Sistema Internacional de unidades

Sistema Internacional de unidades

1INTRODUCCIN

Se define como sistema de unidades al conjunto de unidades de especies diferentes. Cuya cualidad mas importante es de ser coherente, sea que debe estar formada por unidades compuestas (ecuacin de definicin en la que cada magnitud esta reemplazada por su unidad).

A pesar de que ahora tenemos un sistema de unidades bien definidas y compuestas, no siempre ha sido as, durante numerosos siglos las medidas imprecisas y burdas no han tenido la preocupacin de la homogeneidad y coherencia, y aunque para compensar esto se han creado muchas equivalencias, estas han sido desordenadas. Este problema ya haba sido abordada por desde hace mas de 250 aos, la historia nos muestra que un punto de partida para la homogenizacin y nacionalizacin a Maxwell y los Heaviside, Fitzgerald, etc., y con el nacimiento de los sistemas mtricos y C.G.S. La aparicin de unidades elctricas con Ampere y Volta ha precisado aun ms esas nociones. Es en fin Giovanni Giorgi, quien perfecciono antiguos puntos de vista de Heaviside ha propuesto un sistema a la vez decimal, mtrico, electro practic, homogneo, racionalizado, coherente: el sistema M.K.S.A.Por lo que aunque se tuvo que esperar hasta el 3 de mayo de 1961 para que por primera vez se hiciera obligatorio y legal el sistema Giorgi, que pierde su denominacin de M.K.S.A. para tomar el de Sistema Internacional (S.I.).

Sistema Internacional de unidades,nombreadoptadopor la XI Conferencia General de Pesas y Medidas (celebrada en Pars en 1960) para un sistema universal, unificado y coherente de unidades de medida, basado en el sistema mks (metro-kilogramo-segundo). Este sistema se conoce como SI, iniciales de Sistema Internacional.2MAGNITUDES ELEMENTALES

Son magnitudes primitivas, sea no derivadas de otras. En la Conferencia de 1960 se definieron los patrones para seis unidades bsicas o fundamentales y dos unidades suplementarias (radin y estereorradin); en 1971 se aadi una sptima unidad fundamental, el mol. Las dos unidades suplementarias se suprimieron como una clase independiente dentro del Sistema Internacional en la XX Conferencia General de Pesas y Medidas (1995); estas dos unidades quedaron incorporadas al SI como unidades derivadas sin dimensiones. Las siete unidades fundamentales se enumeran en la tabla 1. Los smbolos de la ltima columna son los mismos en todos los idiomas.MagnitudNombre de la unidad SI bsica Smbolo

Tabla 1: unidades bsicas del SI

Longitudmetrom

Masakilogramokg

Tiemposegundos

Intensidad de corriente elctricaamperioA

Temperatura termodinmicakelvinK

Cantidad de sustanciamolmol

Intensidad luminosacandelacd

2.1LONGITUD

Elmetrotienesuorigen en el sistema mtrico decimal. Por acuerdo internacional, el metro patrn se haba definido como la distancia entre dos rayas finas sobre una barra hecha de una aleacin de platino e iridio y conservada en Pars. La conferencia de 1960 redefini el metro como 1.650.763,73 longitudes de onda de la luz anaranjada-rojiza emitida por el istopo criptn 86. El metro volvi a redefinirse en 1983 como la longitud recorrida por la luz en el vaco en un intervalo de tiempo de 1/299.792.458 de segundo.

2.2MASA

Cuandosecreelsistema mtrico decimal el kilogramo se defini como la masa de 1 decmetro cbico de agua pura a la temperatura en que alcanza su mxima densidad (4,0C). Se fabric un cilindro de platino que tuviera la misma masa que dicho volumen de agua en las condiciones especificadas. Despus se descubri que no poda conseguirse una cantidad de agua tan pura ni tan estable como se requera. Por eso el patrn primario de masa pas a ser el cilindro de platino, que en 1889 fue sustituido por un cilindro de platino-iridio de masa similar. En el SI el kilogramo se sigue definiendo como la masa del cilindro de platino-iridio conservado en Pars.

2.3TIEMPO

Durantesigloseltiempo se ha venido midiendo en todo el mundo a partir de la rotacin de la Tierra. El segundo, la unidad de tiempo, se defini en un principio como 1/86.400 del da solar medio, que es el tiempo de una rotacin completa de la Tierra sobre su eje en relacin al Sol. Sin embargo, los cientficos descubrieron que la rotacin de la Tierra no era lo suficientemente constante para servir como base del patrn de tiempo. Por ello, en 1967 se redefini el segundo a partir de la frecuencia de resonancia del tomo de cesio, es decir, la frecuencia en que dicho tomo absorbe energa. sta es igual a 9.192.631.770 Hz (hercios, o ciclos por segundo). El segundo es la duracin de 9.192.631.770 periodos de la radiacin correspondiente a la transicin entre los dos niveles energticos hiperfinos del estado fundamental del tomo de cesio133.

2.4TEMPERATURA

Laescaladetemperaturas adoptada por la Conferencia de 1960 se bas en una temperatura fija, la del punto triple del agua. El punto triple de una sustancia corresponde a la temperatura y presin a las que sus formas slida, lquida y gaseosa estn en equilibrio. Se asign un valor de 273,16K a la temperatura del punto triple del agua, mientras que el punto de congelacin del agua a presin normal se tom como 273,15K, que equivalen exactamente a 0C en la escala de temperaturas de Celsius. La escala Celsius, o centgrada, toma su nombre del astrnomo sueco del siglo XVIII Anders Celsius, el primero en proponer la utilizacin de una escala en la que se dividiera en 100 grados el intervalo entre los puntos de congelacin y ebullicin del agua. Por acuerdo internacional la denominacin grado Celsius ha sustituido oficialmente a la de grado centgrado.

2.5INTENCIDAD DE CORRIENTE ELECTRICA

EnelSIelamperiose define como la intensidad de una corriente elctrica constante que, al fluir por dos conductores paralelos de longitud infinita situados en el vaco y separados entre s 1 metro, producira entre ambos conductores una fuerza por unidad de longitud de 210-7 newtons por metro.

2.6CANTIDAD DE SUSTANCIAS

En1971sedefiniel mol como la cantidad de sustancia existente en un sistema que contiene tantas entidades elementales que pueden ser molculas, tomos, iones y otras como tomos hay en 0,012 kilogramos de carbono12. Esta cifra, conocida como nmero de Avogadro, es aproximadamente 6,0221023.

2.7INENCIDAD LUMINOSA

Launidadinternacional de intensidad luminosa, la candela, se defini en 1948 como 1/60 de la luz radiada por un centmetro cuadrado de un cuerpo negro un emisor perfecto de radiacin a la temperatura de solidificacin normal del platino. En 1979, la Conferencia Internacional de Pesas y Medidas modific esa definicin: La candela es la intensidad luminosa, en una direccin dada, de una fuente que emite una radiacin monocromtica de frecuencia 5401012 Hz y cuya intensidad energtica en esa direccin es 1/683 vatios por estereorradin (W/sr).

3OTRAS UNIDADES

LasunidadesdelSIpara todas las dems magnitudes se derivan de las siete unidades fundamentales. En la tabla 2 se muestran ejemplos de algunas unidades derivadas del SI, expresadas en unidades fundamentales. Ciertas unidades derivadas se emplean con tanta frecuencia que han recibido un nombre especial generalmente el de un cientfico, como se indica en la tabla3.

Tablas 2 y 3: unidades derivadas del SI

TABLA 2

MagnitudNombre de la unidad SI derivadaSmbolo

Superficiemetro cuadradom2

Volumenmetro cbicom3

Velocidadmetro por segundom/s

Aceleracinmetro por segundo al cuadradom/s2

Densidadkilogramo por metro cbicokg/m3

Densidad de corrienteamperio por metro cuadradoA/m2

Fuerza de campo magnticoamperio por metroA/m

Volumen especficometro cbico por kilogramom3/kg

Luminanciacandela por metro cuadradocd/m2

TABLA 3

MagnitudNombre (1)SmboloExpresin (2)

ngulo planoRadinradmm-1 = 1

ngulo slidoEstereorradinsrm2m-2 = 1

FrecuenciaHercioHz1/s

FuerzaNewtonNkgm/s2

Presin, tensin mecnicaPascalPaN/m2

Energa, trabajo, cantidad de calorJulioJNm

PotenciaVatioWJ/s

Cantidad de electricidadCulombioCAs

Potencial elctrico, diferencia de potencial, tensin elctrica y fuerza electromotrizVoltioVJ/C

Capacidad elctricaFaradioFC/V

Resistencia elctricaOhmioV/A

Conductancia elctricaSiemensS1/

Flujo magntico, flujo de induccin magnticaWeberWbVs

Densidad de flujo magntico, induccin magnticaTeslaTWb/m2

InductanciaHenrioHWb/A

Temperatura Celsiusgrado CelsiusC1 C = 1 K

Flujo luminosoLumenlmcdsr

IluminanciaLuxlxlm/m2

Actividad (radiaciones ionizantes)BecquerelBq1/s

Dosis absorbidaGrayGyJ/kg

Dosis equivalenteSievertSvJ/kg

1 Nombre especial de la unidad SI derivada2 Expresin en funcin de unidades SI bsicas o en funcin de otras unidades SI derivadas

Unacaractersticadel SI es que es un sistema coherente, es decir, las unidades derivadas se expresan como productos y cocientes de unidades fundamentales y otras unidades derivadas, sin la introduccin de factores numricos. Esto hace que algunas unidades resulten demasiado grandes para el uso habitual y otras sean demasiado pequeas. Por eso se adoptaron y ampliaron los prefijos desarrollados para el sistema mtrico. Estos prefijos, indicados en la tabla 4, se emplean tanto con unidades fundamentales como derivadas. Algunos ejemplos son: milmetro (mm), kilmetro/hora (km/h), megavatio (MW) o picofaradio (pF). Como no se emplean prefijos dobles y el nombre de la unidad fundamental kilogramo ya contiene un prefijo, los prefijos no se emplean con esta unidad sino con gramo.

Algunasunidadesqueno forman parte del SI se emplean de forma tan generalizada que no resulta prctico abandonarlas. Las unidades cuyo uso se sigue aceptando por el SI se enumeran en la tabla 5.

Elempleodealgunasotras unidades de uso comn se permite durante un tiempo limitado, sujeto a una revisin en el futuro. Entre estas unidades estn la milla nutica, el nudo, el ngstrom, la atmsfera, la hectrea o el bar.

4MAGNITUDES FUNDAMENTALES DEL S.I.

NOMBRE DE LA MAGNITUD O ESPECIE FISICA NOMBRE DE LAS UNIDADES EN EL S.I.CORRESPONDENCIA ENTRE LAS UNIDADES DEL S.I. Y LAS UNIDADES OMOLOGAS DE OTROS SISTEMAS

M.T.S.M.K.S.A.

(no racional)C.G.S.

electrostC.G.S.

electromHorario y diversosM.K.S.Anglo-sajn

LongitudMetro (m)1m1m10^2cm10^2cm10^6 micras10^10 Angstrom1m1.093 yard3.280 feed

39.370 inch

MasaKilogramo (Kg)10^-3 t1Kg10^3 g10^3 g0.102 UMKS2.204 lb

TiempoSegundo (s)1s1s1s1s1/3600 h1s

Intensidad de corriente electricaAmperio (A)1A3.10^9 UES10^-1 UEM1A

TemperaturaGrado Kelvin (K)1C1K1CReaumur:C =5/4R

Kelvin: C =K-273.15

1CC=5/9(F-32)

Intensidad luminosaCandela (Cd)0.9473 antigua bujia decimal internacional10^7 UES10^7 UEM0.9473 antigua bujia decimal internacional

Cantidad de sustanciaMol (Mol)

Qu otros sistemas existen?

Sistema C.G.S: Sus unidades fundamentales son el centmetro, gramo y el segundo.

Sistema M.K.S: Sus unidades fundamentales son el metro, kilogramo y el segundo, como indican sus unidades.

Sistema Anglo-Sajn: No es un sistema muy usado ni conocido en nuestro medio, sus unidades la las mencionamos anteriormente.Sistema Tcnico: Es el mas usado en nuestro medio.

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMNFACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGA

INGENIERA ELECTRNICA

LAB FIS 100

Sistema Internacional de Unidades Trabajo de Investigacin

Docente: Ing. Virginia Vargas Universitario: xxx