Unidad de medida

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Unidades de medida agrícolas antiguas en la Inglaterra medieval : el furlong (igual a un estadio ), la caña, el acre , el bovata, el virgata, el carrucata

En física , una unidad de medida es una cantidad predeterminada de una cantidad física que se utiliza como referencia compartida para la medición de esa cantidad [1] . Puede provenir de una convención o de leyes o reglamentos. Las unidades de medida deben tener nombres y símbolos compartidos por la comunidad. [1] Una vez que se ha definido una unidad de medida, cualquier otro valor de la cantidad física a la que se refiere se puede convertir en un número simple. Cuando este número es muy grande o muy pequeño, en lugar de definir cómo se usaba otra unidad de medida en el pasado, hoy se entiende que es suficiente usar un prefijo . De esta forma es posible utilizar múltiplos o submúltiplos de una sola unidad de medida.

Historia

Desde la antigüedad, la definición de unidades de medida, su puesta en común y su uso práctico han jugado un papel fundamental, hasta el punto de que muchos sistemas de medida se han desarrollado y se han vuelto comunes. Para medir la misma cantidad, a menudo se han definido varias unidades de medida según el lugar geográfico, el contexto social o más: una masa, por ejemplo, se puede medir en gramos o en libras .

Históricamente, cada unidad de medida nació y se usó en un campo de aplicación específico. Por ejemplo, para las longitudes, había una unidad para la distancia entre dos ciudades, una unidad para el tamaño de un campo agrícola y otras unidades para el tamaño de una hoja o tela. Con el tiempo, ha surgido la necesidad de relacionar estas unidades de medida entre sí y, por lo tanto, de definir una unidad en términos de otra, por ejemplo, definir una milla en pies .

En física y metrología , las unidades de medida requieren una definición clara e inequívoca para ser útiles: solo así es posible obtener la reproducibilidad de los resultados experimentales que es la base del método científico . Los sistemas de medición científica son la consecuencia directa del concepto de pesos y medidas desarrollado desde la antigüedad, con fines comerciales y que dio lugar al nacimiento de las herramientas utilizadas por vendedores y compradores para acordar de manera inequívoca la cantidad de mercancías manipuladas. Actualmente existe un estándar global, el Sistema Internacional de Unidades , que es la evolución del sistema métrico.

Descripción

Expresar la medida Q de una cantidad física en referencia a su unidad de medida. puedes usar la fórmula

Generalmente, como lo indica el tercer miembro, el signo de la multiplicación se omite como es habitual entre las variables en las fórmulas científicas. Además, en las fórmulas, la unidad puede tratarse como si fuera a su vez el valor de una magnitud física, que es la base del análisis dimensional .

Un ejemplo de una cantidad física es la longitud , mientras que un ejemplo de una unidad de longitud es el metro (símbolo: m) que representa una cantidad predeterminada de longitud: cuando decimos 10 metros (10 m), queremos decir 10 veces la cantidad de longitud predeterminada que llamamos "metro".

Para la conveniencia de lidiar con los números, generalmente se usa una unidad que es del orden de magnitud de la cantidad medida: el verdulero hablará de kilogramos de papas, la empresa que produce chips usará toneladas , mientras que el paquete de chips usará informar una redacción en gramos . De esta forma los factores de multiplicación de la unidad de medida serán números con una longitud de algunos dígitos o algunos decimales, y se reducirá la probabilidad de error humano en la memorización y los cálculos.

Una unidad de medida es distinta de los estándares relacionados con ella. Una unidad está fijada por definición para que sea independiente de las condiciones físicas, como la temperatura. Una muestra, en cambio, es la materialización física de una unidad y depende, por mucho que se trate de minimizarla, de las condiciones físicas. Por poner un ejemplo, el metro es una unidad definida como la distancia recorrida por la luz en el vacío en un intervalo de tiempo igual a 1 / 299.792.458 de segundo, definición que lo libera de cualquier dependencia, mientras que una barra de metal utilizada como una muestra, aunque construida con precisión, su longitud varía con la temperatura, aunque para fracciones infinitesimales.

Sistemas de medida

Icono de lupa mgx2.svg Mismo tema en detalle: Sistemas de medición .
Comparación de unidades de peso y longitud adoptadas por el Sistema Internacional de Unidades (kilogramo, metro), el sistema imperial británico y el sistema habitual de Estados Unidos (libra, babosa, pie).

Existen varios sistemas oficialmente aceptados por la comunidad científica internacional o en cualquier caso en uso en diferentes partes del planeta. Para cada sistema oficial de unidades de medida, existen organismos internacionales que se encargan de mantener las muestras de las unidades de medida cuando existen o en todo caso mantener actualizadas las definiciones de las unidades adoptadas.

Los sistemas de medición se basan en diferentes conjuntos de unidades de medida fundamentales. El sistema de medición más utilizado es el Sistema Internacional de Unidades, generalmente denominado SI , que se basa en siete unidades básicas (fundamentales) y en el que todas las demás unidades se derivan de estas.

Hay otros sistemas que se utilizan para diversos fines, entre los que se incluyen:

En Italia, aunque el SI está en vigor, algunas unidades técnicas antiguas todavía están en uso, especialmente en el campo técnico, por ejemplo, los kg / cm2 para presión .

Unidades de medida fundamentales y derivadas

Para muchas cantidades físicas, la unidad de medida es necesaria para comunicar el valor. Por ejemplo, es imposible describir una longitud sin utilizar algún tipo de unidad.

Pero no todas las cantidades físicas requieren su propia unidad de medida. Mediante las leyes de la física, la unidad de medida de una cantidad se puede expresar como una combinación de unidades de otras cantidades. Por lo tanto, solo se necesita un pequeño conjunto de unidades de medida. Estas unidades se definen como fundamentales , todas las demás son unidades derivadas . Las unidades derivadas se utilizan solo por conveniencia, ya que pueden expresarse en términos de unidades base. Sin embargo, la elección de las unidades base es arbitraria.

Las unidades fundamentales del SI no constituyen un conjunto mínimo. Por ejemplo, existen sistemas en los que el campo eléctrico y el campo magnético tienen la misma unidad de medida, gracias a que las leyes de la física muestran que estos dos campos son manifestaciones diferentes de un mismo fenómeno.

Muchas cantidades derivadas de la física llevan el nombre de investigadores y académicos que han hecho contribuciones fundamentales a la teoría en cuestión en reconocimiento póstumo por su valioso trabajo.

Conversión de unidades de medida

La conversión de las unidades de medida implica la comparación de diferentes valores estándar: por esta razón los factores de conversión entre unidades de medida siempre tienen un cierto nivel de imprecisión.

Prefijos de unidades SI

Icono de lupa mgx2.svg El mismo tema en detalle: Prefijos del Sistema Internacional de Unidades .

En el SI, algunas letras corresponden a valores numéricos elegidos apropiadamente y pueden usarse como prefijos para cualquier unidad.

Por ejemplo, c = 0.01 (1/100), y por lo tanto cm = 0.01 my cN = 0.01 N

La única excepción, por razones históricas, es la unidad de medida de la masa, kg , que ya contiene un prefijo; en este caso, el prefijo debe agregarse a g .

El uso de prefijos no implica conversión alguna, ya que se definen como valores numéricos. Por ejemplo, las expresiones 'cm' y '0,01 m' tienen el mismo significado, es decir, son equivalentes desde un punto de vista matemático.

Reglas gráficas SI

Los símbolos de las unidades de medida del SI siempre se escriben en minúsculas excepto cuando están dedicados a una figura histórica; los prefijos siguen sus propias reglas:

  • km
  • kJ
  • mg
  • MJ
  • dMb

Una unidad de medida que toma su nombre de una figura histórica se indica en minúsculas y sin acentos (por ejemplo, mientras que el símbolo A para indicar la intensidad actual está escrito en mayúsculas, en homenaje a André-Marie Ampère , el nombre completo de esta unidad de medida es minúscula y sin acentos, es decir: amperios).

Del mismo modo, muchas unidades de medida que llevan el nombre del científico que las introdujo deben escribirse en minúsculas (por ejemplo: kelvin , coulomb , joule , watt , ohm , siemens ), excepto en el caso de grados de temperatura (por ejemplo, grados Celsius). , grados Fahrenheit , grados Réaumur ; el kelvin, unidad SI de temperatura absoluta, no es un "grado" de temperatura).

Nota

Bibliografía

  • (EN) Robert H. Perry, Dow W. Green, Manual de ingenieros químicos de Perry, 8a ed., McGraw-Hill, 2007, ISBN 0-07-142294-3 .

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