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Sistema Internacional de Unidades (SI)
El Sistema Internacional de Unidades
(SI) es el resultado de más de un siglo y medio de esfuerzos e investigaciones
orientadas a simplificar y unificar el uso de unidades de medida. El primer
paso sustantivo en esa dirección fue la creación del Sistema
Métrico Decimal en tiempos de la Revolución
Francesa en 1799.
Sobre la base del sistema métrico decimal y de las diferentes modificaciones
que se fueron introduciendo a lo largo de los años, la 11º Conferencia
General de Pesas y Medidas, en 1960, estableció un conjunto de recomendaciones
al que se dio el nombre de "Sistema Internacional
de Unidades", cuya abreviatura internacional es "SI".
El Sistema Internacional de Unidades ha sido adoptado por la mayoría
de los países y hoy constituye un lenguaje común en el mundo
de las ciencias y la tecnología.
Las unidades pueden ser básicas o derivadas
LAS UNIDADES BÁSICAS
Una unidad básica es la que no se puede definir de otra.
El Sistema Internacional define las unidades para un conjunto de 7 magnitudes
básicas: longitud, masa, tiempo, temperatura, intensidad de corriente
eléctrica, intensidad luminosa y cantidad de sustancia. La lista
de estas unidades básicas, así como su nombre y símbolo,
se muestran en la tabla1.
Magnitud |
Nombre |
Símbolo |
longitud |
metro |
m |
masa |
kilogramo |
kg |
tiempo |
segundo |
s |
temperatura
termodinámica |
kelvín |
K |
intensidad
de corriente eléctrica |
ampere |
A |
intensidad
luminosa |
candela |
cd |
cantidad
de sustancia |
mol |
mol |
En la tabla 2 muestra algunos ejemplos de unidades derivadas
Tabla 2 Ejemplos de unidades
derivadas
Magnitud | Nombre |
Símbolo |
ángulo plano | radián |
rad |
área | m2 |
|
volumen | m3 |
|
velocidad | m/s |
|
densidad | kg/m3 |
|
frecuencia | hertz |
Hz |
fuerza | Newton |
N |
energía, trabajo, calor | joule |
J |
potencia | watt |
w |
carga eléctrica | coulomb |
C |
diferencia de potencial | volt |
V |
temperatura Celsius | grado Celsius |
°C |
EMPLEO DE UNIDADES QUE NO PERTENECEN Al, SI
El Comité Internacional de Pesas y Medidas reconoce, asimismo, que ciertas
unidades, aun cuando no forman parte del SI, se emplean con tanta frecuencia
que conviene conservarlas.
La tabla 3 muestra algunas de estas unidades.
Tabla 3
Algunas unidades que pueden ser usadas junto con las unidades del sistema internacional
Magnitud |
Nombre |
Símbolo |
Equivalencia en unidades SI |
tiempo |
minuto |
min |
1 min = 60 s |
tiempo |
hora |
h |
1 h = 3 600
s |
tiempo |
día |
d |
1 d = 86 400
s |
ángulo
plano |
grado |
º |
1° =In /
180) rad |
ángulo
plano |
minuto |
' |
1’ = (n
/ 10 800) rad |
ángulo
plano |
segundo |
" |
1” = (n
/ 648 000)rad |
volumen |
litro |
L |
1 L = 10-3 m3 |
masa |
tonelada |
t |
1 t = 103 kg |
Las unidades métricas tienen múltiplos y submúltiplos
cuyo nombre se forma ante poniendo prefijos al de la unidad correspondiente.
Si antepones el prefijo kilo a la palabra gramo obtendrás kilogramos
(kg), 1.000 gramos. Si lo antepones a la palabra metro obtendrás kilómetro
(km), 1.000 metros.
SI antepones el prefijo mili delante de gramo, obtendrás miligramo (mg),
la milésima parte de un gramo.
Si antepones el prefijo centi delante de metro se obtiene submúltiplo
centímetro.
Tabla 4 Algunos prefijos para los múltiplos de las unidades básicas
Prefijo |
Factor |
Equivalencia |
Símbolo |
giga |
109 |
1.000.000.000 |
G |
mega |
106 |
1.000.000 |
M |
kilo |
103 |
1.000 |
k |
hecto |
102 |
100 |
h |
deca |
101 |
10 |
da |
Tabla 5 Algunos prefijos para los submúltiplos de las unidades básicas
Prefijo |
Factor |
Equivalencia |
Símbolo |
deci |
10-1 |
0,1 |
d |
centi |
10-2 |
0,01 |
c |
mili |
10-3 |
0,001 |
m |
Prefijo
+ unidad básica |
Nombre |
Símbolo |
kilo + metro |
kilómetro |
km |
hecto + metro |
hectómetro |
hm |
deca + metro |
decámetro |
dam |
deci + metro |
decímetro |
dm |
centi + metro |
centímetro |
cm |
mili + metro |
milímetro |
mm |
mili + litro |
mililitro |
ml |
kilo + gramo |
kilogramo |
kg |
NORMAS Y RECOMENDACIONES ACERCA DE LA ESCRITURA DE UNIDADES
El Comité Internacional de Pesas y Medidas formuló, asimismo,
algunas recomendaciones relativas a la escritura del nombre y del símbolo
de las diferentes unidades. Entre ellas, conviene destacar las siguientes:
• El nombre de las unidades se escribe siempre con minúsculas.
(Ejemplos: metro, ampere, newton, etc.).
• En cuanto al símbolo, si no se deriva de un nombre propio, se utilizan letras minúsculas. Se exceptúa el símbolo correspondiente a la unidad "litro", que es una "L" mayúscula. (Ejemplos: m, kg, s, etc.).
• Si el símbolo se deriva de un nombre propio, se utilizan letras mayúsculas para la primera letra. (Ejemplos: N, J, Hz, etc.).
• Los símbolos
no van seguidos de puntos y no cambian en plural.
Para expresar el cuociente entre dos unidades se puede usar un trazo inclinado,
un trazo horizontal o potencias negativas.
Formas de expresar el cuociente entre unidades
Mediante un trazo inclinado m/s
Mediante un trazo horizontal
m
s
Mediante potencias negativas ms-1
El metro es la unidad de longitud.
Las unidades se definen a partir de una norma prototipo. El metro se definió
originalmente como la diezmillonésima (1 /10.000.000) parte del cuadrante
del meridiano terrestre que pasa por París, patrón que no se puede
destruir. Los .geodestas tardaron ocho años en medir con precisión
la longitud del arco terrestre entre Dunquerque y Mont Juich, Barcelona, para,
a partir de ella, calcular la longitud del cuadrante completo. A continuación
se fabricó una barra de platino, con la máxima precisión
que se podía obtener en esa época, para usarlo como metro patrón.
Se eligió el platino por su gran resistencia a la corrosión. Esta
barra se presentó al gobierno francés en 1799 y sirvió
como patrón para la fabricación de otras más. Durante casi
todo el siglo XIX se usó como el metro patrón.
Hacia fines del siglo XIX, muchos científicos reconocieron la necesidad
de una medida internacional de longitud y se, fundó para tal efecto la
Oficina Internacional de Pesas y Medidas, con sede en territorio internacional,
en Sévres, en las cercanías de París. Su primer acuerdo
fue construir un nuevo metro patrón en una barra de platino e iridio,
que es menos sensible que el platino a los cambios de temperatura. Este nuevo
modelo recibió el nombre de metro patrón internacional y se conserva
en la bóveda de dicha oficina internacional. Se distribuyeron copias,
entre las naciones que forman parte de la Oficina Internacional de Pesas y Medidas.
Simultáneamente a la preparación de las barras de platino-iridio,
Albert Michelson, físico norteamericano, demostró que se podía
definir un patrón de longitud a partir de la longitud de onda invariable,
de una luz de un color específico. Tomando como base el estudio anterior,
sólo en 1960 se redefinió el metro (m) como 1.650.763,73 veces
la longitud de onda de la luz de color rojo anaranjado que emite el gas kriptón
86, cuando pasa a través de él una corriente eléctrica
en determinadas condiciones.
Este metro patrón resulta práctico e invariable y permite mediciones
con una precisión de una cienmillonésima de metro.
A partir de 1983 se define como " la distancia recorrida por la luz en
el vacío en 1/299,792,458 segundos"
Múltiplos
del metro |
Submúltiplos
el metro |
1 kilómetro
1 km = 1.000 m |
1 metro = 1.000
milímetros mm |
1 hectómetro
1 hm = 100 m |
1 metro = 100
centímetros cm |
1 decámetro
1 dam = 10 m |
1 metro = 10
decímetros dm |
El kilogramo es la unidad
métrica de masa.
Los mismos científicos que nombraron y definieron al metro como unidad
da longitud se dedicaron también a definir una unidad de masa y decidieron
basarla masa .patrón en el metro patrón, es decir, definir la
masa a partir de la longitud.
En principio, esta relación parece imposible, pero puede hacerse, aunque
se requiere un paso intermedio. Todo objeto ocupa un espacio y tiene 3 dimensiones.
El paso intermedio consiste en seleccionar una unidad de volumen; una vez hecho
esto, la masa de una sustancia determinada que ocupe un volumen determinado,
se puede tomar como patrón.
Sé eligió como sustancia el agua pura y como unidad de volumen
el centímetro de un centímetro cúbico (1 cm3) de agua pura.
Como el agua se evapora fácilmente, no es práctico construir el
patrón masa con 1 cm de agua. En su lugar, se pensó utilizar el
platino, el material más satisfactorio en esta época, pero un
volumen de platino con una masa de un gramo resulta demasiado pequeño
para constituir un patrón práctico. Con una masa mayor es más
fácil obtener copias exactas. Por esta razón se decidió
construir una masa de platino de mil gramos, al que se llamó kilogramo
(kg).
Hoy en día, el kilogramo oficial, reconocido internacionalmente,.es un
cilindro de platino-iridio que se conserva en Francia, de cual cada nación
tiene una copia. Se define kilogramo corno la masa de este cilindro, y el gramo
es la milésima parte (1/1000) de este prototipo internacional Su masa
río es exactamente igual a la de 1 cm. de agua pura, pero es muy parecida
que se conserva en el Museo de Pesas y Medidas en París". En la
actualidad se intenta definir de forma más rigurosa, expresándola
en función de las masas de los átomos.
1 kilo = 1.000 gramos
½ kilo = 500 gramos
¼ Kilo = 250 gramos
1/8 Kilo = 125 gramos
El segundo es la unidad
métrica de tiempo
Su primera definición fue: "el segundo es la 1/86,400 parte del
día solar medio". Pero con el aumento en la precisión de
medidas de tiempo se ha detectado que la Tierra gira cada vez más despacio
(alrededor de 5ms por año), y en consecuencia se ha optado por definir
el segundo en función de constantes atómicas. Desde 1967 se define
como "la duración de 9.192.631.770 períodos de la radiación
correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del
estado natural del átomo de cesio-133".
1 hora = 60 minutos
1 hora = 3.600 segundos
1 minuto = 60 segundo