2. Propósitos
Definir que es una unidad de medida.
Definir que es un sistema de unidades.
Clarificar los diferentes sistemas de unidades.
https://youtu.be/_ZB-P7DPomY
3. Unidad de medida
Una unidad de medida es una cantidad estandarizada de una
determinada magnitud física, definida y adoptada por
convención o por ley. Cualquier valor de una cantidad física
puede expresarse como un múltiplo de la unidad de medida.
Una unidad de medida toma su valor a partir de un patrón o
de una composición de otras unidades definidas previamente.
Las primeras unidades se conocen como unidades básicas o de
base (fundamentales), mientras que las segundas se llaman
unidades derivadas.
Un conjunto de unidades de medida en el que
ninguna magnitud tenga más de una unidad asociada es
denominado sistema de unidades.
Todas las unidades denotan cantidades escalares. En el caso
de las magnitudes vectoriales, se interpreta que cada uno de
los componentes está expresado en la unidad indicada.
4. Historia
Las unidades de medida estuvieron entre las primeras herramientas inventadas
por los seres humanos. Las sociedades primitivas necesitaron medidas
rudimentarias para muchas tareas: la construcción de moradas, la confección
de ropa o la preparación de alimentos y materias primas.
Los sistemas de pesos y medidas más antiguos que se conocen parecen haber
sido creados entre el cuarto milenio y el tercero antes de Cristo, entre los
antiguos pueblos de Mesopotamia, Egipto y el valle del Indo, y quizás también
en Elam y Persia. Los pesos y las medidas se mencionan asimismo en
la Biblia (Lev. 19, 35-36) como un mandato que exige honestidad y medidas
justas.
Muchos sistemas de medición estuvieron basados en el uso de las partes del
cuerpo humano y los alrededores naturales como instrumentos de medición.
5. Sistemas tradicionales de medidas
Los sistemas tradicionales basan sus unidades de medición de distancia en las
dimensiones del cuerpo humano. La pulgada representa el ancho de un pulgar,
de donde toma su nombre. El pie representaba originalmente la longitud de un
pie humano aunque esta unidad se transformó con el tiempo en el equivalente
a 12 pulgadas en el sistema anglosajón. La yarda, por otro lado, representa la
longitud desde la punta de la nariz hasta la punta del dedo medio. Una braza
correspondía a la distancia de punta a punta de los dedos medios con los
brazos extendidos. Para distancias mayores, existía la milla, unidad de medida
creada en la antigua Roma que equivalía originalmente a 2000 pasos de una
legión. Sobre la base de la milla, los romanos definieron el estadio de tal forma
que ocho estadios correspondían a una milla. Asimismo, la legua en la antigua
Roma equivalía a aproximadamente una milla y media.
En la mayoría de los países europeos se utilizaban medidas de peso basadas en la libra. Esta
unidad, cuyo nombre proviene del latín libra pondo, se dividía en doce onzas (del latín uncia,
que significa ‘doceava parte’). Sin embargo, en algunos países durante la Edad Media se
utilizaron libras que se dividían en 16 onzas. Otra unidad tradicional de peso era el grano, que
en el sistema inglés actual equivale a 64,79891 mg. A partir de esta unidad, la libra se definía
como 5760 granos en algunos caso o como 7000 granos en otros casos. Asimismo, en joyería
se usa una unidad llamada grano métrico, que equivale a 0,25 quilates o 50 mg. En la
península ibérica, un quintal equivalía a 100 libras (lo que actualmente serían unos 46 kg); la
cuarta parte de un quintal se denominaba una arroba (del árabe ar rub', ‘cuarta parte’).
6. Los movimientos del Sol y de la Luna determinaron las unidades tradicionales
de tiempo. El movimiento aparente del Sol desde su salida en el horizonte
hasta la siguiente, su puesta hasta la siguiente o los sucesivos pasos por
un meridiano, dependiendo de la cultura, definieron el día.
Los babilonios dividieron el tiempo entre la salida y la puesta del Sol en doce
partes que conocemos ahora como horas. Con la invención de los relojes
mecánicos fue posible dividir también la noche, por lo que actualmente un día
completo se compone de 24 horas. Una hora se dividió en 60 minutos y estos,
a su vez, quedaron divididos en 60 segundos (no obstante, el segundo actual
tiene una definición moderna independiente de la definición del día).
De la religión judía, las naciones cristianas y musulmanas heredaron la
definición de semana: un período de siete días. Por otra parte, el movimiento
del Sol observado con respecto a las estrellas lejanas definió el año. Puesto
que el período de traslación de la Tierra no es un número entero de días,
existió la necesidad de introducir el año bisiesto en el calendario juliano y
el calendario gregoriano. A partir del año se definieron unidades más grandes
de tiempo como el siglo (cien años) y el milenio (mil años). El periodo de
traslación de la Luna alrededor de la Tierra definió el concepto del mes. Puesto
que este periodo no corresponde a un número entero de días, diversas culturas
tuvieron diferentes definiciones de mes. En el actual calendario occidental, los
meses pueden durar 28, 29, 30 o 31 días, dependiendo del caso.
7. Sistema Internacional de Unidades (SI)
El Sistema Internacional de Unidades es la forma actual del Sistema Métrico
Decimal y establece las unidades que deben ser utilizadas internacionalmente. Fue
creado por el Comité Internacional de Pesas y Medidas con sede en Francia en el
año 1960 . En él se establecen 7 magnitudes fundamentales, con los patrones para
medirlas:
1. Longitud
2. Masa
3. Tiempo
4. Intensidad eléctrica
5. Temperatura
6. Intensidad luminosa
7. Cantidad de sustancia
También establece muchas magnitudes derivadas, que no necesitan de un patrón,
por estar compuestas de magnitudes fundamentales.
8. Patrón de medida
Un patrón de medidas es el hecho aislado y conocido que sirve como
fundamento para crear una unidad de medir magnitudes. Muchas unidades
tienen patrones, pero en el Sistema Internacional solo las unidades
básicas tienen patrones de medidas. Los patrones nunca varían su valor,
aunque han ido evolucionando porque los anteriores establecidos eran
variables y se establecieron otros diferentes considerados invariables.
Un ejemplo de un patrón de medida sería: «Patrón del segundo: Un segundo
es la duración de 9 192 631 770 oscilaciones de la radiación emitida en la
transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental
del isótopo 133 del átomo de cesio (133Cs), a una temperatura de 0 K».
De todos los patrones del Sistema Internacional, solo existe la muestra material
de uno: el kilogramo, conservado en la Oficina Internacional de Pesos y
Medidas. De ese patrón se han hecho varias copias para distintos países.
9. Los siete patrones definidos por el
Sistema Internacional de Unidades son:
Segundo (Tiempo)
Metro (Longitud)
Amperio (intensidad de la corriente eléctrica)
Mol (cantidad de sustancia)
Kilogramo (masa)
Kelvin (temperatura)
Candela (intensidad luminosa)
10. Sistemas Anglosajón de Unidades
El Sistema Inglés de unidades son las unidades no-métricas que se utilizan
actualmente en los Estados Unidos y en muchos territorios de habla inglesa
(como en el Reino Unido), pero existen discrepancias entre los sistemas de
Estados Unidos e Inglaterra. Este sistema se deriva de la evolución de las
unidades locales a través de los siglos, y de los intentos de estandarización en
Inglaterra. Las unidades mismas tienen sus orígenes en la antigua Roma. Hoy
en día, estas unidades están siendo lentamente reemplazadas por el Sistema
Internacional de Unidades, aunque en Estados Unidos la inercia del antiguo
sistema y el alto costo de migración ha impedido en gran medida el cambio.
11. Sistema Cegesimal (CGS)
Asociado al Sistema Internacional se encuentra el Sistema Cegesimal (o
sistema CGS) que es un sistema de unidades mecánicas (es decir, unidades
que miden magnitudes utilizadas en mecánica: longitud, masa, tiempo y sus
derivadas) basado en tres unidades fundamentales que son submúltiplos de
unidades del SI: el centímetro, el gramo y el segundo. El sistema CGS a veces
es extendido a magnitudes no mecánicas, como las empleadas
en electromagnetismo, combinando el uso de las unidades gaussianas.
12. Sistemas naturales de unidades
En algunas disciplinas es conveniente definir sistemas de unidades que permiten
simplificar los cálculos y las mediciones. Estos sistemas definen sus unidades a
partir de magnitudes que ocurren de manera frecuente en la naturaleza. Entre las
disciplinas donde ocurre esto están la astronomía, el electromagnetismo, la física
de partículas y la física atómica.
Ejemplo: En astronomía es muy común encontrar unidades definidas a partir de
magnitudes física de ciertos objetos. Diferentes unidades de longitud están
definidas a partir de distancias astronómicas:
• Unidad astronómica (UA), definida originalmente como la distancia media desde
el Sol a la Tierra (actualmente fijada en 149 597 870 700 m).
• Pársec (PC), definido como la distancia a la cual una unidad astronómica subtiende
un ángulo de 1 segundo de arco.
• Año luz (AL), definido como la distancia recorrida por la luz en el vacío durante un
año.
Es muy común el uso de las magnitudes físicas del Sol para definir unidades que,
de otra manera, serían extremadamente grandes.
13. Unidades fundamentales del sistema
anglosajón.
• Unidades de longitud: Pulgada, pies, yardas.
• Unidades de área: Acres.
• Unidades de peso: Libra, onzas.
• Unidades de volumen: Onzas líquidas, galones.
• Sistema monetario: una libra se divide en 100 peniques billetes de 5, 10, 20, 50
GBP
• Monedas: 1, 2, 5, 10, 50 p 1, 2, GBP
14. Sistema MKS
Es un sistema de unidades que toma su nombre de las unidades que adopta como
básicas: el metro, el kilogramo y el segundo como unidades
de longitud, masa y tiempo respectivamente.
La unidad de longitud del sistema M.K.S.es el metro:
• Metro: es una longitud igual a la del metro patrón que se conserva en la Oficina
Internacional de pesas y medidas.
La unidad de masa es el kilogramo:
• Kilogramo: Es una masa igual a la del kilogramo patrón que se conserva en la
Oficina Internacional de pesas y medidas. Un kilogramo (abreviado Kg.) es
aproximadamente igual a la masa de un decímetro cúbico de agua destilada a 4 º
C.
La unidad de tiempo de todos los sistemas de unidades es el segundo.
• Segundo: Se define como la 86,400 ava. Parte del día solar medio.
Los días tienen diferente duración según las épocas del año y la distancia de
la Tierra al Sol. El día solar medio es el promedio de duración de cada uno de los
días del año.
