5. LAS UNIDADES (Teoría)
Clases de Física para el grado 1° de Bachillerato en España.
Clase No. 5: Las Unidades (Teoría).

Unidades de magnitudes físicas (fundamentales y derivadas) en diferentes sistemas (cegesimal, anglosajón e internacional).

Tema: Magnitudes Físicas y Unidades.
Material producido por #julioprofe en 2010, junto con el proyecto educativo CIBERMATEX (http://cibermatex.net).

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 Ya hemos visto que en la física se distinguen dos clases de magnitudes, las magnitudes fundamentales y las magnitudes derivadas. Cuando se hace la medición de una magnitud se obtiene un valor numérico que carece de sentido si no va acompañado de una unidad. Por ejemplo, decir que el tiempo que un motociclista viaja por una autopista E5 no tiene sentido. Sabemos que el tiempo puede medirse en días, en horas, en minutos, en segundos, en milisegundos, etc. Por esa razón se debe especificar la unidad, ya que es evidente que no es lo mismo 5 horas que 5 segundos. Entonces, para dar el dato correcto de una magnitud física se debe proporcionar el valor numérico y la unidad. Una longitud de 3 kilómetros, una masa de 50 miligramos, una velocidad de 80 millas por hora, una fuerza de 200 newtons, etc. En los ejemplos mostrados en esta imagen podemos apreciar en color amarillo la magnitud física, en color violeta el valor numérico y en color rojo la unidad. A lo largo de la historia el hombre ha empleado diferentes sistemas de unidades, un conjunto bien definido de unidades de medida. Esto ha obedecido al momento histórico de los pueblos que crearon e implementaron esos sistemas de unidades. También algunos los impusieron a otras culturas. En realidad cada científico o cada país podría operar con un sistema de unidades propio como es el caso de los países anglosajones que utilizan las millas, los pies, las libras, los grados Fahrenheit, etc. Sin embargo siempre ha existido una tendencia generalizada a usar sistemas de unidades unificados con el fin de facilitar la comunicación y el trabajo conjunto de técnicos, ingenieros y científicos de diferentes nacionalidades. Los sistemas de unidades más utilizados en física son el sistema segecimal conocido como CGS, el sistema anglosajón y el sistema internacional conocido como SI. El sistema segecimal debe su nombre a las iniciales de las unidades asignadas a las magnitudes fundamentales centímetro con su símbolo CM para la longitud, gramo con su símbolo G para la masa, segundo con su símbolo S para el tiempo. En el sistema CGS algunas magnitudes derivadas y sus unidades son, para la superficie la unidad es el centímetro cuadrado, para el volumen la unidad es el centímetro cúbico, para la velocidad la unidad es centímetro sobre segundo, para la fuerza la unidad es gramo por centímetro sobre segundo cuadrado que se llama DINA y para el trabajo o la energía la unidad es gramo por centímetro cuadrado sobre segundo cuadrado, esta unidad se conoce con el nombre de ERGIO. El sistema anglosajón también se conoce como sistema inglés o sistema imperial y se utiliza en Estados Unidos, Inglaterra y otros territorios de influencia anglosajona. En este sistema se utiliza el pie con su símbolo FT para la longitud, slug para la masa, segundo con su símbolo S para el tiempo. Las unidades de longitud del sistema anglosajón y sus equivalencias son, una pulgada su símbolo es IN que equivale a 2.54 centímetros, un pie como decíamos su símbolo es FT que equivale a 12 pulgadas y a su vez equivale a 30.48 centímetros, una llarna cuyo símbolo es YD que equivale a 3 pies y a su vez equivale a 36 pulgadas y esto es igual a 91.44 centímetros, una milla terrestre su símbolo es MI que equivale a 1760 yardas y a su vez es igual a 1609 metros. En el sistema anglosajón algunas magnitudes derivadas y sus unidades son, para la superficie la unidad es el pie cuadrado, para el volumen la unidad es el pie cúbico, para la velocidad la unidad es pie sobre segundo, para la fuerza la unidad es slug por pie sobre segundo cuadrado, esta unidad se conoce como libra fuerza y su símbolo es LBF, para la presión la unidad es libra fuerza sobre pulgada cuadrada, esta unidad se conoce como PSI, el sistema internacional conocido como SI, es el sistema de unidades más utilizado en el mundo y fue adoptado por la decimoprimera conferencia general de pesos y medidas que tuvo lugar en Paris en 1960. Las unidades en el sistema internacional para las siete magnitudes fundamentales de la física son, para la longitud la unidad es el metro, para la masa es el kilogramo, para el tiempo es el segundo, para la intensidad de corriente eléctrica es el amper o amperio, para la temperatura es el kelvin, para la intensidad luminosa es la candela y para la cantidad de sustancia es el mol, entre paréntesis podemos apreciar el símbolo de cada unidad. Como se pudo observar en el sistema internacional la unidad para la longitud es el metro, la unidad para la masa es el kilogramo y la unidad para el tiempo es el segundo, por ello el sistema internacional se conocía con el nombre de sistema MKS. En el sistema internacional algunas magnitudes derivadas y sus unidades son, para la fuerza la unidad es el kilogramo por metro sobre segundo cuadrado, esta unidad se conoce como newton, para el trabajo o energía la unidad es newton por metro, unidad que se conoce como joule, para la presión la unidad es newton sobre metro cuadrado, unidad que se conoce como pascal, para la potencia la unidad es joule sobre segundo, unidad que se conoce como watt o vatio y para la carga eléctrica la unidad es amperio por segundo, unidad que se conoce como coulomb o colombio. Estas son entonces las unidades que más se utilizan en el estudio de la física. Algunas recomendaciones Al resolver problemas de física es muy importante revisar que la información que se tiene sea compatible, es decir que todas las magnitudes conocidas estén expresadas en un mismo sistema de unidades. Para lograr esto es indispensable realizar lo que se conoce como conversión de unidades, un proceso que debe ejecutarse con mucha destreza para tener éxito en el correcto planteamiento y desarrollo de los problemas de física. También es muy importante recordar que al terminar un problema deben escribirse las unidades correspondientes a la magnitud que se ha encontrado para que ésta tenga un verdadero sentido físico.
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