El sistema internacional de unidades nace debido a que el pasado existían diferentes unidades para tomar medidas, cada población tomaba un patrón y cuando se compartía información se presentaban diferentes inconvenientes.
Por ejemplo en algún lugar del mundo la unidad fundamental para medir la distancia era el tamaño del pie del rey, cuando se quería comprar algún producto, para este caso vamos a ejemplificar con tela, la población pedía 100 pies de tela y todos sabían la cantidad exacta a la que se estaba haciendo referencia.
Sin embargo con el pasar del tiempo la economía fue creciendo y cuando se empezaron a hacer transacciones con otras poblaciones, empezaron a surgir los problemas.
Cuando se pedían 100 pies de tela en la primera población todos sabían la cantidad a la cual se estaba haciendo referencia, pero en la segunda población al pedir 100 pies de tela la medida era diferente ya que el rey tenía un tamaño de pie diferente al de la primera población.
Como los tamaños de los pies de cada rey eran diferentes al comprar 100 pies de tela se podía recibir una cantidad inferior a la que se tenía en mente y eso generaba conflictos en la cantidad de dinero a pagar por lo que se decidió tomar medidas en el asunto naciendo así el Sistema Internacional de Unidades.
El Sistema Internacional de Unidades (SI, por sus siglas en francés Système international d’unités) se creó en 1960 por la onceava conferencia general de pesos y medidas.
La conferencia se ha mantenido vigente hasta el día de hoy, allí se estandarizaron las unidades con las que la humanidad iba a trabajar.
Tabla de contenidos
¿Qué es una unidad?
Es una cantidad que se adopta como patrón para comparar con ella cantidades de la misma especie, por ejemplo cuando decimos que una mesa mide 3 metros significa que la mesa es tres veces mayor que la unidad tomada como patrón, es decir que el metro.
¿Qué características debe tener una unidad patrón?
Todas las unidades patrón deben contar con al menos tres características que son:
- Ser universal: es la capacidad de dar el mismo resultado en mediciones diferentes cuando se realizan a las mismas condiciones en diferentes lugares. Esta característica se evalúa en varios lugares, por ejemplo un segundo en México tarda exactamente lo mismo que un segundo en España.
- Ser reproducible: es la capacidad de dar el mismo resultado en mediciones diferentes cuando se realizan a las mismas condiciones en diferentes periodos de tiempo. Esta característica siempre se evalúa a largo plazo, por ejemplo un kilogramo de hoy debe ser igual a un kilogramo dentro de 20 años.
- Ser exacta: es la capacidad de dar el mismo resultado.
¿Cuáles son las constantes del sistema internacional de unidades?
Antes de definir las unidades fundamentales y derivadas el Sistema Internacional de Unidades definió siete constantes que sustentan las definiciones, estás son:
- La frecuencia de la transición hiperfina del estado fundamental no perturbado del átomo de cesio 133 es de 9 192 631 770 Hz.
- c: la velocidad de la luz en el vacío es 299 792 458 m/s
- h: la constante de Planck es 6. 626 070 15 x 10 -34 J-s
- e: la carga elemental es 1. 602 176 634 x 10 -19 C
- k: la constante de Boltzmann es 1.380 649 x 10 -23 J/K
- NA : la constante de Avogadro es 6.022 140 76 x 10 23 mol-1
- Kcd: la eficacia luminosa de la radiación monocromática es 540 x 1012 Hz es 683 lm/W
Teniendo en cuenta estas constantes se determinaron las unidades fundamentales.
¿Cuáles son las unidades fundamentales?
El sistema internacional de unidades fijó siete unidades fundamentales que expresan magnitudes físicas, estas son:
| Magnitud física | Nombre de la unidad | Símbolo |
| Longitud | Metro | m |
| Masa | Kilogramo | kg |
| Tiempo | Segundo | s |
| Temperatura | Kelvin | K |
| Intensidad de corriente | Amperio | A |
| Intensidad luminosa | Candela | Cd |
| Cantidad de sustancia | Mol | Mol |
¿Qué es un metro?
Es la longitud que recorre la luz en el vacío durante un intervalo de tiempo de 1/299 792 458 segundos.
¿Qué es un kilogramo?
Se define al fijar el valor numérico de la constante de Planck, h que equivale a 6. 626 070 15 x 10 -34 cuando se expresa en la unidad de Joule-segundo que es equivalente a kg-m2 – s-1 de acuerdo con las definiciones de metro y segundo.
¿Qué es un 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 no perturbado del átomo de cesio 133
¿Qué es un Kelvin?
Es igual a la variación de temperatura termodinámica que da lugar a una variación de energía térmica kT de 1. 380 649 x 10-23 Joules.
¿Qué es un amperio?
Es la corriente eléctrica que corresponde al flujo de 1/(1. 602 176 634 x 10-19 ) = 6.241 509 074 x 1018 cargas elementales por segundo
¿Qué es una candela?
Es la intensidad luminosa, en una dirección determinada de una fuente que emite radiación monocromática de frecuencia 540 x 1012 Hz.
Tiene una intensidad radiante en esa dirección de 1/683 W/sr
¿Qué es un mol?
Es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene 6.022 140 76 x 1023 entidades elementales especificadas.
Por ejemplo átomos, moléculas, partículas, entre otras.
¿Cuáles son las unidades derivadas?
| Magnitud derivada | Nombre de la unidad | Símbolo | Explicación |
| Aceleración | Metro por segundo al cuadrado | m/s2 | 1 m/s2 es la aceleración de un cuerpo, animado de movimiento uniformemente variado, cuya velocidad varía cada segundo, 1 m/s. |
| Actividad catalítica | Katal | kat | |
| Actividad radiactiva | Becquerel | Bq | |
| Ángulo plano | Radián | rad | |
| Ángulo sólido | Estereorradián | sr | |
| Área | Metro cuadrado | m2 | |
| Capacitancia eléctrica | Faradio, Farad | F | 1 F es la capacidad de un condensador eléctrico que entre sus armaduras aparece una diferencia de potencial eléctrico de 1 volt, cuando está cargado con una cantidad de electricidad igual a 1 coulomb. |
| Carga eléctrica | Culombio, Coulomb | C | 1 C es la cantidad de electricidad transportada en 1 segundo por una corriente de intensidad 1 ampere. |
| Concentración | Mol por metro cúbico | mol/m3 | |
| Conductancia eléctrica | Siemens | S | |
| Conductividad térmica | Vatio por metro Kelvin | W/mK | 1 W/mK 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 watt. |
| Densidad | Kilogramo por metro cúbico | kg/m3 | |
| Densidad de energía | Julio por metro cúbico | J/m3 | |
| Dosis absorbida de radiación ionizante | Gray | Gy | |
| Energía específica | Julio por kilogramo | J/kg | |
| Energía molar | Julio por mol | J/mol | |
| Equivalencia de dosis de radiación ionizante | Sievert | Sv | |
| Exposición (rayos X y gamma) | Culombio por kilogramo | C/kg | |
| Flujo luminoso | Lumen | lm | |
| Flujo magnético | Weber | Wb | 1 Wb es el flujo magnético que, al atravesar un circuito de una sola espira produce en la misma una fuerza electromotriz de 1 volt si se anula dicho flujo en un segundo por decaimiento uniforme. |
| Flujo volumétrico (caudal) | Metro cúbico por segundo | m3/s | |
| Fuerza | Newton | N | 1 N es la fuerza que, aplicada a un cuerpo que tiene una masa de 1 kilogramo, le comunica una aceleración de 1 metro por segundo cuadrado. |
| Inducción magnética | Tesla | T | 1 T es la inducción magnética uniforme que, repartida normalmente sobre una superficie de 1 metro cuadrado, produce a través de esta superficie un flujo magnético total de 1 weber. |
| Inductancia | Henrio, Henry | H | 1 H es la inductancia eléctrica de un circuito cerrado en el que se produce una fuerza electromotriz de 1 volt, cuando la corriente eléctrica que recorre el circuito varía uniformemente a razón de un ampere por segundo. |
| Intensidad de campo eléctrico | Voltio por metro | V/m | 1 V/m 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 coulomb. |
| Intensidad de campo magnético | Amperio por metro | A/m | |
| Irradiancia, densidad de flujo de calor | Vatio por metro cuadrado | W/m2 | |
| Luminosidad | Lux | lx | |
| Momento de fuerza | Newton metro | N m | |
| Permeabilidad magnética | Henrio por metro | H/m | |
| Potencia | Vatio, Watt | W | 1 W es la potencia que da lugar a una producción de energía igual a 1 joule por segundo. |
| Potencial eléctrico, fuerza electromotriz | Voltio, volt | V | 1 V es la diferencia de potencial eléctrico que existe entre dos puntos de un hilo conductor que transporta una corriente de intensidad constante de 1 ampere cuando la potencia disipada entre estos puntos es igual a 1 watt. |
| Presión | Pascal | Pa | 1 Pa es la presión uniforme que, actuando sobre una superficie plana de 1 metro cuadrado, ejerce perpendicularmente a esta superficie una fuerza total de 1 newton. |
| Resistencia eléctrica | Ohmio, Ohm | Ω | 1Ω es la resistencia eléctrica que existe entre dos puntos de un conductor cuando una diferencia de potencial constante de 1 volt aplicada entre estos dos puntos produce, en dicho conductor, una corriente de intensidad 1 ampere, cuando no haya fuerza electromotriz en el conductor. |
| Tasa de dosis absorbida | Gray por segunddo | Gy/s | |
| Tensión superficial | Julio por metro cuadrado | J/m2 | |
| Trabajo | Julio, Joule | J | 1 J es el trabajo producido por una fuerza de 1 newton, cuyo punto de aplicación se desplaza 1 metro en la dirección de la fuerza. |
| Velocidad | Metro por segundo | m/s | 1 m/s es la velocidad de un cuerpo que, con movimiento uniforme, recorre, una longitud de un metro en 1 segundo |
| Velocidad angular | Radián por segundo | rad/s | 1 rad/s es la velocidad de un cuerpo que, con una rotación uniforme alrededor de un eje fijo, gira en 1 segundo, 1 radián. |
| Viscosidad cinemática, coeficiente de difusión | Metro cuadrado por segundo | m2/s | |
| Viscosidad dinámica | Pascal segundo | Pa s | 1 Pa s 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. |
| Volumen | Metro cúbico | m3 | |
| Volumen específico | Metro cúbico por kilogramo | m3/kg | |
| Volumen molar | Metro cúbico por mol | m3/mol |
Sistema de unidades coherentes
El sistema internacional de unidades permite tener un sistema de unidades coherentes con las magnitudes que se están estudiando. Por ejemplo cuando se plantea el siguiente problema :
¿Cuál es la velocidad de un ciclista que en un sprint recorre 500 metros en 20 segundos?
Teniendo en cuenta la tabla de unidades derivadas podemos evidenciar que la velocidad se expresa en m/s
La velocidad que se debe expresar en metros por segundo es igual a la distancia (que se mide en metros) sobre el tiempo que tarda el recorrido (segundos)
La velocidad con la que realiza el sprint es de 25 m/s, se puede así evidenciar que todas las unidades tanto fundamentales como derivadas siempre son coherentes.
La coherencia significa que una velocidad no va a tener como resultado por ejemplo 25 pascales, o 25 kilogramos.
Múltiplos y submúltiplos del sistema internacional de unidades
En algunas ocasiones es necesario el uso de números muy grandes, por ejemplo cuando hablamos de la distancia de la Tierra a una estrella lejana.
En otras ocasiones los números son muy pequeños, por ejemplo el tamaño de la célula.
Por esta razón fue diseñado un sistema de prefijos que evita el uso de esas cantidades numéricas y facilita la comprensión de las cantidades.
| Factor | Prefijo | Símbolo |
| 1024 | Yota | Y |
| 1021 | Zeta | Z |
| 1018 | Exa | E |
| 1015 | Peta | P |
| 1012 | Tera | T |
| 109 | Giga | G |
| 106 | Mega | M |
| 103 | Kilo | k |
| 102 | Hecto | h |
| 101 | Deca | da |
| 10-1 | Deci | d |
| 10-2 | Centi | c |
| 10-3 | Mili | m |
| 10-6 | Micro | µ |
| 10-9 | Nano | n |
| 10-12 | Pico | p |
| 10-15 | Femto | f |
| 10-18 | Atto | a |
| 10-21 | Zepto | z |
| 10-24 | Yocto | y |
Para utilizarse simplemente se coloca el prefijo antes de la unidad, por ejemplo en lugar de escribir 0.0000000000000000000045 metros se escribiría 4.5 zeptometros lo que facilita enormemente la comprensión de la cantidad.
Ejemplos de múltiplos y submúltiplos del sistema internacional de unidades
| Valor sin uso de múltiplos o submúltiplos | Valor escrito con uso de múltiplos o submúltiplos | Valor con uso de múltiplos o submúltiplos |
| 0.000006 Joules | 6 microjoules | 6µJ |
| 2 990 000 000 metros | 2.99 gigametros | 2.99 Gm |
| 4000000000000000000000000 segundos | 4 yotasegundos | 4Ys |
| 0.000000000012 Watts | 12 picowatts | 12 pW |
| 0.43 Pascales | 43 centipascales | 43 cPa |
| 1000 Newton | 1 kilonewton | 1 kN |
Conversión con múltiplos y submúltiplos del sistema internacional de unidades
En algunas ocasiones podemos tener las unidades escritas con ciertos múltiplos o submúltiplos pero necesitarlas en otro.
Este tipo de problema hace necesario aprender a hacer las conversiones de una forma sencilla.
Lo primero es utilizar factores de conversión teniendo en cuenta la unidad fundamental o derivada.
Luego las tablas de múltiplos y submúltiplos, de este modo se opera matemáticamente y se obtiene la respuesta.
Ejemplo 1:
¿Cuántos hectómetros son 850 milímetros?
Solución
La cantidad conocida son los 850 milímetros, se tiene en cuenta el factor de conversión ( 1 metro son 103 milímetros) para pasar a metros y luego esos metros se pasan a hectómetros con el segundo factor de conversión (1 hectómetro son 102 metros)
De este modo se tiene que 850 milímetros equivalen a 0.0085 hectómetros.
Ejemplo 2:
¿Cuántos microsegundos son 45 kilosegundos?
Solución:
La cantidad conocida son los 45 kilosegundos, se tiene en cuenta el factor de conversión ( 103 segundos son 1 kilosegundo) para pasar a segundos y luego esos segundos se pasan a microsegundos con el segundo factor de conversión (106 microsegundos son 1 segundo)
Unidades no válidas en el sistema internacional
Debido a que algunas unidades fueron utilizadas por mucho tiempo pero no tienen un fundamento físico el Sistema Internacional de Unidades ha recomendado su desuso.
Sistema cegesimal, unidades CGS
Es un sistema donde las unidades son centímetro, gramo y segundo de allí su nombre CGS.
Estas unidades no son aceptadas en el Sistema Internacional de Unidades, ni ninguna de las derivaciones propias de estas unidades.
Unidades inglesas
Otro sistema que no está avalado por el Sistema Internacional de Unidades es el de unidades inglesas.
Se recomienda que no se utilicen más las unidades pulgadas, libras, galones, entre otras.
Reglas y convenciones en la escritura de las unidades
Tipo de letra
El Sistema Internacional de Unidades recomienda el uso de letras romanas (normales) para escribir las unidades.
Las letras son las mismas que se utilizan en los textos, no hace falta escribirse en cursiva, negrita, subrayado ni otra convención.
Mayúsculas
Las unidades se deben escribir en letras minúsculas excepto cuando el nombre de la unidad derive del nombre de una persona. Por ejemplo se debe escribir:
- m (metro)
- T (Tesla)
- kg (kilogramo)
- Pa (Pascal)
Como se observa solo tienen mayúsculas aquellas unidades derivadas de los nombres.
Plurales
Los símbolos de las unidades no tienen ningún cambio así se quiera referir al plural. Por ejemplo se debe escribir:
- Ese cuerpo tiene una masa de 85 kg
- Han transcurrido 500 s desde que empezó la lluvia
- El circuito tiene 120 V.
Puntuación
Los símbolos de las unidades no van seguidos de un punto a menos que vaya al final de una oración.
¿Cómo referenciarnos?
Si deseas incluir esta información en alguno de tus trabajos no olvides referenciarnos, puedes hacerlo así:
Munévar, R. (7 de abril de 2024) Catalizador. Ecuacionde.com. Recuperado el día/mes/año (inserta aquí la fecha del día que consultas nuestra web) de https://ecuacionde.com/catalizador
Gracias por visitar nuestra página web.
Te invitamos a seguir descubriendo nuestro contenido
No responses yet