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2013-07-19 14:49:46
안녕 일게이들아!
살면서 우리는 단위를 참 많이 쓰지? 전압의 단위인 V, 꼬추길이의 단위인 cm, 가슴사이즈의 단위인 B,C,D(A도 가슴이盧?)등등이 있어
또 단위가 워낙 많기 때문에 생소하거나 우리가 쓰지 않는 단위를 보면 감이 오질 안아 엑윽엑엑할때도 많아.
대표적으로 영국에서 아직 쓰는 피트, 인치, 파운드 등이 있겠지.
하지만 서로 사용하는 단위가 다르면 소통에 많은 어려움이 따라. 그렇기 때문에 옛날부터 왕들이 해야 할 일들 중 하나가
바로 '도량형의 통일'이었지. 유명한 왕들 보면 업적에 도량형 통일이 있을꺼야.
더욱이 물자교류가 활발한 현대사회에 이르러서는, 단위를 통일하는 일이 아주 중요하게 되었어.
이를 간과해서 일어난 사건이 있는데, 우리나라 항공기가 중국에 착륙하려는데, 중국에서 피트로 지시한 고도를
미터로 받아들여 제대로 착륙하지 못하고 활주로를 지나 추락한 사건이야.
또, 미국과 유럽이 공동으로 로켓을 만들었는데 단위가 통일되지 않아 실컷 만들어놓고 조합이 안된 적도 있지.
이런 라도틱한 사건이 일어나는 것을 막기 위해, 1960년에 국제도량형 총회에서, 만국공통의 단위를 제안하게 되.
그게 바로 SI 단위계야. SI는 Systeme International d'Unités를 의미해
SI단위계의 대표적인 예로는 m, km, kg, A, V, Hz 등이 있는데, 이 모든 단위들을 모두 통일하기란 너무 힘든 일이야.
그렇기 때문에 사람들은, 어떤 단위든, 다른 단위와 보조단위의 조합으로 나타내어진다는 데에 착안했어.
이를 쉽게 이해하기 위해 속도의 단위인 km/h를 예로 들어보면,
길이를 나타내는 m(미터)에 1000을 나타내는 k(킬로)가 붙어 km를 이루고,
이를 시간의 단위인 h(시간)과 연산하여 하나의 단위가 되었어.
또 다른 예로는 물리시간에 많이 들었을 힘의 단위인 N(뉴턴)이 있어.
뉴턴의 정의는 다음과 같아
"1kg의 물체를 1m/s2의 가속도로 운동시킬 수 있는 힘"
따라서, 뉴턴은 kg*m/s2 이 되는거야. kg과 m와 s의 조합이 되지
자. 이처럼 단위는 다른 단위와 보조단위로 나타낼 수 있어.
그럼 기본 단위만 통일하면 이들의 조합으로 이루어진 단위는 모두 통일되겠지?
그래서 도량형 총회에서는 총 7개의 기본단위와 2개의 보조단위, 그리고 접두사를 국제 도량형으로 발표했어.
7가지의 기본단위와 2개의 보조단위를 알아보자.
1. 길이의 m (미터)
평소에도 많이 쓰는 단위라 친근할꺼야. 일게이들 1.8m 못되서 우는소리 여까지 들리盧ㅠㅠ......나도ㅠㅠ
키..꼬추길이..등등..
이처럼 숫자 하나로 우리를 울고 웃게, ㅂㅈ들을 싸게 만드는 미터의 어원은 프랑스어로 '단위'를 뜻하는 mètre야. (어멋! 프랑스ㅈ
가장 처음 미터가 단위로 채택된 것은 1793년이야. 이때의 정의는 북극으로부터 적도까지의 거리의 천만분의 1이었어.
지구 둘레의 4천만분의 1이기도 하지.
하지만 이 기준은 아래의 두 이유 때문에 너무 모호했어.
첫째, 그 당시의 기술로는 지구의 둘레를 정확히 재기 힘들었어.
둘째, 지표에는 산이나 바다, 언덕 등의 지형이 있어 재는 곳마다 이는 달라지게 마련이었어.
따라서 1795년, 불과 2년만에 이 기준은 외면받게 되.
하지만 미터에는 정의가 필요했고 사람들은 급한대로 1m짜리 황동 원기를 임시로 만든 뒤 "이게 1m다!" 라면서 이를 따랐지.
마치 어느나라에서 동상 하나 세워놓고 "이게 슨상니미다!" 라며 숭배하는거랑 비슷하지?
하지만 황동으로 된 미터 원기는 문제가 많았어. 바로 온도에 따라 일게이 꼬추마냥 그 길이가 변한다는 점이었지.
이를 막기 위해 사람들은 백금이나 백금-이리듐 합금 등 열팽창이 되도록 적은 물질을 찾아 헤맸어.
이후 양자 역학의 발전으로 전자들이 에너지 준위가 고정된 오비탈 사이에서만 전이되고,
한 오비탈에서 다른 오비탈로 옮겨갈 때에는 고정된 파장을 지님을 알게 되었지.
이를 이용하여 1960년에 드디어 새로운 개념의 기준이 탄생해, 바로
"진공에서 크립톤-86원자의 2p10과 5d5 준위 사이의 전이에 해당하는 빛의 파장의 1650763.73배"야.
어렵지? 모두들 어렵다고 공감했어. 일단 측정이 존나게 어려운거야.
어떤 나라에서 SI단위계를 쓰려면 크립톤 원자를 가지고 실험해서 1m를 정해야 하는 셈이지.
결국 1983년, 빛의 속도가 진공중에서 일정하다는 데에 착안해서 결국 미터의 정의는 다음으로 고정되
"진공 중에서 빛이 1/299792458초 동안 진행한 거리"
대략 3억분의 1초 동안 간 거리라고 생각하면 되.
2. 질량의 kg
킬로그램을 쓰려니 70킬로쯤 나가는 몸매로 엑윽엑엑거리며 네이트판을 할 판녀들이 생각나 노무노무 슬프네
물론 그래도 내 여친은 탈김치겠지? ㅎㅎㅎ
킬로그램은 아직까지도 그 기준이 가장 무식한 단위야. 바로 킬로그램 원기를 놓고 "이게 1킬로그램이다"라고 하는거지.
미터의 정의가 초기에 원기에서 출발하였으나 결국 빛이라는 절대적 수치로 고정된 데에 비하면, 킬로그램은 어쩌면 아직 발전하지 못한 정의일 수도 있어.
하지만 과거에는 킬로그램도 정확한 정의가 있었는데, 바로 4도씨의 물 1000cm3에 해당하는 무게였어.
적어도 물리적 원리에 기반하지. 그러나 물도 열팽창을 하고, 4도씨라는 제한된 환경에서 측정해야 한다는 점 때문에
결국 1901년 1kg짜리 백금-이리듐 원기를 만들어 쓰고 있어. 이는 프랑스에 있지.
하지만 최근 1kg짜리 실리콘 구를 만들어 그 안의 원자 수를 세는 방식으로 재정립하려는 움직임이 있어.
3. 시간의 s(초)
3초. 盧짱이 점프했을 때부터 두부를 외상하기까지 걸린 시간이야.
미터와 킬로그램보다 어쩌면 우리가 가장 많이 입에 달고 사는 단위지. 1초는 어떻게 이루어진건지 Harabozi.
1초는 초기에 다음과 같이 정의되었어
"평균 태양일(하루)의 86400분의 1"
위에서 미터를 보고왔다면 이 정의가 곧 없어졌음을 쉽게 알 수 있겠지?
이 정의의 문제는 지구의 자전이 불규칙하다는 점이었어. 점점 느려지고 있거든.
결국 1956년에 새로운 정의를 내리는데, 더 병신같아졌어. 바로
"1900년 1월 1일 기준 태양년(1년)의 31556525.9747분의 1"
하지만 이 정의 역시 곧 외면되었어. 바로 원자 시계의 발명 덕분이지.
현재의 정의는 다음과 같아.
"절대 영도에서 세슘-133원자의 바닥 상태에 있는 초미세 에너지준위 간 주파수 차이의 9192631770배"
역시 결국 물리학적 정의로 고정되었어.
최근 일본에서 스트론튬을 이용한 더 정확한 정의를 만들었고 이를 수정안으로 내놓았다고 해.
4. 전류의 A(암페어)
E E E E E Electric shock!
전 전 전류들이 몸을 타고 흘러 다녀
기 기 기절할 듯 아슬아슬 찌릿찌릿
충 충 충분해 네 사랑이 과분해
격 격 격하게 날 아끼는 거 다 알아
기 기 기절할 듯 아슬아슬 찌릿찌릿
충 충 충분해 네 사랑이 과분해
격 격 격하게 날 아끼는 거 다 알아
-함수, 전기충격 中-
전자의 흐름을 전류라 하고, 이를 나타내는 정의를 암페어라고 해. 프랑스의 물리학자 앙페르의 이름으로부터 유래되었어.
초기에 암페어는 질산은(AgNO3) 용액에서, 초당 0.001118000g의 Ag+가 전달하는 전류로 정의했어.
하지만 온도나 불순물에 의해 크게 변하였고 결정적으로 이는 최근 측정에 따르면 1A가 아니라 0.99985A였대.
1948년에 새롭게 정리된 정의는 아래와 같다.
"1m 떨어진 두 직선 도선(지름을 무시할 수 있고 무한한)에, 1m당 2x10^-7N의 힘이 작용하게 하는 전류"
5. 갯수의 mol(몰, mole)
화학쪽 공부한 일게이들은 호성성님께 지리도록 많이 들어본 단위일꺼야.
사실 갯수라기보단 물질의 입자 수를 나타내는데, 1몰이라는건 사실 존나게 큰 단위야.
"12g에 해당하는 탄소-12원자의 갯수"가 1mol인데, 갯수로 따지면
6.0221415x10^23개야. 다시 써보면
602214150000000000000000개가 되지. 으리으리하게 많盧?
일게이들이 평생 싼 정자 다합쳐도 안될것같다
6. 온도의 K(캘빈)
절대 온도를 뜻하는 캘빈이야. 도씨를 널리 사용하고 있었는데, 연구의 결과로
1도가 낮아질 때마다 기체의 부피가 1/273.15씩 줄어듦을 알게 되었어.
그럼 -273.15도씨에서는 기체의 부피가 이론적으로 0이 되겠지? 바로 이 온도가 절대 영도야.
따라서 -273.15도씨=0K이고, 0도씨=273.15K가 되는 셈이지.
캘빈 쓰다보니 중고딩때 화학식에 캘빈 대신 도씨써서 틀리는 일게이새끼들 생각나盧?
초기 캘빈의 정의는 아래와 같아. 도씨의 개념을 그대로 이어왔어
"절대 영도를 0K로 하고 섭씨 온도와 간격이 같은 온도"
하지만 애초에 K이 사용된 이유가 섭씨 온도를 개선하기 위한 것이었으므로 의존하지 않아야 한다는 생각에서,
"절대 영도를 0K로 하고, 물의 삼중점을 273.16K로 하는 단위"
물론 말만 다르지 똑같아. 물의 삼중점이 0.01도씨거든.
7. 광도의 Cd(칸델라)
밝기를 뜻하는 단위야. 초기에는 "촛불 하나의 밝기"라는 의미로 사용되었어.
이름부터가 좆물의 영어단어 Candle과 상통하지.
물론 이는 1979년 변경되었는데, 물리학적 사실에 근거해
"1Cd는 540x10^-12Hz인 단색광을 방출하는 광원의 수직 복사선의 에너지가 스테라디안 당 1/683W인 광도"
여기서 스테라디안이라는 말이 나오지? 공간각인데, 아래에서 설명할께
위에 나열한 7가지가 바로 기본 단위야. 따라서 일게이들이 아는 모든 단위는 저 7가지로 표현되(모르는 단위도)
저 기본 단위들은 모두 고유의 차원을 가지고있어
길이 차원, 질량 차원, 시간 차원 등등 말이야.(사실 mol은 수학적으로는 무차원이야)
하지만 차원이 없는 단위도 있고, 이들 역시 중요해
바로 '각도'야.
1. 평면각 rad(라디안)
초기에 각으로 사용한 단위는 '도(degree)'야. 12진법에 따라 360도를 사용하지.
하지만 이 각도는 사용하는 데에 제한이 많이 따라. 그 예로, "차원"의 문제가 있어
자세히 설명하긴 힘들지만, rad의 경우 반지름과 그대로 곱해 호의 길이를 나타낼 수 있지만,
도의 경우 그렇게 할 수 없기 때문인 등의 이유라고 생각하면 되.
따라서 rad을 정의했어.
rad의 정의는, 위의 그림처럼 부채꼴의 호의 길이(곡선)가 반지름과 같아지는 각도야.
따라서 360도는 2파이 라디안이 되.
1rad은 약 57.2958도
1도는 약 0.0175rad이야
공대게이들은 계산기 설정 잘 확인해서 degree인지 rad인지 헷갈리지 않도록 사용해
시험에서 틀려
2. sr(스테라디안)
입체각으로, 반지름이 1인 구면을 기준으로 해. 설명하긴 힘드니 아래 그림을 보면 쉬울꺼야
반지름 1인 구에서, 원뿔 모양 도형의 아랫쪽 곡면(구의 표면)의 넓이가 1이 되는 입체각이 1sr이야.
여기까지가 SI단위계의 전부야. 마지막으로 정리해줄께
1m
"진공 중에서 빛이 1/299792458초 동안 진행한 거리"
1kg
"프랑스에 있는 1kg 원기의 질량"
1초
"절대 영도에서 세슘-133원자의 바닥 상태에 있는 초미세 에너지준위 간 주파수 차이의 9192631770배"
1mol
"12g에 해당하는 탄소-12원자의 갯수에 해당하는 물질량"
1A
"1m 떨어진 두 직선 도선(지름을 무시할 수 있고 무한한)에, 1m당 2x10^-7N의 힘이 작용하게 하는 전류"
1K
"절대 영도를 0K로 하고, 물의 삼중점을 273.16K로 하는 단위"
1Cd
"1Cd는 540x10^-12Hz인 단색광을 방출하는 광원의 수직 복사선의 에너지가 스테라디안 당 1/683W인 광도"
오늘도 공부하러 일베에 들어오는 우리 일게이들 화이팅^^
SI단위계들과 좋은하루되길 바랄께
