mercredi, 08 février 2012

A SABER

SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES

06-02-2009

Sistema Internacional de Unidades

El Sistema Internacional de Unidades (abreviado SI del francés: Le Système International d'Unités), también denominado Sistema Internacional de Medidas, es el nombre que recibe el sistema de unidades que se usa en la mayoría de los países y es la forma actual del sistema métrico decimal. El SI también es conocido como «sistema métrico», especialmente en las naciones en las que aún no se ha implantado para su uso cotidiano. Fue creado en 1960 por la Conferencia General de Pesos y Medidas, que inicialmente definió seis unidades físicas básicas. En 1971 se añadió la séptima unidad básica, el mol.

Una de las principales características, que constituye la gran ventaja del SI, es que sus unidades están basadas en fenómenos físicos fundamentales. La única excepción es la unidad de la magnitud masa, el kilogramo, que está definida como «la masa del prototipo internacional del kilogramo» o aquel cilindro de platino e iridio almacenado en una caja fuerte de la Oficina Internacional de Pesos y Medidas.

Las unidades del SI son la referencia internacional de las indicaciones de los instrumentos de medida y a las que están referidas a través de una cadena ininterrumpida de calibraciones o comparaciones. Esto permite alcanzar la equivalencia de las medidas realizadas por instrumentos similares, utilizados y calibrados en lugares apartados y por ende asegurar, sin la necesidad de ensayos y mediciones duplicadas, el cumplimiento de las características de los objetos que circulan en el comercio internacional y su intercambiabilidad.

Desde el 2006 se está unificando el SI con la norma ISO 31 para formar el Sistema Internacional de Magnitudes (ISO/IEC 80000). Hasta mayo del 2008 ya se habían publicado 7 de las 14 partes de las que consta.

Unidades básicas

Artículo principal: Unidades básicas del SI

El Sistema Internacional de Unidades consta de siete unidades básicas (este es el nombre dado en la norma, aunque a veces también se las denomina inapropiadamente «unidades fundamentales»). Son las unidades utilizadas para expresar las magnitudes físicas definidas como básicas, a partir de las cuales se definen las demás:

Magnitud física básica	Símbolo de la Magnitud	Unidad básica	Símbolo de la Unidad	Observaciones
Longitud	L	metro	m	Se define en función de la velocidad de la luz
Tiempo	T	segundo	s	Se define en función del tiempo atómico
Masa	M	kilogramo	kg	Es la masa del «cilindro patrón» custodiado en Sevres (Francia).
Intensidad de corriente eléctrica	I	amperio o ampere	A	Se define a partir de la fuerza magnética
Temperatura	Θ	kelvin	K	Se define a partir de la temperatura termodinámica del punto triple del agua.
Cantidad de sustancia	N	mol	mol	Véase también número de Avogadro
Intensidad luminosa	Iv	candela	cd	Véase también conceptos relacionados: lumen, lux e iluminación física

Las unidades básicas tienen múltiplos y submúltiplos, que se expresan mediante prefijos. Así, por ejemplo, la expresión «kilo» indica ‘mil’ y, por lo tanto, 1 km son 1000 m, del mismo modo que «mili» indica ‘milésima’ y, por ejemplo, 1 mA es 0,001 A.

Nota sobre el kilogramo

Es la única unidad básica con un prefijo multiplicativo, lo que induce a error, pues se puede interpretar que la unidad básica es el gramo. Es también la única unidad que se sigue definiendo en términos de un objeto patrón, por las dificultades que presenta definirlo mediante un experimento, de modo semejante a como se hace en las demás, aunque se han propuesto varios métodos.

Definiciones de las unidades básicas

Kelvin (K). Unidad de temperatura termodinámica.

Definición: un kelvin es la temperatura termodinámica correspondiente a la fracción 1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua.

Segundo (s). Unidad de tiempo.

Definición: el segundo es la duración de 9 192 631 770 periodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133.

Metro (m). Unidad de longitud.

Definición: un metro es la longitud de trayecto recorrido en el vacío por la luz durante un tiempo de 1/299 792 458 de segundo.

Kilogramo (kg). Unidad de masa.

Definición: un kilogramo es una masa igual a la almacenada en un prototipo.

Amperio (A). Unidad de intensidad de corriente eléctrica.

Definición: un amperio es la intensidad de una corriente constante que manteniéndose en dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable y situados a una distancia de un metro uno de otro en el vacío, produciría una fuerza igual a 2•10^-7 newton por metro de longitud.

Mol (mol). Unidad de cantidad de sustancia.

Definición: un mol es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas entidades elementales como átomos hay en 0,012 kilogramos de carbono 12. Cuando se emplea el mol, es necesario especificar las unidades elementales, que pueden ser átomos, moléculas, iones, electrones u otras partículas o grupos especificados de tales partículas.

Candela (cd). Unidad de intensidad luminosa.

Definición: una candela es la intensidad luminosa, en una dirección dada, de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 540•10¹² hercios y cuya intensidad energética en dicha dirección es 1/683 vatios por estereorradián.

Unidades derivadas

Artículo principal: Unidades derivadas del SI

Con esta denominación se hace referencia a las unidades utilizadas para expresar magnitudes físicas que son resultado de combinar magnitudes físicas tomadas como básicas.

El concepto no debe confundirse con los múltiplos y submúltiplos, los que son utilizados tanto en las unidades básicas como en las unidades derivadas, sino que debe relacionarse siempre a las magnitudes que se expresan. Si estas son longitud, masa, tiempo, intensidad de corriente eléctrica, temperatura, cantidad de sustancia o intensidad luminosa, se trata de una magnitud básica, y todas las demás son derivadas.

Ejemplos de unidades derivadas

Unidad de volumen o metro cúbico, resultado de combinar tres veces la longitud, una de las magnitudes básicas.
Unidad de densidad o cantidad de masa por unidad de volumen, resultado de combinar la masa (magnitud básica) con el volumen (magnitud derivada). Se expresa en kilogramos por metro cúbico y no tiene nombre especial.
Unidad de fuerza, magnitud que se define a partir de la segunda ley de Newton (fuerza=masa × aceleración). La masa es una de las magnitudes básicas pero la aceleración es derivada. Por tanto, la unidad resultante (kg • m • s^-2) es derivada. Esta unidad derivada tiene nombre especial, newton.^[1]
Unidad de energía, que por definición es la fuerza necesaria para mover un objeto en una distancia de un metro, es decir fuerza por distancia. Su nombre es el julio (unidad) (joule en inglés) y su símbolo es J. Por tanto, J=N • m.

En cualquier caso, siempre es posible establecer una relación entre las unidades derivadas y las básicas mediante las correspondientes ecuaciones dimensionales.

Definiciones de las unidades derivadas

Unidades con nombre especial

Hercio (Hz). Unidad de frecuencia.

Definición: un hercio es un ciclo por cada segundo.

$\mathrm{Hz=\frac{1}{s}}$

Newton (N). Unidad de fuerza.

Definición: un newton es la fuerza necesaria para proporcionar una aceleración de 1 m/s² a un objeto cuya masa es de 1 kg.

$\mathrm{N=\frac{m\cdot kg}{s^2}}$

Pascal (Pa). Unidad de presión.

Definición: un pascal es la presión que ejerce una fuerza de 1 newton sobre una superficie de 1 metro cuadrado normal a la misma.

$\mathrm{Pa=\frac{N}{m^2}}$

Julio (J). Unidad de energía, trabajo y calor.

Definición: un julio es el trabajo producido por una fuerza de 1 newton, cuyo punto de aplicación se desplaza 1 metro en la dirección de la fuerza. En términos eléctricos, un julio es el trabajo realizado por una diferencia de potencial de 1 voltio y con una intensidad de 1 amperio durante un tiempo de 1 segundo.

$\mathrm{J=N\cdot m=\frac{kg\cdot m^2}{s^2}}$

Vatio (W). Unidad de potencia.

Definición: un vatio es la potencia que da lugar a una producción de energía igual a 1 julio por segundo. En términos eléctricos, un vatio es la potencia producida por una diferencia de potencial de 1 voltio y una corriente eléctrica de 1 amperio.

$\mathrm{W=\frac{J}{s}=V\cdot A=\frac{m^2\cdot kg}{s^3}}$

Culombio (C). Unidad de carga eléctrica.

Definición: un culombio es la cantidad de electricidad transportada en un segundo por una corriente de un amperio de intensidad.

$\mathrm{C=A\cdot s=F\cdot V}$

Voltio (V). Unidad de potencial eléctrico y fuerza electromotriz.

Definición: la diferencia de potencial a lo largo de un conductor cuando una corriente con una intensidad de un amperio utiliza un vatio de potencia.

$\mathrm{V=\frac{J}{C}=\frac{m^2\cdot kg}{s^3\cdot A}}$

Ohmio (Ω). Unidad de resistencia eléctrica.

Definición: un ohmio es la resistencia eléctrica que existe entre dos puntos de un conductor cuando una diferencia de potencial constante de 1 voltio aplicada entre estos dos puntos produce, en dicho conductor, una corriente de intensidad 1 amperio, cuando no haya fuerza electromotriz en el conductor.

$\Omega=\dfrac{\mbox{V}}{\mbox{A}}=\dfrac{\mbox{m}^2 \cdot \mbox{kg}}{\mbox{s}^{3} \cdot \mbox{A}^2}$

Siemens (S). Unidad de conductancia eléctrica.

Definición: un siemens es la conductancia eléctrica que existe entre dos puntos de un conductor que tiene un ohmio de resistencia.

$S=\frac{1}{\Omega}$

Faradio (F). Unidad de capacidad eléctrica.

Definición: un faradio es la capacidad de un conductor con una diferencia de potencial de un voltio tiene como resultado una carga estática de un culombio.

$\mbox{F} =\,\mathrm \frac{A \cdot s}{V} =\dfrac{\mbox{C}}{\mbox{V}} =\dfrac{\mbox{C}^2}{\mbox{J}} =\dfrac{\mbox{C}^2}{\mbox{N} \cdot \mbox{m}} =\dfrac{\mbox{s}^2 \cdot \mbox{C}^2}{\mbox{m}^{2} \cdot \mbox{kg}} =\dfrac{\mbox{s}^4 \cdot \mbox{A}^2}{\mbox{m}^{2} \cdot \mbox{kg}}$

Tesla (T). Unidad de densidad de flujo magnético e intensidad de campo magnético.

Definición: un tesla es una inducción magnética uniforme que, repartida normalmente sobre una superficie de un metro cuadrado, produce a través de esta superficie un flujo magnético total de un webe.

$\mathrm{T=\frac{Wb}{m^2}=\frac{V\cdot s}{m^2}=\frac{kg}{s^2\cdot A}}$

Weber (Wb). Unidad de flujo magnético.

Definición: un weber es el flujo magnético que al atravesar un circuito de una sola espira produce en la misma una fuerza electromotriz de 1 voltio si se anula dicho flujo en 1 segundo por decrecimiento uniforme.

$\mathrm{Wb=V\cdot s=T \cdot m^2=\frac{m^2\cdot kg}{s^2\cdot A}}$

Henrio (H). Unidad de inductancia.

Definición: un henrio es la inductancia de un circuito en el que una corriente que varía a razón de un amperio por segundo da como resultado una fuerza electromotriz autoinducida de un voltio.

$\mathrm{H=\frac{V\cdot s}{A}=\frac{m^2\cdot kg}{s^2\cdot A^2}}$

Radián (rad). Unidad de ángulo plano.

Definición: un radián es el ángulo que limita un arco de circunferencia cuya longitud es igual al radio de la circunferencia.

$\mathrm{rad=\frac{m}{m}=1}$

Estereorradián (sr). Unidad de ángulo sólido.

Definición: un estereorradián es el ángulo sólido que, teniendo su vértice en el centro de una esfera, intercepta sobre la superficie de dicha esfera un área igual a la de un cuadrado que tenga por lado el radio de la esfera

$\mathrm{sr=rad^2=\frac{m^2}{m^2}=1}$

Lumen (lm). Unidad de flujo luminoso

Definición: un lumen es el flujo luminoso producido por una candela de intensidad luminosa, repartida uniformemente en un estereorradián.

$\mathrm{lm=cd\cdot sr}$

Lux (lx). Unidad de iluminancia

Definición: un lux es la iluminancia producida por un lumen de flujo luminoso, en una superficie equivalente a la de un cuadrado de un metro de lado.

$\mathrm{lx=\frac{cd\cdot sr}{m^2}}$

Becquerel (Bq). Unidad de actividad radiactiva

Definición: un becquerel es una desintegración nuclear por segundo.

$\mathrm{Bq=\frac{1}{s}}$

Gray (Gy). Unidad de dosis de radiación absorbida.

Definición: un gray es la absorción de un julio de energía ionizante por un kilogramo de material irradiado.

$\mathrm{Gy=\frac{J}{kg}=\frac{m^2}{s^2}}$

Sievert (Sv). Unidad de dosis de radiación absorbida equivalente

Definición: un sievert es la absorción de un julio de energía ionizante por un kilogramo de tejido vivo irradiado.

$\mathrm{Sv=\frac{J}{kg}=\frac{m^2}{s^2}}$

Katal (kat). Unidad de actividad catalítica

Definición: un katal es la actividad catalítica responsable de la transformación de un mol de compuesto por segundo

$\mathrm{kat=\frac{mol}{s}}$

Grado Celsius (°C). Unidad de temperatura termodinámica.

La magnitud de un grado Celsius (1 °C) es igual a la de un kelvin.

Definición: $t/\mathrm{^\circ C}=T/\mathrm{K}-273{,}15$ , donde t es la temperatura en grados Celsius y T en kélvines.

Unidades sin nombre especial

En principio, la unidades de base se pueden combinar libremente para formas otras unidades. A continuación se dan las más importantes

Unidad de área.

Definición: es el área equivalente a la de un cuadrado de 1 metro de lado.

m 2

Unidad de volumen.

Definición: es el volumen equivalente al de un cubo de 1 metro de lado.

m 3

Unidad de velocidad o rapidez.

Definición: un metro por segundo es la velocidad de un cuerpo que, con movimiento uniforme, recorre una longitud de un metro en 1 segundo.

$\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}$

Unidad de aceleración.

Definición: es el aumento de velocidad regular que sufre un objeto, equivalente a un metro por segundo cada segundo.

$\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}^2}$

Unidad de número de onda.

Definición: es el número de onda de una radiación monocromática cuya longitud de onda es igual a 1 metro.

$\frac{1}{\mathrm{m}}$

Unidad de velocidad angular.

Definición: es la velocidad de un cuerpo que, con una rotación uniforme alrededor de un eje fijo, gira en 1 segundo, 1 radián.

$\frac{\mathrm{rad}}{\mathrm{s}}=\frac{1}{\mathrm{s}}$

Unidad de aceleración angular.

Definición: es la aceleración angular de un cuerpo animado de una rotación uniformemente variada alrededor de un eje fijo, cuya velocidad angular varía 1 radián por segundo, en 1 segundo.

$\frac{\mathrm{rad}}{\mathrm{s}^2}=\frac{1}{\mathrm{s}^2}$

Unidad de momento de fuerza y torque.

Definición: es el torque producido cuando una fuerza de un newton actúa a un metro de distancia del eje fijo de un objeto, impulsando la rotación del mismo.

$\mathrm{N\cdot m}=\frac{\mathrm{m^2\cdot kg}}{\mathrm{s}^2}$

Unidad de viscosidad dinámica

Definición: es la viscosidad dinámica de un fluido homogéneo, en el cual, el movimiento rectilíneo y uniforme de una superficie plana de 1 metro cuadrado, da lugar a una fuerza retardatriz de 1 newton, cuando hay una diferencia de velocidad de 1 metro por segundo entre dos planos paralelos separados por 1 metro de distancia.

$\mathrm{Pa\cdot s}=\frac{\mathrm{kg}}{\mathrm{m\cdot s}}$

Unidad de entropía

Definición: es el aumento de entropía de un sistema que recibe una cantidad de calor de 1 julio, a la temperatura termodinámica constante de 1 kelvin, siempre que en el sistema no tenga lugar ninguna transformación irreversible.

$\mathrm{\frac{J}{K}}=\mathrm{\frac{m^2\cdot kg}{s^2\cdot K}}$

Unidad de calor específico o capacidad calorífica

Definición: es la cantidad de calor, medida en julios, que, en un cuerpo homogéneo de una masa de 1 kilogramo, produce una elevación de temperatura termodinámica de 1 kelvin.

$\mathrm{\frac{J}{kg\cdot K}}=\mathrm{\frac{m^2}{s^2\cdot K}}$

Unidad de conductividad térmica

Definición: es la conductividad térmica de un cuerpo homogéneo isótropo, en la que una diferencia de temperatura de 1 kelvin entre dos planos paralelos, de área 1 metro cuadrado y distantes 1 metro, produce entre estos planos un flujo térmico de 1 vatio.

$\mathrm{\frac{W}{m\cdot K}}=\mathrm{\frac{m\cdot kg}{s^3\cdot K}}$

Unidad de intensidad del campo eléctrico.

Definición: es la intensidad de un campo eléctrico, que ejerce una fuerza de 1 newton sobre un cuerpo cargado con una cantidad de electricidad de 1 culombio.

$\mathrm{\frac{V}{m}}=\mathrm{\frac{m\cdot kg}{s^3\cdot A}}$

Unidad de rendimiento luminoso.

Definición: es el rendimiento luminoso obtenido de un artefacto que gasta un vatio de potencia y genera un lumen de flujo luminoso.

$\mathrm{\frac{lm}{W}}=\mathrm{\frac{cd\cdot sr\cdot s^3}{m^2\cdot kg}}=\mathrm{\frac{cd\cdot s^3}{m^2\cdot kg}}$

Normas ortográficas para los símbolos

Los símbolos de las unidades son entidades matemáticas y no abreviaturas, por lo que se deben escribir siempre tal cual están definidos (p. ej., «m» para metro y «A» para ampere o amperio) y acompañando al correspondiente valor numérico. Al dar magnitudes, deben usarse preferentemente los símbolos y no los nombres (p. ej., «50 kHz» mejor que «50 kilohertz» o «50 kilohercios») y los símbolos no deben pluralizarse.

Los símbolos se escriben en minúsculas, salvo aquellos cuyo nombre proceda de una persona (W, de Watt, V, de Volta, Wb, de Weber, Ω, de Ohm). Asimismo los submúltiplos y los múltiplos hasta kilo (k) inclusive, también se escriben con minúscula; desde mega, se escriben con mayúscula. Se han de escribir en letra redonda (y no en bastardillas) independientemente del resto del texto.^[2] Por ejemplo: MIDE 20 km DE LONGITUD. Esto permite diferenciarlos de las variables.

Los símbolos no cambian cuando se trata de varias unidades, es decir, no debe añadirse una s. Tampoco se debe poner un punto (.) a continuación de un símbolo, salvo cuando el símbolo se encuentra al final de una frase. Por lo tanto, es incorrecto escribir, por ejemplo, el símbolo de kilogramos como Kg (con mayúscula), ~~kgs~~ (pluralizado) o ~~kg.~~ (con el punto). La única manera correcta de escribirlo es «kg». Esto se debe a que se quiere evitar que haya malas interpretaciones: «Kg», podría entenderse como kelvin•gramo, ya que «K» es el símbolo de la unidad de temperatura kelvin. Por otra parte, ésta última se escribe sin el símbolo de grados «°», pues su nombre correcto no es «grado Kelvin» °K, sino sólo kelvin (K).

El símbolo de segundos es «s» (en minúscula y sin punto posterior) y no ~~seg.~~ ni ~~segs.~~. Los amperios no deben abreviarse ~~Amps.~~, ya que su símbolo es A (con mayúscula y sin punto). El metro se simboliza con m (no Mt, ni ~~mts.~~).

Normas ortográficas para los nombres

Al contrario que los símbolos, los nombres no están normalizados internacionalmente, sino que dependen de la lengua (así lo establece explícitamente la norma ISO 80000); según el SI, se consideran siempre nombres comunes y se tratan como tales. Pueden utilizarse las denominaciones castellanizadas de uso habitual, siempre que estén reconocidos por la Real Academia Española (ejemplos: amperio, culombio, faradio, voltio, vatio, etc.).

Legislación sobre el uso del SI

El SI puede ser usado legalmente en cualquier país del mundo, incluso en aquellos que no lo han implantado. En muchos otros países su uso es obligatorio. En aquellos que utilizan todavía otros sistemas de unidades de medidas, como los Estados Unidos y el Reino Unido, se acostumbra indicar las unidades del SI junto a las propias, a efectos de conversión de unidades.

El SI fue adoptado por la undécima Conferencia General de Pesos y Medidas (CGPM o Conférence Générale des Poids et Mesures) en 1960.

En Argentina, el SI fue adoptado a través de la ley Nº 19.511, creada el 2 de marzo de 1972, conocida como Sistema Métrico Legal Argentino (SIMELA).

En Colombia el Sistema Internacional se hizo obligatorio y oficial mediante el decreto Nº 1.731 de 1967 del MDE.

En Ecuador fue adoptado mediante la Ley Nº 1.456 de Pesas y Medidas y promulgada en el Registro Oficial Nº 468 del 9 de enero de 1974.

En España, en el Art. 149 (Título VIII) de la Constitución se atribuye al Estado la competencia exclusiva de legislar sobre pesos y medidas. La ley que desarrolla esta materia es la Ley 3/1985, del 18 de marzo, de Metrología.

En Uruguay entra en vigencia el uso obligatorio del SI a partir del 1 de enero de 1983 por medio de la ley 15.298.12345654.

Tabla de múltiplos y submúltiplos

Artículo principal: Prefijos del SI

1000ⁿ	10ⁿ	Prefijo	Símbolo	Escala Corta	Escala Larga	Equivalencia Decimal en los Prefijos del SI	Asignación
1000⁸	10²⁴	yotta	Y	Septillón	Cuadrillón	1 000 000 000 000 000 000 000 000	1991
1000⁷	10²¹	zetta	Z	Sextillón	Mil trillones	1 000 000 000 000 000 000 000	1991
1000⁶	10¹⁸	exa	E	Quintillón	Trillón	1 000 000 000 000 000 000	1975
1000⁵	10¹⁵	peta	P	Cuadrillón	Mil billones	1 000 000 000 000 000	1975
1000⁴	10¹²	tera	T	Trillón	Billón	1 000 000 000 000	1960
1000³	10⁹	giga	G	Billón	Mil millones (o millardo)	1 000 000 000	1960
1000²	10⁶	mega	M	Millón		1 000 000	1960
1000¹	10³	kilo	k	Mil		1 000	1795
1000^2/3	10²	hecto	h	Centena		100	1795
1000^1/3	10¹	deca	da / D	Decena		10	1795
1000⁰	10⁰	ninguno		Unidad		1
1000^−1/3	10⁻¹	deci	d	Décimo		0.1	1795
1000^−2/3	10⁻²	centi	c	Centésimo		0.01	1795
1000⁻¹	10⁻³	mili	m	Milésimo		0.001	1795
1000⁻²	10⁻⁶	micro	µ	Millonésimo		0.000 001	1960
1000⁻³	10⁻⁹	nano	n	Billonésimo	Milmillonésimo	0.000 000 001	1960
1000⁻⁴	10⁻¹²	pico	p	Trillonésimo	Billonésimo	0.000 000 000 001	1960
1000⁻⁵	10⁻¹⁵	femto	f	Cuadrillonésimo	Milbillonésimo	0.000 000 000 000 001	1964
1000⁻⁶	10⁻¹⁸	atto	a	Quintillonésimo	Trillonésimo	0.000 000 000 000 000 001	1964
1000⁻⁷	10⁻²¹	zepto	z	Sextillonésimo	Miltrillonésimo	0.000 000 000 000 000 000 001	1991
1000⁻⁸	10⁻²⁴	yocto	y	Septillonésimo	Cuadrillonésimo	0.000 000 000 000 000 000 000 001	1991

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