Unit - Tan'i (English spelling) unit English

Japanese: 単位 - たんい（英語表記）unit 英語

A fixed quantity that serves as a standard for measuring physical quantities. A physical quantity is an object or phenomenon whose properties are clearly defined from a physical perspective, and whose size can be expressed quantitatively. It is also called a unit of measurement. A physical quantity has a "dimension" that is determined by how basic quantities such as length, mass, and time are included in the system of physics. A dimension corresponds to the coordinate axis of the quantity in question, and positive and negative signs have meaning. For example, since velocity v is the change in length L per unit time T ,
v = L / T ⁼ L1T - ¹
In this case, the velocity v is said to have dimensions L ¹ T ^-1 , or 1 in L and -1 in T. Additionally, area has dimensions of length squared ( L ² ). Measuring a physical quantity means promising a fixed amount of the same quantity, and expressing in numerical terms how many times the magnitude of the quantity to be measured is that fixed amount. This defined fixed quantity is the unit, and the magnitude of the quantity is expressed by adding a unit to the numerical value.

In contrast to physical quantities, there are quantities such as the hardness of metals that do not have a set definition in physics, but whose magnitude is expressed numerically by a set method or device for measurement. Quantities of this type that are measured for industrial purposes are called industrial quantities.

[Koizumi Kesakatsu]

Base units and derived units

A unit can be assigned to any quantity in any size. However, if you select units for a small number of mutually independent physical quantities, you can create units for other quantities by combining them according to their dimensions. In this case, the unit selected first is called a "base unit," and the unit created by the combination is called a "derived unit" or "derived unit." For example, if you take meters (m) for length, kilograms (kg) for mass, and seconds (s) for time as base units, the unit of speed is "meters per second (m/s)," and the unit of force is "kilogram-meters per second per second (kg-m/s ² )." Since the latter is longer, we will assign it to "newton (N)."

[Koizumi Kesakatsu]

Unit Multiples and Fractions

Since there are cases where the size is not appropriate using only base units and derived units, it is necessary to agree on how to express multiples and fractions of units. There are various methods and conventions for this, but the metric system uses a method of adding prefixes such as kilograms and centimeters to the beginning of units.

[Koizumi Kesakatsu]

Unit symbol

It is tedious to write out each and every unit in its entirety, so we have established unit symbols. Since the metric system is an international system of units, these symbols are strictly defined. Normally, they are written in lowercase with an upright capital letter, but if the unit is derived from a person's name, an upright capital letter is used. For example, meter is m, kilogram is kg, and newton is N. However, even if the unit name is derived from a person's name, when the unit name is written in full, it is written in lowercase, for example, newton. Furthermore, unit symbols do not take the plural form.

[Koizumi Kesakatsu]

Unit system

When a base unit is decided and several derived units are created from it, a series of related units is created. This is called a unit system. The nature of a unit system is determined by how the base units are chosen, and this is usually indicated by listing the base units or their symbols, but there are other ways of expressing it. The MKS system of units uses "meter, kilogram, second" as its base units, while the CGS system uses "centimeter, gram, second." The imperial system and the shakkanho system of units use a list of the names of base units. The gravitational system of units uses force under the Earth's gravitational acceleration instead of mass.

Another feature that characterizes the unit system is the base system of numbers. The metric decimal system was created at the end of the 18th century, but the Western unit systems before that were a mixture of the sexagesimal system of the ancient Orient and the duodecimal system of the Greek and Roman eras.

[Koizumi Kesakatsu]

standard

Even if a unit is agreed upon, an abstract numerical value alone is meaningless; there must be something or a method to actually show its size. This is called a standard. The standard for base units is particularly important, and since it also relates to derived units, first, it must be immutable and stable, second, reproducible, meaning that it can be realized anytime and anywhere, and third, it must have a sufficiently high degree of precision. The reason why various units use length, mass, and time as basic quantities is because these are fundamental to human beings, and standards have been improved since ancient times.

[Koizumi Kesakatsu]

Unit system configuration

The practice of combining a small number of units as base units to create units of other quantities has been practiced since ancient times. However, the quantities for which units had to be defined and systems established were limited to length, area, volume, and mass. This system or system is called weights and measures, and the degree includes area, and the measures include length, area, and volume. Time is considered to be one of the first quantities that humans began to measure, but there was a natural standard, the rotational period of the Earth, and the division of a day and night could be linked to the position of the sun and stars, and there was a natural standard of 360 degrees in a circle. Therefore, time and angles were not incorporated into unit systems or systems until units other than weights and measures came into practical use. Such units became necessary only after the emergence of science and industry, so they are not included in unit systems other than the imperial system and the metric system. However, because the Earth's axis of rotation is tilted relative to the plane of its orbit, it was common to determine the calendar separately.

[Koizumi Kesakatsu]

Unit system types

(1) Shaku-kan-ho: A unit system unique to Japan, with shaku and kan as the base units. Its origins lie in ancient China, and there are many commonalities between the two systems, although the Chinese used jin for mass.

(2) Imperial system: An Anglo-Saxon system of units with yards and pounds as base units. For engineering purposes, seconds were added to this system for time and degrees Fahrenheit were used for temperature. It originated in the Ancient Orient and was influenced by Greek, Roman and Arabic systems.

(3) The Metric System is a unit system created in 1790 with the aim of international unification, proposed by the French scientist Talleyrand, and came into force internationally with the Metre Convention in 1875. With the slogan "For all times, for all people," one meter is defined as 1/40 millionth of the earth's meridian.

The metric system, which was created in this way, also branched into various systems of units when units other than weights and measures began to be incorporated into the system for the needs of science and industry, such as the MKS system of units, the MKSA system of units, the CGS system of units, the CGS electrostatic system of units, the CGS electromagnetic system of units, the Gauss absolute system of units, and the gravitational system.

(4) International System of Units The metric system was originally created as an internationally unified system of units, so it would be extremely inconvenient to split it into several systems as mentioned above. Therefore, at the 11th General Conference on Weights and Measures in 1960, the International System of Units was resolved as a unified system of units, the Système International d'Unités. The abbreviation SI was also decided at this time.

[Koizumi Kesakatsu]

"Dictionary of the Origin of Units" by Koizumi Kesakatsu (1982, Tokyo Shoseki)" ▽ "The Story of Units" by Koizumi Kesakatsu (1979, Japanese Standards Association)" ▽ "The Story of Units Continued" by Koizumi Kesakatsu (1985, Japanese Standards Association)" ▽ "JISZ8202 Quantity Symbols, Unit Symbols and Chemical Symbols" (1985, Japanese Standards Association)" ▽ "JISZ8203 The International System of Units (SI) and How to Use It" (1985, Japanese Standards Association)

Metric, Imperial, and Shakkan systems comparison table (length)
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Metric, imperial, and shakkanho systems

Metric, Imperial, and Shakkan systems comparison table (mass)
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Metric, imperial, and shakkanho systems

Metric, Imperial, and Shakkan systems comparison table (area)
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Metric, imperial, and shakkanho systems

Metric, Imperial, and Shakkan systems comparison table (volume)
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Metric, imperial, and shakkanho systems

Source: Shogakukan Encyclopedia Nipponica About Encyclopedia Nipponica Information | Legend

Japanese:

物理量を計る場合の基準となる一定量。物理量とは、物や現象のうち、その性質が物理学的に明確で、その大きさを数量で表すことのできるものをいう。計量単位ともいう。物理量は、物理学の体系のなかで長さ、質量、時間などの基本的な量の含まれ方による「次元」dimensionが決まっている。次元とは、当該の量の座標軸に相当し、正負の符号が意味をもつ。たとえば速度vは単位時間T当りの長さLの変化であるから、
　　v＝L/T＝L¹T^-1
で、速度vはL¹T^-1の、またはLについて1、Tについて－1の次元ディメンションをもつという。また、面積は長さの2乗(L²)次元をもつ。物理量を計るということは、それと同じ量の一定量を約束して、計ろうとする量の大きさが約束した一定量の何倍であるかを数値で表すことである。この定義された一定量が単位で、量の大きさは、数値に単位をつけて表す。

　物理量に対して、金属の硬さのように、物理的には量の定義が定まっていないが、計る方法や装置を約束して、その大きさを数値で表すものがある。この種の量で、工業上の必要から計るものを工業量という。

［小泉袈裟勝］

基本単位と組立単位

単位はどの量にも任意の大きさで約束できる。しかしある少数の、互いに独立な物理量に単位を選べば、ほかの量の単位はこれらを次元により組み合わせることによってつくることができる。この場合、最初に選ばれた単位を「基本単位」、組合せによってつくられた単位を「組立単位」または「誘導単位」という。たとえば、基本単位として長さにメートル（m）、質量にキログラム（kg）、時間に秒（s）をとれば、速度の単位は「メートル毎秒（m/s）」となり、力の単位は「キログラム・メートル毎秒毎秒（kg・m/s²）」となる。後者の場合長くなるので、これを「ニュートン（N）」と約束する。

［小泉袈裟勝］

単位の倍数と分数

基本単位と組立単位だけでは、大きさが適当でない場合が生ずるので、単位の倍数や分数の表し方を約束する必要がある。これにはさまざまな方法や習慣があるが、メートル法ではキロやセンチなどの接頭語を単位の頭につける方法をとっている。

［小泉袈裟勝］

単位記号

単位を逐一完全に書くのは煩わしいので、単位記号を約束する。メートル法は国際的な単位系であるから、この記号が厳密に定められている。通常は立体の小文字であるが、人名に由来するものは立体の大文字を用いる。たとえばメートルはm、キログラムはkg、ニュートンはNのようにする。しかし人名に由来するものでも単位名を完全に書くときは、たとえばnewtonと小文字で書く。また単位記号には、複数形はとらない。

［小泉袈裟勝］

単位系

基本単位を決め、それからいくつかの組立単位をつくると、ここに同族的な単位の系列ができる。これを単位系という。単位系の性格は基本単位のとり方で決まり、通常はこれを示すために基本単位あるいはその記号を並べてよぶが、そのほかの表し方もある。MKS単位系は基本単位に「メートル、キログラム、秒」を、CGS単位系は「センチメートル、グラム、秒」をとったものである。ヤード・ポンド法や尺貫法は、基本単位の名を連ねたものである。重力単位系は質量のかわりに地球重力加速度の下における力をとったものである。

　単位系を特色づけるものに、もう一つ数値の進法がある。メートル法の十進(じっしん)法は18世紀末につくられたものであるが、それ以前の西洋の単位系は古代オリエントの六十進法や、ギリシア・ローマ時代の十二進法の混合したものである。

［小泉袈裟勝］

標準

単位は約束されても抽象的な数値だけでは意味がなく、その大きさを現実に示すもの、または方法がなくてはならない。これを標準standardという。とくに基本単位のそれは重要で、組立単位にも関係するから、第一に不変性と安定性、第二にいつでもどこでも実現できる性質つまり再現性、第三に十分高い精度が必要である。各種の単位系が基本的な量として長さ、質量および時間をとっているのは、これらが人類にとって基本的なもので、古くから標準の改良が行われてきているからである。

［小泉袈裟勝］

単位系の構成

少数の単位を基本単位とし、これを組み合わせて他の量の単位をつくるということは、すでに古代から行われていた。しかし、単位を定め、制度をつくらなければならない量は、長さ、面積、体積および質量に限られていた。そこでこのような体系や制度を度量衡、英語ではweights and measuresとよび、度のなかには面積を含み、measuresのなかには長さ、面積および体積を含ませている。時間は人類が計り始めた最初の量の一つと考えられるが、地球の自転周期という自然の標準があり、一昼夜の分割も太陽や星の位置に結び付ければよく、そこには1円周360度という自然の標準があった。そのため時間と角度とは度量衡以外の単位が実用されるようになるまで、単位系や制度のなかに組み込まれることはなかった。このような単位が必要になるのは、科学と工業がおこってからなので、ヤード・ポンド法とメートル法以外の単位系には含まれていない。ただ、地球の自転軸が公転軌道面に対して傾いているため、暦は別に定めるのが一般的であった。

［小泉袈裟勝］

単位系の種類

(1)尺貫法　尺と貫を基本単位とする日本固有の単位系。その起源は古代中国にあって共通する点は多いが、中国では質量に斤をとっている。

(2)ヤード・ポンド法　ヤードとポンドを基本単位にとったアングロ・サクソン系の単位系。工学用としてはこれに時間の秒が加わり、温度に華氏(かし)度（）をとる。起源は古代オリエントのもので、ギリシア、ローマおよびアラビア系の影響が加わっている。

(3)メートル法　1790年、フランスのタレーランの提案により国際統一を目ざしてつくられた単位系で、国際的には1875年のメートル条約により発効した。「すべての時代に、すべての人々に」をスローガンとして、長さには地球子午線の4000万分の1を1メートルとした。

　このようにつくられたメートル法も、度量衡以外の単位が科学や工業の必要から単位系に組み込まれるようになったとき、各種の単位系に分かれた。そのおもなものをあげると、MKS単位系、MKSA単位系、CGS単位系、CGS静電単位系、CGS電磁単位系、ガウスの絶対単位系、重力単位系などである。

(4)国際単位系　メートル法は、本来国際的統一単位系としてつくられたものであるから、前述のようにいくつかの単位系に分かれることははなはだ都合が悪い。そこで1960年の第11回国際度量衡総会において、これらを統一した単位系として決議されたのが国際単位系Système International d'Unitésである。SIという略称もこのときに決められた。

［小泉袈裟勝］

『小泉袈裟勝著『単位の起源事典』（1982・東京書籍）』▽『小泉袈裟勝著『単位のおはなし』（1979・日本規格協会）』▽『小泉袈裟勝著『続単位のおはなし』（1985・日本規格協会）』▽『『JISZ8202　量記号、単位記号及び化学記号』（1985・日本規格協会）』▽『『JISZ8203　国際単位系（SI）及びその使い方』（1985・日本規格協会）』