SUBTEMA 1.1.1. Unidades fundamentales del Sistema Internacional y el Sistema Inglés. La física es una ciencia basada en las observaciones y medidas de los fenómenos físicos. Por consiguiente, es esencial que al empezar el estudio de la ella nos famil iliiaric ice emos con las unid ida ades mediante las cuales se efectuarán las mediciones.
MAGNITUDES FÍSICAS
Por se serr un una a ci cie enci cia a ex expe perrim imen enta tal,l, la fí físi sica ca utiliza las magnitudes para efectuar cálculos en la solución de problemas. Magnitud es todo lo que puede ser medido. Las dimensiones de un cuerpo, tales como la longitud, ancho, alto, masa, tiempo, son ejemplos de magnitudes. Medir es comparar una magnitud con otra de la misma clase. La magnitud de una cantidad física es dada por un número y una unidad. La unidad es precisamente lo esencial, y el número expresa la magnitud.
SISTEMAS DE MEDIDAS Y UNIDADES PATRÓN
Actualmente existen dos sistemas de unidades de medida: el Sistema Inglés, que se aplica en Estados Unidos de Norteamérica, Inglaterra y Australia, y el Sis isttema Inte terrnac aciiona nall o usado en el resto del Métrico Decimal, que es usado mundo. Cada uno de los sistemas tienen sus estándares de longitud, masa y tiempo; a estas unidades se les denomina f undamentales undamentales porque casi todas las demás pueden medirse en función de ellas.
El Sistema Inglés utiliza como unidad fundamental de longit lon gitud ud el pie, la libra como unidad de masa y el segundo como unidad de tiempo. El Si Sist ste ema Ing nglé léss o Mét étri rico co fu fue e cr cre ead ado o en Fran anci cia a desp de spué uéss de la Re Revo volu luci ción ón fr fran ance cesa sa (1 (17 791 91), ), es mu muyy utilizado por los científicos y se divide en dos sistemas de unidades: el primero usa para la longitud el c entímetro entímetro, para la masa el gramo y para el tiempo el segundo; se le conoce como sistema centímetro-gramosegundo y se abrevia c.g.s.; actualmente, se ha sust su stititui uido do po porr el si sist stem ema a m. m.k. k.s. s.,, do dond nde e la un unid idad ad de longitud es el metro, la de masa es el kilogramo y la de tiempo el segundo; también se le conoce como sistema kilogramo-metro-segundo.
La
ventaja del Sistema Internacional es que utililiiza el sistema decim ima al, y rel ela acio iona na las unidades ya sea multiplicando o dividiendo las cantidades entre 10. En 19 1960 60 en París, dura ran nte la Con onffere ren nci cia a Intern rna acional sobre Pesas y Medidas, se definieron las unidades del Sistema Inte In terna rnacio ciona nall (S (SI) I) y se pu pusi siero eron n en vi vige genc ncia ia.. Actualmente, los países de habla inglesa se hallan en vías de adoptar el sistema m.k.s.
ESTÁNDARES DE UNIDADES DE MEDIDA
El metro fue definido originalmente como la diezmillonésima parte de la distancia del Polo Norte al Ecuador. Se determinó cuidadosamente sobre una barra de una aleación de platino e iridio la longitud exacta del metro. Actualmente Actualme nte el metro patrón se encuentra en Francia, en la Oficina Internacional de Pesas y Medidas. Posteriormente, el metro estándar se definió en términos de la longitud de la onda de luz, como 1 650 763.73 veces la longitud de onda de la luz naranja emitida por los átomos del gas Kr 86, (Kriptón 86). Actualmente el metro se define como la longitud de la trayectoria recorrida por la luz en el vacío durante un intervalo de tiempo de 1/299 792 458 de segundo.
El kilogramo, estándar de masa, es un bloque de platino que se conserva en la Oficina Internacional de Pesas y Medidas de Francia. El kilogramo es igual a 1 000 gramos. Un gramo masa es la masa de un centímetro cúbico de agua a una temperatura de 4 grados Celsius. La libra estándar se define hoy en términos del kilogramo estándar; la masa de una libra es igual a 0.4536 kilogramos.
El segundo es la unidad oficial de tiempo para los sistemas inglés y métrico decimal. Anteriormente fue definido en términos del día solar medio, el cual fue dividido en 24 horas, cada hora en 60 minutos y cada minuto en 60 segundos; por lo tanto se definió como 1186 400 parte del día solar medio. En 1964, el segundo se definió como el tiempo que tarda un átomo de Csl33 (Cesio 133) en realizar 9 162 631 770 vibraciones.
El newton (en honor de sir Isaac Newton) es la fuer fu erza za re requ quer erid ida a pa para ra ac acel eler erar ar un ki kilo logr gram amo o masa en un metro por segundo. El j oule oule es la cantidad de trabajo realizado por una fuerza de 1 newton que actúa sobre una distancia de un metro. El joule se asocia con el calor específico del agua a 15 grados Celsius, y el valor 4 185.5 joules/kilogramo es conocido como equivalente mecánico del calor.
El am pere se def efin ine e co como mo la ca cant ntid idad ad de co corr rrie ient nte e eléctrica constante que, si se mantiene en dos conductores paralelos de longitud infinita y de sección transversal despreciable que están separadas un metro en el vacío, produce entre ellas una fuerza igual a 2 x 107 newtons por metro de longitud. El kelvin (en ho hon nor de lo lord rd Ke Kelv lvin in)) se de defifine ne co como mo 1/273.15 la temperatura termodinámica del punto triple del agua (punto en que el hielo, el agua en su estado lílíqu quid ido o y el va vapo porr de ag agua ua co coex exis iste ten n en eq equi uililibr brio io); ); actualmente actualment e se ha adoptado el nombre de kelvin en lugar de grado kelvin.
MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS DE MEDICIÓN
En mu much chas as oc ocas asio ione ness te tene nemo moss mag agni nitu tude dess muy grandes o muy pequeñas, para las cuales no nos son útiles las unidades que acabamos de estudiar. Para estas magnitudes, hemos de utilizar otras unidades derivadas. En las tablas 2 y 3 se pre rese sen nta tan n lo loss pre reffijijo os, sí sím mbol olo os y su va valo lor r exp xpon onen enci cial al pa para ra múl últitipl ples es y su subm bmúl últitipl plos os,, datos que serán muy útiles en este curso.
