Cuáles son las unidades de medida

La física es la ciencia que se encarga de estudiar las propiedades de los cuerpos y necesita mediciones para poder llevar a cabo experimentaciones o investigaciones científicas sobre el mundo natural que nos rodea. Para poder medir se requiere el uso de instrumentos y herramientas diseñadas para ello.

Como se mencionó anteriormente, cuando medimos un objeto o un cuerpo se obtiene un número y junto a este número se coloca una unidad de medida que indicará la magnitud que se está midiendo.

Ejemplo

Veamos un ejemplo: se utiliza una cinta métrica para medir la longitud de una mesa y el resultado se expresa de la siguiente manera: 70 cm de longitud.

Las magnitudes son necesarias para poder estudiar los fenómenos naturales y arribar a conclusiones que dan lugar al conocimiento científico.

La unidad permite interpretar y comparar el resultado de una medición. Por ejemplo, decir que una mesa mide 70 no es suficiente: es necesario indicar si son 70 centímetros, milímetros u otra unidad. Por eso, al registrar una medida, conviene escribir siempre tanto el valor numérico como su unidad.

El Sistema Internacional de Unidades aparece como tal en el año 1960 en Francia.

Veamos cuáles son las unidades de medida del SI basado en el Sistema métrico decimal.

Magnitudes y unidades fundamentales

Magnitud Unidad de medida Símbolo

• Longitud metro m
• Masa kilogramo kg
• Tiempo segundo s
• Intensidad de corriente eléctrica amperio A
• Temperatura termodinámica kelvin K
• Cantidad de sustancia mol mol
• Intensidad luminosa candela cd

A partir de las magnitudes fundamentales surgen las llamadas magnitudes derivadas. Las unidades derivadas se obtienen a partir de combinaciones de las unidades fundamentales.

Magnitudes y unidades derivadas

Magnitud Unidad de medida Símbolo

• Superficie metro cuadrado m²
• Volumen metro cúbico o litro m³ o L
• Velocidad metro por segundo m/s
• Aceleración metro por segundo cuadrado m/s²
• Densidad kilogramo por metro cúbico kg/m³
• Frecuencia hercio Hz
• Fuerza newton N
• Trabajo julio J
• Presión pascal Pa
• Potencia vatio W
• Potencial eléctrico voltio V
• Resistencia eléctrica ohmio Ω
• Dosis de radiación absorbida gray Gy

Por ejemplo, la velocidad se obtiene al relacionar una longitud con un tiempo, mientras que la fuerza se expresa en newtons. Los símbolos de las unidades se escriben sin punto y distinguen entre mayúsculas y minúsculas: m representa el metro y kg, el kilogramo.

En la vida cotidiana se utilizan diversas unidades de medida para medir y averiguar diferentes cuestiones. Si tomamos como ejemplo la longitud, como se mencionó anteriormente, la unidad que se utiliza es el metro. ¿Qué ocurre si necesito medir algo muchísimo más pequeño que esa medida o una distancia muchísimo más grande, como la de un campo? Esto ocurre con todas las medidas: volumen, tiempo, masa, superficie, etc. La solución a este problema es la siguiente: se establecieron múltiplos y submúltiplos expresados por prefijos que acompañan al nombre de la unidad. Por ejemplo, con la unidad de longitud (metro), se forma kilómetro al anteponer el prefijo «kilo» al nombre de la unidad. Veamos a continuación cuáles son las unidades de medida de las magnitudes fundamentales con los prefijos y sus equivalencias.

Para convertir entre unidades métricas de longitud o masa, se puede multiplicar o dividir por 10 por cada paso entre prefijos consecutivos. Es importante fijarse en la unidad de partida y en la unidad final para saber si el valor numérico debe aumentar o disminuir. En las medidas de superficie y volumen, las conversiones implican potencias de 10, porque las unidades están elevadas al cuadrado o al cubo.

Tablas de equivalencias de las magnitudes fundamentales

Unidades de medidas de longitud en el SI con sus equivalencias

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

Veamos las distintas medidas de longitud con sus equivalencias.

Unidad y símbolo Equivalencia

• Kilómetro (km) 1000 m
• Hectómetro (hm) 100 m
• Decámetro (dam) 10 m
• Metro (m) 1 m
• Decímetro (dm) 0,1 m
• Centímetro (cm) 0,01 m
• Milímetro (mm) 0,001 m

Unidades de medida de masa en el SI con sus equivalencias

Definición actual de kilogramo: El kilogramo es la unidad básica de masa del SI y se define a partir de un valor fijado de la constante de Planck.

Unidad y símbolo Equivalencia

• Kilogramo (kg) 1000 g
• Hectogramo (hg) 100 g
• Decagramo (dag) 10 g
• Gramo (g) 1 g
• Decigramo (dg) 0,1 g
• Centigramo (cg) 0,01 g
• Miligramo (mg) 0,001 g

Unidades de medida de tiempo en el SI con sus equivalencias

Definición de segundo: 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.

Unidad y símbolo Equivalencia

• Segundo (s) 1
• Minuto (min) 60 s
• Hora (h) 60 min / 3600 s
• Día 24 h
• Año 365 días

A diferencia de las unidades de longitud y masa, las unidades de tiempo no siguen una escala decimal: una hora equivale a 60 minutos y un día a 24 horas. Por eso, para convertir una medida de tiempo conviene utilizar las equivalencias indicadas y no desplazar la coma decimal como se hace con los prefijos métricos.

Tablas de equivalencias de las magnitudes derivadas

Unidades de medida de superficie en SI y sus equivalencias

Unidad y símbolo Equivalencia

• Kilómetro cuadrado (km²) 1000000 m²
• Hectómetro cuadrado (hm²) 10000 m²
• Decámetro cuadrado (dam²) 100 m²
• Metro cuadrado (m²) 1 m²
• Decímetro cuadrado (dm²) 0,01 m²
• Centímetro cuadrado (cm²) 0,0001 m²
• Milímetro cuadrado (mm²) 0,000001 m²

Unidades de medida de capacidad en SI y sus equivalencias

Unidad y símbolo Equivalencia

• Kilolitro (kl) 1000 l
• Hectolitro (hl) 100 l
• Decalitro (dal) 10 l
• Litro (l) 1 l
• Decilitro (dl) 0,1 l
• Centilitro (cl) 0,01 l
• Mililitro (ml) 0,001 l

Unidades de medida de volumen en SI y sus equivalencias

Unidad y símbolo Equivalencia

• Kilómetro cúbico (km³) 1 000 000 000 m³
• Hectómetro cúbico (hm³) 1 000 000 m³
• Decámetro cúbico (dam³) 1 000 m³
• Metro cúbico (m³) 1 m³
• Decímetro cúbico (dm³) 0,001 m³
• Centímetro cúbico (cm³) 0,000001 m³
• Milímetro cúbico (mm³) 0,000000001 m³

Actualmente, el país que sigue utilizando este sistema de unidades es Estados Unidos. Hasta hace poco, Birmania y Liberia también hacían uso de este sistema, pero debido al comercio internacional, los gobiernos de dichos estados decidieron adoptar el sistema métrico, abandonando así el uso de las unidades del sistema anglosajón.

Este sistema está basado en la yarda, la libra y el segundo.

La tercera parte de la yarda corresponde al pie, una unidad de longitud. La libra, al igual que la yarda, es una unidad muy antigua; la libra es una unidad de masa.

Veamos la comparación entre unidades del Sistema Anglosajón y el Sistema Internacional.

Equivalencias entre unidades del Sistema Anglosajón y el SI

Magnitud Unidad de medida Símbolo Equivalencia con SI

• Longitud Pulgada in 25,4 mm
• Pie ft 0,3048 m
• Yarda yd 0,9144 m
• Milla mi 1609,344 m
• Superficie Pulgada cuadrada in² 6,4516 cm²
• Pie cuadrado ft² 0,0929 m²
• Acre acre 4046,856 m²
• Masa Libra lb 453,59 g
• Onza oz 28,3495 g

Al pasar de un sistema a otro, es útil conservar la unidad original hasta completar la conversión y redondear el resultado solo al final. Así se reducen errores, sobre todo cuando se realizan varios cálculos seguidos.

Para medir la capacidad de almacenamiento de información se utilizan los bytes. En las computadoras, la información se almacena y se transmite en forma de lenguaje binario, mediante códigos que utilizan como símbolos los números 0 y 1. Los datos y los procesos de una computadora se representan en código binario.

A continuación se presentan las unidades que utiliza el sistema informático para el almacenamiento de datos:

Unidad de medida Símbolo Equivalencia

• Bit (b) 1
• Byte (B) 8 bits
• Kilobyte (KB) 1024 bytes
• Megabyte (MB) 1024 KB
• Gigabyte (GB) 1024 MB
• Terabyte (TB) 1024 GB
• Petabyte (PB) 1024 TB
• Exabyte (EB) 1024 PB
• Zettabyte (ZB) 1024 EB
• Yottabyte (YB) 1024 ZB

En estas equivalencias se usa 1024 como factor entre unidades consecutivas, una convención frecuente para expresar capacidades informáticas. En algunos contextos, los prefijos decimales se utilizan con base 1000, por lo que es importante comprobar qué convención se aplica al comparar capacidades.

Imagen: Embou

Una de las primeras actividades del hombre en las que se vio la necesidad de medir fue en el ámbito de la construcción. Se dice entonces que las primeras unidades de medición que surgen son las de longitud. ¿Qué instrumentos se utilizaban para medir la longitud en aquel entonces? Se utilizaban las diferentes partes del cuerpo; por ejemplo, los egipcios usaban el codo y el brazo, mientras que los pueblos sumerios y los griegos utilizaban la medida del pie, que era aproximadamente la mitad del codo. Griegos y romanos también tenían la medida del paso.

Luego aparecería la medida de capacidad, ya que en aquellas épocas precisaban conocer la cantidad producida de los alimentos cultivados en la tierra para intercambiar producciones. También se utilizaban partes del cuerpo para medir, como el puñado: la cantidad que cabía al juntar las dos manos abiertas. Esto fue luego reemplazado por contenedores de cuero de animal.

Una curiosidad que al día de hoy sigue ocurriendo es que se confunda la medida de peso con la de masa. ¿Cuál es su diferencia? La masa es la cantidad de materia de un cuerpo. Por ejemplo, para cocinar una torta necesito 500 gramos de azúcar. El peso, en cambio, es la fuerza con la que la gravedad atrae esa masa; se mide como una fuerza y puede variar según la gravedad del lugar, aunque la masa permanezca igual.

Las unidades de masa más antiguas fueron granos de trigo o arroz (actualmente se mantiene su uso en el Sistema Anglosajón de unidades). Se utilizaba una balanza para comparar masas: de un lado se colocaba el cuerpo que se quería pesar y, del otro, la cantidad de granos equivalentes. En Egipto se encontró la balanza más antigua, que data del año 3800 a.C.

Recién en los siglos XVI y XVII, cuando empezó a desarrollarse con más fuerza el conocimiento científico, se vio la necesidad de adoptar un sistema preciso de unidades de medida. En el siglo XVIII se creó el sistema métrico. En el año 1832, el científico K. F. Gauss estableció un sistema de unidades basado en las unidades fundamentales de longitud, masa y tiempo. Más adelante aparecieron el Sistema Internacional de Unidades y el Sistema Anglosajón de unidades, que son actualmente los más utilizados.

La estandarización de las unidades hizo posible comparar mediciones realizadas en lugares distintos y compartir resultados con mayor claridad. Antes de que se generalizaran los sistemas comunes, una misma palabra podía referirse a cantidades diferentes según la región.

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