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La observación de un fenómeno es en general, incompleta a
menos que dé lugar a una información cuantitativa. Para obtener dicha
información, se requiere la medición de una propiedad física. Así, la
medición
constituye una buena parte de la rutina diaria del físico experimental. La medición es
la técnica por medio de la cual asignamos un número a una propiedad física, como
resultado de una comparación de dicha propiedad con otra similar tomada como patrón, la
cual se ha adoptado como unidad.
La medida de una misma magnitud física (por ejemplo una superficie) da lugar a dos cantidades
distintas debido a que se pueden emplear distintas unidades de medida. Esto nos pone de manifiesto la necesidad de establecer una
única unidad de medida para una magnitud dada, de modo que la
información sea comprendida por todas las personas.
En 1960 se creó el Sistema Internacional de Unidades (SI) en la
Conferencia General de Pesas y Medidas. En el Perú su uso es oficial a
partir de la ley 23560 del 31 de diciembre de 1982, ley que aprobó el
Sistema Legal de Unidades de Medidas del Perú (SLUMP).
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Este sistema de medidas se estableció en Francia con el fin de solventar
los dos grandes inconvenientes que presentaban las antiguas medidas:
- Unidades con el mismo nombre variaban de una provincia a otra
- Las subdivisiones de las diferentes medidas no eran decimales, lo cual
representaba grandes complicaciones para el cálculo.
Se trataba de crear un sistema simple y único de medidas que pudiese
reproducirse con exactitud en cualquier momento y en cualquier lugar, con
medios disponibles para cualquier persona.
En 1795 se instituyó en Francia el Sistema Métrico Decimal.
El Sistema Métrico se basa en la unidad "el metro" con múltiplos y
submúltiplos decimales. Del metro se deriva el metro cuadrado, el metro
cúbico, y el kilogramo que era la masa de un decímetro cúbico de agua.
En aquella época la astronomía y la geodesia eran ciencias que habían
adquirido un notable desarrollo. Se habían realizado mediciones de la
longitud del arco del meridiano terrestre en varios lugares de la Tierra.
Finalmente, la definición de metro fue elegida como la diezmillonésima parte
de la longitud de un cuarto del meridiano terrestre. Sabiendo que el radio
de la Tierra es 6.37·106 m
2π·6.37·106/(4·10·106)=1.0006 m
Como la longitud del meridiano no era práctica para el uso diario. Se
fabricó una barra de platino, que representaba la nueva unidad de medida, y
se puso bajo la custodia de los Archives de France, junto a la unidad
representativa del kilogramo, también fabricado en platino. Copias de del
metro y del kilogramo se distribuyeron por muchos países que adoptaron el
Sistema Métrico.
La definición de metro en términos de una pieza única de metal no era
satisfactoria, ya que su estabilidad no podía garantizase a lo largo de los
años, por mucho cuidado que se tuviese en su conservación.
A finales del siglo XIX se produjo un notable avance en la identificación
de las líneas espectrales de los átomos. A. A. Michelson utilizó su famoso
interferómetro para comparar la longitud de onda de la línea roja del cadmio
con el metro. Esta línea se usó para definir la unidad denominada angstrom.
En 1960, la XI Conférence Générale des Poids et Mesures abolió la antigua
definición de metro y la reemplazó por la siguiente:
El metro es la longitud igual a 1 650 763.73 longitudes de onda en
el vacío de la radiación correspondiente a la transición entre los niveles
2p10 y 2d5 del átomo de kriptón 86.
Este largo número se eligió de modo que el nuevo metro tuviese la misma
longitud que el antiguo.
La velocidad de la luz en el vacío c es una constante muy
importante en física, y que se ha medido desde hace mucho tiempo de forma
directa, por distintos procedimientos. Midiendo la frecuencia f y la
longitud de onda λ de alguna
radiación de alta frecuencia y utilizando la relación c=λ·f
se determina la velocidad de
la luz c de forma indirecta con mucha exactitud.
El valor obtenido en 1972, midiendo la
frecuencia y la longitud de onda de una radiación infrarroja, fue c=299
792 458 m/s con un error de ±1.2 m/s, es decir, cuatro partes en 109.
La XVII Conférence Générale des Poids et Mesures del 20 de Octubre de
1983, abolió la antigua definición de metro y promulgó la nueva:
El metro es la longitud de trayecto recorrido en el
vacío por la luz durante un tiempo de 1/299 792 458 de segundo.
La nueva definición de metro en vez de estar basada en un único objeto
(la barra de platino) o en una única fuente de luz, está abierta a cualquier
otra radiación cuya frecuencia sea conocida con suficiente exactitud.
La velocidad de la luz queda convencionalmente fijada y exactamente igual
a 299 792 458 m/s debida a la definición convencional del término m (el
metro) en su expresión.
Otra cuestión que suscita la nueva definición de metro, es la siguiente:
¿no sería más lógico definir 1/299 792 458
veces la velocidad de la luz como unidad básica de la velocidad y considerar
el metro como unidad derivada?. Sin embargo, la elección de las magnitudes
básicas es una cuestión de conveniencia y de simplicidad en la definición de
las magnitudes derivadas.
| Magnitud |
Nombre |
Símbolo |
| Longitud |
metro |
m |
| Masa |
kilogramo |
kg |
| Tiempo |
segundo |
s |
| Intensidad de corriente eléctrica |
ampere |
A |
| Temperatura termodinámica |
kelvin |
K |
| Cantidad de sustancia |
mol |
mol |
| Intensidad luminosa |
candela |
cd |
| Unidad de longitud: metro (m) |
El metro es la longitud de trayecto recorrido en el
vacío por la luz durante un tiempo de 1/299 792 458 de segundo. |
| Unidad de masa |
El kilogramo (kg) es igual a la masa del prototipo
internacional del kilogramo |
| Unidad de tiempo |
El segundo (s) es la duración de 9 192 631 770 periodos
de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del
estado fundamental del átomo de cesio 133. |
| Unidad de intensidad de corriente eléctrica |
El ampere (A) es la intensidad de una corriente constante
que manteniéndose en dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de
sección circular despreciable y situados a una distancia de un metro uno de otro en el
vacío, produciría una fuerza igual a 2·10-7 newton por metro de longitud. |
| Unidad de temperatura termodinámica |
El kelvin (K), unidad de temperatura termodinámica, es
la fracción 1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua. Observación:
Además de la temperatura termodinámica (símbolo T) expresada en kelvins, se utiliza
también la temperatura Celsius (símbolo t) definida por la ecuación t = T - T0
donde T0 = 273,15 K por definición.
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| Unidad de cantidad de sustancia |
El mol (mol) es la cantidad de sustancia de un sistema
que contiene tantas entidades elementales como átomos hay en 0,012 kilogramos de carbono
12. Cuando se emplee el mol, deben especificarse las unidades elementales, que pueden
ser átomos, moléculas, iones, electrones u otras partículas o grupos especificados de
tales partículas.
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| Unidad de intensidad luminosa |
La candela (cd) es la unidad luminosa, en una dirección
dada, de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 540·1012
hertz y cuya intensidad energética en dicha dirección es 1/683 watt por estereorradián. |
Magnitud |
Nombre |
Símbolo |
Expresión en unidades SI básicas |
| Ángulo plano |
Radián |
rad |
mm-1= 1 |
| Ángulo sólido |
Estereorradián |
sr |
m2m-2= 1 |
| Unidad de ángulo plano |
El radián (rad) es el ángulo plano comprendido entre
dos radios de un círculo que, sobre la circunferencia de dicho círculo, interceptan un
arco de longitud igual a la del radio. |
| Unidad de ángulo sólido |
El estereorradián (sr) es el ángulo sólido que,
teniendo su vértice en el centro de una esfera, intercepta sobre la superficie de dicha
esfera un área igual a la de un cuadrado que tenga por lado el radio de la esfera. |
Las unidades SI derivadas se definen de forma que sean coherentes con las unidades
básicas y suplementarias, es decir, se definen por expresiones algebraicas bajo la forma
de productos de potencias de las unidades SI básicas y/o suplementarias con un factor
numérico igual 1.
Varias de estas unidades SI derivadas se expresan simplemente a partir de las unidades
SI básicas y suplementarias. Otras han recibido un nombre especial y un símbolo
particular.
Si una unidad SI derivada puede expresarse de varias formas equivalentes utilizando,
bien nombres de unidades básicas y suplementarias, o bien nombres especiales de otras
unidades SI derivadas, se admite el empleo preferencial de ciertas combinaciones o de
ciertos nombres especiales, con el fin de facilitar la distinción entre magnitudes que
tengan las mismas dimensiones. Por ejemplo, el hertz se emplea para la frecuencia, con
preferencia al segundo a la potencia menos uno, y para el momento de fuerza, se prefiere
el newton metro al joule.
Unidades SI derivadas expresadas a partir de unidades básicas y suplementarias.
| Magnitud |
Nombre |
Símbolo |
| Superficie |
metro cuadrado |
m2 |
| Volumen |
metro cúbico |
m3 |
| Velocidad |
metro por segundo |
m/s |
| Aceleración |
metro por segundo cuadrado |
m/s2 |
| Número de ondas |
metro a la potencia menos uno |
m-1 |
| Masa en volumen |
kilogramo por metro cúbico |
kg/m3 |
| Velocidad angular |
radián por segundo |
rad/s |
| Aceleración angular |
radián por segundo cuadrado |
rad/s2 |
| Unidad de velocidad |
Un metro por segundo (m/s o m·s-1) es la
velocidad de un cuerpo que, con movimiento uniforme, recorre, una longitud de un metro en
1 segundo |
| Unidad de aceleración |
Un metro por segundo cuadrado (m/s2 o m·s-2)
es la aceleración de un cuerpo, animado de movimiento uniformemente variado, cuya
velocidad varía cada segundo, 1 m/s. |
| Unidad de número de ondas |
Un metro a la potencia menos uno (m-1) es el
número de ondas de una radiación monocromática cuya longitud de onda es igual a 1
metro. |
| Unidad de velocidad angular |
Un radián por segundo (rad/s o rad·s-1) es la
velocidad de un cuerpo que, con una rotación uniforme alrededor de un eje fijo, gira en 1
segundo, 1 radián. |
| Unidad de aceleración angular |
Un radián por segundo cuadrado (rad/s2 o rad·s-2) es la aceleración angular de un cuerpo animado de una rotación
uniformemente variada alrededor de un eje fijo, cuya velocidad angular, varía 1 radián
por segundo, en 1 segundo. |
Unidades SI derivadas con nombres y símbolos especiales.
| Magnitud |
Nombre |
Símbolo |
Expresión en otras unidades SI |
Expresión en unidades SI básicas |
| Frecuencia |
hertz |
Hz |
|
s-1 |
| Fuerza |
newton |
N |
|
m·kg·s-2 |
| Presión |
pascal |
Pa |
N·m-2 |
m-1·kg·s-2 |
Energía, trabajo,
cantidad de calor |
joule |
J |
N·m |
m2·kg·s-2 |
| Potencia |
watt |
W |
J·s-1 |
m2·kg·s-3 |
Cantidad de electricidad
carga eléctrica |
coulomb |
C |
|
s·A |
Potencial eléctrico
fuerza electromotriz |
volt |
V |
W·A-1 |
m2·kg·s-3·A-1 |
| Resistencia eléctrica |
ohm |
W |
V·A-1 |
m2·kg·s-3·A-2 |
| Capacidad eléctrica |
farad |
F |
C·V-1 |
m-2·kg-1·s4·A2 |
| Flujo magnético |
weber |
Wb |
V·s |
m2·kg·s-2·A-1 |
| Inducción magnética |
tesla |
T |
Wb·m-2 |
kg·s-2·A-1 |
| Inductancia |
henry |
H |
Wb·A-1 |
m2·kg s-2·A-2 |
| Unidad de frecuencia |
Un hertz (Hz) es la frecuencia de un fenómeno periódico
cuyo periodo es 1 segundo. |
| Unidad de fuerza |
Un newton (N) es la fuerza que, aplicada a un cuerpo que
tiene una masa de 1 kilogramo, le comunica una aceleración de 1 metro por segundo
cuadrado. |
| Unidad de presión |
Un pascal (Pa) es la presión uniforme que, actuando
sobre una superficie plana de 1 metro cuadrado, ejerce perpendicularmente a esta
superficie una fuerza total de 1 newton. |
| Unidad de energía, trabajo, cantidad de calor |
Un joule (J) es el trabajo producido por una fuerza de 1
newton, cuyo punto de aplicación se desplaza 1 metro en la dirección de la fuerza. |
| Unidad de potencia, flujo radiante |
Un watt (W) es la potencia que da lugar a una producción
de energía igual a 1 joule por segundo. |
| Unidad de cantidad de electricidad, carga eléctrica |
Un coulomb (C) es la cantidad de electricidad
transportada en 1 segundo por una corriente de intensidad 1 ampere. |
| Unidad de potencial eléctrico, fuerza electromotriz |
Un volt (V) es la diferencia de potencial eléctrico que
existe entre dos puntos de un hilo conductor que transporta una corriente de intensidad
constante de 1 ampere cuando la potencia disipada entre estos puntos es igual a 1 watt. |
| Unidad de resistencia eléctrica |
Un ohm (W) es la resistencia
eléctrica que existe entre dos puntos de un conductor cuando una diferencia de potencial
constante de 1 volt aplicada entre estos dos puntos produce, en dicho conductor, una
corriente de intensidad 1 ampere, cuando no haya fuerza electromotriz en el conductor. |
| Unidad de capacidad eléctrica |
Un farad (F) es la capacidad de un condensador eléctrico
que entre sus armaduras aparece una diferencia de potencial eléctrico de 1 volt, cuando
está cargado con una cantidad de electricidad igual a 1 coulomb. |
| Unidad de flujo magnético |
Un weber (Wb) es el flujo magnético que, al atravesar un
circuito de una sola espira produce en la misma una fuerza electromotriz de 1 volt si se
anula dicho flujo en un segundo por decaimiento uniforme. |
| Unidad de inducción magnética |
Una tesla (T) es la inducción magnética uniforme que,
repartida normalmente sobre una superficie de 1 metro cuadrado, produce a través de esta
superficie un flujo magnético total de 1 weber. |
| Unidad de inductancia |
Un henry (H) es la inductancia eléctrica de un circuito
cerrado en el que se produce una fuerza electromotriz de 1 volt, cuando la corriente
eléctrica que recorre el circuito varía uniformemente a razón de un ampere por segundo. |
Unidades
SI derivadas expresadas a partir de las que tienen nombres especiales
| Magnitud |
Nombre |
Símbolo |
Expresión en unidades SI básicas |
| Viscosidad dinámica |
pascal segundo |
Pa·s |
m-1·kg·s-1 |
| Entropía |
joule por kelvin |
J/K |
m2·kg·s-2·K-1 |
| Capacidad térmica másica |
joule por kilogramo kelvin |
J/(kg·K) |
m2·s-2·K-1 |
| Conductividad térmica |
watt por metro kelvin |
W/(m·K) |
m·kg·s-3·K-1 |
| Intensidad del campo eléctrico |
volt por metro |
V/m |
m·kg·s-3·A-1 |
| Unidad de viscosidad dinámica |
Un pascal segundo (Pa·s) es la viscosidad dinámica
de un fluido homogéneo, en el cual, el movimiento rectilíneo y uniforme de una
superficie plana de 1 metro cuadrado, da lugar a una fuerza retardatriz de 1 newton,
cuando hay una diferencia de velocidad de 1 metro por segundo entre dos planos paralelos
separados por 1 metro de distancia. |
| Unidad de entropía |
Un joule por kelvin (J/K) es el aumento de entropía de
un sistema que recibe una cantidad de calor de 1 joule, a la temperatura termodinámica
constante de 1 kelvin, siempre que en el sistema no tenga lugar ninguna transformación
irreversible. |
| Unidad de capacidad térmica másica |
Un joule por kilogramo kelvin (J/(kg·K) es la capacidad
térmica másica de un cuerpo homogéneo de una masa de 1 kilogramo, en el que el aporte
de una cantidad de calor de un joule, produce una elevación de temperatura termodinámica
de 1 kelvin. |
| Unidad de conductividad térmica |
Un watt por metro kelvin W/(m·K) es la
conductividad térmica de un cuerpo homogéneo isótropo, en la que una diferencia de
temperatura de 1 kelvin entre dos planos paralelos, de área 1 metro cuadrado y distantes
1 metro, produce entre estos planos un flujo térmico de 1 watt. |
| Unidad de intensidad del campo eléctrico |
Un volt por metro (V/m) es la intensidad de un campo
eléctrico, que ejerce una fuerza de 1 newton sobre un cuerpo cargado con una cantidad de
electricidad de 1 coulomb. |
Nombres y símbolos especiales de múltiplos y submúltiplos decimales de
unidades SI autorizados
| Magnitud |
Nombre |
Símbolo |
Relación |
| Volumen |
litro |
l o L |
1 dm3=10-3 m3 |
| Masa |
tonelada |
t |
103 kg |
| Presión y tensión |
bar |
bar |
105 Pa |
Unidades definidas a partir de las unidades SI, pero que no son múltiplos o
submúltiplos decimales de dichas unidades.
| Magnitud |
Nombre |
Símbolo |
Relación |
| Ángulo plano |
vuelta |
|
1 vuelta= 2 p rad |
| |
grado |
º |
(p/180) rad |
| |
minuto de ángulo |
' |
(p /10800) rad |
| |
segundo de ángulo |
" |
(p /648000) rad |
| Tiempo |
minuto |
min |
60 s |
| |
hora |
h |
3600 s |
| |
día |
d |
86400 s |
Unidades en uso con el Sistema Internacional cuyo valor en unidades SI se ha obtenido
experimentalmente.
| Magnitud |
Nombre |
Símbolo |
Valor en unidades SI |
| Masa |
unidad de masa atómica |
u |
1,6605402 10-27 kg |
| Energía |
electronvolt |
eV |
1,60217733 10-19 J |
Múltiplos y submúltiplos
decimales
|
Factor |
Prefijo |
Símbolo |
Factor |
Prefijo |
Símbolo |
|
1024 |
yotta |
Y |
10-1 |
deci |
d |
|
1021 |
zeta |
Z |
10-2 |
centi |
c |
|
1018 |
exa |
E |
10-3 |
mili |
m |
|
1015 |
peta |
P |
10-6 |
micro |
μ |
|
1012 |
tera |
T |
10-9 |
nano |
n |
|
109 |
giga |
G |
10-12 |
pico |
p |
|
106 |
mega |
M |
10-15 |
femto |
f |
|
103 |
kilo |
k |
10-18 |
atto |
a |
|
102 |
hecto |
h |
10-21 |
zepto |
z |
|
101 |
deca |
da |
10-24 |
yocto |
y |
Los símbolos de las Unidades SI, con raras excepciones como el caso del
ohm (Ω), se expresan en caracteres romanos, en general, con minúsculas; sin
embargo, si dichos símbolos corresponden a unidades derivadas de nombres
propios, su letra inicial es mayúscula. Ejemplo, A de ampere, J de joule.
Los símbolos no van seguidos de punto, ni toman la s para el plural. Por
ejemplo, se escribe 5 kg, no 5 kgs
Cuando el símbolo de un múltiplo o de un submúltiplo de una unidad lleva
exponente, ésta afecta no solamente a la parte del símbolo que designa la
unidad, sino al conjunto del símbolo. Por ejemplo, km2 significa
(km)2, área de un cuadrado que tiene un km de lado, o sea 106
metros cuadrados y nunca k(m2), lo que correspondería a 1000
metros cuadrados. El símbolo de la unidad sigue al símbolo del prefijo,
sin espacio. Por ejemplo, cm, mm, etc. El producto de los símbolos de de
dos o más unidades se indica con preferencia por medio de un punto, como
símbolo de multiplicación. Por ejemplo, newton-metro se puede escribir N·m
Nm, nunca mN, que significa milinewton. Cuando una unidad derivada sea el
cociente de otras dos, se puede utilizar la barra oblicua (/), la barra
horizontal o bien potencias negativas, para evitar el denominador.
 No se debe introducir en una misma línea
más de una barra oblicua, a menos que se añadan paréntesis, a fin de evitar
toda ambigüedad. En los casos complejos pueden utilizarse paréntesis o
potencias negativas. m/s2 o bien m·s-2 pero no
m/s/s. (Pa·s)/(kg/m3)
pero no Pa·s/kg/m3
Los nombres de las unidades
debidos a nombres propios de científicos eminentes deben de escribirse con
idéntica ortografía que el nombre de éstos, pero con minúscula inicial. No
obstante, serán igualmente aceptables sus denominaciones castellanizadas de
uso habitual, siempre que estén reconocidas por la Real Academia de la
Lengua. Por ejemplo, amperio, voltio, faradio, culombio, julio, ohmio,
voltio, watio, weberio.
Los nombres de las unidades toman una s en el plural (ejemplo 10 newtons)
excepto las que terminan en s, x ó z.
En los números, la coma se
utiliza solamente para separar la parte entera de la decimal. Para facilitar
la lectura, los números pueden estar divididos en grupos de tres cifras (a
partir de la coma, si hay alguna) estos grupos no se separan por puntos ni
comas. Las separación en grupos no se utiliza para los números de cuatro
cifras que designan un año. |
