Bruger:AstroOgier/Metersystemet

Dette kilogramlod af messing er et af seks midlertidige prototyper, som blev fremstilllet i 1793 af en fransk kommision for vægt og mål. Den skulle være massestandard i det nye framske metersystem. Oprindeligt brugtes betegnelsen grave ('tung'), men i 1795 ændredes navnet til kilogram. Denne prototype ejes i dag af NIST Museum, NIST Museum, Bethesda, Maryland, USA.

Metersystemet er et system af måleenheder, som blev indført under den franske revolution fra 1789. Formålet var at erstatte det utal af lokalt anvendte enheder med nye, som byggede på genstande fra naturen eller veldefinerede artefakter. Som længdemål indførte man meteren, der blev defineret ud fra Jordens størrelse og kilogrammet, som blev fastlagt ud fra massen af én kubikdecimeter vand. Som enhed for tid overtog man sekundet, der historisk blev fastlagt som brøkdelen 1/86400 af et døgn (1 døgn = 24 timer = 24·60 minutter = 24·60·60 sekunder). Der blev fremstillet prototyper af platin (urmeter og urkilogram), som forblev standarder i 90 år. Samtidigt indførte man betegnelser for decimale multipla af disse enheder, for eksempel deci for tiendedel og kilo for tusind.

Det nye system lettede samhandel og formidling af videnskabelige resultater. En overgang gik man i Frankrig tilbage til de gamle enheder, fordi de nye var upopulære, men i løbet af 1800-tallet blev metersystemet indført i et stort antal lande.

De oprindelige prototyper blev i 1875 erstattet af nye i forbindelse med Meterkonventionen, hvor delegrede fra dd lande mødtes i Paris og enedes om at oprette tre internationale institutioner, der skulle videreudvikle metersystemet:

• Det internationale bureau for mål og vægt (fransk: fr:Bureau International des Poids et Mesures, BIPM).
  Bureauet er Meterkonventionens administrative centrum beliggende i bygninger i Paris-forstaden Sévres. BIPM huser generalkonferencerne og opbevarer det internationale prototypekilogram og seks kopier af dette.

• Generalkonferencen for mål og vægt (fransk: fr:Conférence Générale des Poids et Mesures, CGPM).
  Konferencen er et besluttende organ bestående af delegerede fra meterkonventionens medlemslande. Den afholdes med års mellemrum i BIPMs lokaler og tager stilling til metrologiske problemer og fastlægger nye definitioner af enheder.

• Den internationale komité for mål og vægt (fransk: fr:Comité International des Poids et Mesures, CIPM).
  Komitéen består af 18 personer fra konventionens medlemsstater, der blandt andet sammenfatter rapporter udarbejdet af sine Konsultative Komitéer og forelægger disse for Generalkonferencerne.

I 1960 besluttede Generalkonferencen at indføre SI-enhedssystemet (fransk: Systéme Internationael d'Unités, internationalt forkortet SI).

Metersystemets indførelse i Frankring

Kilde: https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_the_metric_system

By the mid-eighteenth century, it had become apparent that standardisation of weights and measures between nations who traded and exchanged scientific ideas with each other was necessary. Spain, for example, had aligned her units of measure with the royal units of France, and Peter the Great aligned the Russian units of measure with those of England. In 1783 the British inventor James Watt, who was having difficulties in communicating with German scientists, called for the creation of a global decimal measurement system, proposing a system which used the density of water to link length and mass, and in 1788 the French chemist Antoine Lavoisier commissioned a set of nine brass cylinders—a [French] pound and decimal subdivisions thereof for his experimental work.^:71

Indsæt billede af svingende pendul.

Kilde til nedenstående: .

I 1793 definerede kommissionen enheden for masse som en kubikdecimeter destilleret vand ved 0 °C og gav enheden betegnelsen grave. Man tilføjede to supplerende enheder, gravet (0.001 grave), og bar (1000 grave), for at dække samme område, som de gamle enheder. Derved fremkom følgende række af decimalenheder: milligravet, centigravet, decigravet, gravet, centigrave, decigrave, grave, centibar, decibar, bar. Den i dag forældede enhed bar, som betegnede 1000 kg og som var i brug mellem 1793 og 1795, må ikke forveksles med den nyere, men ligeledes forældede, enhed for tryk, som blev indført i 1909 (1 bar = 100 kPa). Massen af et enhedsvolumen vand ved 0 °C blev målt nøjagtigt af Lavoisier og Haüy til 18841 grains per provisorisk kubikdecimeter. Der blev fremstillet prototyper af grave i messing.

After the grave

In 1795 a new law replaced the three names gravet, grave and bar by a single generic unit name: the gram. The new gram was equal to the old gravet. Four new prefixes (deca, hecto, kilo, and myria) were added to the metric system to cover almost the same range of units as in 1793 (milligram, centigram, decigram, gram, decagram, hectogram, kilogram, myriagram). The brass prototype of the grave was renamed to provisional kilogram.

In 1799 the provisional units were replaced by the final ones. Delambre and Méchain had completed their new measurement of the meridian, and the final metre was 0.03% smaller than the provisional one. Hence the final kilogram, being the mass of one cubic decimetre of water, was 0.09% lighter than the provisional one. In addition, the temperature specification of the water was changed from 0 °C to 4 °C, the point where the density of water is maximal. This change of temperature added 0.01% to the final kilogram. In 1799 a platinum cylinder was made that served as the prototype of the final kilogram. It was called the Kilogramme des Archives as it was stored in the Archives Nationales in Paris. This standard stood for the next ninety years, until being replaced in 1889 by the platinum–iridium International Prototype Kilogram (IPK).

I germinal-måneden i den franske revolutions tredie år vedtager Nationalforsamlingen et dekret om mål og vægt, hvis centrale paragraffer vises herunder:

Décret relatif aux poids et aux mesures. 18 germinal an 3 (7 avril 1795)	Forordning angående vægt og mål. 18. germinal år 3 (7. april 1795)
5. Les nouvelles mesures seront distinguées dorénavant par le surnom de républicaines; leur nomenclature est définitivement adoptée comme il suit:	5. De nye mål skal kendetegnes ved tilnavnet republikansk; navngivningen af dem er endeligt vedtaget som følger:
On appellera: Mètre, la mesure de longueur égale à la dix-millionième partie de l'arc du méridien terrestre compris entre le pôle boréal et l'équateur.	Vi vil kalde: Meter, længdemål svarende til ti-milliontedelen af jordmeridianbuen mellem nordpolen og ækvator.
Are, la mesure de superficie, pour les terrains, égale à un carré de dix mètres de côté.	Ar, et mål for areal af jordstykker, svarende til et kvadrat med en sidelængde på ti meter.
Stère la mesure destinée particulièrement aux bois de chauffage, et qui sera égale au mètre cube.	Stere, et rummål beregnet især for optændingsbrænde, som skal være lig med en kubikmeter.
Litre, la mesure de capacité, tant pour les liquides que pour les matières sèches, dont la contenance sera celle du cube de la dixièrne partie du mètre.	Liter, et rummål for både væsker og tørre materialer, hvis kapacitet vil være som en terning på en tiendedel meter.
Gramme, le poids absolu d'un volume d'eau pure égal au cube de la centième partie du mètre, et à la température de la glace fondante.	Gram, den absolutte vægt af et volumen af rent vand svarende til en terning på en hundrededel meter ved temperaturen af smeltende is.
Enfin, l'unité des monnaies prendra le nom de franc, pour remplacer celui de livre usité jusqu'aujourd'hui.	Endelig vil møntenheden få navnet franc, til erstatning for livre anvendt indtil i dag.
6. La dixième partie du mètre se nommera décimètre et sa centième partie centimètre.	6. Tiendedelen af en meter vil blive kaldt decimeter og hundrededelen centimeter.
On appellera décamètre une mesure égale à dix mètres: ce qui fournit un mesure très commode pour l'arpentage.	Med dekameter betegnes et længdemål på ti meter: dette giver et meget bekvemt mål til opmåling.
Hectomètre signifiera la longueur de cent mètres.	Hektometer skal betegne en længde på hundrede meter.
Enfin, kilomètre et myriamètre seront des longueurs de mille et dix mille mètres, et désigneront principalement les mesures itinéraires.	Endelig skal kilometer og myriameter være længder på tusind og ti tusind meter, hovedsageligt beregnet til vejafstande.
7. Les dénominations des mesures des autres genres seront déterminées d'après les mêmes principes que celles de l'article précédent:	7. Betegnelserne for mål af anden art fastsættes efter de samme principper som i den foregående afsnit:
Ainsi, décilitre sera une mesure de capacité dix fois plus petite que le litre; centigramme sera la centième partie du poids d'un gramme.	Således skal deciliter være et rummål ti gange mindre end en liter; centigram skal være hundrededelen af vægten af et gram.
On dira de même décalitre pour désigner une mesure contenant dix litres; hectolitre, pour une mesure égale à cent litres; un kilogramme sera un poids de mille grammes.	Vi benytter på samme måde dekaliter til at betegne et mål på ti liter; hektoliter for et mål lig med hundrede liter; et kilogram skal være vægten af tusind gram.
On composera d'une manière analogue les noms de toutes les autres mesures.	Man sammensætter på tilsvarende måde navnene på alle andre mål.
Cependant, lorsqu'on voudra exprimer les dixièmes ou les centièmes du franc, unité des monnaies, on se servira des mots décime et centime, déjà reçus en vertu des décrets antérieurs.	Men når man ønsker at udtrykke tiendedele eller hundrededele af francen, enheden for penge, skal man benytte sig af ordene decime og centieme, som allerede meddelt i kraft af tidligere forordninger.

Her defineres enhederne

• mètre for længdemål
• are for jordareal
• stere for opmåling af brænde
• litre for rumfang af væsker og faste stoffer
• gramme for masse (dengang betegnet vægt)
• franc for valuta

I Danmark benyttes fire af disse den dag i dag, med fordansket stavning: meter, ar (mest på formen hektar), liter og gram. I Storbritannien anvendes stavemåderne metre og litre, i USA meter og liter. Den franske og britiske stavemåde benyttes endvidere af Det internationale bureau for mål og Vægt.

Udviklingen i Danmark

Herhjemme blev metersystemet ikke umiddelbart indført. Det skete først, da Danmark i 1875 tiltrådte Meterkonventionen sammen med dd andre lande. Men man valgte dog at indføre en landsdækkende længdedefinition baseret på sekundpendulet: .

Uddrag fra The Quarterly Journal of Science, Literature and the Arts, Bind 11, side 184 - 185, 1821

Danish Standard of Length. Communicated by Professor Schumacher	Dansk længdestandard. Meddelt af professor Schumacher
The length of a pendulum vibrating seconds of mean solar time in 45º N. latitude on the meridian of Skagen, on the level of the sea, and in a vacuum, is to be divided, according to a new Royal decree, into 38 equal parts, each of which is to be a Danish inch, and 12 inches a foot. All other standards are hereafter to be considered as merely subsidiary to this determination, and to have no authority any further than as they agree with it.	Længden af et pendul, der svinger med et sekund middelsoltid ved 45° nordlig bredde på Skagens meridian, ved havniveau og i vacuum, skal i henhold til en ny kongelig forordning inddeles i 38 lige store dele, som hver skal være en dansk tomme og 12 tommer en fod. Alle andre standarder betragtes herefter som blot underordnet denne bestemmelse og har kun gyldighed i det omfang, at de er i overensstemmelse med den.
The weight of a cubic foot of water is to be hereafter determined by Professor Oerstedt. The Senate of Hamburg has also adopted the same standard.	Vægten af en kubikfod vand vil blive bestemt af professor Ørsted. Senatet i Hamborg har også vedtaget den samme standard.

Heinrich Schumacher var professor i astronomi ved Københavns Universitet. Hamburg var dengang en del af det danske rige.

Metersystemets indførelse i andre lande

I 1790 fremsatte Frankring et forslag til Storbritannien og USA om at oprette et ensartet mål for længde, meteren, som skulle bygge på længden af et sekundpendul, defineret ved, at tiden fra den ene yderstilling til den anden er ét sekund; Sekundpendulets svingningstid er defor 2 sekunder. Forslaget blev afvist af det britiske parlament og den amerikanske kongres. Man kunne ikke blive enige om, hvilken breddegrad, der skulle indgå i definitionen. Svingningstiden afhænger af tyngdeaccelerationen, der igen afhænger lidt af stedet på Jorden. Hvert af de tre lande ønskede at benytte en breddegrad, som gik gennem deres eget landområde. Ved handel spredte dette sig efterhånden ud over det europæiske kontinent.

I 1824 vedtog man i Storbritannien at anvende Imperial System of Measures (inch, foot, yard, mile, ounce, gallon, pound...) i hele det britiske verdensrige. I USA bibeholdt man det britiske enhedssystem, som det var, da kolonierne erklærede sig selvstændige.

Som konsekvens af denne uenighed udviklede og ibrugtog Frankrig ensidigt sit eget metersystem In 1790, a proposal floated by the French to Britain and the United States, to establish a uniform measure of length, a metre based on the period of a pendulum with a beat of one second, was defeated in the British Parliament and United States Congress. The underlying issue was failure to agree on the latitude for the definition, since gravitational acceleration and therefore the length of the pendulum, is proportional to latitude: each party wanted a definition according to a major latitude passing through their own country. The direct consequence of the failure was the French unilateral development and deployment of the metric system and its spread by trade to the continent, the British adoption of the Imperial System of Measures throughout the realm in 1824, and the United States retention of the British common system of measures in place at the time of the independence of the colonies. And that is the situation that pertained for nearly the next 200 years.

Fysisk note:

Pendulet i et "bedstefarur".

Svingningstiden $T$ for et matematisk pendul (med lod af forsvindende udstækning og lodsnor af forsvindende masse) afhænger kun af pendullængden $l$ og den lokale tyngdeacceleration $g$:

$T=2\cdot \pi \cdot {\sqrt {l \over g}}\quad$ eller $\quad l=\left({\frac {T}{2\cdot \pi }}\right)^{2}\cdot g$

På et sted, hvor tyngdeaccelerationen er $g=9.81{\mbox{ m/s}}^{2}$, bliver længden af et sekundpendul derfor $l_{\mbox{sekund}}=0.99396{\mbox{ m}}$.

Hvis man vælger at benytte disse værdier i definitionen, så får man

• på et sted, hvor $g=9.80{\mbox{ m/s}}^{2}$ en pendullængde på $l=0.99295{\mbox{ m}}$,
• på et sted, hvor $g=9.82{\mbox{ m/s}}^{2}$ en pendullængde på $l=0.99497{\mbox{ m}}$.

Så store afvigelser (2.0 mm) er helt uacceptable.

Kilde: https://en.wikipedia.org/wiki/Grave_(unit)