Contenido: Mediciones. Unidades de medida. Sistema de unidades. El sistema internacional de unidades (SI). Unidades derivadas del sistema métrico decimal. Equivalencia de las unidades inglesas.
Mediciones
La medición es un proceso básico de la ciencia que consiste en comparar un patrón seleccionado con el objeto o fenómeno cuya magnitud física se desea medir para ver cuántas veces el patrón está contenido en esa magnitud. Clasificación de los errores.
Unidades de medida
Al patrón de medir le llamamos también Unidad de medida.
Debe cumplir estas condiciones:
– Ser inalterable, esto es, no ha de cambiar con el tiempo ni en función de quién realice la medida.
– Ser universal, es decir utilizada por todos los países.
– Ha de ser fácilmente reproducible.
Reuniendo las unidades patrón que los científicos han estimado más convenientes, se han creado los denominados Sistemas de Unidades.
Sistema Internacional ( S.I.)
Este nombre se adoptó en el año 1960 en la XI Conferencia General de Pesos y Medidas, celebrada en París buscando en él un sistema universal, unificado y coherente que toma como Magnitudes fundamentales: Longitud, Masa, Tiempo, Intensidad de corriente eléctrica, Temperatura termodinámica, Cantidad de sustancia, Intensidad luminosa.
Toma además como magnitudes complementarias: ángulo plano y ángulo sólido.
Sistema de unidades
En las ciencias físicas tanto las leyes como las definiciones relacionan matemáticamente entre sí grupos, por lo general amplios, de magnitudes.
Por ello es posible seleccionar un conjunto reducido pero completo de ellas de tal modo que cualquier otra magnitud pueda ser expresada en función de dicho conjunto.
Esas pocas magnitudes relacionadas se denominan magnitudes fundamentales, mientras que el resto que pueden expresarse en función de las fundamentales reciben el nombre de magnitudes derivadas.
Cuando se ha elegido ese conjunto reducido y completo de magnitudes fundamentales y se han definido correctamente sus unidades correspondientes, se dispone entonces de un sistema de unidades.
La definición de unidades dentro de un sistema se atiene a diferentes criterios. Así la unidad ha de ser constante como corresponde a su función de cantidad de referencia equivalente para las diferentes mediciones, pero también ha de ser reproducible con relativa facilidad en un laboratorio.
Así, por ejemplo, la definición de amperio como unidad de intensidad de corriente ha evolucionado sobre la base de este criterio.
Debido a que las fuerzas se saben medir con bastante precisión y facilidad, en la actualidad se define el amperio a partir de un fenómeno electromagnético en el que aparecen fuerzas entre conductores cuya magnitud depende de la intensidad de corriente.
El sistema internacional de unidades (SI)
Las condiciones de definición de un sistema de unidades permitiría el establecimiento de una considerable variedad de ellos.
Así, es posible elegir conjuntos de magnitudes fundamentales diferentes o incluso, aun aceptando el mismo conjunto, elegir y definir unidades distintas de un sistema a otro.
Desde un punto de vista formal, cada científico o cada país podría operar con su propio sistema de unidades, sin embargo, y aunque en el pasado tal situación se ha dado con cierta frecuencia (recuérdense los países anglosajones con sus millas, pies, libras, grados Fahrenheit, etc.), existe una tendencia generalizada a adoptar un mismo sistema de unidades con el fin de facilitar la cooperación y comunicación en el terreno científico y técnico.
En esta línea de acción, la XI Conferencia General de Pesas y Medidas celebrada en París en 1960, tomó la resolución de adoptar el llamado con anterioridad Sistema Práctico de Unidades, como Sistema Internacional, que es, precisamente, como se le conoce a partir de entonces.
El Sistema Internacional de Unidades (abreviadamente SI) distingue y establece, además de las magnitudes básicas y de las magnitudes derivadas, un tercer tipo formado por aquellas que aún no están incluidas en ninguno de los dos anteriores, son denominadas magnitudes suplementarias.
El SI toma como magnitudes fundamentales la longitud, la masa, el tiempo, la intensidad de corriente eléctrica, la temperatura absoluta, la intensidad luminosa y la cantidad de sustancia, y fija las correspondientes unidades para cada una de ellas.
A estas siete magnitudes fundamentales hay que añadir dos suplementarias asociadas a medidas angulares, el ángulo plano y el ángulo sólido.
La definición de las diferentes unidades fundamentales ha evolucionado con el tiempo al mismo ritmo que las propias ciencias físicas.
Así, el segundo se definió inicialmente como 1/86 400 la duración del día solar medio, esto es, promediado a lo largo de un año.
Un día normal tiene 24 horas aproximadamente, es decir 24 • 60 = 1 400 • 60 = 86 400 segundos; no obstante, esto tan sólo es aproximado, pues la duración del día varía a lo largo del año en algunos segundos, de ahí que se tome como referencia la duración promediada del día solar.
Pero debido a que el periodo de rotación de la Tierra puede variar, y de hecho varía, se ha acudido al átomo para buscar en él un periodo de tiempo fijo al cual referir la definición de su unidad fundamental.
Unidades derivadas del sistema métrico decimal
– Longitud: El metro tiene como múltiplos: el decámetro (Dm), el Hectómetro (Hm) y el kilómetro (Km) y como submúltiplos: el decímetro (dm), centímetro (cm) y el milímetro (mm).
1m = 0.1 Dm. = 0.01 Hm. = 0.001 Km.
1m. = 10 dm. = 100 cm. = 1000 mm.
Cada unidad equivale a 10 veces la unidad inferior.
– Superficie: Las superficies o áreas se miden con unidades de longitud elevadas al cuadrado. La unidad M.K.S. de superficie es el metro cuadrado.
1m2 = 0.01 Dm2 = 0.000,1 Hm2 = 0.000,001 Km2
1m2 = 100 dm2 = 10,000 cm2 = 1, 000,000 mm2
Cada unidad equivale a 100 veces la unidad inferior.
– Volumen: Los volúmenes se miden con unidades de longitud elevadas al cubo. La unidad M.K.S. de volumen es el metro cúbico.
1m3 = 0.001 Dm3 = 0.000.001 Hm.3 = 0.000,000,001 Km3
1m3 = 1 000 dm3 = 1,000,000 cm3 = 1,000,000,000 mm3
Cada unidad equivale a 1000 veces la unidad inferior.
– Capacidad: Las unidades de capacidad se utilizan para medir el volumen de los líquidos. La principal unidad es el «litro» (1.) que equivale a 1 decímetro cúbico. Los múltiplos del litro son: el decalitro (Dl.) el hectolitro (Hl.), y el kilolitro (Kl.); y los submúltiplos: el decilitro (dl.), el centilitro (cl.) y el mililitro (ml.).
1 l. = 0.1 Dl. = 0.01 Hl. = 0.001 Kl.
1 l. = 10 dl. = 100 cl. = 1, 000 ml.
Las equivalencias con las unidades de volumen son:
1 Kl. = 1 m3; 1 l. = 1 dm3; 1 ml. = 1 cm3
– Masa: Los múltiplos del kilogramo son el quintal métrico y la tonelada métrica (ton. m.) Y los submúltiplos: el hectogramo (Hg.) el decagramo (Dg.) el gramo (g.), el decigramo (dg.), el centigramo (cg.) y el miligramo (mg.)
1 Ton. m = 10 quintal m. = 1000 Kg.
1 Kg. = 10 Hg. = 100 Dg. = 1000 g.
1 g. = 10 dg. = 100 cg. = 1000 mg.
Equivalencia de las unidades inglesas
– Longitud: 1 milla = 1609 m.; 1 yarda = 0.915m.; 1 pie = 0.305 m. 1 pulgada = 0.0254 m.
– Superficie: 1 yarda2 = (0.915 m.)2 = 0.836 m2
1 pie2 = (0.305 m.)2 = 0.0929 m2
1 pulgada2 = (0.0254 m.) 2 = 0.000645 m2
–Volumen y capacidad: 1 yarda3 = (0.915 m.)3 = 0.765 m3
1 pie3 = (0.305 m.)3 = 0.0283 m3
1 pulgada3 = (0.0254 m.)3 = 0.0000164 m3
1 galón = 3.785 litros = 0.003785 m3
– Masa: 1 slug = 32.2 libras masa = 14.6 Kg.
1 libra masa = 0.454 Kg.; 1 onza = 0.0283 Kg.
1 tonelada inglesa = 907 Kg.
Clasificación de los errores
–Errores groseros o fallas: Caracteriza a los errores groseros, el hecho de que su magnitud excede la que puede preverse teniendo en cuenta los medios con que opera.
Estos errores provienen generalmente de la distracción del observador, y para ellos no existe teoría.
El cuidado con que trabaja el observador contribuye a disminuir la frecuencia de estos errores los cuales es necesario precaverse mediante oportunas operaciones de control.
– Errores sistemáticos: Se llaman así porque se repiten sistemáticamente en el mismo valor y sentido en todas las mediciones que se efectúan en iguales condiciones.
Las causas de estos errores están perfectamente determinadas y pueden ser corregidas mediante ecuaciones matemáticas que eliminen el error.
En algunos casos pueden emplearse distintos artificios que hacen que la perturbación se autoelimine.
En virtud de las causas que originan este tipo de error, es conveniente realizar una subdivisión de los errores sistemáticos:
– Errores que introducen los instrumentos o errores de ajuste.
– Errores debidos a la conexión de los instrumentos o errores de método.
– Errores por causas externas o errores por efecto de las magnitudes de influencia.
– Errores por la modalidad del observador o ecuación personal.
– Error aleatorio: En ingeniería y física, el error aleatorio es aquel error inevitable que se produce por eventos únicos imposibles de controlar durante el proceso de medición.
Se contrapone al concepto de error sistemático.
En un estudio de investigación, el error aleatorio viene determinado por el hecho de tomar sólo una muestra de una población para realizar inferencias. Puede disminuirse aumentando el tamaño de la muestra. Cuantificación:
Prueba de hipótesis o cálculo de intervalo de confianza. Las fuentes de los errores aleatorios son difíciles de identificar o sus efectos no pueden corregirse del todo.
Son numerosos y pequeños pero su acumulación hace que las medidas fluctúen alrededor de una media.
En virtud de las causas que originan este tipo de error, es conveniente realizar una subdivisión de los errores aleatorios:
– Rozamientos internos.
– Acción externa combinada.
– Errores de apreciación de la indicación.
– Errores de truncamiento.
Fuentes: es.wikipedia.org / rincondelvago.com / paginadigital.com.ar / textoscientificos.com