UZUNLUK, KÜTLE VE ZAMAN STANDARTLARI

  Fizik evrenimizdeki doğal olayların anlaşılmasıyla ilgili deneysel gözlemler ve nicel ölçmelerle dayanan temel bir bilimdir.Bilimsel yaklaşımın ana amacı

      Fizik kanunları, açık tanımları olan temel büyüklükler (nicelikler) cinsinden ifade edilirler. Örneğin kuvvet, hız, hacim ve ivme gibi fiziksel büyüklükler, daha temel büyüklükler vasıtasıyla tanımlanır. Daha temel dediğimiz bu nicelikler, ölçme veya kıyas yolu ile tanımlanırlar ve bunlar da standartları oluştururlar.
  Mekanikte üç temel büyüklük vardır.Bunlar ;
  Uzunluk ( L ),
  Zaman ( T )
  Kütle ( M ) dir.
Diğer bütün fiziksel nicelikler bu büyüklükler cinsi ifade edilirler.

  Açıkça, bir ölçümün sonucunu, bu ölçümleri yeniden elde etmek isteyen birine sunmak istersek, mutlaka bir standart tanımlamak zorundayız. Örneğin başka bir gezegenden gelen bir ziyaretçinin, uzunluk için "glitches" demesinden birşey anlamayız. Çünkü bu birimi tanımıyoruz.( Öte yandan, kullandığımız ölçüm sisteminden haberdar olan birileri bir duvarın uzunluğunun 2 m olduğunu söylerse, bu duvarın temel uzunluk biriminin iki katına eşit olduğunu anlarız. Benzer şekilde bize, bir kişinîn, 75 kilogram olduğu söylenirse ve kütle birimimiz l kilogram olarak tanımlanmışsa, söz konusu şahsın kütlesinin tanımladığımız temel biriminin 75 katı olduğu anlaşılır.

  1960 yılında Uluslararası Birim Kurulu, bu temel büyüklükleri bir standart hale getiren kararlar aldılar. Kabul edilen bu yeni sistem metrik sistemin uyarlanmasıydı ve adına Uluslararası Sistem (SI) dendi. Fransızcadaki "Systeme Internationale" 'in kısaltmasıdır. Bu sistemde kütle birimi kilogram(kg), uzunluk birimi metre(m) ve zaman birimi saniye(s) Kurul tarafından oluşturulan diğer standart SI birimleri sıcaklık, (Kelvin), elektrik akımı (Amper), ışık şiddeti (Kandil), ve madde miktarı (Mol) olarak belirlenmiştir. Bu yedi birim, SI sisteminin temelini oluşturur. Mekanikte sadece kütle, uzunluk ve zaman birimleri kullanılacaktır. Birimlerin tanımı sürekli gözden geçirilir ve zaman zaman da değiştirilir.

    KÜTLE

    SI kütle birimi olan kilogram, Fransanın Sevres Kentinde Uluslararası Ağırlık ve Ölçümler Bürosunda bulunan özel bir platin-iridyum silindir alaşımın kütlesi olarak tanımlanmıştır.

    Bu kütle standardı 1887 yılında kabul edilmiştir. Platin-İridyum alaşımı çok kararlı yapıda olduğu için günümüze kadar hiçbir değişikliğe uğramamıştır. Bu silindir, 3,9 cm çapında ve 3,9 cm yüksekliğine Bir benzeri, Gaithersburg, Md.'de Ulusal Standartlar Bürosunda maktadır.

    Deneyler aracılığı ile çeşitli fiziksel büyüklükleri sayısal değerlerle ifade etme  gereksinimini Lord Kelvin (William Thomson) tarafından şöyle ifade edilmiştir: "Hakkında konuştuğunuzu ölçebilir ve onu sayılarla ifade edebilirseniz birşey biliyorsunuzdur; fakat, sayılarla ifade edemiyorsanız bilginiz zayıf ve yetersiz demektir. Bilginin başlangıcında olabilirsiniz ancak bilimin ilerlemesine bir katkıda bulunamazsınız".

   UZUNLUK

  1792 yılında Fransa'da ilk defa metrik sistem oluşturulduğunda metre ekvatordan kuzey kutbuna Paris üzerinden olan mesafenin, 10-7 katı olarak tanımlanmıştı. Bu standart, daha sonra pratik nedenlerden dolayı bırakıldı. 1960 yılına kadar standart uzunluk birimi metre , kontrollü şartlar altında saklanan özel bir platin-iridyum çubuğundaki iki çizgi arasında mesafe olarak tanımlanmıştır. Bu standart da birkaç nedenden  dolayı terkedilmiştir. Bu nedenlerin en önemlisi, çubukta ayrılan çizgi arasındaki mesafenin günümüz bilim ve teknolojisinin istediği duyarlılığı karşılayamamasıdır. Son zamanlara kadar bir metre, kripton-86 lambasının yaydığı turuncu-kırmızı ışığının dalga boyunun 1650. 763,73 katı olarak tanımlanıyordu.  Fakat, Ekim 1983'de metre, aşağıdaki gibi yeniden tanımlanmıştır.

Bîr metre ışığın, boşlukta 1/299 792 458 saniyede aldığı yoldur.

         ZAMAN

       1960 yılından önce, zaman standardı ortalama güneş günü cinsinden tanımlanmıştı.Ortalama güneş saniyesi, temel zaman birimini gösteriyordu. Dünyanın kendi ekseni etrafında dönüşünün referans alındığı bu zaman birimi, evrensel olarak isimlendirilmişti. Şimdilerde, dünyanın dönüşünün zamanla değiştiğini biliyoruz.( Bir güneş günü, güneşin her gün gökyüzüne ulaştığı en yüksek noktaya gelmesi için geçen zaman aralığına denir.)

     1967 yılında saniye, yeniden daha doğru bir şekilde tanımlandı. Tanımlamada kullanılan alet atomik saat olarak bilinir. Bu yeni alette, belli atomik seçişlerle ilgili olan frekanslar 10¹²'de bir duyarlılıkla ölçülebilir (Bu atomik seçişler oldukça kararlı ve saat ortamından bağımsızdır ) Bunun anlamı, her 30.000 yılda bir saniyeden daha az olan sapmaya karşılık gelmesidir. (Böyle frekanslar saatin çevresindeki değişmelerden etkilenmez.) .Böylece zaman birimi saniye, 1967 yılında sezyum atomunun (referans saat) karakteristik frekansı kullanılarak tekrar belirlendi.

  Bir saniye, sezyum-133 atomunun 9 192 631 770 defa titreşim yapması için geçen zamandır.