UNIDADES FÍSICAS DE MEDICIÓN-I.
LAS UNIDADES BÁSICAS Y SUPLEMENTARIAS.
LAS UNIDADES BÁSICAS Y SUPLEMENTARIAS.
Es fundamental en la Física el efectuar la medición de su magnitudes con la suficiente coherencia y precisión. De ello depende tanto la adecuación de los resultados matemáticos a la realidad física como la comprensión matemática de los hechos experimentales.
Los gobiernos de todos los países procuran sistematizar de forma adecuada el uso de las unidades de medición. El sistema actualmente en vigor en la Comunidad Europea es el Sistema Internacional de Unidades (SI), adoptado por la Conferencia Internacional de Pesas y Medidas, y que determina como unidades legales de medida las llamadas Unidades Básicas, Suplementarias y Derivadas del SI. En el presente artículo hacemos referencia solamente a las Unidades Básicas y Suplementarias, dejando para una próxima segunda parte la exposición de las Unidades Derivadas.
Los gobiernos de todos los países procuran sistematizar de forma adecuada el uso de las unidades de medición. El sistema actualmente en vigor en la Comunidad Europea es el Sistema Internacional de Unidades (SI), adoptado por la Conferencia Internacional de Pesas y Medidas, y que determina como unidades legales de medida las llamadas Unidades Básicas, Suplementarias y Derivadas del SI. En el presente artículo hacemos referencia solamente a las Unidades Básicas y Suplementarias, dejando para una próxima segunda parte la exposición de las Unidades Derivadas.
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01. Denominación de las unidades básicas y suplementarias:
siete unidades básicas siguientes:
MAGNITUD | UNIDAD | |
. | 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 Lumínica | candela | cd |
Con dos unidades suplementarias:
MAGNITUD | UNIDAD | |
. | Nombre | Símbolo |
Ángulo plano | radián | rad |
Ángulo sólido | estereoradián | sr |
02. La Longitud:
La unidad de medida de longitud fué establecida en 1983, en la 17ª Conferencia General de Pesas y Medidas, de la manera siguiente:
El metro es la longitud del trayecto recorrido en el vacío por la luz durante un tiempo de 1/299 792 458 de segundo.
03. La Masa:
03. La Masa:
La unidad de masa está caracterizada desde el año 1901, en la 3ª Conferencia General de Pesas y Medidas, en el punto 70 del acta, mediante la siguiente afirmación:
El kilogramo es la masa del prototipo internacional del kilogramo.
04. El Tiempo:
04. El Tiempo:
En la 13ª Conferencia General de Pesas y Medidas, en 1967, se establece la unidad de tiempo a partir del periodo del cesio 133:
El segundo es la duración de 9 192 631 770 periodos de la radiación correspondiente a la transición entre dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133.
05. La Intensidad de Corriente Eléctrica:
05. La Intensidad de Corriente Eléctrica:
Se establece en 1946, en la Conferencia Internacional de Pesas y Medidas, resolucion segunda, y aprobada luego en 1948 por la 9ª Conferencia General de Pesas y Medidas:
El ampere 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 1 metro uno de otro, en el vacío, produciría entre estos conductores una fuerza igual a 2x10-7 Newton por metro de longitud.
06. La Temperatura Termodinámica:
06. La Temperatura Termodinámica:
También en 1967 quedó fijada la unidad básica, el kelvin, en la 13ª Conferencia General de Pesas y Medidas, en su cuarta resolución:
El kelvin es la fracción 1/273,16 de la temperatura del punto triple del agua.
En la misma conferencia, en su resolución tercera, se decidió también que la unidad kelvin y su símbolo K se utilizarán para expresar un intervalo o diferencia de temperatura.
Utilizamos corrientemente la temperatura Celsius (t) definida desde la temperatura termodinámica (T) por la relación:
t = T - To
(siendo To = 273,15 K)
(siendo To = 273,15 K)
Como unidad de medida de la temperatura Celsius se utiliza el grado Celsius que es igual al kelvin. Un intervalo o una diferencia de temperatura Celsius puede ser expresada tanto en kelvins como en grados Celsius.
07. La Cantidad de Sustancia:
07. La Cantidad de Sustancia:
En la 14ª Conferencia General de Pesas y Medidas, de 1971, se establece la unidad correspondiente:
El mol es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas entidades elementales como átomos hay en 0,012 kilogramos de carbono 12, no ligados, en reposo y en su estado fundamental.
Cuando empleamos el mol hemos de especificar la entidades elementales, que pueden ser átomos, moléculas, iones, electrones, u otras partículas o grupos especificados de tales partículas.
08. La Intensidad Lumínica:
En 1979, en la 16ª Conferencia General de Pesas y Medidas, se estableció la unidad de Intensidad Lumínica:
La candela es la intensidad luminosa, en una dirección dada, de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 540x1012 hertz y cuya intensidad energética en dicha dirección es 1/683 watt por estereoradián.
09. Las Unidades Suplementarias:
En la 11ª Conferencia General de Pesas y Medidas, 1960, se definen, en su resolución 12, las dos unidades suplementarias:
El radián, para la medición de la magnitud de ángulo plano, que es el ángulo comprendido entre dos radios de un círculo que, sobre la circunferencia de dicho círculo, interceptan un arco de longitud igual al radio.
El estereoradián, para la medición de la magnitud de ángulo sólido, que 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.
Conversión de unidades:
En vista de que requieren tan diversas unidades para los diferentes tipos de trabajo, con frecuencia es necesario convertir la medición de una unidad a otra. Por ejemplo, vamos a suponer que un mecánico midió el diámetro exterior de un tubo y obtuvo una lectura de 13/16 pulgadas. Sin embargo, cuando el mecánico solicite un accesorio para el tubo tal vez deba informar cuál es el diámetro en milímetros. Este tipo de conversiones se pueden hacer con facilidad manejando las unidades algebraicamente y aplicando después el principio de cancelación.
En el caso mencionado, el mecánico debe convertir primero la fracción en un número decimal:
13/16 pulg = 1.1875 pulg
A continuación debe escribir la cantidad que desea convertir, anotando tanto el número como las unidades correspondientes (1.875 pulg). Ahora tendrá que recordar la definición que establece la relación entre pulgadas y milímetros:
1 pulg = 25,4 mm
Puesto que se trata de una igualdad, es posible formar dos razones donde cada uno sea igual a la unidad
Razón 1: 1 pulg/25.4 mm = 1
Razón 2: 25.4 mm/ 1 pulg = 1
Se han originado dos factores de conversión unitaria, se utilizará la segunda razón, se obtiene el siguiente resultado:
1.875 pulgx25.4 mm/1 pulg = 30.1625 mm
Por lo tanto, el diámetro exterior del tubo es de 30.2 mm (Redondeado)
A veces es necesario trabajar con cantidades que tienen varias unidades, utilizaremos los factores de conversión unitaria en cadena, sin tener que realizar conversiones por separado.
