หน่วยและการวัด

หน่วยและการวดั ครูโกศล อนิ นวล วิทยาลัยเทคนิคสุราษฎร์ธานี

หน่วย (Unit) • ปรมิ าณทกี่ าหนดไวค้ งท่ี เพ่อื ใชใ้ นการคานวณ (การวดั ) คา่ ปรมิ าณทยี่ ังไมท่ ราบค่า • ค่าทจ่ี ากการวดั จะเป็นจานวนเท่า (times)ของปรมิ าณหน่วย • ระบบหนว่ ยวัดตอ้ งถูกต้อง เช่ือถือได้ และใช้สะดวก

หนว่ ยพ้ืนฐาน (Fundamental Unit) • เปน็ หน่วยเบอ้ื งตน้ ของปรมิ าณต่างๆ ดงั นี้ - ปริมาณทางกล (mechanics, 3) primary auxiliary - ปริมาณทางความร้อน (thermal, 1) ïïïïïïïþïïïýïïïïü - ปริมาณทางไฟฟา้ (electrical, 1) - ปริมาณทางแสง (Illumination, 1) - ปริมาณทางเคมี (chemical, 1)

• ปรมิ าณทางกล ระบบเมตรกิ ความยาว (cm, m) ระบบอังกฤษ มวล (g, kg) ความยาว (ฟตุ ) เวลา (s) แรง (ปอนด)์ เวลา (วินาที) - การเลือกหนว่ ยพืน้ ฐานไมม่ กี ฎเกณฑ์ สามารถเลอื กได้ตามสะดวก

หนว่ ยพ้นื ฐานในระบบ SI

หน่วยสบื ทอด (Derived Unit) • หน่วยที่กาหนดมาจากกฎทางฟิสิกส์ (Physical Law) • นาหน่วยพืน้ ฐาน มากาหนดเก่ยี วกับ “มติ ิ (Dimension)” เช่น พ้นื ที่ (A) = กวา้ ง x ยาว = mxm = m2

ถา้ กาหนดสญั ลกั ษณส์ าหรบั หน่วยพื้นฐาน เปน็ ความยาว (Length)  L มวล (Mass) M เวลา (Time) T สามารถเขียนสญั ลกั ษณแ์ สดงมิตขิ องหนว่ ยสืบทอด เป็น พ้ืนท่ี L2 ปริมาตร L3 แรง LMT -2 æçèçMT 2L÷÷÷øö (kg.m / s2 )

สรปุ หนว่ ยพน้ื ฐาน หน่วยพน้ื ฐานเสริม หนว่ ยสบื ทอด

ระบบหน่วยของการวดั (System of Unit) ระบบหนว่ ยหลักๆ ในปจั จุบนั มี 2 ระบบ คอื • ระบบองั กฤษ (Imperial or British System) • ระบบเมตริก (Metric System)

ระบบอังกฤษ • ใช้ในประเทศเครือจกั รภพองั กฤษและอเมรกิ า • ความยาว  หลา และ มวล  ปอนด์ • หนว่ ยของการวัดอาศยั มิติทางกายภาพของร่างกายคน - 1 หลา คือ ความยาวจากจมูกของคนถึงปลายนวิ้ กลาง มีความยดื หย่นุ และ ผดิ เพี้ยนไดง้ ่าย

ขอ้ เสยี ของระบบองั กฤษ • ความสมั พนั ธ์ของหน่วยท่ใี ชว้ ดั ปรมิ าณเดียวกนั ดไู มเ่ ป็นระบบ - น้าหนัก  pound, ounces, dram และ grain - ความยาว  inch, foot, yard และ mile • มหี ลายนิยามในช่ือเดยี วกนั - Pound Troy และ Pound Avoirdupois • ปริมาณของหนว่ ยเดยี วกนั ในแตล่ ะประเทศไม่เทา่ กัน

Comparison of Imperial and U.S. volume measures 1 U.S. fluid ounce = 29.573 529 562 5 mililitres ≈ 1.041 Imperial fluid ounces 1 Imperial fluid ounce = 28.413 062 5 mililitres ≈ 0.961 U.S. fluid ounce 1 liquid U.S. gallon = 3.785 411 784 litres ≈ 0.833 Imperial gallon 1 Imperial gallon = 4.546 09 litres ≈ 1.201 liquid U.S. gallons 1 dry U.S. gallon = 4.404 842 803 2 litres ≈ 0.968 Imperial gallon 1 Imperial gallon = 4.546 09 litres ≈ 1.032 dry U.S. gallons

Ex. ขนาดที่แตกตา่ งกนั ของหนว่ ยไมล์

ระบบเมตรกิ • ใชพ้ ื้นฐานจากระบบเลขฐาน 10 ในการคน้ คว้าและจัดตง้ั ระบบ ไดก้ าหนดพนื้ ฐาน 3 ประการคือ 1. Universal System of Weights & Measures ไม่ควรขน้ึ กับ Man-made Reference Standard แตค่ วรขึ้นกับ Permanent Measure ทีไ่ ดจ้ ากธรรมชาติ 2. หน่วยอ่ืนๆ ควรสบื ทอดมาจากหนว่ ยพ้นื ฐาน คอื ความยาว มวล และ เวลา

3. ตั้งระบบ Prefix ข้นึ

ระบบหนว่ ยที่ใช้ระบบเมตรกิ - CGS Electrostatic - CGS Electromagnetic - TMS - MKS, MKSA - Gaussian - Heaviside – Lorentz หมายเหตุ CGS  (Centimeter, Gram, Second) MKSA  (Mete, Kilogram, Second, Ampere)

ตารางความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งหนว่ ยอังกฤษกับหนว่ ยเมตรกิ

ตัวอย่างท่ี 1 จงหาพืน้ ทห่ี ้องขนาด 5,000 m2 ในหนว่ ยของ ft2 วธิ ที า จากตาราง พบว่า 1 ft = 30.48 cm = 0.3048 m จะได้ A  5000   1 ft m 2  0.3048   53,820 ft2

• หนว่ ยระบบ SI - ปี 1950 IEC ได้ถือวา่ Ampere เปน็ หน่วยตวั ท่ี 4 ของ MKS - ปี 1954 ระบบ SI ถูกจดั ตั้ง จงึ อาศยั ระบบ MKSA มากาหนด หนว่ ยปริมาณทางไฟฟ้า

หนว่ ยสาหรับ ไฟฟ้าในระบบ SI

หนว่ ยสาหรับ ไฟฟ้าในระบบ SI

มาตรฐาน (Standard)

มาตรฐานของการวัด (Measurement Standard) • วตั ถุทางกายภาพ ท่ีแทนแนวคิดเกย่ี วกับหนว่ ยที่ต้องการ กลา่ วถึง และสามารถทาการวัดได้ • มคี วามเป็นสากลทวั่ โลก • มคี าจากดั ความท่ชี ัดเจนเกีย่ วกับหนว่ ยวดั • มีวธิ กี ารคานวณปรบั เทยี บกบั ระบบวดั

ตวั อยา่ ง มาตรฐานการวัด มวล 1 กิโลกรัม จะถูกแทนโดยทงั้ ชิ้นของวัสดทุ ถี่ กู รักษาภายใต้ เงอื่ นไขท่ถี กู นยิ ามและควบคุมอยา่ งดี ระบบ SI มวลของกระบอกอัลลอย (แพลทนิ ัม 90% - เออรเิ ดยี ม 10%) มีความสูงและเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากัน โดยยดึ ตามมาตรฐาน นา้ หนักและการวัดของ International Bureau of Weights and Measures ที่เมอื ง Serves, France

ประโยชน์ของมาตรฐานการวัด • ใช้เปน็ หลกั สาหรบั สอบเทยี บ (Calibration) กบั อุปกรณว์ ัดอ่ืนๆ เพอื่ ยนื ยันว่าอปุ กรณเ์ หล่านม้ี ีระดับความรับผดิ ชอบในการสอบ เทยี บออกไป ** มาตรฐานทใ่ี ชเ้ ป็นหลัก ต้องสามารถโยงถึงมาตรฐานแหง่ ชาตไิ ด้ Traceability System

การสอบเทยี บ คอื กระบวนการ ในการตรวจสอบความถูกตอ้ ง ของเครือ่ งมือวดั ด้วยการ เปรียบเทยี บกบั ค่าที่อา่ นได้จาก เครอ่ื งมอื วดั กับคา่ จรงิ ของสง่ิ ท่ี ถูกวดั

ประเภทของมาตรฐานการวดั มาตรฐานถูกแบ่งออกเปน็ 4 ประเภทตามหน้าทแ่ี ละการประยกุ ตใ์ ชง้ าน 1. มาตรฐานนานาชาติ (International Standard) 2. มาตรฐานชัน้ ตน้ , ปฐมภมู ิ (Primary Standard) 3. มาตรฐานชน้ั รอง, ทตุ ิยภมู ิ (Secondary Standard) 4. มาตรฐานใช้งาน (Working Standard)

1. มาตรฐานนานาชาติ (International Standard) • กาหนดข้นึ โดยขอ้ ตกลงระหวา่ งประเทศ • เก็บรกั ษาอย่ทู ่ี International Bureau of Weights and Measures, Paris • มกี ารตรวจและทดสอบค่าอยา่ งสม่าเสมอ • ความถกู ต้องใกล้เคยี งและเทีย่ งตรงที่สุดเทา่ ทเ่ี ทคโนโลยีจะ อานวย

2. มาตรฐานชน้ั ต้น, ปฐมภูมิ (Primary Standard) • ลอกแบบมาตรฐานมาจากมาตรฐานนานาชาติ • เก็บรกั ษาไวท้ ่หี อ้ งปฏบิ ัตกิ ารมาตรฐานแห่งชาติในประเทศ ตา่ งๆ • ใชเ้ พ่ือสอบเทียบและพิสจู นค์ ่าของมาตรฐานชน้ั รอง

3. มาตรฐานช้นั รอง, ทุตยิ ภูมิ (Secondary Standard) • เปน็ มาตรฐานอ้างองิ ทใ่ี ชส้ าหรับห้องปฏิบตั กิ ารดา้ นการวดั และสอบเทียบในโรงงานอุตสาหกรรม 4. มาตรฐานใช้งาน (Working Standard) • เป็นอุปกรณห์ ลักในหอ้ งปฏิบตั ิการดา้ นการวดั • มักใชเ้ พื่อตรวจสอบและปรบั เทยี บเครอ่ื งมือต่างๆ ท่ใี ชใ้ น หอ้ งปฏิบตั กิ ารโดยทั่วไป