мини|180п|Различити мерни инструменти
Мерење () представља одређивање величине неке појаве или објекта. Та величина се исказује нумерички (бројем) и јединицом одређене величине. Опсег и примена мерења зависе од контекста и дисциплине. У природним наукама и инжењерству, мерења се не односе на номинална својства објеката или догађаја, што је у складу с смерницама Међународног речника метрологије који је објавио Међународни биро за тегове и мере. Међутим, у другим областима као што су статистика, као и друштвене и бихејвиоралне науке, мерења могу имати вишеструке нивое, чиме могу да буду обухваћени номиналне, редне, интервалске и размерне скале.
Мерење је камен темељац трговине, науке, технологије и квантитативних истраживања у многим дисциплинама. Историјски, многи мерни системи су кориштени у разним пољима људског постојања ради омогућавања поређења у тим пољима. То је често остваривано локалним договорима између трговачких партнера или сарадника. Од 18. века, постоји тенденција ка унификацији широко прихваћених стандарда, што је довело до формирања Међународног система јединица (-{SI}-). Тај систем редукује сва физичка мерења на математичку комбинацију седам основних јединица. Наука о мерењу се спроводи на пољу метрологије.
мини|250п|Типична мерна трака метричким метричким и империјалним јединицама и два америчка пенија ради поређења
Могу се мерити само основне величине по међународном систему јединица. То су:
дужина, маса, време, термодинамичка температура, електрична струја, интензитет светлости и количина супстанце.
За мерење наведених величина су потребни мерни инструменти помоћу којих се одређује њихова вредност. Маса је једина основна величина која се не мери, већ се упоређује.
Циљ мерења је добијање поузданог исказа о непознатим подацима објекта. Активности мерења су углавном практичне (експерименталне) природе, а могу укључити и теоријска разматрања и прорачуне.
Рачунање са величинама
За све остале величине тзв. изведене, одређивање њихових вредности се не врши израчунавањем него рачунањем основних величина. Код рачунања се мора обратити пажња на следеће: Само се вредности истих величина могу сабирати и одузимати Ако се код сабирања и одузимања истих величина деси да су им јединице различите, онда се јединице претварају све док се не дође до исте јединице и тек се онда вредности могу сабрати и одузети Код сабирања и одузимања, само се вредности саберу или одузму, а јединица се препише Код множења и дељења величина и вредности и њихове јединице се множе и деле Код квадрирања и кореновања величина и вредности и њихове јединице се квадрирају и коренују
Методологија
Мерење својства се може категорисати према следећим критеријумима: тип, магнитуда, јединица, и неизвесност. Ови критеријуми омогућавају недвосмислено упоређивање мерења.
Тип или ниво мерења је таксономија за методолошки карактер поређења. На пример, два стања својства се могу поредити путем односа, разлике, или редне преференције. Тип се обично не изражава експлицитно, него је имплицитно дефинисан мерном процедуром. Магнитуда је нумеричка вредност карактеризације, обично се добија помоћу подесно изабраног мерног инструмента. Јединица даје математички тежински фактор магнитуде која је изведена као однос својства артефакта који се користи као стандард или природна физичка количина. Неизвесност представља случајне и системске грешке мерне процедуре; она указује на ниво поузданости у мерењу. Грешке се процењују методичким понављањем мерења и узимајући у обзир тачност и прецизност мерног инструмента.
Стандардизација мерних јединица
Мерења најчешће користе Међународни систем јединица (СИ) као оквир за упоређивање. Систем дефинише седам основних јединица: килограм, метар, Кандела, секунда, ампер, келвин, и мол. Шест од ових јединица је дефинисано без упућивања на одређени физички објекат који служи као стандард (без артефаката), док је килограм још увек оличен у артефакту који се налази у седишту Међународног бироа тегова и мера у Севру близу Париза. Дефиниције без артефакта утврђују мерења на тачној вредности која се односи на физичку константу или друге непроменљиве феномене у природи, за разлику од стандардних артефаката који су потенцијално подложни оштећењу или уништењу. Мерна јединица се једино може променити кроз повећану тачност у одређивању вредности константе за коју је везана.
мини|десно|250п|Седам основних јединица у SI систему. Стрелице иду од јединица до оних које зависе од њих.
Први предлог везивања СИ базне јединице за експериментални стандард независан од физичког предмета дао је Чарлс Сандерс Перс (1839–1914), који је предложио да се дефинише метар на бази таласне дужине спектралне линије.C.S. Peirce , as referenced by То је имало директан утицај на Мајкелсон—Морлијев експеримент; Мајкелсон и Морли су побољшали Персов метод.
Стандарди
Са изузетком неколико фундаменталних квантних константи, мерне јединице су изведене из историјских договора. Ништа инхерентно у природи не захтева да инч буде одређене дужине, нити је миља боља мера удаљености од километра. У току људске историје, међутим, прво због погодности, а потом и због неопходности, стандарди мерења су се развили тако да заједнице имају одређене заједничке критеријуме. Закони који регулишу мерење су првобитно били развијени како би се спречила превара у трговини.
Јединице мерења генерално су дефинисане на научној основи, и надгледају их владиних или независне агенције, а успостављене су међународним уговорима, најистакнутији међу којима је Генерална конференција за тегове и мере (-{CGPM}-), која је успостављена 1875. године од стране Метарска конвенција, који надгледа Међународни систем јединица (СИ) и има старатељство над међународним прототипом килограма. Метар, на пример, је 1983. године -{CGPM}- редефинисао у смислу брзине светлости, док су 1960. године међународни јард дефинисале владе САД, Уједињеног Краљевства, Аустралије и Јужне Африке да буде тачно 0,9144 метра.
У Сједињеним Државама, Национални институт за стандарде и технологију (NIST), који је одсек Министарства трговине Сједињених Држава, регулише комерцијална мерења. У Уједињеном Краљевству, ту улогу обавља Национална лабораторија за мерење (-{NPL}-), у Аустралији Национални институт за мерење, у Јужној Африци Савјет за научна и индустријска истраживања и у Индији Национална физичка лабораторија Индије.
Начини мерења
Мерне методе или начини мерења могу бити непосредни и посредни.
У непосредном мерењу резултат се добија упоређивањем мерног предмета са познатом величином уз помоћ мерног инструмента. Резултат се само очита са инструмента. У посредном мерењу резултат се добија рачунањем две или више измерених величина.
Грешка при мерењу
Грешка при мерењу представља одступање мерног резултата у односу на претпостављене непромењиве вредности мерне јединице, односно мере. Грешке које се јављају при мерењу деле се на:
грубе, системске и случајне грешке.
Најчешћи узроци грешака при мерењу су:
неправилно руковање мерним инструментима, непознавање мерног инструмента, величине, објекта или појаве која се мери, непрецизност, неисправност мерног инструмента и предрасуде или инстинкт код особа које мере одређену појаву или објекат.
Јединице и системи
мини|250п|Боца за бебе са запремином израженом у три мерна система—метричком, империјалном (УК), и УС уобичајеном. мини|250п|Четири мерна уређаја са метарском калибрацијом
Империјални и УС уобичајени системи
Пре него што су СИ јединице биле широко прихваћене широм света, британски систем енглеских јединица и касније империјалних јединица је кориштен у Британији, Комонвелту и Сједињеним Државама. Тај систем је постао познат као уобичајене јединице у Сједињеним Државама и још увек је употреби тамо и у неколико карипских земаља. Ови различити системи јединица су својевремено називани системима стопе-фунте-секунде према империјалним јединицама за дужину, тежину и време, мада су тоне, квинтали, галони, и наутичке миље, на пример, различити у америчким јединицама. Многе империјалне јединице су се задржале у Британији, која је званично прешла на СИ систем, уз неколико изузетака као што су путни знаци, који још увек користе миље. Точено пиво и јабуковача се продају у империјалним пинтама, и млеко у рециклирајућим боцама се може продавати у империјалним пинтама. Исто тако, многи људи мере своју висину у стопама и инчима, а своју тежину у стоунима и фунтама. Империјалне мере се користе на многим другим местима, на пример, у многим земљама Комонвелта које се сматрају метрификованим, површине земљишта се мере у арима и стамбени простор у квадратним стопама, посебно при комерцијалним трансакцијама (за разлику од владиних статистика). Слично томе, бензин се продаје у галонима у многим земљама које се сматрају метрификованим.
Метрички систем
Метрички систем је децимални систем мера базиран на јединицама дужине, метру и масе, килограму. Он постоји у неколико варијација, са различитим изборима основних јединица, мада оне немају утицаја на његову свакодневну употребу. Од 1960-тих, Међународни систем јединица (СИ) је међународно признати метрички систем. Метричке јединице масе, дужине и електрицитета су у општој употреби широм света за свакодневне и научне сврхе.
Метрички систем има јединствену основну јединицу за многе физичке квантитете. Други квантитети су изведени из стандардних СИ јединица. Умношци и фракције се изражавају као степени броја 10 сваке јединице. Кад су мање или веће јединице подесније за дати вид примене, могу се додати метрички префикси на основну јединицу да би се означили њени умношци степеном од десет: хиљадитина (10−3) метра је милиметар, док је хиљаду (103) метара километар. Конверзије јединица су стога увек једноставне, тако да се подесне магнитуде мерења остварују померањем децималног места: 1,234 метара је 1234 милиметара или 0,001234 километара. Употреба разломака, као што су 2/5 метара, је дозвољена, мада није уобичајена. Не долази до расипне примене различитих јединица са различитим факторима конверзије као што је то случај са империјалним системом, који на пример користи инче, стопе, јарде, фатоме, и родове за дужину.
Међународни систем јединица
Међународни систем јединица (скраћено СИ из француског назива -{Système International d'Unités}-) је модерна ревизија метарског система. То је најшире кориштени систем јединица на свету, у свакодневној трговини и у науци. СИ систем је развијен 1960. године из метар-килограм-секунда (МКС) система, уместо из центиметар-грам-секунда (ЦГС) система, који је, пак, имао мноштво варијанти. Током свог развоја СИ је такође увео неколико нових именованих јединица које раније нису биле део метричког система. Оригиналне СИ јединице за седам основних физичких квантитета су биле: Основни квантитет Основна јединица Симбол Садашње СИ константе Нове СИ константе (предложене) време секунда -{s}- хиперфино цепање у Цезијуму-133 исто као садашњи СИ дужина метар -{m}- брзина светлости у вакууму, -{c}- исто као садашњи СИ маса килограм -{kg}- маса међународног прототипа килограма (-{IPK}-) Планкова константа, -{h}- електрична струја ампер -{A}- пермеабилност слободног простора, пермитивност слободног простора наелектрисање електрона, -{e}- температура келвин -{K}- тројна тачка воде, апсолутна нула Болцманова константа, -{k}- количина супстанце мол -{mol}- моларна маса угљеника-12 Авогадрова константа -{NA}- светлосна јачина кандела -{cd}- светлосна ефикасност извора на 540 -{THz}- исто као садашњи СИ
Мол је накнадно додат овом списку и степени Келвина су преименовани у келвин.
Постоје два типа СИ јединица, основне јединице и изведене јединице. Основне јединице су једноставне мере за време, дужину, масу, температуру, количину супстанце, електричну струју и јачину светлости. Изведене јединице су конструисане од основних јединица, на пример, ват, тј. јединица снаге, је дефинисан из основних јединица као -{m²·kg·s−3}-. Друге физичке особине се могу мерити у композитним јединицама, као што се густина материјала мери у -{kg/m³}-.