miércoles, 1 de octubre de 2014

Sistema Internacional de Unidades

El Sistema Internacional de Unidades (del francés Le Système International d'Unités), abreviado SI, es el sistema de unidades que se usa en casi todos los países.
Es el heredero del antiguo Sistema Métrico Decimal y por ello también se conoce como «sistema métrico», especialmente por las personas de más edad y en las pocas naciones donde aún no se ha implantado para uso cotidiano.
Se instauró en 1960, en la XI Conferencia General de Pesas y Medidas, durante la cual inicialmente se reconocieron seis unidades físicas básicas. En 1971 se añadió la séptima unidad básica: el mol.
Una de las características trascendentales, que constituye la gran ventaja del Sistema Internacional, es que sus unidades se basan en fenómenos físicos fundamentales. Excepción única es la unidad de la magnitud masa, el kilogramo, definida como «la masa del prototipo internacional del kilogramo», un cilindro de platino e iridio almacenado en una caja fuerte de la Oficina Internacional de Pesas y Medidas.nota 1
Las unidades del SI constituyen referencia internacional de las indicaciones de los instrumentos de medición, a las cuales están referidas mediante una concatenación ininterrumpida de calibraciones o comparaciones.
Esto permite lograr equivalencia de las medidas realizadas con instrumentos similares, utilizados y calibrados en lugares distantes y, por ende, asegurar —sin necesidad de duplicación de ensayos y mediciones— el cumplimiento de las características de los productos que son objeto de transacciones en el comercio internacional, su intercambiabilidad.
Entre los años 2006 y 2009 el SI se unificó con la norma ISO 31 para instaurar el Sistema Internacional de Magnitudes (ISO/IEC 80000, con las siglas ISQ).

Unidades básicas (fundamentales)

Magnitud física básica Símbolo dimensional Unidad básica Símbolo de la unidad Definición
Longitud L metro m Longitud que en el vacío recorre la luz durante un 1/299 792 458 de segundo.
Masa M kilogramonota 2 kg Masa de un cilindro de diámetro y altura 39 milímetros, aleación 90 % platino y 10 % iridio, custodiado en la Oficina Internacional de Pesas y Medidas, en Sèvres, Francia. Aproximadamente la masa de un litro de agua pura a 14,5 °C o 286,75 K.
Tiempo T segundo s Duración de 9 192 631 770 periodos de la radiación de transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133.
Corriente eléctrica I ampere o amperio A 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 newtons por metro de longitud.
Temperatura Θ kelvin K 1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua. El cero de la escala Kelvin coincide con el cero absoluto (−273,15 grados Celsius2 ).
Cantidad de sustancia N mol mol Cantidad de materia que hay en tantas entidades elementales como átomos hay en 0,012 kg del isótopo carbono-12. Si se emplea el mol, es necesario especificar las unidades elementales: átomos, moléculas, iones, electrones u otras partículas o grupos específicos de tales partículas. Véase masa molar del átomo de 12C a 12 gramos/mol. Véase número de Avogadro.
Intensidad luminosa J candela cd Intensidad luminosa, en una dirección dada, de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 5,4·1014 Hz y cuya intensidad energética en dicha dirección es 1/683 vatios por estereorradián. Véanse lumen, lux, iluminación física.
Las unidades pueden llevar prefijos del Sistema Internacional, que van de 1000 en 1000: múltiplos (ejemplo: kilo indica mil; 1 km = 1000 m), o submúltiplos (ejemplo: mili indica milésima; 1 mA = 0,001 A).
  • Múltiplos (en mayúsculas a partir de Mega): deca (da), hecto (h), kilo (k), mega (M), giga (G), tera (T), peta (P), exa (E), zetta (Z), yotta (Y).
  • Submúltiplos (en minúsculas): deci (d), centi (c), mili (m), micro (μ), nano (n), pico (p), femto (f), atto (a), zepto (z), yocto (y) 

Unidades derivadas

Mediante esta denominación se hace referencia a las unidades utilizadas para expresar magnitudes físicas que son resultado de combinar magnitudes físicas básicas.
No se debe confundir este concepto con los de múltiplos y submúltiplos, que se utilizan tanto en las unidades básicas como en las derivadas, sino que siempre se le ha de relacionar con las magnitudes expresadas.
Si éstas son longitud, masa, tiempo, intensidad de corriente eléctrica, temperatura, cantidad de substancia o intensidad luminosa, se trata de una magnitud básica. Todas las demás son derivadas.

Ejemplos de unidades derivadas

  • Unidad de volumen o metro cúbico, resultado de combinar tres veces la longitud.
  • Unidad de densidad o cantidad de masa por unidad de volumen, resultado de combinar masa (magnitud básica) con volumen (magnitud derivada). Se expresa en kilogramos por metro cúbico. Carece de 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; la aceleración es derivada. Por tanto, la unidad resultante (kg • m • s−2) es derivada, de nombre especial: newton.nota 3
  • Unidad de energía. Es la energía necesaria para mover un objeto una distancia de un metro aplicándole una fuerza de un newton; es decir, fuerza por distancia. Se le denomina julio (unidad) (en inglés, joule). Su símbolo es J. Por tanto, J = N • m.
En cualquier caso, mediante las ecuaciones dimensionales correspondientes, siempre es posible relacionar unidades derivadas con básicas. 

Definiciones de las unidades derivadas

Definición: un hercio es un ciclo por segundo.
\mathrm{Hz=\frac{1}{s}}
Definición: un newton es la fuerza necesaria para proporcionar una aceleración de 1 m/s² a un objeto cuya masa sea de 1 kg.
\mathrm{\,N =\frac{kg\cdot m}{s^2}}
Definición: un pascal es la presión normal (perpendicular) que una fuerza de un newton ejerce sobre una superficie de un metro cuadrado.
\mathrm{Pa=\frac{N}{m^2}=\frac{kg}{s^2 \cdot m}}
Definición: un julio es el trabajo realizado por una fuerza de 1 newton para desplazar 1 m en la dirección de la fuerza a un objeto cuya masa sea de 1 kg.
\mathrm{\,J =\frac{kg\cdot m^2}{s^2}}
Definición: un vatio es la potencia que genera una energía de un julio por segundo. En términos eléctricos, un vatio es la potencia producida por una diferencia de potencial de un voltio y una corriente eléctrica de un amperio.
\mathrm{W=\frac{J}{s}=V\cdot A=\frac{m^2\cdot kg}{s^3}}
Definición: un culombio es la cantidad de electricidad que una corriente de un amperio de intensidad transporta durante un segundo.
\mathrm{C=F\cdot V=A\cdot s}
Definición: diferencia de potencial a lo largo de un conductor cuando una corriente de una intensidad de un amperio utiliza un vatio de potencia.
\mathrm{V=\frac{J}{C}=\frac{m^2\cdot kg}{s^3\cdot A}}
Definición: un ohmio es la resistencia eléctrica existente entre dos puntos de un conductor cuando -en ausencia de fuerza electromotriz en éste- una diferencia de potencial constante de un voltio aplicada entre esos dos puntos genera una corriente de intensidad de un amperio.
\Omega=\dfrac{\mbox{V}}{\mbox{A}}=\dfrac{\mbox{m}^2 \cdot \mbox{kg}}{\mbox{s}^{3} \cdot \mbox{A}^2}
Definición: un siemens es la conductancia eléctrica existente entre dos puntos de un conductor de un ohmio de resistencia.
\mathrm{S=\frac{1}{\Omega}}
Definición: un faradio es la capacidad de un conductor que con la carga estática de un culombio adquiere una diferencia de potencial de un voltio.
\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}}
Definición: un tesla es una inducción magnética uniforme que, repartida normalmente sobre una superficie de un metro cuadrado, a través de esta superficie produce un flujo magnético de un weber.
\mathrm{T=\frac{Wb}{m^2}=\frac{V\cdot s}{m^2}=\frac{kg}{C\cdot s}=\frac{kg}{s^2\cdot A}}
  • Weber (Wb). Unidad de flujo magnético.
Definición: un weber es el flujo magnético que al atravesar un circuito uniespiral genera en éste una fuerza electromotriz de un voltio si se anula dicho flujo en un segundo por decrecimiento uniforme.
\mathrm{Wb=V\cdot s=T \cdot m^2=\frac{m^2\cdot kg}{s^2\cdot A}}
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}}
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}
Definición: un estereorradián es el ángulo sólido que, teniendo su vértice en el centro de una esfera, sobre la superficie de ésta cubre un área igual a la de un cuadrado cuyo lado equivalga al radio de la esfera.
\mathrm{sr=rad^2=\frac{m^2}{m^2}=1}
Definición: un lumen es el flujo luminoso producido por una candela de intensidad luminosa, repartida uniformemente en un estereorradián.
\mathrm{lm=cd\cdot sr}
Definición: un lux es la iluminancia generada por un lumen de flujo luminoso, en una superficie equivalente a la de un cuadrado de un metro por lado.
\mathrm{lx=\frac{cd\cdot sr}{m^2}}
Definición: un becquerel es una desintegración nuclear por segundo.
\mathrm{Bq=\frac{1}{s}}
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}}
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}}
Definición: un katal es la actividad catalítica responsable de la transformación de un mol de compuesto por segundo.
\mathrm{kat=\frac{mol}{s}}

Unidades aceptadas por el SI

El SI ha aceptado como unidades legales una serie de unidades de sistemas anteriores. Todas tienen en común que son múltiplos o submúltiplos de unidades del SI.
  • Litro (l o L). Unidad de volumen igual a 1 dm³.
  • Bar o baria (bar). Unidad de presión, equivalente a 100 kPa, un poco menos que la presión atmosférica (que, en condiciones normales, es igual a 101,3 kPa). Se utiliza a menudo su submúltiplo, el milibar.
  • Grado Celsius (°C). Unidad de temperatura termodinámica.
Definición: la magnitud de un grado Celsius (1 °C) es igual a la de un kelvin.
t/\mathrm{^\circ C}=T/\mathrm{K}-273{,}15, donde t es la temperatura en grados Celsius, y T en kelvin.
Definición: procede del área, antigua medida de superficie del Sistema Métrico Decimal, igual a 1 dam2, luego
1 ha = 100 áreas = 1 hm2
Asimismo se aceptan las medidas de tiempo día, hora y minuto, la medida de longitud milla marina (= 1852 m}, así como la medida de velocidad, nudo, equivalente a una milla marina por hora, (1852 m/h = 1852/3600 m/s).

 

DESCARGAR PDF "SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES": (link abajo)...

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