Wat zijn grootheden en eenheden?

Bron: https://hoezithet.nu/lessen/fysica/grootheden_eenheden/intro/

We gebruiken eenheden om grootheden te beschrijven. Zo gebruiken we meter om een lengte te beschrijven en °C om temperatuur te beschrijven. Enkele voorbeelden:

GrootheidMogelijke eenheden
Lengtemeter, kilometer, inch, mijl, lichtjaar
Tijdseconde, jaar, eeuw
Temperatuurgraden Celsius, graden Fahrenheit, kelvin
Massakilogram, pond, gram, ounce
Krachtnewton, pound-force
Elektrische stroomsterkteampère
Elektrische spanningvolt
Energiejoule, calorie
Snelheidkilometer per uur, mijl per uur, meter per seconde

SI-eenheden maken duidelijke afspraken

Zoals je in de vorige tabel kan zien, zijn er veel grootheden waar meer dan één eenheid voor gebruikt wordt. Er zijn gelukkig officiële afspraken gemaakt over welke eenheden wetenschappers bij voorkeur moeten gebruiken. Die eenheden noemen we de SI-eenheden. Hieronder de vorige tabel, maar nu enkel met SI-eenheden:

GrootheidSI-eenheid
Lengtemeter
Tijdseconde
Temperatuurkelvin
Massakilogram
Krachtnewton
Elektrische stroomsterkteampère
Elektrische spanningvolt
Energiejoule
Snelheidmeter per seconde

We gebruiken een eenheid als "meter" dagelijks. Maar hoe definieer je één meter het best? Je zou kunnen voorstellen om een plank te maken van één meter lang om dan te zeggen: "DIT, dames en heren, is vanaf nu één meter!"

Een van de problemen hiermee is dat de plank begint te zwellen vanaf het een beetje vochtig wordt. Dan verandert één meter dus iedere keer dat de luchtvochtigheid verandert. Je voelt dat het eigenlijk niet zo eenvoudig is om eenheden absoluut te definiëren.

Dat weten onze vrienden van het Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) maar al te goed. Zij staan in voor de officiële definities van de SI-eenheden. Op hun site staan de huidige definities van de SI-eenheden. Enkele voorbeelden:

SI-eenheidDefinitie
meterDe afstand die licht aflegt in vacuüm gedurende een tijdsinterval van 1299 792 458\frac{1}{299\ 792\ 458} seconden.
secondeDe tijdsduur van 9 192 631 7709\ 192\ 631\ 770 perioden van de straling die overeenkomt met de overgang tussen twee hyperfijne energieniveaus van de grondtoestand van het cesium-133-atoom.
kelvinDe temperatuur van 1273,16\frac{1}{273,16} (exact) deel van de temperatuur van het tripelpunt van water.
kilogramDe massa van het internationale prototype van de kilogram, een cilinder van platina-iridium, bewaard in het Bureau International des Poids et Mesures (BIPM), te Sèvres, Parijs.
ampèreDe constante stroom die, indien gehandhaafd in twee rechte parallelle geleiders van oneindige lengte en verwaarloosbare doorsnede, op 1 meter afstand van elkaar in vacuüm, een kracht tussen deze twee geleiders veroorzaakt gelijk aan 21072\cdot 10^{−7} newton per meter lengte.

Symbolen voor grootheden en eenheden

Omdat we niet telkens de namen van grootheden en eenheden voluit willen schrijven gebruiken we er symbolen voor. Enkele voorbeelden:

GrootheidSymbool grootheidSI-eenheidSymbool SI-eenheid
Lengtel\si{l}meterm\si{m}
Tijdt\si{t}secondes\si{s}
TemperatuurT\si{T}kelvinK\si{K}
Massam\si{m}kilogramkg\si{kg}
KrachtF\si{F}newtonN\si{N}
Elektrische stroomsterkteI\si{I}ampèreA\si{A}
Elektrische spanningU\si{U}voltV\si{V}
EnergieE\si{E}jouleJ\si{J}
Snelheidv\si{v}meter per secondem/s\si{m/s}

Hoe Zit Het? wordt met trots gesteund door

KU Leuven sponsor
VIVES sponsor

Wil jij ook steunen? Trakteer Hoe Zit Het? op een drankje! 🥤 Ga daarvoor naar de trakteer-pagina.