Unidades de medida: definición, sistemas (SI, imperial) y evolución hacia constantes físicas
Unidades de medida: definición, comparación de sistemas (SI, imperial), evolución histórica y la reciente redefinición del SI basada en constantes físicas para mayor precisión y reproducibilidad
Las unidades de medida proporcionan estándares para que los números de nuestras mediciones se refieran a la misma cosa. La medición es el proceso de asignar números a una cantidad física para describirla con precisión. Las cantidades pueden referirse al tamaño, la masa, el tiempo, la temperatura u otras propiedades observables.
Por ejemplo, el metro es la unidad básica de longitud en el Sistema Internacional. Históricamente, el metro se había definido mediante una varilla patrón; desde 1983 se establece como la distancia que recorre la luz en el vacío en un intervalo de tiempo específico, vinculando así el metro a la velocidad de la luz y a la definición del segundo.
En distintas épocas y regiones se han utilizado unidades diferentes; hoy la mayor parte de las unidades se inscriben en uno de varios sistemas de unidades, con normas y convenciones que facilitan el intercambio científico y comercial.
Los sistemas más antiguos y todavía en uso en ciertos países son el sistema imperial británico y el sistema consuetudinario estadounidense. Ambos usan el pie como unidad de longitud, la libra como unidad de masa o peso en el uso cotidiano, y el segundo para medir el tiempo. Además contienen otras unidades tradicionales; por ejemplo, hay 12 pulgadas en un pie y 16 onzas en una libra.
El sistema más extendido a nivel internacional es el sistema métrico, formalizado como el SI (Sistema Internacional de Unidades). Su principio decimal facilita las conversiones: se forman unidades mayores o menores por factores de 10, 100 o 1000 (por ejemplo, 100 centímetros en un metro o 1000 gramos en un kilogramo). El SI toma el metro y el kilogramo entre sus unidades base, junto con el segundo y otras magnitudes fundamentales.
La medición del tiempo no sigue el patrón decimal en su uso cotidiano. La segunda, unidad base del tiempo en el SI, se subdivide y agrupa según un sistema tradicional sexagesimal: 60 segundos forman un minuto y 60 minutos forman una hora. En la práctica científica la segunda se define con gran precisión mediante la frecuencia de una transición atómica (cesio).
En las últimas décadas las definiciones de las unidades básicas se han alineado con constantes físicas para mejorar la estabilidad y reproducibilidad. Por ejemplo, en 2019 varias unidades del SI, incluido el kilogramo, fueron redefinidas relacionándolas con constantes universales (como la constante de Planck), de modo que las unidades ya no dependen de artefactos materiales sino de magnitudes físicas medibles con precisión.
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Número y unidad de medida
La propiedad de la cosa que se mide se da como un número de unidades de medida. El número sólo tiene sentido cuando se da también la unidad de medida. Mediante ese número se representa una medida de algo.
Por ejemplo, la Torre Eiffel de París, Francia, tiene 300 metros de altura. Es decir, la distancia de la parte superior a la inferior de la Torre Eiffel es de 300 metros. La propiedad de la Torre Eiffel que se mide es una distancia. El número medido es 300. ¿300 de qué? La unidad de medida es el metro.
Normas de medición
Los patrones suelen ser objetos especiales que se utilizan para realizar mediciones. Una vara de medir es un ejemplo de patrón. Cuando se mide algo con una vara de medir, se puede comparar esa medición con cualquier otra cosa que también se mida con una vara de medir. Esto facilita las mediciones y las comparaciones entre ellas.
La ciencia, la medicina y la ingeniería utilizan unidades de medida más pequeñas para medir cosas pequeñas con menos error. Es fácil medir cosas grandes utilizando unidades de medida más grandes. Las mediciones astronómicas, como la anchura de una galaxia, utilizan años luz y parsecs.
Las mediciones pequeñas, como la masa de un átomo, utilizan unidades de medida especiales.
Sistemas de unidades de medida
Hay muchas normas y unidades diferentes utilizadas en todo el mundo. Algunas se volvieron menos utilizadas durante los siglos XIX y XX.
Sistema métrico
El sistema métrico decimal es un sistema de medida utilizado en la mayor parte del mundo. También se denomina Sistema Internacional de Unidades, o SI.
Las unidades de medida en el sistema métrico incluyen:
- Las unidades de longitud o tamaño lineal se basan en el metro. Incluyen el kilómetro (km), que equivale a 1.000 metros, el centímetro (cm) y el milímetro (mm), que es la 1/1.000ª parte de un metro.
- La unidad de volumen es el litro. Se utiliza para medir una cantidad de líquido. Un mililitro (abreviado como mL) es la cantidad de líquido que llenaría un cubo que mide 1 centímetro de lado. Un litro de líquido llenaría un cubo que mide 10 cm de lado.
- La unidad de masa es el kilogramo. Un kilogramo (kg) es la masa de 1 litro de agua (a 4 °C o 39 °F de temperatura y 1.013,25 kPa o 146,959 psi de presión). 1 gramo (g) es la masa de 1 mililitro de agua a 4 °C (39 °F). La tonelada métrica es 1.000 kilogramos o un millón de gramos.
Unidades imperiales
Las unidades imperiales se definieron en el Reino Unido en 1824. Estas unidades se basaron en unidades similares que estaban en uso antes de 1824. Las unidades imperiales se utilizaban en los países que formaban parte del Imperio Británico. Aunque muchos de estos países, incluido el Reino Unido, han adoptado oficialmente el SI, todavía se utiliza el sistema de unidades más antiguo.
Unidades habituales de EE.UU.
Las unidades consuetudinarias estadounidenses son las unidades oficiales utilizadas en Estados Unidos. Son similares a las unidades imperiales británicas y también se basan en las unidades utilizadas en el Reino Unido desde antes de la independencia americana. Algunas de las unidades son diferentes a las británicas. Por ejemplo, hay 20 onzas líquidas imperiales en una pinta imperial, pero 16 onzas líquidas estadounidenses en una pinta estadounidense. Además, la onza líquida estadounidense es ligeramente mayor que la onza líquida imperial. El resultado es que las pintas y los galones estadounidenses son más pequeños que las pintas y los galones imperiales. En Estados Unidos, el sistema métrico es legal para el comercio desde 1866, pero otras medidas como el galón, la pulgada y la libra se siguen utilizando ampliamente.
Las unidades de medida imperiales y estadounidenses incluyen:
- Longitud - pulgada (in), pie (ft), yarda (yd) y milla.
- 1 pie = 12 pulgadas
- 1 yarda = 3 pies (plural de pie) = 36 pulgadas
- 1 milla = 1760 yardas = 5280 pies
- Volumen imperial: onza líquida imperial (fl oz), pinta imperial (pt) y galón imperial (gal).
- 1 pinta imperial = 20 onzas líquidas imperiales
- 1 galón imperial = 8 pintas imperiales
- Volumen estadounidense: onza líquida estadounidense (fl oz), taza estadounidense (cp), pinta estadounidense (pt), cuarto de galón estadounidense (qt) y galón estadounidense (gal).
- 1 taza US = 8 onzas líquidas US
- 1 pinta US = 2 tazas US = 16 onzas líquidas US
- 1 cuarto de galón US = 2 pintas US = 4 tazas US = 32 onzas líquidas US
- 1 galón estadounidense = 4 cuartos de galón estadounidenses = 8 pintas estadounidenses = 16 tazas estadounidenses
Las onzas de peso y de volumen son diferentes. Incluso al medir el agua, el número de onzas de peso no es el mismo que el número de onzas de líquido.
Conversión entre sistemas
Métrico a US
- 1 metro = 1,09 yardas = 39,37 pulgadas.
- 1 litro = 33,3 onzas líquidas = 1,76 pintas = 0,26 galones estadounidenses.
- 1 kilo = 35,32 onzas = 2,2 libras
De US a métrico
- Longitud
- 1 pulgada = 2,54 centímetros
- 1 pie = 30,48 centímetros
- 1 yarda = 0,9144 metros
- 1 milla = 1,609344 kilómetros
- Volumen
- 1 onza líquida = 29,6 mililitros
- 1 pinta = 473,1 mililitros
- 1 galón = 3,79 litros
- 1 taza = 236,55 mililitros
- Masa
- 1 onza = 28,35 gramos
- 1 libra = 0,45359237 kilogramos
Otras unidades de medida
La unidad de tiempo es el segundo. El minuto (60 segundos) y la hora (60 minutos o 3600 segundos) son unidades mayores. Un día se define como 24 horas, pero la rotación de la Tierra se ha ralentizado. La diferencia se corrige al final de algunos años con lo que se llama un segundo bisiesto. La semana (7 días) y el mes son también unidades estándar.
La unidad de medida que se aplica al dinero se denomina unidad de cuenta. Normalmente se trata de una moneda emitida por un país. Por ejemplo, los Estados Unidos utilizan dólares. Cada dólar equivale a 100 centavos. El Reino Unido utiliza libras. Cada libra son 100 peniques o peniques. La Unión Europea utiliza el euro. El euro tiene 100 céntimos.
Las unidades para la electricidad, el magnetismo y la radiación se inventaron en su mayoría en el siglo XIX, cuando los científicos aprendieron a medirlos. A la mayoría se les dio originalmente el sistema imperial, pero hoy es habitual utilizar el sistema métrico para ellas.
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es la medición?
R: La medición es un proceso que utiliza números para describir una cantidad física. Puede utilizarse para medir el tamaño, la temperatura, el peso y otras características de un objeto.
P: ¿Cómo se definía el metro antes de 1982?
R: Antes de 1982, el metro se definía como la distancia entre dos marcadores de una varilla metálica especial.
P: ¿Cuáles son los tres sistemas de unidades de medida?
R: Los tres sistemas de unidades de medida son el sistema imperial británico, el sistema consuetudinario estadounidense y el sistema métrico o SI.
P: ¿Cuántas pulgadas hay en un pie?
R: Hay 12 pulgadas en un pie.
P: ¿Cuántas onzas hay en una libra?
R: Hay 16 onzas en una libra.
P: ¿Cuántos centímetros hay en un metro?
R: Hay 100 centímetros en un metro.
P: ¿En qué se diferencia la medición del tiempo de otras medidas?
R: La medición del tiempo no sigue el patrón utilizado por otras mediciones, ya que se basa en el sistema sexagesimal que establece que 60 segundos constituyen 1 minuto y 60 minutos constituyen 1 hora.
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Autor
AlegsaOnline.com Unidades de medida: definición, sistemas (SI, imperial) y evolución hacia constantes físicas Leandro Alegsa
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