Caratula
Índice 1_. ¿Qué es la magnitud física? 2_. ¿Qué es medir?
3_. Instrumento de medición. 4_. Clases de medición físicas. 4.1_.Mag. Fundamentales. 4.2_.Mag.derivadas. 5_.Sistema internacionales de unidades (S.I.). a) Historia. b) Importancia. c) Unidades: fundamentales y derivadas.
1_. ¿Qué es la magnitud física? Una magnitud física es un valor asociado a una propiedad física o cualidad medible de un sistema físico, es decir, a la que se le pueden asignar distintos valores como resultado de una medición o una relación de medidas. Las magnitudes físicas se miden usando un patrón que tenga bien definida esa magnitud, y tomando como unidad la cantidad de esa propiedad que posea el objeto patrón. Por ejemplo, se considera que el patrón principal de longitud es el metro en el Sistema Internacional de Unidades.
Existen magnitudes básicas y derivadas, que constituyen ejemplos de magnitudes físicas: la masa, la longitud, el tiempo, la carga eléctrica, la densidad, la temperatura, la velocidad, la aceleración y la energía. En términos generales, es toda propiedad de los cuerpos o sistemas que puede ser medida. De lo dicho se desprende la importancia fundamental del instrumento de medición en la definición de la magnitud.
2_. ¿Qué es medir?
En nuestra vida diaria el concepto medir nos resulta familiar, todos hemos medido algo alguna vez. Hemos medido nuestra estatura con otro compaĂąero, la velocidad en una carrera, el tiempo que nos lleva realizar un trabajo, la cantidad de agua que cabe en una botella, la temperatura de nuestro cuerpo, etc. En todos estos casos lo que hacemos es comparar una cosa con otra, es decir, comparamos una magnitud con respecto a otra.
3_. Instrumento de mediciĂłn.
Un instrumento de medición es un aparato que se usa para comparar magnitudes físicas mediante un proceso de medición. Como unidades de medida se utilizan objetos y sucesos previamente establecidos como estándares o patrones, y de la medición resulta un número que es la relación entre el objeto de estudio y la unidad de referencia. Los instrumentos de medición son el medio por el que se hace esta lógica conversión.
4_. Clases de medición físicas. Mag. Fundamentales:
Las magnitudes fundamentales son aquellas magnitudes físicas elegidas por convención que permiten expresar cualquier magnitud física en términos de ellas.1 Gracias a su combinación, las magnitudes fundamentales dan origen a las magnitudes derivadas.2 Las siete magnitudes fundamentales utilizadas en física adoptadas para su uso en el Sistema Internacional de Unidades son la masa, la longitud, el tiempo, la temperatura, la intensidad luminosa, la cantidad de sustancia y la intensidad de corriente.
Mag.derivadas: Las unidades derivadas son parte del Sistema Internacional de Unidades, y se derivan de las siete unidades básicas, que son:
metro (m), unidad de longitud
kilogramo (kg), unidad de masa
segundo (s), unidad de tiempo
amperio (A), unidad de corriente eléctrica
kelvin (K), unidad de temperatura
mol (mol), unidad de cantidad de sustancia
candela (cd), unidad de intensidad luminosa De estas unidades básicas es posible obtener cualquier otra unidad de medida.
Ejemplo de unidades derivadas Expresada en unidades derivadas
Expresada en unidades básicas
Nombre de la unidad
Símbolo de la Unidad
Frecuencia
Hercio
Hz
s-1
Fuerza
Newton
N
m·kg·s-2
Magnitud física
Nombre de la unidad
Símbolo de la Unidad
Expresada en unidades derivadas
Expresada en unidades básicas
Presión
Pascal
P.a.
N·m-2
m-1·kg·s-2
Energía, trabajo, calor
Julio
J
Núm.
m2·kg·s-2
Potencia
Vatio
W
J·s-1
m2·kg·s-3
Carga eléctrica
Culombio
C
Potencial eléctrico, voltaje inducido
Voltio
V
J·C-1
m2·kg·s-3·A-1
Resistencia eléctrica
Ohmio
Ω
V·A-1
m2·kg·s-3·A-2
Conductancia eléctrica
Siemens
S
A·V-1
m-2·kg-1·s3·A2
Capacitancia eléctrica
Faradio
F
C·V-1
m-2·kg-1·s4·A2
Densidad de flujo magnético, inducción magnética, polarización magnética
Tesla
T
V·s·m-2
kg·s-2·A-1
Flujo magnético
Weber
Wb
V·s
m2·kg·s-2·A-1
Inductancia
Henrio
H
V·A-1·s
m2·kg·s-2·A-2
Ángulo plano
Radián
rad
m·m-1
Ángulo sólido
Estereorradián
sr
m2·m-2
Flujo luminoso
Lumen
lm
cd·sr
Luminosidad
Lux
lx
lm·m-2
Actividad radiactiva
Becquerel
Bq
Magnitud física
A·s
cd·sr·m-2
s-1
Nombre de la unidad
Símbolo de la Unidad
Expresada en unidades derivadas
Expresada en unidades básicas
Dosis de radiación absorbida
Gray
Gy
J·kg-1
m2·s-2
Dosis equivalente
Sievert
Sv
J·kg-1
m2·s-2
Actividad catalítica
Kata
kata
Área
Metro cuadrado
m2
m2
m2
Volumen
Metro cúbico
m3
m3
m3
Velocidad, rapidez
Metro por segundo
m/s
m·s-1
m·s-1
Velocidad angular
Radián por segundo
rad/s
rad·s-1
s-1
Aceleración
Metro por segundo al cuadrado
m/s2
Momento de fuerza
Newton metro
Densidad
Kilogramo por metro cúbico
kg·m-3
Volumen específico
Metro cúbico por kilogramo
m3·kg-1
Flujo volumétrico o Caudal
Metro cúbico por segundo
m3·s-1
Concentración
mol por metro cúbico
mol·m-3
Magnitud física
mol·s-1
m·s-2
Núm.
m2·kg·s-2
Magnitud física
Nombre de la unidad
Símbolo de la Unidad
Expresada en unidades derivadas
Expresada en unidades básicas
Volumen molar
metro cúbico por mol
Energía molar
Julio por mol
J·mol-1
m2·kg·s-2·mol-1
Energía específica
Julio por kilogramo
J·kg-1
m2·s-2
Densidad de energía
Julio por metro cúbico
J·m-3
m-1·kg·s-2
Tensión superficial
Julio por metro cuadrado
N·m-1=J·m-2
kg·s-2
Irradiancia, Densidad de flujo de calor
Vatio por metro cuadrado
W·m-2
kg·s-3
Conductividad térmica
Vatio por metro kelvin
W·m-1·K-1
m·kg·s-3·K-1
m3·mol-1
Viscosidad cinemática, coeficiente de difusión
m2·s-1
Pascal segundo
N·s·m-2 = Pas
m-1·kg·s-1
Permeabilidad
H·m-1
m·kg·s-2·A-2
Intensidad de campo eléctrico
V·m-1
m·kg·s-3·A-1
Viscosidad dinámica
Intensidad de campo magnético
A·m-1
Luminancia
cd·m-2
Expresada en unidades derivadas
Expresada en unidades básicas
Exposición (rayos X y gamma)
C·kg-1
kg-1·s·A
Tasa de dosis absorbida
Gy·s-1
m2·s-
Magnitud física
Nombre de la unidad
Símbolo de la Unidad
5_.Sistema internacionales de unidades (S.I.). El Sistema Internacional de Unidades, abreviado SI, es el sistema de unidades que se usa en todos los países del mundo, a excepción de tres que no lo han declarado prioritario o único. Es el heredero del antiguo Sistema Métrico Decimal y por ello también se conoce como «sistema métrico”. Se instauró en 1960, en la XI Conferencia General de Pesas 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 iridio almacenado en una caja fuerte de la Medidas. Las unidades del SI constituyen referencia internacional de las indicaciones de los instrumentos de medición, a las cuales están referidas mediante una concatenación ininterrumpida 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.
a) Historia. El Sistema Internacional de Unidades (SI) proviene del Sistema MĂŠtrico Decimal. El Sistema MĂŠtrico Decimal fue adoptado en la I Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM) y ratificado en 1875 por 15 naciones.
Para ese entonces se organizó la Convención del Metro, a la que asistieron representantes de 8 países, y en la que se nombró un Comité Internacional de Pesas y medidas (CIPM), con la finalidad de: Estudiar el establecimiento de un conjunto de reglas para las unidades de medida. Conocer la opinión de los círculos científicos, técnicos y educativos en todos los países. Brindar recomendaciones para el establecimiento de un sistema práctico de unidades de medida para ser adoptado por todos los firmantes de la Convención del Metro. Con el transcurso del tiempo se desarrollaron otros sistemas de medidas como: El Sistema CGS sus siglas representan las unidades: centímetro, gramo y segundo, que fue utilizada principalmente por los físicos. El sistema Giorgio conocido como el Sistema MKS, sus siglas representan al metro, el kilogramo y el segundo. En el siglo XIX se desarrollaron las llamadas unidades eléctricas absolutas: el ohm, el volt y el ampere, impulsadas por el crecimiento de la industria electrotécnica, la cual buscaba la unificación internacional de las unidades eléctricas y magnéticas. A mediados del siglo XX, después de diversos intercambios entre los medios científicos y técnicos del mundo, la X CGPM adoptó como unidades básicas: el metro, el kilogramo, el segundo, el ampere, el kelvin y la candela. Finalmente, en el año 1960 la resolución XII de la XI CGPM adoptó el nombre de Sistema Internacional de Unidades, cuya abreviatura es SI. A partir de entonces, a través de las reuniones del CGPM y CIPM se le han añadido modificaciones de acuerdo con los avances de la ciencia y las necesidades de los usuarios del sistema. Las ventajas que ofrece el SI, sobre todo los demás son múltiples. Entre ellas resaltaremos dos: Es universal, ya que abarca todos los campos de la ciencia, la técnica, la economía y el comercio. Es coherente, porque no necesita de coeficientes de conversión y todas sus unidades guardan proporcionalidad entre sí, simplificando la estructura de las unidades de medida y sus cálculos, lo que evita errores en su interpretación.
b) Importancia. Con objeto de garantizar la uniformidad y equivalencia en las mediciones, así como facilitar las actividades tecnológicas industriales y comerciales, diversas naciones del mundo suscribieron, en el tratado del metro que se adoptó el Sistema Métrico Decimal. Este Tratado fue firmado por diecisiete países en París, Francia, en 1875. México se adhirió al Tratado el 30 de diciembre de 1890. Cincuenta y dos naciones participan como miembros actualmente en el Tratado. El Tratado del Metro otorga autoridad a la Conferencie Générale des Paidós et Mesures (CGPM - Conferencia General de Pesas y Medidas), al Comité International des Paidós et Mesures (CIPM - Comité Internacional de Pesas y Medidas) y al Bureau International des Paidós et Mesures (BIPM Oficina Internacional de Pesas y Medidas), para actuar a nivel internacional en materia de metrología.
Conferencia General recibe el informe del CIPM sobre el trabajo realizado. En su seno se discuten y examinan los acuerdos que aseguran el mejoramiento y diseminación del Sistema Internacional de Unidades; se validan los avances y los resultados de las nuevas determinaciones metrológicas fundamentales y las diversas resoluciones científicas de carácter internacional y se adoptan las decisiones relativas a la organización y desarrollo del BIPM. La última reunión de la CGPM, la vigésima segunda realizada desde su creación, se llevó a cabo del 13 al 17 de octubre de 2003 en París, con la participación del CENAM en representación de México. El Sistema Internacional de Unidades se fundamenta en siete unidades de base correspondientes a las magnitudes de longitud, masa, tiempo, corriente eléctrica, temperatura, cantidad de materia, e intensidad luminosa. Estas unidades son conocidas como el metro, el kilogramo, el segundo, el ampere, el kelvin, el mol y la candela, respectivamente. A partir de estas siete unidades de base se establecen las demás unidades de uso práctico, conocidas como unidades derivadas, asociadas a magnitudes tales como velocidad, aceleración, fuerza, presión, energía, tensión, resistencia eléctrica, etc.
c) Unidades: fundamentales y derivadas.
El sistema de medida que rige todos los países del mundo, excepto Estados Unidos y sus satélites, es el Sistema internacional de medida o SI. Las unidades de magnitudes física elegidas arbitrariamente al construir el sistema se les llama Unidades Fundamentales. Magnitud
Unidad
Símbolo
Longitud
Metro
m
Masa
Kilogramo
kg
Tiempo
Segundo
s
Temperatura
Kelvin
K
Intensidad de corriente
Ampere
A
Intensidad luminosa
Candela
cd
Cantidad de sustancia
Mol
mol
Todas estas unidades son medibles y son iguales en cualquier lugar del mundo. Unidades derivadas son aquellas que para ser conocidas dependen directamente de alguna magnitud fundamental y que no pueden medirse directamente. Ejemplos de algunas unidades derivadas: Magnitud Unidad Símbolo Velocidad
Metro
m/s
por segundo Fuerza
Newton
N
Potencia eléctrica
Watt
W
Energía
Joule
J
Rapidez por Aceleración segundo cuadrado
m/s2
Carga eléctrica
Coulomb
C
Frecuencia
Hertz
Hz
Fin