1.15. Magnitudes y medidas

La necesidad del ser humano por su afán de descubrir y saber lo condujo a la necesidad de medir las cosas, y por tanto de establecer magnitudes. En el post de hoy, vamos a indagar un poco más sobre la definición y propiedades matemáticas de las magnitudes y los tipos que hay.

Definición

Llamamos magnitud a toda entidad que somos capaces de medir. Donde medir quiere decir establecer una relación entre la entidad-magnitud con otra entidad de igual naturaleza que tomamos arbitrariamente como unidad. No todos los atributos de un objeto son magnitudes. Utilizando el criterio de igualdad y suma podemos distinguir los atributos que se pueden medir y por tanto son magnitudes (longitud, tiempo, carga, masa, energía, etc.), de las que no se pueden medir y por tanto no son magnitudes (dolor, alegría, etc.).
Para poder establecer relaciones entre las magnitudes y algunas relaciones matemáticas es necesario transformarlas en números.

Todas las unidad que asignamos a las magnitudes tienen que cumplir los siguientes criterios:
1- Ser invariable: Las unidades son las mismas en cualquier lugar o con cualquier condición.
2- Tener fácil contractibilidad: Se puede comparar con cualquier cantidad de la magnitud que estamos midiendo.
3- Tener un carácter internacional: Debe ser un código que se entienda internacionalmente, para facilitar la transmisión de los datos.

Gracias a todo lo anterior, podemos afirmar que las magnitudes pueden igualarse y sumarse dando lugar a otras magnitudes de la misma naturaleza, por tanto, son cantidad algebraicas con las que podemos calcular.

Tipos de Magnitudes

Las magnitudes pueden clasificarse en dos tipos:

 Magnitudes fundamentales: Son las magnitudes primarias y, al contrario de las magnitudes derivadas, no se definen en función de otras magnitudes. Por ejemplo, en el campo de la mecánica las tres magnitudes fundamentales son: la longitud (L), el tiempo (T) y la masa (M).
– Magnitudes derivadas: Son todas las magnitudes cuyas operaciones se basan en otras magnitudes, como por ejemplo la velocidad, ya que se define como el espacio recorrido por unidad de tiempo

El Sistema Internacional de Unidades (SI)

Las condiciones de definición de un sistema de unidades permitiría el establecimiento de una considerable variedad de ellos. Así, es posible elegir conjuntos de magnitudes fundamentales diferentes o incluso, aun aceptando el mismo conjunto, elegir y definir unidades distintas de un sistema a otro.

Desde un punto de vista formal, cada científico o cada país podría operar con su propio sistema de unidades, sin embargo, y aunque en el pasado tal situación se ha dado con cierta frecuencia (recuérdense los países anglosajones con sus millas, pies, libras, grados Fahrenheit, etc.), existe una tendencia generalizada a adoptar un mismo sistema de unidades con el fin de facilitar la cooperación y comunicación en el terreno científico y técnico.

En esta línea de acción, la XI Conferencia General de Pesas y Medidas celebrada en París en 1960, tomó la resolución de adoptar el llamado con anterioridad Sistema Práctico de Unidades, como Sistema Internacional, que es, precisamente, como se le conoce a partir de entonces.

El Sistema Internacional de Unidades (abreviadamente SI) distingue y establece, además de las magnitudes básicas y de las magnitudes derivadas, un tercer tipo formado por aquellas que aún no están incluidas en ninguno de los dos anteriores, son denominadas magnitudes suplementarias.

El SI toma como magnitudes fundamentales la longitud, la masa, el tiempo, la intensidad de corriente eléctrica, la temperatura absoluta, la intensidad luminosa y la cantidad de sustancia, y fija las correspondientes unidades para cada una de ellas.

A estas siete magnitudes fundamentales hay que añadir dos suplementarias asociadas a medidas angulares, el ángulo plano y el ángulo sólido.

La definición de las diferentes unidades fundamentales ha evolucionado con el tiempo al mismo ritmo que las propias ciencias físicas. Así, el segundo se definió inicialmente como 1/86 400 la duración del día solar medio, esto es, promediado a lo largo de un año.

Un día normal tiene 24 horas aproximadamente, es decir 24 · 60 = 1 400 · 60 = 86 400 segundos; no obstante, esto tan sólo es aproximado, pues la duración del día varía a lo largo del año en algunos segundos, de ahí que se tome como referencia la duración promediada del día solar.

Pero debido a que el periodo de rotación de la Tierra puede variar, y de hecho varía, se ha acudido al átomo para buscar en él un periodo de tiempo fijo al cual referir la definición de su unidad fundamental.

El Sistema Internacional

A lo largo de la historia el hombre ha venido empleando diversos tipos de sistemas de unidades. Estos están íntimamente relacionados con la condición histórica de los pueblos que las crearon, las adaptaron o las impusieron a otras culturas. Su permanencia y extensión en el tiempo lógicamente también ha quedado ligada al destino de esos pueblos y a la aparición de otros sistemas más coherentes y generalizados. El sistema anglosajón de medidas -millas, pies, libras, Grados Farenheit- todavía en vigor en determinadas áreas geográficas, es, no obstante, un ejemplo evidente de un sistema de unidades en recesión. Otros sistemas son el cegesimal -centímetro, gramo, segundo-, el terrestre o técnico -metro-kilogramo, fuerza-segundo-, el Giorgi o MKS -metro, kilogramo, segundo- y el sistema métrico decimal, muy extendido en ciencia, industria y comercio, y que constituyó la base de elaboración del Sistema Internacional.

El Sistema Internacional es el sistema práctico de unidades de medidas adoptado por la XI Conferencia General de Pesas y Medidas celebrada en octubre de 1960 en París. Trabaja sobre siete magnitudes fundamentales (longitud, masa, tiempo, intensidad de corriente eléctrica, temperatura absoluta, intensidad luminosa y cantidad de sustancia) de las que se determinan sus correspondientes unidades fundamentales (metro, kilogramo, segundo, ampere, kelvin, candela y mol). De estas siete unidades se definen las derivadas (coulomb, joule, newton, pascal, volt, ohm, etc.), además de otras suplementarias de estas últimas.

Unidades fundamentales

Metro (m) Es la longitud del trayecto recorrido en el vacío por la luz durante un tiempo de 1/299 792 458 de segundo.

Kilogramo (kg) Es la masa del prototipo internacional de platino iridiado que se conserva en la Oficina de Pesas y Medidas de París.

Segundo (s) Unidad de tiempo que se define como la duración de 9 192 631 770 periodos de la radiación correspondiente a la transición entre dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133.

Ampere (A) Es la intensidad de corriente constante que, mantenida en dos conductores rectilíneos, paralelos, de longitud infinita, de sección circular despreciable y colocados a una distancia de un metro el uno del otro, en el vacío, produce entre estos conductores una fuerza igual a 2 10-7 N por cada metro de longitud.

Kelvin (K) Unidad de temperatura termodinámica correspondiente a la fracción 1/273, 16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua.

Candela (cd) Unidad de intensidad luminosa, correspondiente a la fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 540 l0l2 Hz y cuya intensidad energética en esa dirección es 1/683 W sr-1.

Mol (mol) Cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas entidades elementales como átomos hay en 0,012 kg de carbono 12.

Magnitud fundamental	Unidad	Abreviatura
Longitud	metro	m
Masa	kilogramo	kg
Tiempo	segundo	s
Temperatura	kelvin	K
Intensidad de corriente	amperio	A
Intensidad luminosa	candela	cd
Cantidad de sustancia	mol	mol

Unidades derivadas

Coulomb (C) Cantidad de electricidad transportada en un segundo por una corriente de un amperio.

Joule (J) Trabajo producido por una fuerza de un newton cuando su punto de aplicación se desplaza la distancia de un metro en la dirección de la fuerza.

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, cada segundo.

Pascal (Pa) Unidad de presión. 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.

Volt (V) Unidad de tensión eléctrica, potencial eléctrico, fuerza electromotriz. 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 esos puntos es igual a 1 watt.

      Watt (W) Potencia que da lugar a una producción de energía igual a 1 joule por segundo.

Ohm (ð) Unidad de resistencia eléctrica. 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.

Weber (Wb) Unidad de flujo magnético, flujo de inducción magnética. 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 1 segundo por decrecimiento uniforme (Mesa, 2013).       

Magnitud	Unidad	Abreviatura	Expresión SI
Superficie	metro cuadrado	m2	m2
Volumen	metro cúbico	m3	m3
Velocidad	metro por segundo	m/s	m/s
Fuerza	newton	N	Kg·m/s2
Energía, trabajo	julio	J	Kg·m2/s2
Densidad	kilogramo/metro cúbico	Kg/m3	Kg/m3

https://matematica.laguia2000.com/general/magnitudes-y-medidas

https://sites.google.com/a/colegiocisneros.edu.co/fisica10y11/home/mecanica-clasica-de-particulas/magnitudes

http://www.quimicaweb.net/ciencia/paginas/magnitudes.html

https://www.indocal.gob.do/areas-tecnicas/metrologia/sistema-internacional-de-medidas-si/

http://www.quimicaweb.net/ciencia/paginas/magnitudes.