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.