Sistemas De Magnitudes Y Unidades.

SISTEMAS DE MAGNITUDES Y UNIDADES.

Medir una magnitud consiste en compararla con una cantidad arbitraria fija de la
magnitud. Una medición se expresa con un número seguida de un símbolo de la
unidad usada. Existen medidas directas e indirectas, por ejemplo el largo y el
ancho de una sala son medidas directas, pero la superficie de la sala es una
medida indirecta. Gran parte de la Físicatiene que ver con la medida de
cantidades físicas tales como distancia, tiempo, volumen, masa, temperatura, etc.
Las leyes Físicas se expresan en términos de cantidades básicas que requieren
una definición clara, llamadas magnitudes físicas fundamentales. En mecánica
las magnitudes físicas fundamentales son tres: longitud, tiempo y masa. Se llaman
magnitudes físicas fundamentales porque estándefinidas en forma independiente
de cualquier otra magnitud física.
Para que sean útiles deben ser invariables y reproducibles y se debe definir una
unidad de medida única para la magnitud física, llamada patrón de medida.
El Sistema Internacional (SI) de unidades determina el conjunto de patrones de
medida. En este sistema, las unidades de medida de las magnitudes físicas
fundamentales enMecánica, son las que se dan en la tabla 1.1. Este se conoce
también como el sistema MKS (abreviaturas de metro, kilogramo y segundo).
También existe el sistema CGS cuyas unidades de medida son el centímetro,
gramo y segundo, y el sistema inglés de ingeniería, que es extremadamente
confuso, por lo que no lo usaremos en este curso. El SI es el que se usa
mayoritariamente en todas las áreas delas ciencias.
La definición operacional actual de las magnitudes físicas fundamentales se da a
continuación.
Tabla 1.1. Unidades de medida de las magnitudes físicas fundamentales en mecánica.
Longitud: Se han desarrollado muchos sistemas de medición de longitud, pero se
han abandonado por razones de precisión. Desde 1983, la unidad de longitud, el
metro, se define como la distancia recorridapor la luz en el vacío durante un
tiempo de 1/299792458 segundos. De paso esta definición establece que la
rapidez de la luz en el vacío es de 299 792 458 m/s.
Tiempo: En 1967 se definió el segundo como unidad de tiempo igual a
9,192,631,770 periodos de la radiación de átomos de cesio 133. Con un reloj
atómico de cesio, se puede medir la frecuencia de su radiación con una precisión
de unaparte en 1012, lo que equivale a una incertidumbre menor que un segundo
cada 30000 años.
Masa: Desde 1987 se considera como unidad de masa, el kilogramo, que se
define como la masa de una aleación de platino e iridio que se conserva en el
Laboratorio Internacional de Pesas y Medidas en Sevres, cerca de París, Francia.
Este patrón es confiable porque dicha aleación es muy estable.
Las otrasmagnitudes fundamentales de la Física, que con las anteriores suman
siete en total, están indicadas en la tabla 1.2.
En ciencias se usan muchas otras magnitudes físicas, que se obtienen como una
combinación de las magnitudes físicas fundamentales. Se llaman magnitudes
físicas derivadas, porque se derivan de las magnitudes físicas fundamentales.
Por ejemplo:
área = longitud por longitud, se mideen m2
aceleración = longitud/tiempo al cuadrado, se mide en m/s2
fuerza = masa por aceleración, se mide en Newton, N = kg m/s2
densidad = masa/volumen, se mide en kg/m3, etc.
Tabla 1.2. Unidades de medida de las magnitudes físicas fundamentales.
MULTIPLOS, SUBMULTIPLOS Y PREFIJOS.
Teniendo en cuenta que la Física estudia el comportamiento del universo, los
valores numéricos de lasmagnitudes físicas varían en un rango muy amplio,
desde cantidades muy pequeñas a muy grandes. Por ejemplo, para comprender el
origen del Universo, a los astrofísicos y cosmólogos les preocupa actualmente
saber que paso entre el Big Bang y el minúsculo instante ¡10-43 s!, o como
determinar bien la edad del Universo cuyas últimas mediciones dan un valor de
1.45x1010 años, con una incertidumbre de un...