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SISTEMAS DE UNIDADES. EL SISTEMA INTERNACIONAL
Un sistema de unidades es un conjunto coherente de unidades de medida. La coherencia implica un respeto por las constantes que aparecen en las ecuaciones físicas. La ecuación F = ma nos da una relación no sólo entre las magnitudes fuerza, masa y aceleración,sino también una relación numérica entre cantidades. Si se definiese la unidad de fuerzacomo dos veces la unidad de masa multiplicada por la unidad de aceleración, esa ecuación no sería válida a menos que hiciésemos F = ½ma. Todo es cuestión de convenios, pero evidentemente es más cómodo cambiar la definición de la unidad de fuerza que añadir factores numéricos adicionales a todas las ecuaciones de la Física donde intervengan fuerzas.
Esto esconde un punto importante: puesto quelas ecuaciones físicas ligan unas magnitudes con otras, puede elegirse un conjunto de magnitudes fundamentales y considerar las demás como magnitudes derivadas, relacionadas con aquéllas mediante ecuaciones. Cuáles son magnitudes fundamentales es algo arbitrario: podemos tomar fuerza y aceleración como magnitudes fundamentales y ligarlas con la magnitud derivada masa mediante m =F/a.
En lo quesigue utilizaremos el Sistema Internacional (S.I.), aceptado por la mayoría de los países del mundo
,En el S.I., las magnitudes fundamentales son: masa, longitud, tiempo .corriente eléctrica, temperatura, cantidad de materia e intensidad luminosa. Para la mecánica emplearemos únicamente las tres primeras.
La definición de las unidades va paralela a la tecnología existente y conforme ésta avanzase procura definirlas de modo más preciso. Parece absurdo hablar de precisión en una unidad patrón, puesto que una unidad es, por definición, exacta; pero un olvidemos que una unidad ha de ser constante y reproducible, de modo que dos patrones unidad para laboratorios distintos pueden diferir entre sí: una unidad como la longitud de un pie es fácilmente reproducible, pero poco constante.
Tomemos,por ejemplo, la unidad de longitud. primeramente se definió como la diezmillonésima parte de un cuadrante de meridiano terrestre. Posteriormente se comprobó que el metro patrón así construido tenía un pequeño error, y que por lo tanto un cuadrante de meridiano mediría no diez millones sino 10.001.800 de tales metros. Posteriormente se redefinió como 1.650.763'73 longitudes de onda de unaradiación emitida en una transición atómica concreta. ¿Por qué 1.650.763'73 y no, por ejemplo, 1.650.000? Pues para que el metro tuviese la misma longitud con la definición nueva que con la antigua, y no haya que referirse a "metros nuevos" o "metros antiguos". Ahora, incluso esa definición ha sido sustituida por otra que
permite reproducir dos patrones de longitud en dos lugares del mundo con unerror menor.Sistemas de unidades. El sistema internacional.
Similar desarrollo tuvo lugar con la unidad de tiempo. Primeramente se definió como 1/86.400 de la duración de un día. Esta unidad así definida es reproducible, pero no constante, ya que los efectos de mareas ralentizan el giro de la Tierra sobre su eje. La solución consistió, en principio, en considerar la duración de un díaconcreto; en particular, se convino que la unidad de tiempo fuese tal que en el año de 1.900 cupiesen 31.556.925'9747 de tales unidades ... con lo cual lo ganado en constancia se pierde en reproducibilidad, ya que ¿cómo medimos hoy un año pasado? La definición moderna está basada en fenómenos atómicos regulares, constantes y fácilmente reproducibles.
Por contra, la unidad de masa no tiene unadefinición precisa y fácilmente reproducible.
En un principio se definió como la masa de un volumen de agua destilada igual a 10 -3 veces el volumen unidad, a 4ºC y una atmósfera. Dicha unidad no es muy precisa, ya que este patrón unidad es extremadamente sensible a cualquier modificación como variación de temperatura, presión, tensión superficial, compresibilidad, concentración de iones (no olvidemos...