El Sistema Internacional de Unidades

Introducción

A pesar de haber transcurrido más de 50 años desde el inicio del uso del Sistema Internacional de Unidades (SI) y su paulatina instrumentación, este sistema no ha tenido hasta la fecha una difusión comparable a la del Sistema Métrico Decimal (SMD) en sus tiempos. Sin embargo su importancia es muy superior a aquél, en su capacidad de marcar un nuevo hito histórico en la evolución técnica e intelectual del hombre.

Del mismo modo que, luego de sucesivas propuestas y modificaciones, los científicos de fines del Siglo XVIII, lograron diseñar el SMD basado en parámetros relacionados con fenómenos físicos y notación decimal, y tuvieron de lidiar con la resistencia al cambio de los antiguos sistemas medievales de referencias antropológicas y subdivisiones en mitades sucesivas, a los modernos; la comunidad científica de la segunda mitad del Siglo XX, debió encarar la adopción de un nuevo sistema de medidas de mayor precisión en cuanto a la referencia con fenómenos físicos de sus unidades fundamentales, adaptado a los crecientes avances de la ciencia, y que a la vez tuviese la amplitud y universalidad suficientes, para abarcar las necesidades evidenciadas en la proliferación de subsistemas surgidos como necesidad particular de las distintas ramas de la ciencia.

Con relativa frecuencia vemos errores en la escritura de las unidades de medida del Sistema Internacional (SI): km, km/h, hPa, kg, etc. Y con ello formándose patrones negativos, fundamentalmente en los niños y adolescentes.

Todos conocemos que la observación de un fenómeno físico por lo general es incompleta si no va acompañada de mediciones y del uso de determinadas unidades, que dé lugar a una información cuantitativa, para poderlo evaluar con mayor precisión. Para obtener dicha información, se requiere la medición de determinadas propiedades físicas. Así, la medición constituye una buena parte de la rutina diaria de cualquier ciudadano y en especial del experimentador, del físico o del químico.

DESARROLLO

Breve historia y origen del Sistema Internacional de Unidades (SI)

Para llegar a la definición actual del metro (m) como unidad de longitud, se ha recorrido un largo camino desde considerarlo como la diezmillonésima parte de un meridiano terrestre, hasta la usada hoy: "la distancia recorrida por la luz en el vacío en 1/299,792,458 segundos". En 1889 se definió el metro patrón como la distancia entre dos finas rayas de una barra de  aleación platino-iridio que se encuentra en el Museo de Pesas y Medidas de París. El interés por establecer una definición más precisa e invariable llevó en 1960 a definir el metro como "1,650,763.73 veces la longitud de onda de la radiación rojo naranja (transición entre los niveles 2p10 y 5d5) del átomo de kriptón 86 (86Kr)" A partir de 1983 se define la actual. Así ha ocurrido con las demás unidades fundamentales.

La Conferencia General de Pesas y Medidas, que ya en 1948 había establecido el Joule (J) como unidad de energía (1 Cal = 4,186 J), en la 10a Conferencia (1954) adoptó el Sistema MKSA (metro, kilogramo masa, segundo, ampere), preexistente -originado en la propuesta del Profesor G. Giorgi de 1902-, en el cual se incluyó el Kelvin (K) y la Candela (cd), como unidades de temperatura e intensidad luminosa respectivamente.

La 11a Conferencia General de Pesas y Medidas, en sus sesiones de octubre de 1960 celebradas en París, cuna del SMD, estableció definitivamente el S.I., basado en 6 unidades fundamentales -metro, kilogramo, segundo, ampere, Kelvin, candela-, perfeccionado y completado posteriormente en las 12a, 13a y 14a Conferencias, agregándose en 1971 la séptima unidad fundamental, el mol, que mide la cantidad de sustancia.

Para una comunicación científica apropiada y efectiva, es esencial que cada unidad fundamental de magnitudes de un sistema, sea especificada y reproducible con la mayor precisión posible. El modo ideal de definir una unidad es en términos referidos a algún fenómeno natural constante e invariable de reproducción viable, por ejemplo, una longitud de onda de una fuente de luz monocromática. Pueden elegirse arbitrariamente las unidades para cada magnitud, en la medida en que estén vinculadas por relaciones matemáticas a las unidades base, las que deben estar definidas unívocamente.

Limitando la cantidad de unidades base, se logra considerable simplicidad en el sistema. Las unidades base son llamadas "fundamentales" y todas las demás "derivadas". Un sistema de unidades configurado con estas características, se define como un "sistema coherente".

El SI también es conocido como «sistema métrico», especialmente en las naciones en las que aún no lo ha implantado para su uso cotidiano. Una de las principales características y que constituye su gran ventaja, es que sus unidades están basadas fundamentalmente en fenómenos físicos. La única excepción es la unidad de la magnitud masa, el kilogramo, que está definida como «la masa del prototipo internacional del kilogramo» o aquel cilindro de platino e iridio almacenado en una caja fuerte de la Oficina Internacional de Pesos y Medidas. Las unidades del SI son la referencia internacional de las indicaciones de los instrumentos de medida y a las que están referidas a través de una cadena de calibraciones o comparaciones. Esto permite alcanzar la equivalencia de las medidas realizadas por instrumentos similares, utilizados y calibrados en lugares apartados y por ende asegurar, sin la necesidad de ensayos y mediciones duplicadas, el cumplimiento de las características de los objetos que circulan en el comercio internacional y su intercambiabilidad. Entre el 2006 y el 2009 el SI se ha unificado con la norma ISO 31 para formar el Sistema Internacional de Magnitudes (ISO/IEC 80000, con la sigla ISQ).

Uso del SI

Cuanto más generalizado sea el uso de una unidad de medida más útil será. El desarrollo científico y técnico, el proceso docente, el comercio y la comunicación imponen el uso de unidades de medida universales fáciles de comprender por todos. Un sistema de unidades es aquel en el que cada magnitud viene medida por una unidad determinada y no por otra. El sistema de unidades utilizado en gran parte el mundo es el SI, que consta de magnitudes y unidades fundamentales. Sólo tres países, hasta la fecha, no lo han adoptado como prioritario o único en su legislación: Birmania, Liberia y Estados Unidos.

Para lograr su uso eficiente del SI, tenemos que ir a la escuela y buscarlo en la instrucción y educación que el niño recibe en su iniciación de aprendizaje en esta dirección. Resulta entonces muy importante que los docentes dominen bien el SI y que conozcan las ventajas que ofrece su uso:

• Abarca todos los campos de la ciencia, la técnica y la economía; de ahí su universalidad.

• Permite formar unidades derivadas con gran facilidad.

• Con los prefijos para la determinación de los múltiplos y submúltiplos, se elimina la multiplicidad de nombres muy diferentes para una misma magnitud, en ocasiones difíciles de aprender y memorizar sus equivalencias. Ejemplo: 1arroba = 25 libras; 1 libra = 16 onzas.

• Establece una clara delimitación en los conceptos de masa y fuerza (peso).

• Simplifica la escritura de las fórmulas y la realización de los cálculos al no trabajar con coeficientes de proporcionalidad.

• Integra en uno solo, varios subsistemas de medidas (CGS, MKS, etc.) y facilita así el proceso de enseñanza-aprendizaje.

• Posibilita que partiendo de las unidades básicas, pueden derivarse unidades de medida para cualquier otra magnitud física, a partir de los principios básicos de una ciencia.

Como puede apreciarse, el SI no es un sistema nuevo, sino una versión racionalizada del SMD; Su forma es superior y más acabada.

También es muy importante para una mejor comprensión del SI, que los docentes dominen que una magnitud es toda propiedad física o química de los cuerpos que puede medirse, es decir, que puede establecerse de forma objetiva. Las propiedades que no pueden establecerse de forma objetiva, o sea las subjetivas, no son magnitudes.

Ejemplos:

• La velocidad es una magnitud física porque se puede medir de forma objetiva.

• La belleza no es una magnitud física porque no se puede medir de forma objetiva, es una propiedad subjetiva, depende de los patrones de lo bello que tiene cada persona y sociedad.

Medir una magnitud física es comparar cierta cantidad de esa magnitud con otra cantidad de la misma que previamente se ha escogido como unidad patrón. Por tanto, una unidad patrón es una cantidad arbitraria que se ha escogido por convenio para comparar con ella cantidades de la misma magnitud. Para facilitar el trabajo con las magnitudes y usarlas correctamente, tenemos unidades fundamentales y unidades derivadas. Unidades fundamentales son las correspondientes a las magnitudes fundamentales al igual que las unidades derivadas son aquellas con las que se miden las magnitudes derivadas.

Magnitudes físicas fundamentales.

Las magnitudes se pueden clasificar en magnitudes fundamentales y magnitudes derivadas.

• Magnitudes fundamentales son aquellas escogidas para describir todas las demás magnitudes. Sólo siete magnitudes son necesarias para una descripción completa de la física y de la química:

• Longitud

• Masa

• Tiempo

• Temperatura

• Intensidad de corriente eléctrica

• Intensidad luminosa

• Cantidad de sustancia

• Magnitudes físicas derivadas son el resto de las magnitudes. Estas magnitudes se pueden expresar mediante fórmulas que relacionan magnitudes fundamentales. Algunas de las más usadas comúnmente.

La escritura de Magnitudes en el Sistema Internacional de Unidades (SI)

Los símbolos de las unidades son entes matemáticos, no abreviaturas. Por ello deben escribirse siempre tal cual están establecidos (ejemplos: «m» para metro y «A» para ampere), precedidos por el correspondiente valor numérico, en singular, ya que como tales símbolos no forman plural.

Al expresar las magnitudes numéricamente, se deben usar los símbolos de las unidades, nunca los nombres de unidades. Por ejemplo: «50 kHz», nunca «50 kilohercios»; aunque sí podríamos escribir «cincuenta kilohertz », pero no «cincuenta kHz».

El valor numérico y el símbolo de las unidades deben ir separados por un espacio.

Ejemplo: 50 m es correcto; 50m es incorrecto).

Asimismo, los submúltiplos y los múltiplos, incluido el kilo (k), se escriben con minúscula. Desde mega hacia valores superiores se escriben con mayúscula. Los símbolos no se pluralizan, no cambian aunque su valor no sea la unidad, es decir, no se debe añadir una s. Tampoco ha de escribirse punto (.) a continuación de un símbolo, a menos que sea el que sintácticamente corresponde al final de una frase.

Por lo tanto es incorrecto escribir, por ejemplo, el símbolo de kilogramos como Kg (con mayúscula), kgs (pluralizado) o kg. (con punto). Así (kg) es el único modo correcto de simbolizarlo. Ejemplo: división de los 49 kg en el boxeo.

La razón es que se procura evitar malas interpretaciones: «Kg», podría entenderse como kelvin • gramo, ya que «K» es el símbolo de la unidad de temperatura kelvin. A propósito de esta unidad, se escribe sin el símbolo de grados «°», pues su nombre correcto no es «grado Kelvin» °K, sino sólo kelvin (K).

Ejemplo: A 373 K ebulle el agua.

Reglas generales para nombres y símbolos de las unidades

• El tipo de letra para escribir símbolos de unidades es siempre romana, independiente de la fuente utilizada en el texto circundante. (m y no m)

• Los símbolos para las unidades se expresan normalmente en letras minúsculas, salvo que se deriven de un nombre propio, en cuyo caso la primera letra es en mayúscula. La excepción de esta regla, se da con el litro, donde es correcto su escritura ya sea como L ó l, para evitar cualquier confusión con el número 1.

• Los símbolos de las unidades son entidades matemáticas, no abreviaturas. El uso del punto luego de la unidad sobra por esta razón, a menos que sea al de una oración.

• Las abreviaturas comúnmente utilizadas para los símbolos o nombres de las unidades no están permitidas.

• Se debe utilizar siempre el símbolo de?nido previamente o el nombre completo. La simbología es estándar, sin importar el idioma.

• Los nombres de las unidades y los pre?jos también deben escribirse en fuente romana y se tratan como sustantivos comunes. No existe separación entre el pre?jo y el nombre de la unidad. Se acepta el uso de la forma plural de los nombres de las unidades (no de los símbolos) y se sigue las reglas gramaticales del castellano.

• Siempre que se exprese una magnitud, el valor numérico de dicha magnitud se escribe a la izquierda de la unidad.

• Entre el valor numérico y el símbolo de la unidad se debe dejar siempre un espacio. Se hace una excepción para las unidades que se utilizan para medir ángulos, especí?camente el grado (º), el minuto (") y el segundo ("), donde no es correcto dejar espacios.

• La unidad de las magnitudes de dimensión uno (conocidas anteriormente como magnitudes sin dimensión o adimensionales) es el número uno (1).

• No se debe utilizar más de una unidad para una expresión. Se hace una excepción para las expresiones de los valores de ángulo plano y tiempo.

• Se aclara que el nombre de la unidad ºC es grado Celsius y no grado celsius (de igual modo no se utiliza la forma coloquial "grados centígrados"). Esta unidad se acepta para su uso con el SI.

• Los términos ppm, ppb y ppt deben evitarse, debido a que pueden ser ambiguos según el idioma utilizado.

• Las denominaciones "cuadrado" y "cúbico" son aceptadas, se colocan detrás del nombre de la unidad, para la potencia correspondiente.

• Las letras cursivas, en el alfabeto griego o latino, se reservan para variables (o los símbolos de las magnitudes).

Pre?jos SI

Los pre?jos preestablecidos son potencias de 10. Los símbolos se presentan a continuación:

UNIDADES NO MÉTRICAS DE USO PERMITIDO EN EL S.I. 

Conclusiones

El uso efectivo del SI, podrá lograrse si los estados toman toda la seriedad que su implementación requiere. Para ello deben tener una escuela bien preparada en esta dirección y buscar su eficiencia en la instrucción y educación que el niño recibe desde su iniciación de aprendizaje. Resulta también de extraordinaria importancia que todos los comunicadores lo dominen bien y conozcan las ventajas que ofrece su uso para todos.

Bibliografía

• Holliday, D., Resnick, ( 2004) Física.Volumen I y II. Editorial pueblo y Educación, La Habana.

• Mazola, N., (1991) Manual del Sistema Internacional de Unidades, Editorial pueblo y Educación, La Habana.

• Mulero A., Suero M.A., Vielba A., Cuadros F.( 2002) El Sistema Internacional de Unidades , Revista Española de Física.

• Sena , A., (1979) Unidades de las magnitudes físicas y sus dimensiones. Editorial Mir. Moscú.

• www.google.com

• www.monografias.com

Autor:

MSc. Luis Miguel de la Cruz López.

Institución: F U M: Quemado de Gûines

País: Cuba.

MSc. Adalberto Ismael Hernández Prieto.

Institución: F U M: Quemado de Gûines

País: Cuba.