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Sistema internacional de medidas
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Después de la Revolución Francesa los estudios para determinar un sistema de unidades
único y universal concluyeron con el establecimiento del Sistema Métrico Decimal . La adopción universal de este sistema se hizo con
el Tratado del Metro o la Convención del Metro, que se firmó en Francia el 20
de mayo de 1875, y en el cual se establece la creación de una organización
científica que tuviera, por una parte, una estructura permanente que permitiera
a los países miembros tener una acción común sobre todas las cuestiones que se
relacionen con las unidades de medida y que asegure la unificación mundial de
las mediciones físicas.
Así, el Sistema Internacional
de Unidades , abreviado SI , también denominado sistema
internacional de medidas , es el sistema de unidades más extensamente
usado. Junto con el antiguo sistema métrico decimal, que es su
antecedente y que ha mejorado, el SI también es conocido como sistema
métrico , especialmente en las naciones en las que aún no se ha
implantado para su uso cotidiano. Fue creado en 1960 por la Conferencia General
de Pesas y Medidas, que inicialmente definió seis unidades físicas básicas o
fundamentales. En 1971 fue añadida la séptima unidad básica, el mol.
El Sistema Internacional de Unidades
está formado hoy por dos clases de unidades: unidades básicas o fundamentales y unidades
derivadas .
Unidades
básicas
El Sistema Internacional de Unidades
consta de siete unidades básicas, también denominadas unidades fundamentales.
De la combinación de las siete unidades fundamentales se obtienen todas
las unidades derivadas.
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Magnitud física fundamental
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Unidad básica o fundamental
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Símbolo
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Observaciones
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Longitud
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metro
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m
|
Se define en
función de la velocidad de la luz
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Masa
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kilogramo
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kg
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No se define como
1.000 gramos
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Tiempo
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segundo
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s
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Se define en
función del tiempo atómico
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Intensidad de
corriente eléctrica
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amperio o ampere
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A
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Se define a
partir del campo eléctrico
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Temperatura
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kelvin
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K
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Se define a
partir de la temperatura termodinámica del punto triple del agua.
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Cantidad de
sustancia
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mol
|
mol
|
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Intensidad
luminosa
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candela
|
cd
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Las unidades básicas tienen múltiplos
y submúltiplos, que se expresan mediante prefijos. Así, por ejemplo, la
expresión kilo indica "mil" y, por lo tanto, 1 km
son 1.000 m, del mismo modo que mili indica
"milésima" y, por ejemplo, 1 mA es 0,001 A.
Definiciones para
las unidades básicas
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Unidad de longitud : metro (m)
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El metro es la longitud de
trayecto recorrido en el vacío por la luz durante un tiempo de 1/299.792.458
de segundo.
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Unidad de masa
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El kilogramo (kg) es igual a la
masa del prototipo internacional del kilogramo
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Unidad de tiempo
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El segundo (s) es la duración de
9.192.631.770 periodos de la radiación correspondiente a la transición entre
los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133.
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Unidad de intensidad de corriente
eléctrica
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El ampere (A) es la intensidad
de una corriente constante que manteniéndose en dos conductores paralelos,
rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable y
situados a una distancia de un metro uno de otro en el vacío, produciría una
fuerza igual a 2.10 -7 newton por metro de longitud.
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Unidad de temperatura termodinámica
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El kelvin (K), unidad de
temperatura termodinámica, es la fracción 1/273,16 de la temperatura
termodinámica del punto triple del agua.
Observación: Además de la temperatura
termodinámica (símbolo T) expresada en kelvins, se utiliza también la
temperatura Celsius (símbolo t) definida por la ecuación t = T -
T 0 donde T 0 = 273,15 K por definición.
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Unidad de cantidad de sustancia
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El mol (mol) es la cantidad de
sustancia de un sistema que contiene tantas entidades elementales como átomos
hay en 0,012 kilogramos de carbono 12.
Cuando se emplee el mol, deben especificarse las
unidades elementales, que pueden ser átomos, moléculas, iones, electrones u
otras partículas o grupos especificados de tales partículas.
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Unidad de intensidad luminosa
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La candela (cd) es la unidad
luminosa, en una dirección dada, de una fuente que emite una radiación
monocromática de frecuencia 540 10 12 hertz y cuya intensidad energética
en dicha dirección es 1/683 watt por estereorradián.
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Además de las unidades básicas hay
dos unidades suplementarias:
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Unidades suplementarias del sistema
internacional (SI)
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Magnitud
|
Unidad
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Nombre
|
Símbolo
|
|
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Ángulo plano
|
radián
|
rad
|
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Ángulo sólido
|
estereorradián
|
sr
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Unidades derivadas expresadas a
partir de unidades básicas y suplementarias
Con esta denominación se hace
referencia a las unidades utilizadas para expresar magnitudes físicas que son
resultado de combinar magnitudes físicas tomadas como fundamentales.
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Magnitud
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Nombre
|
Símbolo
|
|
Superficie
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metro cuadrado
|
m 2
|
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Volumen
|
metro cúbico
|
m 3
|
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Velocidad
|
metro por segundo
|
m/s
|
|
Aceleración
|
metro por segundo
cuadrado
|
m/s 2
|
|
Masa en volumen
|
kilogramo por
metro cúbico
|
kg/m 3
|
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Velocidad angular
|
radián por
segundo
|
rad/s
|
|
Aceleración
angular
|
radián por
segundo cuadrado
|
rad/s 2
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Definiciones
para algunas unidades derivadas
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Unidad de velocidad
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Un metro por segundo (m/s o m
s -1 ) es la velocidad de un cuerpo que, con
movimiento uniforme, recorre, una longitud de un metro en 1 segundo
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Unidad de aceleración
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Un metro por segundo cuadrado (m/s 2 o m s -2 ) es la aceleración de un cuerpo, animado de
movimiento uniformemente variado, cuya velocidad varía cada segundo, 1 m/s.
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Unidad de velocidad angula r
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Un radián por segundo (rad/s o
rad s -1 ) es la velocidad de un cuerpo que, con una
rotación uniforme alrededor de un eje fijo, gira en 1 segundo, 1 radián.
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Unidad de aceleración angular
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Un radián por segundo cuadrado (rad/s 2 o rad s -2 ) es la aceleración angular de un
cuerpo animado de una rotación uniformemente variada alrededor de un eje
fijo, cuya velocidad angular, varía 1 radián por segundo, en 1 segundo.
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Unidades SI
derivadas con nombres y símbolos especiales
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Magnitud
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Nombre
|
Símbolo
|
Expresión en otras unidades SI
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Expresión en unidades SI básicas
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Frecuencia
|
hertz
|
Hz
|
s -1
|
|
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Fuerza
|
newton
|
N
|
m kg s -2
|
|
|
Presión
|
pascal
|
Pa
|
N m -2
|
m - 1 kg s -2
|
|
Energía, trabajo,
cantidad de calor |
joule
|
J
|
N m
|
m 2 kg s -2
|
|
Potencia
|
watt
|
W
|
J s -1
|
m 2 kg s -3
|
|
Cantidad de
electricidad
carga eléctrica |
coulomb
|
C
|
s A
|
|
|
Potencial
eléctrico
fuerza electromotriz |
volt
|
V
|
W A -1
|
m 2 kg s -3 A -1
|
|
Resistencia
eléctrica
|
ohm
|
W
|
V A -1
|
m 2 kg s -3 A -2
|
|
Capacidad
eléctrica
|
farad
|
F
|
C V -1
|
m -2 kg -1 s 4 A 2
|
|
Flujo magnético
|
weber
|
Wb
|
V s
|
m 2 kg s -2 A -1
|
|
Inducción
magnética
|
tesla
|
T
|
Wb m 2
|
kg s -2 A 1
|
|
Inductancia
|
henry
|
H
|
Wb A -1
|
m 2 kg s -2 A -2
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Definiciones
para las unidades con nombres especiales
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Unidad de frecuencia
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Un hertz (Hz) es la frecuencia
de un fenómeno periódico cuyo periodo es 1 segundo.
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Unidad de fuerza
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Un newton (N) es la fuerza que,
aplicada a un cuerpo que tiene una masa de 1 kilogramo, le comunica una
aceleración de 1 metro por segundo al cuadrado.
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Unidad de presión
|
Un pascal (Pa) es la presión uniforme
que, actuando sobre una superficie plana de 1 metro cuadrado, ejerce
perpendicularmente a esta superficie una fuerza total de 1 newton.
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Unidad de energía, trabajo, cantidad de
calor
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Un joule (J) es el trabajo
producido por una fuerza de 1 newton, cuyo punto de aplicación se desplaza 1
metro en la dirección de la fuerza.
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Unidad de potencia, flujo radiante
|
Un watt (W) es la potencia que
da lugar a una producción de energía igual a 1 joule por segundo.
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Unidad de cantidad de electricidad, carga
eléctrica
|
Un coulomb (C) es la cantidad de
electricidad transportada en 1 segundo por una corriente de intensidad 1
ampere.
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Unidad de potencial eléctrico, fuerza
electromotriz
|
Un volt (V) es la diferencia de
potencial eléctrico que existe entre dos puntos de un hilo conductor que
transporta una corriente de intensidad constante de 1 ampere cuando la
potencia disipada entre estos puntos es igual a 1 watt.
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Unidad de resistencia eléctrica
|
Un ohm (W) es la resistencia
eléctrica que existe entre dos puntos de un conductor cuando una diferencia
de potencial constante de 1 volt aplicada entre estos dos puntos produce, en
dicho conductor, una corriente de intensidad 1 ampere, cuando no haya fuerza
electromotriz en el conductor.
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|
Unidad de capacidad eléctrica
|
Un farad (F) es la capacidad de
un condensador eléctrico que entre sus armaduras aparece una diferencia de
potencial eléctrico de 1 volt, cuando está cargado con una cantidad de
electricidad igual a 1 coulomb.
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Unidad de flujo magnético
|
Un weber (Wb) es el flujo magnético
que, al atravesar un circuito de una sola espira produce en la misma una
fuerza electromotriz de 1 volt si se anula dicho flujo en un segundo por
decaimiento uniforme.
|
|
Unidad de inducción magnética
|
Una tesla (T) es la inducción
magnética uniforme que, repartida normalmente sobre una superficie de 1
metro cuadrado, produce a través de esta superficie un flujo magnético total
de 1 weber.
|
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Unidad de inductancia
|
Un henry (H) es la inductancia
eléctrica de un circuito cerrado en el que se produce una fuerza
electromotriz de 1 volt, cuando la corriente eléctrica que recorre el
circuito varía uniformemente a razón de un ampere por segundo.
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Como dijimos,
los símbolos de las unidades pueden verse afectados de prefijos que actúan como
múltiplos y submúltiplos decimales. Estos prefijos se colocan delante del
símbolo de la unidad correspondiente sin espacio intermedio.
El conjunto
del símbolo más el prefijo equivale a una nueva unidad que puede combinarse con
otras unidades y elevarse a cualquier exponente (positivo o negativo). Los
prefijos decimales se muestran en las tablas siguientes.
|
Múltiplos decimales
|
||
|
Prefijo
|
Símbolo
|
Factor
|
|
deca
|
da
|
10 1
|
|
hecto
|
h
|
10 2
|
|
kilo
|
k
|
10 3
|
|
mega
|
M
|
10 6
|
|
giga
|
G
|
10 9
|
|
tera
|
T
|
10 12
|
|
peta
|
P
|
10 15
|
|
exa
|
E
|
10 18
|
|
zetta
|
Z
|
10 21
|
|
yotta
|
Y
|
10 24
|
|
Submúltiplos decimales
|
||
|
Prefijo
|
Símbolo
|
Factor
|
|
deci
|
d
|
10 -1
|
|
centi
|
c
|
10 -2
|
|
mili
|
m
|
10 -3
|
|
micro
|
μ
|
10 -6
|
|
nano
|
n
|
10 -9
|
|
pico
|
p
|
10 -12
|
|
femto
|
f
|
10 -15
|
|
atto
|
a
|
10 -18
|
|
zepto
|
z
|
10 -21
|
|
yocto
|
y
|
10 -24
|
Unidades en
uso junto con el SI
El Comité Internacional (1969) ha reconocido que los usuarios podían tener necesidad de utilizar las unidades SI en asociación con algunas unidades que no pertenecen al Sistema Internacional pero que juegan un papel importante y que son ampliamente extendidas.
El Comité Internacional (1969) ha reconocido que los usuarios podían tener necesidad de utilizar las unidades SI en asociación con algunas unidades que no pertenecen al Sistema Internacional pero que juegan un papel importante y que son ampliamente extendidas.
Estas
unidades, que fueron clasificadas en tres categorías: las unidades en uso junto
con el SI; las unidades mantenidas temporalmente; las unidades a desaconsejar.
Reconsiderando
esta clasificación, el Comité Internacional (1996) aprobó una nueva
clasificación de las unidades de fuera del SI que pueden ser utilizadas con el
SI: las unidades de uso con el SI; las unidades en uso junto con el SI cuyo
valor es obtenido experimentalmente; otras unidades de uso junto con el SI,
correspondiente a necesidades específicas.
La lista de las unidades fuera del SI en uso junto con el SI, que incluimos abajo, comprende unidades empleadas cotidianamente, en particular las unidades usuales de tiempo y de ángulo, así como otras unidades cada vez más importantes desde el punto de vista técnico.
Unidades fuera del Sistema Internacional en uso con el Sistema Internacional
La lista de las unidades fuera del SI en uso junto con el SI, que incluimos abajo, comprende unidades empleadas cotidianamente, en particular las unidades usuales de tiempo y de ángulo, así como otras unidades cada vez más importantes desde el punto de vista técnico.
Unidades fuera del Sistema Internacional en uso con el Sistema Internacional
|
Nombre
|
Símbolo
|
Valor en unidad SI
|
|
minuto
|
min
|
1 min = 60 s
|
|
hora
|
h
|
1 h = 60 min = 3.600 s
|
|
día
|
d
|
1 d = 24 h = 86.400 s
|
|
grado
|
º
|
1º = (π/180) rad
|
|
minuto
|
'
|
1' = (1/60)º = (π/10.800) rad
|
|
segundo
|
''
|
1'' = (1/60)' = (π/648.000) rad
|
|
litro
|
l, L
|
1 l = 1 dm 3 = 10 - 3 m 3
|
|
tonelada
|
t
|
1 t = 10 3 kg
|
|
belio
|
B
|
1 B = (1/2) ln 10 (Np)
|
|
neper
|
Np
|
1 Np = 1
|
Reglas
de escrituras de nombres y símbolos de las unidades SI
Principios
generales
Los principios generales concernientes a la escritura de los símbolos de las unidades y de los nombres fueron primero propuestos en 1948, siendo posteriormente adoptados y puestos en formato por la ISO/TC 12 (ISO 31, Magnitudes y unidades).
Símbolos de las unidades SI
Los símbolos de las unidades SI (y muchos otros símbolos de las unidades fuera del SI) deben ser escritos según las reglas siguientes:
• Los símbolos de las unidades se imprimen en caracteres romanos (rectos). En general los símbolos de las unidades se escriben en minúsculas, pero, si el nombre de la unidad deriva de un nombre propio, la primera letra del símbolo es mayúscula. El nombre de la unidad propiamente dicha comienza siempre por una minúscula, salvo si se trata de la primera palabra de una frase o del nombre «grado Celsius».
• Los símbolos de las unidades quedan invariables en plural.
• Los símbolos de las unidades no están seguidos por un punto, salvo si se encuentran situados al final de una frase, el punto releva en este caso de la puntuación habitual.
Los principios generales concernientes a la escritura de los símbolos de las unidades y de los nombres fueron primero propuestos en 1948, siendo posteriormente adoptados y puestos en formato por la ISO/TC 12 (ISO 31, Magnitudes y unidades).
Símbolos de las unidades SI
Los símbolos de las unidades SI (y muchos otros símbolos de las unidades fuera del SI) deben ser escritos según las reglas siguientes:
• Los símbolos de las unidades se imprimen en caracteres romanos (rectos). En general los símbolos de las unidades se escriben en minúsculas, pero, si el nombre de la unidad deriva de un nombre propio, la primera letra del símbolo es mayúscula. El nombre de la unidad propiamente dicha comienza siempre por una minúscula, salvo si se trata de la primera palabra de una frase o del nombre «grado Celsius».
• Los símbolos de las unidades quedan invariables en plural.
• Los símbolos de las unidades no están seguidos por un punto, salvo si se encuentran situados al final de una frase, el punto releva en este caso de la puntuación habitual.
Expresión
algebraica de los símbolos de las unidades SI
De acuerdo
con los principios generales adoptados por la ISO/TC 12 (ISO 31), el Comité
Internacional recomienda que las expresiones algebraicas que comprenden
símbolos de unidades SI deben expresarse bajo una forma normalizada.
• Cuando una unidad derivada está formada multiplicando dos o varias unidades, está expresada con la ayuda de símbolos de unidades separados por puntos a media altura o por un espacio.
Por ejemplo: N • m o N m.
• Cuando una unidad derivada está formada dividiendo una unidad por otra, se puede utilizar una barra inclinada (/), una barra horizontal o bien exponentes negativos.
Por ejemplo: m/s o m • s –1 .
• No se debe nunca hacer seguir sobre una misma línea una barra inclinada de un signo de multiplicación o de división, al menos que paréntesis sean añadidos a fin de evitar toda ambigüedad.
Por ejemplo:
• Cuando una unidad derivada está formada multiplicando dos o varias unidades, está expresada con la ayuda de símbolos de unidades separados por puntos a media altura o por un espacio.
Por ejemplo: N • m o N m.
• Cuando una unidad derivada está formada dividiendo una unidad por otra, se puede utilizar una barra inclinada (/), una barra horizontal o bien exponentes negativos.
Por ejemplo: m/s o m • s –1 .
• No se debe nunca hacer seguir sobre una misma línea una barra inclinada de un signo de multiplicación o de división, al menos que paréntesis sean añadidos a fin de evitar toda ambigüedad.
Por ejemplo:
m/s 2 o m • s –2 pero no m/s/s
m • kg/(s 3 • A) o m • kg • s –3 • A –1 pero no m • kg/s 3 /A ni m • kg/s 3 • A
m • kg/(s 3 • A) o m • kg • s –3 • A –1 pero no m • kg/s 3 /A ni m • kg/s 3 • A
Reglas de empleo de los prefijos SI
De acuerdo con los principios generales adoptados por la ISO (ISO 31), el Comité Internacional recomienda que se observen las reglas siguientes en el empleo de los prefijos SI:
• Los símbolos de los prefijos se imprimen en caracteres romanos (rectos), sin espacio entre el símbolo del prefijo y el símbolo de la unidad.
• El conjunto formado por el símbolo de un prefijo junto al símbolo de una unidad constituye un nuevo símbolo inseparable (símbolo de un múltiplo o submúltiplo de esta unidad) que se puede elevar a una potencia positiva o negativa y combinar con otros símbolos de unidades para formar símbolos de unidades compuestas.
Por ejemplo:
1 cm 3 = (10 2 m) 3 = 10 –6 m 3
µs –1 = (10 –6 s) –1 = 10 6 s –1
1 V/cm = (1 V)/(10 –2 m) = 10 2 V/m
1 cm –1 = (10 –2 m) –1 = 10 2 m –1 .
µs –1 = (10 –6 s) –1 = 10 6 s –1
1 V/cm = (1 V)/(10 –2 m) = 10 2 V/m
1 cm –1 = (10 –2 m) –1 = 10 2 m –1 .
• No se deben
utilizar los prefijos compuestos, es decir formados por la yuxtaposición de
varios prefijos.
Por ejemplo: 1 nm pero no 1 mµm.
Por ejemplo: 1 nm pero no 1 mµm.
• Un prefijo
no debe ser nunca empleado solo.
Por ejemplo: 10 6 /m 3 pero no M/m 3 .
Por ejemplo: 10 6 /m 3 pero no M/m 3 .
Ver: Metrología
Fuentes Internet:
