4 - Quantities and units
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Como vimos al principio del tema, los científicos trabajan con propiedades que se pueden medir y comparar la intensidad con la que se presentan en varios cuerpos. A esas propiedades se les llama en español "magnitudes" y en inglés "quantities". El término "quantity" se traduce en otros contextos como "cantidad" pero en física y química, normalmente, se traduce como "magnitud". En este apartado veremos ejemplos de magnitudes y las distintas unidades en las que éstas se pueden expresar. Por último veremos cómo se puede cambiar la unidad en la que viene expresada una magnitud.
2,12 m es una medida de la magnitud "longitud". Hemos expresado el resultado en la unidad "metro", pero podríamos haberla expresado en función de otra unidad como por ejemplo, cm, mm, pulgada...
40 ºC es una medida de la magnitud "temperatura". Hemos expresado el resultado de la medida en la unidad ºC (grado centígrado o grado Celsius) pero hay más unidades de la magnitud temperatura: K, ºF, ºR.
20 minutos es una medida de la magnitud "tiempo". Hemos expresado el resultado de la media en la unidad "minuto" pero hay muchas más unidades para esta magnitud: segundo, hora, día, quincena, mes, año, etc.
En la foto podemos ver algunos ejemplos de unidades de longitud usadas hace varios siglos: el palmo (handspan), el codo (cubit) y el pie (foot).
Para cada persona, estas longitudes son distintas; así que traía muchos problemas medir usando estas unidades.
Système international d'unités (SI) SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES
Système international d'unités (SI) SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES
Hasta finales del siglo XVIII había dos grandes problemas relativos a la manera de expresar las medidas.
1.Unidades con el mismo nombre variaban de una provincia a otra dentro de un país.
2.Las subdivisiones de las diferentes medidas no eran decimales, lo cual representaba grandes complicaciones para el cálculo.
En 1795 se instituyó en Francia el Sistema Métrico Decimal, que se basa en la unidad "el metro" con múltiplos y submúltiplos decimales. Del metro se deriva el metro cuadrado, el metro cúbico, y el kilogramo que era la masa de un decímetro cúbico de agua. En España se empezó a hacer obligatorio en 1849.
Algunos años más tarde un conjunto de países decidieron constituir una organización cuyo objetivo era establecer las magnitudes que serían consideradas fundamentales o básicas y las unidades que tendrían que utilizarse siempre que se hiciese uso de esas magnitudes en cualquier trabajo científico, así como los prefijos válidos. En la reunión que tuvo lugar en 1960, establecieron el conjunto de 7 unidades que debían usarse con las 7 magnitudes fundamentales. A este conjunto de unidades se le dio el nombre de SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES. Esa organización se reúne en París cada cuatro años estando al mando el presidente de la Academia de Ciencias de París. En la 26ª conferencia, celebrada en noviembre de 2018, se dieron nuevas definiciones a las unidades que formaban parte del SI.
Éstas son las magnitudes fundamentales o básicas. Son las que cumplen un cierto criterio. Cada una se representa por un símbolo distinguiendo entre mayúsculas y minúsculas.
Las magnitudes fundamentales son siete: masa (y no "número de kilos"), longitud, tiempo, temperatura termodinámica, cantidad de sustancia (y no "número de moles"), intensidad de corriente eléctrica e intensidad luminosa.
En la tabla aparecen también las unidades, en el sistema internacional de unidades, de cada una de ellas. A menudo se ven escritas en textos no científicos de un modo incorrecto: sg en lugar de s, ºK en lugar de K... Nosotros debemos respetar las normas de escritura.
MAGNITUDES DERIVADAS: Son aquellas que se obtiene a partir de las fundamentales. Por ejemplo, el volumen. Esta magnitud representa el espacio que ocupa un cuerpo. Su cálculo depende de si tiene una forma regular o no. En el primer caso, se puede calcular usando una fórmula (ésta depende de la forma del objeto). Un poco más arriba en esta página se muestra cómo calcular el volumen de una piscina. Como tiene una forma regular (prisma rectangular), podemos aplicar una fórmula para su cálculo: el producto de tres parámetros que son medidas de longitud que es una magnitud fundamental. Una magnitud similar al volumen es la capacidad. Ésta es el volumen del interior de un recipiente.
PREFIJOS PARA LOS DIVISORES Y MÚLTIPLOS DE LAS UNIDADES EN EL SISTEMA INTERNACIONAL
La tabla de la izquierda muestra algunas de las unidades, que aún no perteneciendo al conjunto llamado "sistema internacional de unidades", son aceptadas; es decir, se pueden usar.
A partir de las unidades SI se pueden obtener más unidades, que pueden ser mayores o menores que las unidades SI. Para obtener múltiplos de las unidades SI, tenemos que multiplicar por una potencia de 10 con exponente positivo y para obtener una unidad menor a la unidad SI, tenemos que multiplicar por una potencia de 10 con exponente negativo. Estos factores de 10 se representan mediante prefijos que tienen un símbolo. Todo esto se muestra en las dos tablas de arriba.
CAMBIO DE UNIDADES
En este vídeo os cuento cómo podemos cambiar las unidades en las que está expresada una medida de longitud, superficie o volumen y, después, cómo cambiar las unidades de velocidad y densidad que son algo más complicadas porque hay que usar factores de conversión.
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