Download - Historia de las Magnitudes y Unidades
![Page 1: Historia de las Magnitudes y Unidades](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061509/56815ab9550346895dc8745b/html5/thumbnails/1.jpg)
Historia de las Magnitudes y Unidades
Magnitud: Propiedad o Cualidad que es susceptible de ser medida y por lo tanto puede expresarse cuantitativamente.
Unidades o Sistema de Unidades: Conjunto de referencias (Unidades) elegidas arbitrariamente para medir todas las magnitudes.
![Page 2: Historia de las Magnitudes y Unidades](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061509/56815ab9550346895dc8745b/html5/thumbnails/2.jpg)
• El ser Humano por naturaleza se empeña en medir, definir, comparar. Por lo tanto desde sus orígenes se estableció la necesidad de medir.
• Las primeras magnitudes empleadas fueron la longitud y la masa. Aquellas más intuitivas.
• Para la longitud se estableció como unidad el tamaño de los dedos (pulgadas) y la longitud del pie (pie), entre otros. Algunas sociedades siguen utilizando esta forma de medir.
• Para la masa , se compararon las cantidades mediante piedras, granos, conchas, etc.
![Page 3: Historia de las Magnitudes y Unidades](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061509/56815ab9550346895dc8745b/html5/thumbnails/3.jpg)
• Conveniencia:
Cada persona llevaba consigo su propio patrón de medida
• Inconveniencia:
Las medidas variaban de un individuo a otro, sin poder realizar equivalencias.
![Page 4: Historia de las Magnitudes y Unidades](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061509/56815ab9550346895dc8745b/html5/thumbnails/4.jpg)
• Los esfuerzos realizados por Carlomagno, para unificar el sistema de unidades fracasaron debido a que cada señor feudal fijaba por derecho sus propias unidades.
• A medida que aumentó el intercambio entre los pueblos, se presentó el problema de la diferencia de patrones y surgió la necesidad de unificar criterios.
![Page 5: Historia de las Magnitudes y Unidades](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061509/56815ab9550346895dc8745b/html5/thumbnails/5.jpg)
• El primer patrón de medida de longitud lo estableció Enrique I de Inglaterra, llamó “YARDA” a la distancia entre su nariz y el dedo pulgar.
• Le sigue en importancia la “TOESA” creada en Francia, consistía en una barra de hierro con una longitud aproximada de dos metros.
![Page 6: Historia de las Magnitudes y Unidades](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061509/56815ab9550346895dc8745b/html5/thumbnails/6.jpg)
• Posteriormente, con la revolución francesa se crea el sistema métrico decimal, lo cual permitió unificar las diferentes unidades , y crear un sistema de equivalencias con numeración decimal.
• También existen otros sistemas métricos como el Sistema métrico inglés, Sistema técnico, y el Sistema usual de unidades en Estados unidos (SUEU) que usan otras unidades de medida.
• Entre ellos tienen equivalencias.• El sistema métrico más actual corresponde al
Sistema Internacional de Unidades ( S.I. ) y gran parte de las unidades usadas con frecuencia se han definido en término de las unidades estándar del S.I.
![Page 7: Historia de las Magnitudes y Unidades](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061509/56815ab9550346895dc8745b/html5/thumbnails/7.jpg)
• Los orígenes del S.I. se remontan al s.XVIII cuando se diseñó el S.Métrico Decimal basado en parámetros relacionados con fenómenos físicos y notación decimal.
• En 1798 se celebró una conferencia científica incluyendo representantes de los Países Bajos, Suiza, Dinamarca, España e Italia, además de Francia, para revisar los cálculos y diseñar prototipos modelos. Se construyeron patrones permanentes de platino para el metro y el kilogramo.
• Además aparecieron dos nuevos sistemas derivados del anterior: C.G.S. y el Sistema de Giorgi.
• La Conferencia General de Pesas y Medidas, que ya en 1948 había establecido el Joule (J) como unidad de energía (1 Cal = 4,186 J), en la 10a Conferencia (1954) adoptó el Sistema MKSA (metro, kilogramo masa, segundo, ampere), preexistente -originado en la propuesta del Profesor G. Giorgi de 1902-, en el cual se incluyó el Kelvin (K) y la Candela (cd), como unidades de temperatura e intensidad luminosa respectivamente.
![Page 8: Historia de las Magnitudes y Unidades](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061509/56815ab9550346895dc8745b/html5/thumbnails/8.jpg)
Sistema Internacional de Unidades S.I.
• Permite unificar criterios respecto a la unidad de medida que se usará para cada magnitud.
• Es un conjunto sistemático y organizado de unidades adoptado por convención
• El Sistéme International d´Unités (SI) esta compuesto por tres tipos de magnitudes
i. Magnitudes fundamentales ii. Magnitudes derivadas iii. Magnitudes complementarias
![Page 9: Historia de las Magnitudes y Unidades](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061509/56815ab9550346895dc8745b/html5/thumbnails/9.jpg)
i. Magnitudes Fundamentales
• El comité internacional de pesas y medidas ha establecido siete cantidades básicas, y asignó unidades básicas oficiales a cada cantidad
![Page 10: Historia de las Magnitudes y Unidades](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061509/56815ab9550346895dc8745b/html5/thumbnails/10.jpg)
AAmpereCorriente eléctrica
molmolCantidad de sustanciacdCandelaIntensidad luminosaKKelvinTemperatura
ssegundoTiempokgkilogramoMasammetroLongitud
Símbolo de la unidad
Unidad básica
cantidad
i. Magnitudes fundamentales
(Son sólo siete)
![Page 11: Historia de las Magnitudes y Unidades](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061509/56815ab9550346895dc8745b/html5/thumbnails/11.jpg)
• Cada una de las unidades que aparecen en la tabla tiene una definición medible y específica, que puede replicarse en cualquier lugar del mundo.
• De las siete magnitudes fundamentales sólo el “kilogramo” (unidad de masa) se define en términos de una muestra física individual. Esta muestra estándar se guarda en la Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIMP) en Francia (1901) en el pabellón Breteuil, de Sévres.
• Se han fabricado copias de la muestra original para su uso en otras naciones.
![Page 12: Historia de las Magnitudes y Unidades](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061509/56815ab9550346895dc8745b/html5/thumbnails/12.jpg)
Definición de “metro”• Originalmente se definió como la
diezmillonésima parte de un meridiano (distancia del Polo Norte al Ecuador). Esa distancia se registro en una barra de platino iridiado estándar. Actualmente esa barra se guarda en la Oficina Internacional de Pesas y medidas de Francia.
• Se mantiene en una campana de vacío a 0°C y una atmósfera de Presión
![Page 13: Historia de las Magnitudes y Unidades](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061509/56815ab9550346895dc8745b/html5/thumbnails/13.jpg)
Definición actual de “metro” (año 1983)
El nuevo estándar de longitud del S.I. se definió como:
• La longitud de la trayectoria que recorre una onda luminosa en el vacío durante un intervalo de tiempo igual a
1 / 299 792 458 segundos.
![Page 14: Historia de las Magnitudes y Unidades](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061509/56815ab9550346895dc8745b/html5/thumbnails/14.jpg)
• El nuevo estándar de metro es más preciso, su definición se basa en un valor estándar para la velocidad de la luz.
• De acuerdo con la Teoría de Einstein , la velocidad de la luz es una constante fundamental cuyo valor exacto es
2,99792458 x 10 8 m/s
corresponde aproximadamente a:
300.000.000 m/s = 300.000 km/s
![Page 15: Historia de las Magnitudes y Unidades](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061509/56815ab9550346895dc8745b/html5/thumbnails/15.jpg)
Definición de “segundo”
• La definición original de tiempo se basó en la idea del día solar, definido como el intervalo de tiempo transcurrido entre dos apariciones sucesivas del sol sobre un determinado meridiano de la tierra.
• Un segundo era 1 / 86 400 del día solar medio
![Page 16: Historia de las Magnitudes y Unidades](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061509/56815ab9550346895dc8745b/html5/thumbnails/16.jpg)
Definición actual de “segundo” (año 1976)
El nuevo estándar de tiempo del S.I. se definió como:
• el tiempo necesario para que el átomo de Cesio 133 vibre 9 192 631 770 veces
(periodos de la radiación correspondiente a la transición entre dos niveles hiperfinos)
![Page 17: Historia de las Magnitudes y Unidades](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061509/56815ab9550346895dc8745b/html5/thumbnails/17.jpg)
• Los mejores relojes de cesio son tan precisos que no se adelantan ni se atrasan más de 1 segundo en 300 000 años
![Page 18: Historia de las Magnitudes y Unidades](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061509/56815ab9550346895dc8745b/html5/thumbnails/18.jpg)
Otras definiciones
• Unidad de temperatura: Kelvin, es la fracción 1 / 273, 16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua
• Unidad de intensidad luminosa: candela, es la intensidad luminosa en una dirección dada, de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 540 x 1012 hertz
![Page 19: Historia de las Magnitudes y Unidades](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061509/56815ab9550346895dc8745b/html5/thumbnails/19.jpg)
• Unidad de corriente eléctrica: Ampere, es la intensidad de una corriente constante que mantenida en dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable y colocados a distancia de un metro el uno del otro en el vacío , produce entre estos conductores una fuerza determinada por metro de longitud.
![Page 20: Historia de las Magnitudes y Unidades](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061509/56815ab9550346895dc8745b/html5/thumbnails/20.jpg)
ii. Magnitudes Derivadas
• Es posible medir muchas magnitudes además de las siete fundamentales, tales como: presión, volumen, velocidad, fuerza, etc.
• El producto o cuociente de dos o más magnitudes fundamentales da como resultado una magnitud derivada que se mide en unidades derivadas.
![Page 21: Historia de las Magnitudes y Unidades](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061509/56815ab9550346895dc8745b/html5/thumbnails/21.jpg)
ii. Magnitudes derivadasMagnitud unidad básica Símbolo de la
unidad
Area metro cuadrado m2
Volumen metro cúbico m3
Frecuencia Hertz 1 / s = Hz
Densidad de masa kilogramo por metro cúbico
kg / m3
Velocidad metro por segundo m / s
Velocidad angular radián por segundo rad / s
Aceleración metro por segundo cuadrado
m / s2
![Page 22: Historia de las Magnitudes y Unidades](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061509/56815ab9550346895dc8745b/html5/thumbnails/22.jpg)
Fuerza Newton kg m /s2 = N
Presión Pascal N / m2 = Pa
Trabajo y energía Joule N m = J
Potencia Watt J/s = W
Carga eléctrica Coulomb A s = C
Resistencia eléctrica Ohm Ω
luminosidad Candela por metro cuadrado
cd / m2
![Page 23: Historia de las Magnitudes y Unidades](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061509/56815ab9550346895dc8745b/html5/thumbnails/23.jpg)
iii. Magnitudes Complementarias
• Son de naturaleza geométrica• Se usan para medir ángulos
magnitud Unidad de medida
Símbolo de la unidad
Ángulo plano Radián rad
Ángulo sólido Esterorradián sr
![Page 24: Historia de las Magnitudes y Unidades](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061509/56815ab9550346895dc8745b/html5/thumbnails/24.jpg)
• Las unidades del S.I. no se han incorporado en forma total en muchas aplicaciones industriales sobre todo en el caso de aplicaciones mecánicas y térmicas, debido a que las conversiones a gran escala son costosas. Por este motivo la conversión total al S.I. tardará aún mucho tiempo. Mientras tanto se seguirán usando viejas unidades para la medición de cantidades físicas
• Algunas de ellas son: pie (ft), slug (slug), libra (lb), pulgada (in), yarda (yd), milla (mi), etc.
![Page 25: Historia de las Magnitudes y Unidades](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061509/56815ab9550346895dc8745b/html5/thumbnails/25.jpg)
Recordemos• El S.I. adopta sólo una unidad de medida para
cada magnitud física.• El S.I. se compone de: i) M. Fundamentales: son 7, no se derivan de
otra. ii) M. Derivadas: corresponden al producto o
cuociente de sí misma de dos o más magnitudes fundamentales.
iii) M. Complementarias: se usan para medir ángulos.
![Page 26: Historia de las Magnitudes y Unidades](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061509/56815ab9550346895dc8745b/html5/thumbnails/26.jpg)
Múltiplos y submúltiplos
• Otra ventaja del sistema métrico S.I. sobre otros sistemas de unidades es que usa prefijos para indicar los múltiplos de la unidad básica.
• prefijos de los múltiplos: se les asignan letras que provienen del griego.
• prefijos de los submúltiplos: se les asignan letras que provienen del latín.
![Page 27: Historia de las Magnitudes y Unidades](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061509/56815ab9550346895dc8745b/html5/thumbnails/27.jpg)
Múltiplos (letras Griegas)
Prefijo Símbolo Factor de multiplicación
Deca Da 10 101
Hecto h 100 102
Kilo k 1 000 103
Mega M 1 000 000 106
Giga G 1 000 000 000 109
Tera T 1 000 000 000 000 1012
Peta P 1 000 000 000 000 000 1015
Exa E 1 000 000 000 000 000 000 1018
![Page 28: Historia de las Magnitudes y Unidades](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061509/56815ab9550346895dc8745b/html5/thumbnails/28.jpg)
Submúltiplos (Latin)
Prefijo Símbolo Factor de multiplicación
Deci d 1 / 10 10 -1
Centi c 1 / 100 10 -2
Mili m 1 / 1 000 10 -3
Micro µ 1 / 1 000 000 10 -6
Nano n 1 / 1 000 000 000 10 -9
Pico p 1 / 1 000 000 000 000 10 -12
Femto f 1 / 1 000 000 000 000 00 10 -15
atto a 1 / 1 000 000 000 000 000 000 10 -18
![Page 29: Historia de las Magnitudes y Unidades](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061509/56815ab9550346895dc8745b/html5/thumbnails/29.jpg)
Ejemplos
• 45 kilómetros = 45 x 1000 metros
= 45 000 m• 640 µA = 640 x 1 = 0,00064 A
1 000 000
• 357,29 milimetros = 357,29 x 1 = 0,357 m
1 000
![Page 30: Historia de las Magnitudes y Unidades](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061509/56815ab9550346895dc8745b/html5/thumbnails/30.jpg)
Equivalencias más comunes
• De Longitud: 1 metro (m) = 100 centímetros (cm) 1 centímetro (cm) = 10 milímetros (mm) 1 metro (m) = 1 000 milímetros (mm) 1 kilómetro (km) = 1 000 metros (m) 1 kilómetro (km) = 1 000 000 milímetros (mm)
![Page 31: Historia de las Magnitudes y Unidades](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061509/56815ab9550346895dc8745b/html5/thumbnails/31.jpg)
Otras equivalencias de longitud
• 1 pulgada (in) < > 25,4 milímetros (mm)• 1 pie (ft) < > 0,3048 metros (m)• 1 yarda (yd) < > 0,914 metros (m)• 1 milla (mi) < > 1,61 kilómetros• 1 metro (m) < > 39,37 pulgadas (in)• 1 femtómetro (fm) < > 10 –15 metros (m)
![Page 32: Historia de las Magnitudes y Unidades](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061509/56815ab9550346895dc8745b/html5/thumbnails/32.jpg)
Equivalencias de masa
• 1 kilogramo (kg) < > 1 000 gramos (g)• 1 tonelada (ton) < > 1000 kilogramos (kg)• 1 slug < > 14,6 kilogramos(kg)
![Page 33: Historia de las Magnitudes y Unidades](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061509/56815ab9550346895dc8745b/html5/thumbnails/33.jpg)
Equivalencias de tiempo
• 1 año < > 365,25 días• 1 día < > 24 horas (hr)• 1 hora (hr) < > 60 minutos (min)• 1 minuto (min) < > 60 segundos (s)• 1 hora (hr) < > 3 600 segundos (s)• 1 día < > 86 400 segundos (s)• 1 año < > 31 557 600 segundos (s)