LA MEDIDA EN FÍSICA

La medida en Física

Origen:

Desde que se formaron las sociedades primitivas, tuvo el hombre la necesidad de medir. Todo parece indicar que las primeras magnitudes empleadas fueron la longitud y la masa. Para la primera se estableció como unidad de comparación el tamaño de los dedos y la longitud del pie entre otros; para la masa, se compararon las cantidades mediantes piedras, granos, conchas, etc. Este tipo de medición era cómoda porque cada persona llevaba consigo su propio patrón de medida. Sin embargo tenía el inconveniente que las medidas variaban de un individuo a otro.

Unificación

A medida que aumentó el intercambio entre los pueblos, se tuvo el problema de la diferencia de los patrones anatómicos usados y surge la necesidad de poner orden a esta situación.

El primer patrón de medida de longitud lo estableció Enrique I de Inglaterra, quien llamó “yarda” a la distancia entre su nariz y el dedo pulgar. Sin embargo, la verdadera revolución en la metrología se dio entre el siglo XVII cuando se crea en Francia la “toesa” que consistía en una barra de hierro con una longitud aproximada de dos metros. Posteriormente, con la revolución francesa se crea el sistema métrico decimal, lo cual permitió unificar las diferentes unidades, con el empleo de un sistema de equivalencias acorde con el sistema de numeración decimal.

Sistema Internacional de Unidades

En el año de 1960, durante la Décimo primera Conferencia General de Pesas y Medidas, se creó el Sistema Internacional de Unidades (SI), el cual seguiremos. Sus unidades básicas de longitud, masa y tiempo aparecen en el siguiente cuadro:

Magnitud Unidad Símbolo

Longitud metro m

Masa kilogramo kg

Tiempo segundo s

El metro:

Inicialmente, el metro se definió como la diezmillonésima parte del cuadrante del meridiano terrestre. Luego, al pretender materializar esta idea, se construyó un metro prototipo, que serviría de guía para su reproducción y fue definido como la longitud que tiene la barra patrón de platino e iridio que se conserva en el pabellón de Bretevil.

Los esfuerzos realizados por Carlomagno, para unificar el sistema de unidades fracasaron debido a que cada señor feudal fijaba por derecho, sus propias unidades.

En la actualidad debido al adelanto en la investigación científica y a la necesidad de un excelente grado de exactitud en la medición, se define el metro como la longitud equivalente a 1650763.73 veces la longitud de onda en el vacío de la radiación correspondiente a una transición del átomo de kriptón 86.

Fig 1.

El kilogramo:

La unidad de masa en el sistema internacional (SI) es el kilogramo, que también ha pasado históricamente por dos definiciones diferentes.

Primero se definió como la masa que tiene un litro de agua a 4º C, luego esta cantidad de masa se materializó dando origen a la segunda definición del kilogramo.

Kilogramo es igual a la masa del prototipo internacional del Kilogramo.

El segundo:

A partir de la duración promedio del período de rotación de la Tierra sobre su eje, se definió inicialmente el segundo, como la ochenta y seis mil cuatrocientosava parte del día solar medio. Pero debido a la poca exactitud de este patrón que no correspondía a la precisión de los trabajos científicos que la actualidad requería, se define el seugndo de la siguiente forma:

Segundo, duración de 9192631770 períodos de la variación entre dos niveles del estado fundamental del átomo de cesio 133.

Múltiplos y submúltiplos

El sistema Internacional de Unidades ó SI cuenta con catorce prefijos que indican los múltiplos y submúltiplos de la unidad patrón.

Los prefijos de factores mayores que la unidad provienen del griego, mientras los de los factores menores que la unidad provienen del latín.

En Colombia, el ICONTEC adoptó para el país las normas del SI.

Múltiplos

Prefijo

Símbolos Factor de multiplicación

Deca D 101 =10

Hecto H 102 =100

Kilo K 103=1.000

Mega M 106=1.000.000

Giga G 109= 1.000.000.000

Tera T 1012=1.000.000.000.000.

Peta P 1015=1.000.000.000.000.000

Exa E 1018=1.000.000.000.000.000.000

Otros Sistemas

Hoy es obligatorio usar el Sistema Internacional de Unidades o SI como patrón en el comercio, la industria y la investigación científica.

Sin embargo, todavía subsiste el sistema CGS ó cegesimal cuyas unidades básicas con el: centímetro, el gramo y el segundo, para longitud, masa y tiempo, respectivamente.

En el Reino Unido y en las antiguas colonias se utiliza el sistema inglés, cuyas unidades básicas son: el pie para la longitud, la libra para la masa y el segundo para el tiempo.

Notación científica

La notación científica sirve para expresar en forma cómoda aquellas cantidades que son demasiado grandes o demasiado pequeñas. Para entender el método, recordemos que las potencias de 10 se representan así:

1= 100 0.1 = 10-1

10=101 0.01= 10-2

100=102 0.001=10-3

1000=103 0.0001=10-4

10000=104 0.00001=10-5

100000=105 0.000001=10-6

Un número está escrito en notación científica cuando se expresa como un número comprendido entre uno y diez, multiplicado por la potencia de diez correspondiente.

Cómo se expresa un número en notación científica:

El número 8000 puede escribirse como 8 x 1000. De acuerdo con lo anterior se representa como 8 x 103. Así mismo 0.008 ( ocho milésimas ) se escribe:

8/1000= 8/103 = 8 x 10-3

Ejemplos:

Escribe en notación científica las siguientes longitudes expresadas en metros:

1. El radio de la Tierra : 6.400.000 m.

Solución

6.400.000 = 6.4 x 1.000.000 = 6.4 x 106 m.

2. El espesor de un cabello: 0.0002 m.

Solución

0.0002 = 2/10.000 = 2 /104 = 2 x 10-4 m.

Conversión en unidades

Una misma longitud puede expresarse con diferentes unidades. Decimos por ejemplo: el largo de la mesa es 1,2 m ó 120 cm. Para resolver un problema debemos convertir las diferentes unidades a la unidad patrón respectiva del SI, empleando para tal efecto los factores de conversión.

Ejemplos:

1. Expresar en metros la distancia entre dos ciudades A y B, separadas 824 km.

De la tabla de prefijos obtenemos que 1Km =103 m. Luego, 824km = 824 x (103 m). Al expresar 824 en notación científica obtenemos 8.24 x 102 x 103 m; por lo tanto, 824 km = 8.24 x 105 m.

TALLER 2

“Primeros

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