Las mediciones confiables y exactas exigen unidades inalterables que los observadores puedan reproducir en distintos lugares. Por tal razón, en virtud de un acuerdo firmado en 1960, se estableció que en la mayor parte del mundo se utilizaría un sistema de unidades para científicos e ingenieros, denominado Sistema Internacional de Unidades (SI). Estos acuerdos son resultado del trabajo de la llamada Conferencia General de Pesos y Medidas, organización internacional con representación en la mayoría de países.
En la tabla 1.1 se muestran las unidades básicas del SI y nos referiremos a cada una de ellas a medida que avancemos en nuestro estudio.
En la tabla 1.1 se muestran las unidades básicas del SI y nos referiremos a cada una de ellas a medida que avancemos en nuestro estudio.
En la tabla, se indican algunos prefijos utilizados para las unidades del Sistema Internacional y el factor por el que se debe multiplicar cuando se utiliza cada uno de ellos. Por ejemplo, 3 kg equivalen a 3 x 103 g, lo que es igual a 3.000 g. También, 5 µm equivalen a 5 x 10-6 m, es decir, 0,000005 m.
MAGNITUDES FUNDAMENTALES
La longitud
La unidad básica de longitud en el Sistema Internacional es el metro (m). Durante mucho tiempo se tomó como definición internacional de metro la distancia existente entre dos marcas hechas en una barra de platino e iridio (distancia denominada metro patrón) que se conserva en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas de Sèvres (París). Definir de esta manera el metro no es preciso, ya que cualquier material, aun el platino y el iridio, está sometido a dilataciones y contracciones por efecto de la temperatura.
A partir de 1982, las unidades fundamentales del Sistema Internacional se definen en función de constantes totalmente invariables. En particular, el metro se define así:
Un metro es la distancia que recorre la luz en el vacío en un tiempode 1/299.972,458 de segundo.
Aunque el metro es la unidad básica de longitud en el Sistema Internacional, se utilizan los múltiplos y los submúltiplos del metro para expresar algunas distancias. En ocasiones, si las distancias son muy grandes se emplea el año luz, el cual es equivalente a la distancia que recorre la luz en un año.
La masa
La unidad básica de masa en el Sistema Internacional es el kilogramo (kg). El kilogramo fue definido desde 1889 como la masa de un bloque de platino e iridio, denominado kilogramo patrón, que se conserva en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas de Sèvres.
Aunque la unidad en el Sistema Internacional es el kilogramo, la masa se expresa con otras unidades, como los múltiplos y submúltiplos del gramo. Por ejemplo, la cantidad de alguna sustancia contenida en un medicamento se expresa en miligramos (mg).
El tiempo
La unidad de tiempo en el Sistema Internacional es el segundo (s).
Desde 1889 a 1967, el segundo fue definido como la fracción 1/86.400 del día solar medio, pero, como la duración del día experimenta variaciones, la definición actual es la siguiente:
Un segundo es la duración que tienen 9.192.631.770 períodos de una determinada radiación de cesio-133.
Sistema británico de unidades
Aunque a lo largo del texto utilizaremos con mayor frecuencia las unidades del Sistema Internacional, cabe mencionar que existen otros sistemas de unidades. Uno de ellos es el sistema británico de unidades, que se usa habitualmente en los Estados Unidos.
El pie (p) es la unidad de longitud en este sistema y equivale a 30,48 centímetros. Otras unidades comunes de longitud son: la pulgada (pul), que equivale a 2,54 centímetros y la milla (mi), que equivale a 1.609 kilómetros. El slug es la unidad de masa y equivale a 14,59 kilogramos.
La unidad de tiempo en el sistema británico, al igual que en el Sistema Internacional, es el segundo.
Conversión de unidades
En física, es muy común expresar algunas cantidades en diferentes unidades de medida. Por ejemplo, determinar a cuántos kilómetros equivalen 1.560 metros o a cuántos segundos equivalen 20 minutos. Preguntas como estas se resuelven mediante la conversión de unidades.
Algunas de estas conversiones sólo requieren realizar un cálculo mental; en otras ocasiones se hace necesaria la utilización de los factores de conversión, los cuales facilitan la expresión de una misma cantidad física en unidades diferentes.
Los factores de conversión se utilizan cuando se establece proporcionalidad entre las unidades. Por ejemplo, un slug equivale a 14,59 kg. En consecuencia, para convertir 30 kilogramos en x slug, escribimos la proporción:
30Kg . 1slug/14,59 kg = 2,06 slugs
A la expresión 1 slug 5 14,59 kg se le denomina factor de conversión.
En un factor de conversión se establece un cociente entre la unidad de un sistema y su equivalencia en otro sistema o en otra unidad del mismo sistema.
Temperatura.
La Temperatura es una propiedad de la materia que está relacionada con la distribución de la energía calorífica entre la materia de un cuerpo. Cuando dos cuerpos, que se encuentran a distinta temperatura, se ponen en contacto, se produce una transferencia de energía, en forma de calor, desde el cuerpo caliente (mayor temperatura) al frío (menor temperatura), esto ocurre hasta que las temperaturas de ambos cuerpos se igualan. En este sentido, la temperatura es un indicador de la dirección que toma la energía en su tránsito de unos cuerpos a otros.
El instrumento utilizado habitualmente para medir la temperatura es el termómetro. Actualmente se utilizan tres escalas para medir al temperatura, la escala Celsius es la que habitualmente usamos, la Fahrenheit (países anglosajones) y la escala Kelvin (uso científico).
La longitud
La unidad básica de longitud en el Sistema Internacional es el metro (m). Durante mucho tiempo se tomó como definición internacional de metro la distancia existente entre dos marcas hechas en una barra de platino e iridio (distancia denominada metro patrón) que se conserva en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas de Sèvres (París). Definir de esta manera el metro no es preciso, ya que cualquier material, aun el platino y el iridio, está sometido a dilataciones y contracciones por efecto de la temperatura.
A partir de 1982, las unidades fundamentales del Sistema Internacional se definen en función de constantes totalmente invariables. En particular, el metro se define así:
Un metro es la distancia que recorre la luz en el vacío en un tiempode 1/299.972,458 de segundo.
Aunque el metro es la unidad básica de longitud en el Sistema Internacional, se utilizan los múltiplos y los submúltiplos del metro para expresar algunas distancias. En ocasiones, si las distancias son muy grandes se emplea el año luz, el cual es equivalente a la distancia que recorre la luz en un año.
La masa
La unidad básica de masa en el Sistema Internacional es el kilogramo (kg). El kilogramo fue definido desde 1889 como la masa de un bloque de platino e iridio, denominado kilogramo patrón, que se conserva en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas de Sèvres.
Aunque la unidad en el Sistema Internacional es el kilogramo, la masa se expresa con otras unidades, como los múltiplos y submúltiplos del gramo. Por ejemplo, la cantidad de alguna sustancia contenida en un medicamento se expresa en miligramos (mg).
El tiempo
La unidad de tiempo en el Sistema Internacional es el segundo (s).
Desde 1889 a 1967, el segundo fue definido como la fracción 1/86.400 del día solar medio, pero, como la duración del día experimenta variaciones, la definición actual es la siguiente:
Un segundo es la duración que tienen 9.192.631.770 períodos de una determinada radiación de cesio-133.
Sistema británico de unidades
Aunque a lo largo del texto utilizaremos con mayor frecuencia las unidades del Sistema Internacional, cabe mencionar que existen otros sistemas de unidades. Uno de ellos es el sistema británico de unidades, que se usa habitualmente en los Estados Unidos.
El pie (p) es la unidad de longitud en este sistema y equivale a 30,48 centímetros. Otras unidades comunes de longitud son: la pulgada (pul), que equivale a 2,54 centímetros y la milla (mi), que equivale a 1.609 kilómetros. El slug es la unidad de masa y equivale a 14,59 kilogramos.
La unidad de tiempo en el sistema británico, al igual que en el Sistema Internacional, es el segundo.
Conversión de unidades
En física, es muy común expresar algunas cantidades en diferentes unidades de medida. Por ejemplo, determinar a cuántos kilómetros equivalen 1.560 metros o a cuántos segundos equivalen 20 minutos. Preguntas como estas se resuelven mediante la conversión de unidades.
Algunas de estas conversiones sólo requieren realizar un cálculo mental; en otras ocasiones se hace necesaria la utilización de los factores de conversión, los cuales facilitan la expresión de una misma cantidad física en unidades diferentes.
Los factores de conversión se utilizan cuando se establece proporcionalidad entre las unidades. Por ejemplo, un slug equivale a 14,59 kg. En consecuencia, para convertir 30 kilogramos en x slug, escribimos la proporción:
30Kg . 1slug/14,59 kg = 2,06 slugs
A la expresión 1 slug 5 14,59 kg se le denomina factor de conversión.
En un factor de conversión se establece un cociente entre la unidad de un sistema y su equivalencia en otro sistema o en otra unidad del mismo sistema.
Temperatura.
La Temperatura es una propiedad de la materia que está relacionada con la distribución de la energía calorífica entre la materia de un cuerpo. Cuando dos cuerpos, que se encuentran a distinta temperatura, se ponen en contacto, se produce una transferencia de energía, en forma de calor, desde el cuerpo caliente (mayor temperatura) al frío (menor temperatura), esto ocurre hasta que las temperaturas de ambos cuerpos se igualan. En este sentido, la temperatura es un indicador de la dirección que toma la energía en su tránsito de unos cuerpos a otros.
El instrumento utilizado habitualmente para medir la temperatura es el termómetro. Actualmente se utilizan tres escalas para medir al temperatura, la escala Celsius es la que habitualmente usamos, la Fahrenheit (países anglosajones) y la escala Kelvin (uso científico).
VOLUMEN
Es el espacio ocupado por un material en cualquier estado físico. La unidad de volumen el el sistema internacional es el metro cubico m3.
Otras unidades de volumen son:
Es el espacio ocupado por un material en cualquier estado físico. La unidad de volumen el el sistema internacional es el metro cubico m3.
Otras unidades de volumen son:
En el siguiente archivo encontraras ejercicios sobre conversión de unidades de volumen.
unidades_de_volumen.pdf | |
File Size: | 22 kb |
File Type: |
¿ Cómo se determina el volumen de un líquido) ?Se determina colocando directamente el líquido en el recipiente volumétrico y observando la medición del instrumento tomando en cuenta el menisco , que es la doble curvatura que forman los líquidos en los recipientes que los contiene. El menisco puede ser cóncavo como el caso del agua y convexo como en el mercurio.
¿Cómo se determina el volumen de un sólido?
Es necesario distinguir qué tipo de sólido es: Si es un sólido regular (aquel que tiene forma definida) como por ejemplo un cubo o una esfera, el volumen se calcula aplicando la fórmula matemática respectiva de volumen.
Es necesario distinguir qué tipo de sólido es: Si es un sólido regular (aquel que tiene forma definida) como por ejemplo un cubo o una esfera, el volumen se calcula aplicando la fórmula matemática respectiva de volumen.
Si es un sólido irregular (aquel que no tiene forma definida) por ejemplo una piedra, se determina a través del método de desplazamiento del agua (sólo en el caso de que el material no sea soluble en agua y sea más duro, es decir, que no flote). Dicho método consiste en sumergir el sólido en un volumen conocido de agua, contenido en un cilindro graduado. Al introducir el sólido en el agua, éste desplaza un volumen de agua igual a su propio volumen, de modo que por diferencia se puede conocer el volumen dado. Esta técnica se basa en el principio de Arquímedes.
V. sólido = V (agua + sólido) – V del agua
V. sólido = V (agua + sólido) – V del agua
¿Cómo se determina el volumen de un gas?
Se determina también por desplazamiento de agua; para esto se monta un aparato para recoger el gas en un recipiente graduado completamente lleno de agua y sumergido boca abajo en un envase con agua. El gas desplaza un volumen de agua igual al volumen que ocupa, por lo que su volumen es igual al del agua desplazada.
V. gas = V. agua desplazada
Se determina también por desplazamiento de agua; para esto se monta un aparato para recoger el gas en un recipiente graduado completamente lleno de agua y sumergido boca abajo en un envase con agua. El gas desplaza un volumen de agua igual al volumen que ocupa, por lo que su volumen es igual al del agua desplazada.
V. gas = V. agua desplazada
LA DENSIDAD
En física y química, la densidad (símbolo ρ) es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen de una sustancia. La densidad media es la razón entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa.
En física y química, la densidad (símbolo ρ) es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen de una sustancia. La densidad media es la razón entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa.
EJEMPLO:
El radio de la base de un cilindro de aluminio mide 1,25 cm y su altura mide 4,63 cm. Cuando se pone en el platillo de una balanza, se registra una masa de 61,3 g. Determinar la densidad del aluminio si se sabe que esta se calcula como el cociente entre la masa y el volumen.
Solución:
Para calcular el volumen de un cilindro consideramos algunos conceptos geométricos.
Al remplazar
V: 22,7 cm3
Aunque el resultado obtenido con la calculadora es 22,7159375, lo redondeamos a 22,7 puesto que, tanto en el radio como en la altura, se utilizaron tres cifras significativas y el resultado no debe expresarse con un número de cifras mayor que ellas.
Ahora, la densidad se expresa mediante la expresión:
D : M / V
Densidad: 61,3 gr / 22,7 cm3
El radio de la base de un cilindro de aluminio mide 1,25 cm y su altura mide 4,63 cm. Cuando se pone en el platillo de una balanza, se registra una masa de 61,3 g. Determinar la densidad del aluminio si se sabe que esta se calcula como el cociente entre la masa y el volumen.
Solución:
Para calcular el volumen de un cilindro consideramos algunos conceptos geométricos.
Al remplazar
V: 22,7 cm3
Aunque el resultado obtenido con la calculadora es 22,7159375, lo redondeamos a 22,7 puesto que, tanto en el radio como en la altura, se utilizaron tres cifras significativas y el resultado no debe expresarse con un número de cifras mayor que ellas.
Ahora, la densidad se expresa mediante la expresión:
D : M / V
Densidad: 61,3 gr / 22,7 cm3
CALOR
El calor es una forma de energía, y sus unidades de medida son el Joule (J) y la caloría (cal) (1 cal = 4,186 J) que fue definida en su momento para el calor cuando no se había establecido que era una forma de energía.
El calor es una forma de energía, y sus unidades de medida son el Joule (J) y la caloría (cal) (1 cal = 4,186 J) que fue definida en su momento para el calor cuando no se había establecido que era una forma de energía.
En los siguientes archivos encontraras información sobre otras unidades de medida y conversión de unidades:
unidades_area_y_otras_con_fact_conver.pdf | |
File Size: | 38 kb |
File Type: |
unidades_area_sist_metric.pdf | |
File Size: | 162 kb |
File Type: |
convertir_si_al_s_ingles.pdf | |
File Size: | 25 kb |
File Type: |