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Sistema Internacional de Unidades

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Sistema Internacional de Unidades

Seguro que has oído hablar de los metros, los segundos, los kilogramos, etc. Imagínate ahora, por un momento, que estas medidas no existieran: si un día cualquiera irías al mercado para comprar, ¿cómo indicarías cuanto quieres de algo en específico? A lo mejor para las manzanas puedes decir el número de manzanas que quieres, pero esto no sería tan fácil si quisieras comprar lentejas o arroz; para dar cualquier información sobre cantidad, tendrías que contar los granos de arroz que quieres. Es más, ni tan siquiera serías capaz de saber cuánto has tardado en ir y volver del mercado, ni la distancia que has recorrido. ¡Esto sería horrible! Por suerte, conocemos las unidades que no permiten que esto nos suceda.

Ahora, imagínate que esta situación hipotética te pudiese pasar en un país extranjero; ¡sería otro gran problema! Pero, tranquilo: gracias al Sistema internacional de unidades (independientemente del lugar del mundo en el que nos encontremos) somos capaces de comunicarnos y entenderlos con otra gente, aunque no hablemos el mismo idioma.

¿Qué es el Sistema Internacional de Unidades?

El Sistema Internacional de Unidades, o sistema SI, es un conjunto de valores utilizados para medir magnitudes físicas en todo el mundo. El sistema SI consta de 7 unidades básicas que definen, a su vez, 22 unidades derivadas (cada una con su nombre y símbolo especiales).

El sistema funciona como un estándar para comunicar valores acordados: el kilogramo, el metro y el segundo forman parte del sistema SI —que también se conoce como sistema métrico—. El sistema SI se emplea en múltiples disciplinas, desde las ciencias naturales hasta las artes y las ciencias sociales. Saber leer y usar el sistema SI nos permite intercambiar información.

Tabla del Sistema Internacional de Unidades

Las siete unidades básicas son:

Unidad Símbolo Uso
Metro m Longitud de un objeto
Kilogramo kgMasa de un objeto
MolmolNúmero de partículas de una sustancia
Segundo sMide el tiempo
Candela cdLuminosidad de un objeto
Kelvin KTemperatura de un objeto
Amperio ACorriente eléctrica

Tabla 1: Unidades básicas del Sistema Internacional de Unidades.

¿Qué ventajas tiene el Sistema Internacional de Unidades?

El sistema SI es un conjunto de valores empleados oficialmente en todo el mundo para realizar mediciones. Se emplea en todos los ámbitos del desarrollo, para medir y compartir información. Son muchas las ventajas de utilizar el sistema SI; por ejemplo, el comercio mundial depende del SI para intercambiar productos.

Este sistema es:

  • Universal: el sistema SI se utiliza en casi todos los países del mundo.
  • Versátil: el sistema SI ofrece varias formas de medir cantidades grandes y pequeñas.
  • Amplio: las unidades básicas del SI pueden combinarse para obtener unidades más complejas.
  • Completo: podemos describir cualquier objeto empleando las magnitudes del SI.
  • Repetible: el sistema SI puede reproducirse en cualquier lugar.

Utilización de unidades del SI Ventajas del Sistema internacional de Unidades StudySmarterFig. 1: Una de las principales ventajas del sistema SI es que es repetible. Al verter 200 ml del mismo líquido en estos jarrones se obtiene siempre la misma cantidad de volumen y masa.

¿Para qué se utiliza el sistema SI?

El sistema SI no solo se emplea para medir, sino también para fabricar. Si medimos una vez, podemos utilizar esas medidas para fabricar la misma pieza varias veces.

El sistema SI se emplea para intercambiar y vender mercancías en todo el mundo. La ciencia y la investigación también utilizan las unidades del SI para medir las cantidades científicas.

Unidades del Sistema Internacional

Para entender cómo funcionan las unidades del SI, es fundamental conocer su significado. En algunos casos, el significado de una unidad del SI es fácil de entender.

Si, por ejemplo, quieres saber la velocidad de tu coche, el velocímetro puede decirte que es de \(33\, \mathrm{km/h}\) o \(33\) kilómetros por hora. En este caso, tu coche estaría recorriendo \(33\) kilómetros cada hora.

A veces, las unidades se expresan con exponentes negativos, como \(\mathrm{m^{-1}}\). Se emplea un exponente negativo, en lugar de la barra oblicua, para significar "por".

Por ejemplo, el caso anterior también podría expresarse como \(33\mathrm{km}\cdot\mathrm{h^{-1}}\). Así, \(33\,\mathrm{km/h}\) es igual a \(33\mathrm{km}\cdot\mathrm{h^{-1}}\).

Uso de los Sistemas Internacionales de Medida

Una forma de utilizar las unidades del SI es convertir las unidades derivadas en unidades básicas para entender su significado. Otras herramientas del sistema SI son los prefijos, la forma estándar y los símbolos que nos permiten expresar las unidades más fácilmente.

Unidades derivadas en el sistema SI

Las unidades derivadas en el sistema SI —que resultan de la combinación de las básicas— se utilizan para explicar procesos más complejos, como la presión, la velocidad, el área, la capacitancia, el trabajo, etc. Algunos ejemplos de unidades derivadas son los siguientes:

  • Presión: se mide en pascales (\(\mathrm{Pa}\)) y se utiliza para describir la cantidad de fuerza aplicada sobre un área. Es igual a Newtons por metro cuadrado (\(\mathrm{Nm^{-2}}\)).
  • Fuerza: se mide en Newtons (\(\mathrm{N}\)) y se utiliza para describir la aceleración de una masa a 1 metro por segundo cuadrado, utilizando kilogramos por metro por segundo cuadrado (\(\mathrm{kg\cdot m\cdot s^{-2}}\).
  • Área: se mide en metros cuadrados (\(\mathrm{m^{2}}\)) y representa la superficie dentro de un perímetro.

Cualquier unidad derivada puede convertirse a sus unidades básicas.

Conversión de unidades derivadas a unidades básicas

Para convertir las unidades derivadas en unidades básicas, necesitamos conocer la equivalencia de cada unidad derivada. Sustituyendo todas las unidades derivadas por sus unidades básicas, obtenemos expresiones que utilizan solo las siete unidades elementales.

Veamos los dos ejemplos siguientes.

Digamos que tenemos \(39\) Pascales. El pascal es la presión sobre una superficie, siendo la presión una fuerza.

El Pascal, por tanto, es la fuerza sobre una superficie y, como la fuerza se mide en Newtons, podemos cambiar \(39\) Pascales por \(39\) Newtons sobre metro cuadrado:

$$39\mathrm{Pa}=39\dfrac{\mathrm{N}}{\mathrm{m^2}}$$

A continuación, podemos convertir los newtons a sus unidades básicas:

$$39\mathrm{Pa}=39\dfrac{\mathrm{N}}{\mathrm{m^2}}=39\dfrac{\mathrm{kg\cdot m}}{\mathrm{s^2\cdot m^2}}$$

Eliminando los metros, obtenemos la siguiente expresión:

$$39\dfrac{\mathrm{kg}}{\mathrm{m\cdot s^2}}$$

Si tienes \(10\) Pascales, puedes convertirlos de la siguiente manera:

\[10\mathrm{Pa}=10\mathrm{\dfrac{kg}{m\cdot s^2}}\]

Aquí, \(10\mathrm{Pa}\) son \(10\) kilogramos por metro por segundo al cuadrado.

Símbolos, forma estándar y prefijos del Sistema Internacional

El sistema SI ofrece varias formas de expresar las cantidades:

  • Prefijos: un ejemplo representativo es cuando se dice un millón de Newtons es lo mismo que un Meganewton. En este caso, Mega el prefijo.
  • Forma estándar: también conocidos como factores de forma, utilizan exponentes para acortar los números. Por ejemplo, 1 millón de Newtons puede expresarse como \(1\cdot 10^6\) Newtons.
  • Símbolos: pueden sustituir tanto a los prefijos como a los factores de forma. Por ejemplo, 1 millón de Newtons equivale a 1 \(\mathrm{MN}\), siendo \(\mathrm{M}\) el significado de Mega y \(\mathrm{N}\) el símbolo de Newtons.

Utilización de unidades del SI Símbolos Prefijos y Forma estándar StudySmarterFig. 2: En una regla, cm es el nombre corto de la unidad centímetro. También es el símbolo de la unidad del centímetro en el sistema SI.

Otros sistemas de unidades y la historia del SI

El sistema SI —que es el estándar mundial para el comercio, la tecnología y la economía— se utiliza en todo el mundo. Sin embargo, hay otros dos sistemas que se emplean en algunos países —como Estados Unidos, Reino Unido, Tailandia y Liberia, entre otros— en combinación con el SI.

Se trata del Sistema Consuetudinario de los Estados Unidos (USCS) y el Sistema Imperial, que utilizan unidades diferentes

La historia del Sistema Internacional de Unidades

El sistema SI se creó, inicialmente, en la Francia del siglo XIX para unificar las medidas. Antes de esto, el sistema de medidas francés estaba formado por muchas unidades, que no eran sencillas de convertir. Esto dificultaba mucho la vida cotidiana,

la ciencia y el comercio.

Durante la revolución francesa, la Asamblea Nacional fue organizada por un grupo de revolucionarios, pensadores y trabajadores libres, conocido como el tercer estado. Uno de los muchos objetivos del grupo era generar un sistema moderno de unidades para la Nueva República de Francia. Nuestro sistema SI moderno se basa en el sistema desarrollado por ese grupo.

Conferencia sobre pesos y medidas (1860)

En 1875, diecisiete países firmaron un tratado diplomático. En él se establecía el sistema SI como sistema de medidas estándar. El tratado firmado introdujo los prototipos del metro y el kilogramo, pero carecía de magnitudes como el amperio, el mol, la candela y el kelvin.

Cambios en el sistema SI

La unidad de temperatura utilizada en el siglo XVIII era el Celsius, que estuvo en uso hasta la 10ª Conferencia General de Pesas y Medidas, donde se adoptó el Kelvin. En 1948 se introdujo la candela como unidad para medir la luminosidad de un objeto. En 1960, se adoptó el segundo como una pequeña porción del tiempo que tarda la tierra en girar.

Redefinición del sistema SI

El sistema métrico, que es la base del sistema SI, empleaba un conjunto de objetos con un peso de un kilogramo y una longitud de un metro. Como las copias de estos objetos tenían ligeras variaciones en su longitud/peso, se cambiaron por nuevas definiciones que utilizan constantes universales.

Las nuevas definiciones introducidas posteriormente usan constantes universales, como la masa del cilindro de platino-iridio almacenado en París, que define el kilogramo y la longitud recorrida por la velocidad de la luz para definir el metro.

Utilización de unidades del SI - Puntos clave

  • El sistema de unidades del SI es el principal sistema utilizado en todo el mundo.
  • Las principales ventajas del sistema SI son que proporciona un sistema base para medir cualquier propiedad física y que es un estándar en la mayoría de los países.
  • Para entender las unidades derivadas del SI, necesitamos saber cómo están compuestas.
  • Los prefijos, los factores de forma y los símbolos nos permiten expresar las unidades más fácilmente.
  • Existen otros sistemas de unidades que se utilizan junto al sistema SI en países como Estados Unidos y el Reino Unido.

References

  1. Fig. 2: Tools (https://www.flickr.com/photos/frumbert/2370966054/) by Tim (https://www.flickr.com/photos/frumbert/) licensed by CC BY 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/).

Preguntas frecuentes sobre Sistema Internacional de Unidades

El Sistema Internacional de Unidades, o sistema SI, es un conjunto de valores utilizados para medir magnitudes físicas en todo el mundo. 


El sistema SI consta de 7 unidades básicas que definen, a su vez, 22 unidades derivadas —cada una con su nombre y símbolo especiales—. 

El Sistema Internacional de medidas surge en el 1875 en Francia, cuando se estableció como el sistema de medida estándar. Originalmente, solo el metro y el kilogramo estaban incluidos, y más adelante se añadieron el Kelvin, la candela y el segundo. 

Las unidades fundamentales o básicas del Sistema Internacional de unidades son siete: 

  • metro
  • kilogramo
  • mol
  • segundo
  • candela
  • Kelvin
  • amperio.


Las principales ventajas del Sistema Internacional de unidades es que es universal, versátil, amplio, completo y repetible en cualquier lugar.  

Las unidades derivadas son aquellas que resultan de la combinación de unidades básicas. 


Algunos ejemplos son los Pascales (presión), los Newtons (fuerza) y los metros cuadrados (área).   

Cuestionario final de Sistema Internacional de Unidades

Pregunta

 ¿Qué es una magnitud física?

Mostrar respuesta

Answer

Una propiedad que podemos medir.

Show question

Pregunta

¿Puede una medida de temperatura ser inferior a cero?

Mostrar respuesta

Answer

Sí, puede. Depende de la temperatura de referencia.

Show question

Pregunta

¿Qué ocurre en un flujo de carga negativo?


Mostrar respuesta

Answer

La carga fluye en sentido contrario.

Show question

Pregunta

¿La velocidad está compuesta por magnitudes escalares o vectoriales?

Mostrar respuesta

Answer

La velocidad está compuesta por la longitud y el tiempo. Ambas son magnitudes escalares.

Show question

Pregunta

¿Es la velocidad una cantidad vectorial?

Mostrar respuesta

Answer

Sí, lo es.

Show question

Pregunta

¿Es el tiempo una cantidad escalar?

Mostrar respuesta

Answer

Sí, lo es.

Show question

Pregunta

¿Qué es un vector?

Mostrar respuesta

Answer

Un vector es una cantidad de la que se necesita la dirección y el valor para saber lo que ocurre. El valor de la cantidad se conoce como magnitud.

Show question

Pregunta

¿Qué es una cantidad escalar?

Mostrar respuesta

Answer

Una cantidad escalar puede describirse sin conocer su dirección. La cantidad se llama magnitud y es sólo un número.

Show question

Pregunta

¿El peso y la masa son lo mismo, o son diferentes?

Mostrar respuesta

Answer

Son diferentes. La masa es la cantidad de materia que contiene un objeto. El peso es una fuerza e incluye la atracción de la gravedad.

Show question

Pregunta

¿Están relacionadas las magnitudes físicas y las unidades en física?

Mostrar respuesta

Answer

Sí, lo están.

Show question

Pregunta

Define la masa de un objeto.

Mostrar respuesta

Answer

La masa es la cantidad de materia de un objeto.

Show question

Pregunta

¿De qué están compuestas las magnitudes físicas derivadas?

Mostrar respuesta

Answer

Las magnitudes físicas derivadas se componen de magnitudes físicas elementales.

Show question

Pregunta

¿Es la fuerza una magnitud física elemental?

Mostrar respuesta

Answer

No, no lo es.

Show question

Pregunta

¿Las magnitudes intensivas dependen de la masa y el tamaño de un objeto?

Mostrar respuesta

Answer

No, no dependen.

Show question

Pregunta

¿Cómo se relacionan las magnitudes físicas y las unidades?

Mostrar respuesta

Answer

Una es la propiedad que medimos, mientras que la otra es la cantidad de esa propiedad.

Show question

Pregunta

¿Qué son las magnitudes físicas?

Mostrar respuesta

Answer

Las magnitudes físicas son las propiedades de un objeto que podemos medir.

Show question

Pregunta

Nombra las siete propiedades que puede tener un objeto.

Mostrar respuesta

Answer

La temperatura, la longitud, la masa, la carga eléctrica, el tiempo, la luminosidad y la cantidad de sustancia de la que está compuesto el objeto.

Show question

Pregunta

Nombra una propiedad relacionada con el sistema SI, pero no con los objetos.

Mostrar respuesta

Answer

El tiempo.

Show question

Pregunta

¿Qué sistema utilizamos para medir las unidades?

Mostrar respuesta

Answer

El sistema SI.

Show question

Pregunta

El sistema SI utiliza prefijos. ¿Verdadero o falso?

Mostrar respuesta

Answer

Verdadero.

Show question

Pregunta

¿El kilogramo original equivalía a qué volumen de líquido?

Mostrar respuesta

Answer

Un litro de agua.

Show question

Pregunta

Para mediciones más complejas se utiliza una combinación de las unidades básicas. ¿Cómo se llaman estas unidades?


Mostrar respuesta

Answer

Unidades derivadas.

Show question

Pregunta

El tiempo te dice una propiedad del universo, que es la dirección en la que debe ir un proceso si no interviene nada. ¿Verdadero o falso?

Mostrar respuesta

Answer

Verdadero.

Show question

Pregunta

Las unidades son valores que se han acordado para medir objetos. ¿Verdadero o falso?

Mostrar respuesta

Answer

Verdadero.

Show question

Pregunta

¿Cómo puede explicar el tiempo la rotura de una taza?

Mostrar respuesta

Answer

La rotura de una taza siempre ocurre en una dirección: de tener una taza completa a tener una rota.

Show question

Pregunta

¿Cómo explica el tiempo el calor que escapa de una taza en un día frío?

Mostrar respuesta

Answer

El calor de la taza se escapa al ambiente, siempre de caliente a frío.

Show question

Pregunta

¿Cómo se conoce al número de moléculas que componen un objeto?

Mostrar respuesta

Answer

Cantidad de sustancia.

Show question

Pregunta

Explica cómo puedes sentir la séptima propiedad (el tiempo).

Mostrar respuesta

Answer

De todas las formas aquí descritas.

Show question

Pregunta

¿Cuál de los siguientes es un ejemplo de cómo se puede sentir la carga electrostática?


Mostrar respuesta

Answer

Sentir la carga electrostática de una chaqueta o jersey.

Show question

Pregunta

¿Cuál de las siguientes opciones describe cómo se puede percibir o sentir el peso?


Mostrar respuesta

Answer

Llevando objetos con masas diferentes, como las rocas.

Show question

Pregunta

¿Qué es la física? 

Mostrar respuesta

Answer

Es una ciencia natural que estudia la materia y la energía, así como sus propiedades. La física establece leyes que explican los comportamientos observados en fenómenos naturales.  

Show question

Pregunta

Cuál de las siguientes NO es una rama de la física. 

Mostrar respuesta

Answer

Mecánica.

Show question

Pregunta

La palabra física proviene del griego physikḗ (epistḗmē), que se traduce como:

Mostrar respuesta

Answer

Conocimiento de la naturaleza.

Show question

Pregunta

¿Qué rama de la física practicaban las antiguas civilizaciones para estudiar los cielos?

Mostrar respuesta

Answer

Astronomía.

Show question

Pregunta

Aristóteles es uno de los padres de la filosofía natural: ¿verdadero o falso?

Mostrar respuesta

Answer

Verdadero.

Show question

Pregunta

Nombra tres físicos importantes.

Mostrar respuesta

Answer

Galileo Galilei, Isaac Newton, James Clerk Maxwell, Michael Faraday, Marie Curie, Richard Feynman o Albert Einstein, entre muchos otros. 

Show question

Pregunta

Cuando quieres escribir un teorema a partir de una observación, puedes actuar como quieras: ¿verdadero o falso?

Mostrar respuesta

Answer

Falso: debes seguir el método científico.

Show question

Pregunta

¿Qué es el método científico? 

Mostrar respuesta

Answer

El método científico es el proceso metodológico que lleva a un nuevo descubrimiento y que consta de diversos pasos que se deben seguir.   

Show question

Pregunta

Lo primero que debemos hacer al seguir el método científico es formular una hipótesis: ¿verdadero o falso? 

Mostrar respuesta

Answer

Falso, primero hay que hacer una observación.

Show question

Pregunta

El método científico consta de diversos pasos que se pueden resumir en:

Mostrar respuesta

Answer

Observación y pregunta, investigación, hipótesis, comprobación, aceptación o refutación y comunicación. 

Show question

Pregunta

Para refutar teoremas que creemos erróneos, también debemos seguir el método científico: ¿verdadero o falso?

Mostrar respuesta

Answer

Verdadero: el método científico nos sirve para esto también.

Show question

Pregunta

¿Qué es una hipótesis?

Mostrar respuesta

Answer

Una teoría que parte de una idea, pero que aún no ha sido probada ni refutada; por tanto, se tiene que demostrar.  

Show question

Pregunta

La física tiene mucha relevancia en la sociedad actual: ¿verdadero o falso?

Mostrar respuesta

Answer

Verdadero.

Show question

Pregunta

Pon algún ejemplo de una aplicación que utilice fenómenos explicados por la física.

Mostrar respuesta

Answer

Los móviles, la red WiFi y las gafas para ver.

Show question

Pregunta

¿Qué rama de la física explica, de manera general, el funcionamiento de las gafas? 

Mostrar respuesta

Answer

Óptica.

Show question

Pregunta

¿Qué es un prefijo del SI?

Mostrar respuesta

Answer

En física, un prefijo es una palabra utilizada para describir con precisión lo grande o pequeña que es una cantidad.

Show question

Pregunta

 ¿Cuál es el símbolo de micro-?

Mostrar respuesta

Answer

μ.

Show question

Pregunta

¿Cuántos prefijos tiene el sistema SI?


Mostrar respuesta

Answer

Veinte.

Show question

Pregunta

¿Qué prefijo se usa para 45 metros?

Mostrar respuesta

Answer

4,5 decámetros.

Show question

Pregunta

¿Cuál es el prefijo para el millar?


Mostrar respuesta

Answer

Kilo-.

Show question

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