Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học. + Nghiêm túc trong quá trình học tập.
- Phương pháp: Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng) Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có NỘI DUNG CHƯƠNG 1: Các thuật ngữ chuyên ngành: - Áp suất tuyệt đối: Là áp suất tổng tác dụng lên một hệ thống. Áp suất tuyệt đối được tính bằng pound/inch vuông (psia) hoặc bằng milibar (mbar). Áp suất tuyệt đối = áp suất đồng hồ + áp suất khí quyển. - Diện tích: Độ lớn bề mặt trong một mặt phẳng cho trước hoặc là một hình dạng 2 chiều.
- Áp suất khí quyển (Atmospheric pressure): Là áp suất tiêu chuẩn tác động lên bề mặt trái đất. Áp suất khí quyển bình thường là 14,7 psi hoặc 29,92 inch thủy ngân (in. Hg), hoặc 760 milimet thủy ngân (mm Hg). - Áp suất khí áp kế (Barometric pressure): Là áp suất khí quyển thực tại một địa điểm và thời gian cho trước.
- Đường kính: Là khoảng cách từ một phía của đường tròn đến phía còn lại, được đo trên một đường thẳng đi qua tâm của đường tròn; nó gấp 2 lần bán kính. - Lực: Là một sức đẩy hoặc kéo lên một bề mặt. Trong chương này, lực được coi là trọng lượng của một vật hoặc một chất lỏng. Điều này là một phép tính gần đúng phổ biến.
- Khối lượng: Là lượng vật chất tồn tại. - Newton (N): Là độ lớn của lực cần thiết để làm cho một vật 1 kg chuyển động ở vận tốc 1 m/s. - Lăng kính (Prism): Là một vật thể rắn có dạng hình học với hai mặt ngoài bằng nhau và song song nhau, và các mặt là hình bình hành. - Bán kính: Là khoảng cách từ tâm đến một điểm bất kỳ trên đường tròn; nó bằng nửa đường kính.
Chương 1: Hệ đo lường met (Metric system) Trang 24 - Đơn vị: Một tiêu chuẩn đo lường xác định. - Chân không: Là áp suất nhỏ hơn áp suất khí quyển hiện tại. - Đồng hồ đo vận tốc khí (velometer): Là một thiết bị dùng để đo vận tốc không khí. - Thể tích: Là độ lớn của không gian chứa trong một hộp 3 chiều cho trước.
Hơn 95% thế giới sử dụng hệ đo lường met. Nhiều sản phẩm liên quan đến đo lường được sử dụng ở Mỹ được sản suất ở nhiều nước khác và ngược lại. Việc sử dụng hệ met ở Mỹ trở nên phổ biến. Nhiều nhà sản xuất công bố các tài liệu hướng dẫn và đặc điểm kỹ thuật của thiết bị theo hệ Anh, nhưng cũng bổ sung thêm giá trị tương đương ở hệ met trong dấu ngoặc đơn theo sau giá trị hệ Anh.
Trong một số trường hợp, chỉ có đơn vị đo hệ met được liệt kê, vì vậy tốt nhất là làm quen với cả hai hệ thống và hiểu cách chuyển đổi từ hệ thống này sang hệ thống kia một cách dễ dàng. Hình 1-1 trình bày một số đại lượng hệ met được sử dụng rộng rãi. Lưu ý là hệ Anh thường được xem như là hệ thống đo lường hoàng gia. Hình 1-1: Các giá trị đo hệ Anh và hệ met phổ biến 1.1 Các loại đơn vị đo Hầu hết các công việc khoa học và kỹ thuật đều dựa trên phép đo chính xác các đại lượng vật lý.
Một phép đo chỉ đơn giản là một sự so sánh một đại lượng với một đơn vị đo. Mỗi khi một đại lượng vật lý được mô tả, các đơn vị đo tiêu chuẩn mà đại lượng đó Chương 1: Hệ đo lường met (Metric system) Trang 25 sử dụng, như một foot, một lit hoặc một pound, phải được xác định. Một số đứng một mình là không đủ để mô tả một đại lượng vật lý. Sự cần thiết phải xác định đơn vị đo cho một con số thể hiện một đại lượng vật lý là bởi vì cùng một đại lượng vật lý có thể được đo bằng nhiều đơn vị đo khác nhau.
Ví dụ, bất kỳ một chiều dài cho trước có thể được đo bằng inch, feet, yard, mile, mm, cm, m, và km với cùng một kết quả. Ngày nay, cả hai hệ Anh và met được sử dụng rộng rãi trong công việc thiết kế, xây dựng và kỹ thuật. Vì vậy, cần phải có một chút hiểu biết cả hai hệ thống đơn vị đo. Công việc đo lường chủ yếu liên quan đến những giá trị sau đây, mà có thể được biểu diễn ở cả hai hệ Anh và met: - Kích thước và khoảng cách - Trọng lượng - Thể tích - Áp suất - Nhiệt độ Bảng 1-1 trình bày những giá trị thường thấy ở cả hai hệ Anh và met.
Giá trị Hệ Anh Hệ met Kích thước Inch và feet Centimet và met Trọng lượng Ounce và pound Gam và kilogam Thể tích (khô) Inch khối và feet khối Centimet khối và met khối Thể tích (lỏng) Quart và gallon Lit Áp suất Pound/inch khối Pascal và bar Nhiệt độ Độ F Độ C Bảng 1-1: Các đơn vị đo hệ Anh và hệ met Một khi hiểu được điều đó, hệ met thực sự dễ sử dụng hơn nhiều so với hệ Anh bởi vì nó là một hệ thống thập phân mà trong đó các tiếp đầu ngữ được dùng để biểu thị hệ số nhân 10. Hay nói cách khác, hệ thống Anh cũ hơn, đòi hỏi phải sử dụng các hệ số chuyển đổi phải ghi nhớ. Ví dụ, một mile bằng 5.280 feet, và 1 inch bằng 1/12 foot. Ngược lại, một cm bằng 1/100 m và một km bằng 1.
Một ưu điểm nữa của hệ met là nó thường không cần cộng và trừ phân số. Bảng 1-2 liệt kê thêm một số đơn vị đo phổ biến trong hệ Anh. Chương 1: Hệ đo lường met (Metric system) Trang 26 Các tiếp đầu ngữ trong hệ met được liệt kê ở bảng 1-3. Từ bảng này, có thể thấy rằng hệ met được sắp xếp một cách logic, và tên của đơn vị đo trình bày theo thứ tự độ lớn (thông qua tiếp đầu ngữ) mà foot và pound không thể diễn tả được.
Các tiếp đầu ngữ phổ biến nhất của hệ met là mega (M), kilo (k), centi (c), milli (m) và micro (µ). Mặc dù các tiếp đầu ngữ này lúc đầu có thể hơi khó hiểu, nhiều người không quen với các đơn vị đo hệ met có thể vô ý sử dụng chúng thường xuyên. Ví dụ, có thể bạn thường nhìn thấy các thuật ngữ megawatt, kilometer, centimeter, millivolt, microamp. Đơn vị đo Giá trị tương đương 12 inch (in) 1 foot (ft) 1 yard (yd) 3 ft 1 mile (mi) 5.280 ft 16 ounce (oz) 1 pound (lb) 1 tấn 2.600 sec 1 US gallon (gal) 0,1337 foot khối (cu ft) Bảng 1-2: Các đơn vị đo hệ Anh phổ biến Tiếp đầu ngữ Đơn vị micro- (µ) 1/1.000 0,000001 10-6 Một phần triệu milli- (m) 1/1.000 0,001 10-3 Một phần nghìn centi- (c) 1/100 0,01 10-2 Một phần trăm deci- (d) 1/10 0,1 10-1 Một phần mười deka- (da) 10 10,0 101 Mười hecto- (h) 100 100,0 102 Một trăm kilo- (k) 1.000,0 103 Một nghìn mega- (M) 1.000,0 106 Một triệu giga- (G) 1.000,0 109 Một tỷ Bảng 1-3: Các tiếp đầu ngữ hệ met Chương 1: Hệ đo lường met (Metric system) Trang 27 Hình 1-2: So sánh inch với centimet 1.2 Chiều dài, diện tích và thể tích Trong các chuyên ngành, các con số thường thể hiện các đại lượng vật lý.
Để cho các đại lượng này có ý nghĩa, các đơn vị đo phải được gán vào các con số này để thể hiện các đại lượng như là chiều dài, diện tích và thể tích.1 Chiều dài Chiều dài thông thường là nói cạnh dài của một đối tượng hoặc một bề mặt. Chiều dài có thể được biểu thị bằng đơn vị đo hệ Anh hoặc hệ met. Bảng 1-4 trình bày mối quan hệ của hầu hết các đơn vị đo chiều dài phổ biến giữa hai hệ đo lường. Hình 1-2 so sánh đơn vị inch với đơn vị centimet.
Các số nhân trong bảng 1-4 được sử dụng để chuyển đổi từ hệ này sang hệ kia. Đơn vị Centimet Inch Foot Met Kilomet 1 millimet 0,1 0,03937 0,003281 0,001 0,000001 1 centimet 1 0,3937 0,03281 0,01 0,00001 1 inch 2,54 1 0,08333 0,0254 0,0000254 1 foot 30,48 12 1 0,3048 0,0003048 1 met 100 39,37 3,281 1 0,001 1 kilomet 100.000 1 Bảng 1-4: Số nhân chuyển đổi chiều dài Đơn vị met Ban đầu, met được định nghĩa là 1/10.000 của góc phần tư đường kinh tuyến trái đất (khoảng cách từ cực bắc đến xích đạo). Đây là cách mà đơn vị met được đặt tên. Khoảng cách này được khắc lên một thanh kim loại được lưu giữ ở Pháp.
Vào năm 1866, Mỹ đã hợp pháp hóa việc sử dụng hệ met và đã đặt một bản sao thanh kim loại này ở cục tiêu chuẩn Mỹ. Vào tháng 10 năm 1983, các nhà khoa học trên thế giới đã định nghĩa lại đơn vị met để tránh khả năng xảy ra những sai số nhỏ liên quan đến thanh kim loại ở Pháp. Hiện nay, một met được định nghĩa bằng với khoảng cách ánh sáng đi được trong khoảng thời gian 1/299.458 giây, tương đương với 39,37 inch. Người sử dụng hệ đơn vị met khi dùng các giá trị không cần nhớ điều này.
Ví dụ: Kế hoạch lắp đặt một bảng thiết bị cần một chiều cao lắp đặt là 122 cm tính từ sàn nhà, nhưng thước đo lại được chia theo hệ inch. Vậy bao nhiêu inch chiều cao cần thiết để lắp đặt bảng thiết bị này? 1 cm = 0,3937” Chương 1: Hệ đo lường met (Metric system) Trang 28 122 cm = 122 x 0,3937” 122 cm = 48,0314” = 48” (làm tròn) Hoặc đổi sang feet 122 cm = 122 x 0,03281’ 122 cm = 4,00282’ = 4’ (làm tròn) 1.2 Diện tích Diện tích là phép đo bề mặt của một vật thể 2 chiều. Ví dụ, trong công việc đo lường, cần theo dõi dòng không khí đi qua một ống. Để làm việc này người ta sử dụng một dụng cụ được gọi là máy đo vận tốc khí (velometer), nó sẽ đo vận tốc của không khí.
Để xác định lưu lượng, điều cần thiết là phải biết diện tích của ống. Ống này có thể là hình hộp chữ nhật, vuông hoặc tròn (hình 1-3). Diện tích của một hình chữ nhật bằng chiều dài nhân với chiều rộng, thường được viết là l x w. Trong hệ đo lường Anh, các đơn vị đo diện tích phổ biến nhất là foot vuông (ft2) và inch vuông (in2).
Hình 1-4 chỉ ra cách tính diện tích hình vuông.