Dibujo Industrial

Sistemas de unidades de medición.

Sistema internacional de unidades.

El Sistema Internacional de Unidades (abreviado SI, del francés: Le Système International d'Unités) es el nombre que recibe el sistema de unidades que se usa en casi todos los países.

Es el heredero del antiguo Sistema Métrico Decimal y por ello también se conoce como «sistema métrico», especialmente por las personas de más edad y en las pocas naciones donde aún no se ha implantado para uso cotidiano.

Se instauró en 1960, en la XI Conferencia General de Pesos y Medidas, durante la cual inicialmente se reconocieron seis unidades físicas básicas. En 1971 se añadió la séptima unidad básica: el mol.

Una de las características trascendentales, que constituye la gran ventaja del Sistema Internacional, es que sus unidades se basan en fenómenos físicos fundamentales. Excepción única es la unidad de la magnitud masa, el kilogramo, definida como «la masa del prototipo internacional del kilogramo», un cilindro de platino e iridio almacenado en una caja fuerte de la Oficina Internacional de Pesos y Medidas.1

Las unidades del SI constituyen referencia internacional de las indicaciones de los instrumentos de medición, a las cuales están referidas mediante una concatenación interrumpida de calibraciones o comparaciones.

Esto permite lograr equivalencia de las medidas realizadas con instrumentos similares, utilizados y calibrados en lugares distantes y, por ende, asegurar -sin necesidad de duplicación de ensayos y mediciones- el cumplimiento de las características de los productos que son objeto de transacciones en el comercio internacional, su intercambiabilidad.

Entre los años 2006 y 2009 el SI se unificó con la norma ISO 31 para instaurar el Sistema Internacional de Magnitudes (ISO/IEC 80000, con las siglas ISQ).

Sistema técnico.

Un sistema técnico de unidades es cualquier sistema de unidades en el que se toman como magnitudes fundamentales la longitud, la fuerza, el tiempo y la temperatura.1

No hay un sistema técnico normalizado de modo formal, pero es corriente aplicar este nombre específicamente al basado en el sistema métrico decimal y que toma el metro o el centímetro como unidad de longitud, el kilogramo-fuerza o kilopondio como unidad de fuerza, el segundo como unidad de tiempo y la kilocaloría o la caloría como unidad de cantidad de calor.2 Al estar basado en el peso en la Tierra, también recibe los nombres de sistema gravitatorio (o gravitacional) de unidades y sistema terrestre de unidades.

Unidades fundamentales

Al no estar definido formalmente por un organismo regulador, el sistema técnico en sí no define las unidades, sino que toma las definiciones de organismos internacionales, en concreto la Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM). Además, puede haber variaciones según la época, el lugar o las necesidades de alguna área en particular. Sin embargo, hay bastante coincidencia en considerar como fundamentales el metro, el kilogramo-fuerza o kilopondio y el segundo.

Longitud

Como unidad de longitud se toma normalmente el metro, aunque cuando resulta poco práctico por resultar una unidad muy grande se toma el centímetro. La definición de esta unidad es la dada por la CGPM.

Fuerza

Artículo principal: Kilopondio

La unidad de fuerza es el kilogramo-fuerza o kilopondio, de símbolos kgf y kp, respectivamente, definido como el peso que tiene un cuerpo de 1 kilogramo de masa (SI) en condiciones terrestres de gravedad normal (g = 9,80665 m/s2); por tanto esta unidad es invariable y no depende de la gravedad local.

La norma ISO 80000 en su anexo C, que informa sobre equivalencias con unidades desaconsejadas, lo define como 1 kgf = 9,806 65 N, al tiempo que aclara: «Se han usado los símbolos kgf (kilogramo-fuerza) y kp (kilopondio). Esta unidad debe distinguirse del peso local de un cuerpo que tiene la masa de un 1 kg.»3

Tiempo

La unidad de tiempo es el segundo, de símbolo s. La misma definición del SI

Temperatura

Se añade además la temperatura a efectos termodinámicos para los sistemas técnicos de unidades. En los sistemas técnicos se ha preferido el grado Celsius, con la misma definición del SI.

Sistema cegesimal.

El sistema cegesimal de unidades, también llamado sistema CGS, es un sistema de unidades basado en el centímetro, el gramo y el segundo. Su nombre es el acrónimo de estas tres unidades.

Fue propuesto por Gauss en 1832, e implantado por la British Association for the Advancement of Science (BAAS, ahora BA) en 1874 incluyendo las reglas de formación de un sistema formado por unidades básicas y unidades derivadas.1

El sistema CGS ha sido casi totalmente reemplazado por el Sistema Internacional de Unidades. Sin embargo aún perdura su utilización en algunos campos científicos y técnicos muy concretos, con resultados ventajosos en algunos contextos. Así, muchas de las fórmulas del electromagnetismo presentan una forma más sencillas cuando se las expresa en unidades CGS, resultando más simple la expansión de los términos en v/c.

La Oficina Internacional de Pesos y Medidas, reguladora del Sistema Internacional de Unidades, valora y reconoce estos hechos e incluye en sus boletines referencias y equivalencias de algunas unidades electromagnéticas del sistema CGS gaussiano, aunque desaconseja su uso.

A diferencia del SI, el sistema CGS no determina si debe haber una dimensión adicional para las magnitudes electromagnéticas (en el SI es la corriente). De ahí que haya varios sistemas cegesimales en función de como se tratan las constantes \epsilon_0 y \mu_0. Las ecuaciones se ajustan según el sistema concreto adoptado, aunque en la práctica apenas se usa más que el de Gauss, donde ambas constantes se toman como 1 y a cambio aparece explícitamente c. Las dimensiones, así, pueden tener exponentes semienteros.

En el SI la corriente eléctrica se define mediante la intensidad del campo magnético que presenta, y la carga eléctrica se define como corriente eléctrica por unidad de tiempo. En una variedad del CGS, el ues o unidades electrostáticas, la carga se define como la fuerza que ejerce sobre otras cargas, y la corriente se define como carga por unidad de tiempo. Una consecuencia de este método es que la Ley de Coulomb no contiene una constante de proporcionalidad.

Por último, al relacionar los fenómenos electromagnéticos al tiempo, la longitud y la masa, dependen de las fuerzas observadas en las cargas. Hay dos leyes fundamentales en acción: la Ley de Coulomb, que describe la fuerza electrostática entre cargas, y la ley de Ampère (también conocida como la ley de Biot-Savart), que describe la fuerza electrodinámica (o electromagnética) entre corrientes.

Cada una de ellas contiene las constantes de proporcionalidad k_1\,\! y k_2\,\!. La definición estática de campo magnético tiene otra constante, \alpha\,\!. Las dos primeras constantes se relacionan entre sí a través de la velocidad de la luz, c\,\! (la razón entre k_1\,\! y k_2\,\! debe ser igual a c^2\,\!).

Sistema métrico decimal.

El Sistema Métrico Decimal1 es un sistema de unidades basado en el metro, medida de longitud, y en el cual las unidades de mayor o menor tamaño de cada unidad de medida están relacionadas entre sí por múltiplos o submúltiplos de 10, respectivamente.

Magnitudes básicas y derivadas.

El sistema métrico original tenía dos magnitudes básicas y de ellas nacían otras magnitudes derivadas:

Como unidad de medida de longitud se adoptó el metro (del griego: medida), definido como la diezmillonésima parte del cuadrante del meridiano terrestre, cuyo patrón se reprodujo en una barra de platino.

Como medida de peso se adoptó el kilogramo, nota 1 definido a partir del peso de un decímetro cúbico (dm3) de agua pura a su densidad máxima11 (unos 4 °C) y materializado en un kilogramo patrón, de forma cilíndrica y también de platino.

De estas magnitudes básicas se derivaron otras, dependientes de las básicas:

Unidad de volumen de líquidos: el litro, equivalente a un decímetro cúbico (1 dm3).

Unidad de volumen de sólidos: el estéreo, igual a un cubo de un metro de lado (1 m3).nota 2

Unidad de superficie: el área, equivalente a un cuadrado de diez metros de lado (1 dam2).nota 3

Además, se introdujo en Francia una nueva moneda nacional, el franco, equivalente a 4,5 g de plata fina, que también era decimal (dividido en cien céntimos).

Utilización de instrumentos de medición.

En toda medición, hay un error, por más mínimo que sea. Por ejemplo, podemos contar el número de bolillos que se han elaborado en una panadería y afirmar que el resultado es exacto. Sin embargo, si tratamos de medir la masa de los bolillos, no obtendremos una respuesta exacta. Esto se debe a que la medición es diferente al conteo. En general, el valor numérico obtenido en la medición no corresponde al valor real de la magnitud que se mide. Los resultados que se obtienen en el proceso de medición son aproximados, debido a la presencia del error experimental.

El error experimental es inseparable al proceso de medición, su valor solamente se puede estimar. Dicho error está definido como la diferencia entre el valor medido y el valor verdadero de la cantidad medida. Debido a que los errores pueden surgir por muy distintas causas, para su análisis los científicos los clasifican en dos amplias categorías: los errores sistemáticos y los aleatorios o accidentales.

Los errores sistemáticos son los que se

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