Significado de unidades de medición Definición, sistema métrico, internacional y anglosajón
Licenciada en Física
Definición formal
Las unidades de medición son conjuntos de normas estandarizadas de carácter universal que sirven para establecer magnitudes físicas.
Históricamente, se han utilizado diversos patrones para medir, por ejemplo, longitudes, tiempo, capacidad, temperaturas y pesos, entre otras muchas, y esto ha sido desde el comienzo de la civilización, desde el momento en que surgió la necesidad de intercambiar bienes y objetos, así como de construir edificaciones.
Cada civilización llegó a desarrollar sus propias unidades de medida, pero obviamente, para que las personas en todas partes del mundo se pongan de acuerdo en la medida de algo, ya sea una longitud o un peso, o cualquier otra, deben emplear el mismo estándar.
Para los científicos esto es particularmente importante, por eso el físico y matemático alemán Karl F. Gauss fue el primero en proponer, en 1832, un sistema de unidades unificado, lo cual representó un gran avance, ya que así los científicos en todas partes comenzaron a estar de acuerdo con los valores que obtenían de los experimentos.
Sistema métrico de unidades
Estos modelos creados a comienzos de la Revolución Industrial estaban orientados básicamente a las áreas de la Mecánica y la Termodinámica, pero con el gran desarrollo que tuvo la Electricidad durante el siglo XIX, se incorporaron nuevas unidades.
– Sistema CGS, data de 1795 y parte de tres magnitudes fundamentales: longitud, masa y tiempo, cuyas unidades son, respectivamente, centímetro, gramo y segundo. Su desventaja es que son unidades muy pequeñas para la fuerza y otras magnitudes derivadas. A partir del sistema CGS se crearon durante el siglo XIX, variantes que admiten otras magnitudes fundamentales.
– Sistema MKS, cuyas magnitudes fundamentales también son longitud, masa y tiempo, medidas en metro, kilogramo y segundo respectivamente.
– Sistema Técnico, utiliza como magnitudes fundamentales la longitud, el peso y el tiempo. Las unidades respectivas son el metro, el kilogramo-fuerza y el segundo.
Sistema Internacional de Unidades SI
La comunidad científica emplea actualmente el Sistema Internacional de Unidades SI creado en 1960, durante la Undécima Conferencia Internacional de Pesas y Medidas celebrada en Francia, el cual se basa en el sistema MKSA (metro, kilogramo, segundo, amperio) desarrollado por el ingeniero italiano Giovanni Giorgi (1871-1950). Considera siete magnitudes fundamentales con sus respectivas unidades, a saber:
– Tiempo: segundo, cuya sigla S
– Masa: kilogramo, Kg
– Longitud: metros, M
– Temperatura: kelvin, K
– Intensidad de corriente: amperio, A/amp
– Intensidad luminosa: candela, Cd
– Cantidad de sustancia: mol, Mol
Unidades derivadas
Se obtienen por combinaciones de las unidades fundamentales según sus fórmulas matemáticas. Hay numerosas, pero entre las unidades derivadas más importantes se encuentran las de superficie y volumen, que en el Sistema Internacional son respectivamente m2 y m3.
Una magnitud derivada muy importante es la velocidad lineal o simplemente velocidad, que se define como el desplazamiento por unidad de tiempo y por tanto tiene unidades de longitud entre unidades de tiempo. En el Sistema Internacional, la velocidad se mide en unidades de m/s, mientras que en el sistema CGS viene en cm/s.
Cabe destacar que hay magnitudes que se pueden medir con más de una combinación de unidades en el Sistema Internacional, por ejemplo el campo eléctrico se mide en N/C (newton sobre coulomb), pero también en V/m (voltio sobre metro).
En otros casos, una misma combinación de unidades sirve para dos magnitudes diferentes, por ejemplo el N∙m (newton por metro) se usa para el trabajo mecánico y la energía, pero también para el torque o momento de una fuerza. Ambas son magnitudes muy distintas, pues el trabajo es un escalar y el torque es un vector, por eso, para diferenciarlas, al N∙m se le llama joule (abreviado J) cuando se trata del trabajo y la energía, y se reserva N∙m para el torque.
Múltiplos y submúltiplos
A veces las unidades del Sistema Internacional son muy grandes o muy pequeñas para medir alguna magnitud particular. Por ejemplo el coulomb y el faradio, que se usan para medir la carga eléctrica y la capacitancia, son unidades muy grandes y es necesario usar los submúltiplos. En cambio el pascal, la unidad para la presión, es muy pequeña y los múltiplos son frecuentes.
El prefijo del múltiplo o del submúltiplo se añade a la unidad, por ejemplo 1 Kilopascal (kPa) representa 1000 pascales. A continuación hay una lista con los más comunes:
Múltiplos
Kilo (k) = 1 x 103
Mega (M) = 1 x 106
Giga (G) = 1 x 109
Tera (T) = 1 x 1012
Submúltiplos
mili (m) = 1 x 10-3
micro (μ) = 1 x 10-6
nano (n) = 1 x 10-9
pico (p) = 1 x 10-12
Sistema anglosajón
Es el sistema tradicional en los países de habla inglesa, sobre todo en Estados Unidos donde sigue siendo el sistema de medidas oficial. Muchos textos de ingeniería lo usan asiduamente, en él se utiliza el pie, el slug y el segundo para la longitud, la masa y el tiempo respectivamente.
Asimismo hay un sistema análogo al sistema técnico, que en vez de masa usa la fuerza como magnitud fundamental, esta vez medida en libra-fuerza o pound. Hay tablas con factores de conversión para pasar del sistema anglosajón al sistema internacional sin mayor inconveniente, y muchas páginas en internet ofrecen calculadoras online para convertir cantidades rápidamente.
Trabajo publicado en: Dic., 2020.