CAPÍTULO 2 / TEMA 6

La materia y sus propiedades

INSTRUMENTOS Y ESCALAS DE MEDICIÓNDesde la Antigüedad ha existido la necesidad de medir magnitudes, sin embargo, es a partir de inicios del siglo XVIII que se crearon sistemas absolutos de unidades. Hoy en día existen diversos sistemas e instrumentos de medición basados en patronesaceptados universalmente.

Es un proceso en el que se comparan magnitudes con una unidad estandarizada. Una medida no es más que el producto de un número con la unidad patrón, por ejemplo, si la longitud de una cuerda es de 2 metros, quiere decir que la cuerda es 2 veces más larga que la unidad patrón denominada metro.

Por lo tanto, toda magnitud física es medible y su medición va acompañada del valor numérico junto a la unidad que le corresponda.

¿QUÉ ES LA MEDICIÓN?

Longitud

La longitud es la mayor de las dos dimensiones principales de las cosas o figuras planas. Su unidad fundamental es el metro.

UNIDADES BÁSICAS DEL SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI)

Es una colección de unidades de medidas estandarizadas, consistentes y uniformes. Éstas surgieron de la necesidad de establecer características o condiciones específicas para poder medir y contabilizar las cosas.

En la actualidad existen diversos sistemas de unidades:

• El Sistema Internacional de Unidades (SI), el más utilizado actualmente.• El Sistema Cegesimal de Unidades (CGS), cuyas siglas representan sus unidades básicas: el centímetro, el gramo y el segundo.• El Sistema Anglosajón de Unidades, basado en la libra, la yarda y el segundo.

¿QUÉ ES UN SISTEMA DE UNIDADES?

MARS CLIMATE ORBITER

La NASA envió este satélite en 1998, el cual se destruyó durante el

lanzamiento por un error en la conversión

de unidades.

La altura humana se mide de pies a cabeza.

Es una propiedad de los cuerpos que puede medirse, como la longitud, el tamaño y

el peso.

¿QUÉ ES UNA MAGNITUD?

- La exactitud se refiere a la cercanía del valor real con las mediciones de un sistema

de medición.

- La precisión se refiere a la cercanía de las mediciones entre ellas.

CARACTERÍSTICAS DE UN SISTEMA DE MEDIDAS

MAGNITUD SISTEMAINTERNACIONAL

Longitud

SISTEMACEGESIMAL

SISTEMA ANGLOSAJÓN

Masa

Tiempo

Superficie

Volumen

Fuerza

metro (m)

kilogramo (kg)

segundo (s)

metro cuadrado (m2)

metro cúbico (m3)

newton (N)

centímetro (cm)

gramo (g)

segundo (s)

centímetro cuadrado (cm2)

centímetro cúbico (cm3)

dina (dyn)

yarda (yd)

libra (lb)

segundo (s)

pulgada cuadrada (in2)

pulgada cúbica (in3)

libra (lbf)

Metro (m)Se define como la longitud del trayecto que recorre la luz en el vacío durante un tiempo de 1/299.792.458 de segundo.

Kilogramo (kg)Es igual a la masa del prototipo internacional del kilogramo que fue adoptado en la Conferencia General de Pesas y Medidas y se encuentra en la Oficina Internacional de Pesas y Medidas.

La forma del prototipo es cilíndrica con 39 mm de altura y 39 mm de diámetro. Su composición consiste en una aleación de 90 % de platino y 10% de iridio, con21.500 kg/m³ de densidad.

¿Con qué instrumento se mide la longitud?La longitud puede medirse con una cinta métrica, calibrador vernier o regla graduada.

Masa

La masa es aquella propiedad extensiva que indica la cantidad de materia que posee un cuerpo. Su unidad fundamental es el kilogramo.

QUIERO SABER SOBRE...

Las unidades de medida que usamos para medir la cantidad de agua, para preparar una taza de té o la cantidad de jabón necesaria para lavar ropa son casos comunes de la medición de magnitudes físicas en la vida cotidiana.

QUIERO SABER SOBRE...

El método escalera sirve para calcular los distintos tipos de equivalencia en la conversión de unidades de longitud.

El Sistema Internacional de Unidades es el sistema de unidades aceptado en la mayoría

de países y por ende el más usado. Es conocido también como Sistema Internacional

de Medidas y fue creado en 1960 por la Conferencia General de Pesas y Medidas.

SISTEMA INTERNACIONALDE UNIDADES

La masa es la cantidad de materia que posee un cuerpo, en cambio, el peso es la

fuerza que ejerce la gravedad sobre un cuerpo de determinada masa.

MASA ≠ PESO

Estados Unidos, Liberia y Birmania son los únicos países del mundo que no han adoptado elSistema Internacional de Unidades.

¿SABÍAS QUÉ?

Una de las características de las ondas del espectro electromagnético es su longitud. Ésta permite conocer la frecuencia de las mismas y realizar un estudio para conocer otras características de los cuerpos que la emiten, por ejemplo, las estrellas.

UNIDAD SÍMBOLO

Kilómetro

EQUIVALENCIA EN METROS

Hectómetro

Decámetro

Metro

Decímetro

Centímetro

km

hm

dam

m

dm

cm

1.000 m

100 m

10 m

1 m

0,1 m

0,01 m

Milímetro mm 0,001 m

INSTRUMENTOS PARA MEDIR LA LONGITUD

Metro Vernier Regla graduada

También conocida como flexómetro o metro, es una cinta con líneas marcadas a lo largo de ella. Estas líneas representan

las unidades de medida con las subdivisiones correspondientes.

CINTA MÉTRICA

¿Con qué instrumento se mide la masa?La masa se puede medir con una balanza, báscula o espectrómetro de masas.

Tiempo

El tiempo es un concepto físico que permite medir los cambios de los cuerpos. Su unidad fundamental es el segundo.

Segundo (s)Es la duración de 9.192.631.770 períodos de la transición durante los dos niveles hiperfinos del átomo de cesio 133 en su estado fundamental.

¿Con qué instrumento se mide el tiempo?El tiempo se mide con el reloj, el cronómetro y los calendarios.

Intensidad de corriente eléctrica

La corriente eléctrica es el movimiento de la electricidad a lo largo de un conductor. Para medir su intensidad la unidad fundamental es el amperio.

UNIDAD SÍMBOLO

Kilogramo

EQUIVALENCIA EN GRAMOS

Hectogramo

Decagramo

Gramo

Decigramo

Centigramo

kg

hg

dag

g

dg

cg

1.000 g

100 g

10 g

1 g

0,1 g

0,01 g

Miligramo mg

UNIDAD EQUIVALENCIA1 minuto

1 hora

1 día

1 semana

1 quincena

1 mes

60 segundos

60 minutos =3.600 segundos

24 horas

7 días

15 días

De 28 a 31 días

1 trimestre 3 meses

1 semestre

1 año

1 bienio

1 trienio

1 lustro

1 década

6 meses

365 días

2 años

3 años

5 años

10 años

1 siglo 100 años

1 milenio 1.000 años

0,001 g

Kilogramo prototipo hecho con una aleación de platino e iridio.

INSTRUMENTOS PARA MEDIR LA MASA

Balanza electrónica Báscula Espectrómetro de masas

INSTRUMENTOS PARA MEDIR EL TIEMPO

QUIERO SABER SOBRE...

La balanza es un instrumento de laboratorio usado para determinar la masa de un cuerpo por medio de una

operación denominada “pesada”.

QUIERO SABER SOBRE...

Las medidas de tiempo se emplean para establecer períodos de duración

de sucesos o eventos. La unidad básica para medir el tiempo es el

segundo (s).

Reloj Cronómetro Calendario

CORRIENTEELECTRICA

Electroneslibres

Cable sin corriente Cable con corriente

Dirección dela corriente

Átomo metálico

Cable

Flujo deelectrones

La corriente eléctrica se define en sentido contrario al desplazamiento de electrones.

Amperio (A)

La Oficina Internacional de Pesas y Medidas adopta la siguiente definición: “el amperio es aquella corriente constante que circula en dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de una sección circular despreciable y que están situados a una distancia de 1 m de distancia uno del otro, que produciría entre estos conductores una fuerza igual a 2 x 10-7 newton por cada metro de longitud”.

1 A = C = Coulomb s segundo

¿Con qué instrumentos se mide la intensidad de corriente eléctrica?La corriente eléctrica se mide con amperímetros o galvanómetros.

Temperatura

La temperatura es el grado mayor o menor de calor que tienen los cuerpos. Su unidad fundamental de medida es el kelvin.

Kelvin (K)Es una unidad de temperatura termodinámica y se considera como la fracción 1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua.

Otras unidades de temperatura

°C = K - 273,15

°F = K 9 - 459,67 5

¿Con qué instrumentos se mide la temperatura?La temperatura se mide con termómetros o pirómetro.

¿SABÍAS QUÉ?

La unidad año-luz, se refiere a la distancia que la luz puede recorrer en el periodo de un año; el símbolo que lo representa es “ly” (por sus siglas en inglés).

QUIERO SABER SOBRE...

La corriente eléctrica consiste en el desplazamiento ordenado de cargas eléctricas a través de un conductor. Estas cargas son generalmente electrones.

QUIERO SABER SOBRE...

El calor y la temperatura son dos conceptos muy relacionados que permiten explicar por qué podemos percibir lo frío de la nieve o lo caliente del agua hirviendo. En base a ciertos principios científicos, el ser humano diseñó varias escalas que permiten medir la temperatura de los cuerpos.

NOMBREAndré-Marie Ampère

FECHA DE NACIMIENTO20 de enero de 1775

LUGARFrancia

OCUPACIÓNFilosofo, físico, matemáticoe ingeniero

En su honor la unidad de medida de intensidad de corriente eléctrica se llama amperio.

Es un instrumento que detecta cantidades de corriente con una resistencia en

paralelo, llamada "resistencia shunt".

¿QUÉ ES UN AMPERÍMETRO?

UNIDAD SÍMBOLO

Milikelvin

EQUIVALENCIA EN KELVIN

Microkelvin

Nanokelvin

Kilokelvin

Megakelvin

mK

µK

nK

kK

MK

0,001 K

0.000001K

10−9 K

1.000 K

1.000.000 K

INSTRUMENTOS PARA MEDIR LA TEMPERATURA

Termómetro Pirómetro

Cantidad de sustancia

La cantidad de sustancia es igual a la cantidad de átomos, moléculas, iones o partículas subatómicas presentes. Su unidad fundamental es el mol.

Mol (mol)Es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas entidades elementales como átomos hay en 0,0012 kilogramos de carbono-12, el cual equivale a 6,02 x 1023 formas microscópicas. Este valor es llamado constante o número de Avogadro.

1 mol de cualquier sustancia = 6,022 x 1023 unidades elementales1 mol de gas ideal = 22,4 L del gas (a 0 °C y 1 atm)

Conversión de moles

Intensidad luminosa

La intensidad luminosa es la cantidad de flujo luminoso que se distribuye en cada dirección del espacio emitida por una fuente de luz. Su unidad fundamental es la candela.

Candela (cd)

Es la intensidad luminosa, en cierta dirección, proveniente de una fuente que emite una radiación monocromática con una frecuencia de 540x1012 Hz, la cual tiene una intensidad energética en esa dirección de 1/683 W por estereorradián.

cd = lm = flujo luminoso sr esteroradián

¿Con qué se mide la intensidad luminosa?La intensidad luminosa se mide con un luxómetro.

La masa molecular del agua es 18 g/mol. Es decir, por cada mol de agua existen 18 g de agua.

La luz es una onda transversal y electromagnética porque se puede propagar en el vacío. Alcanza una

velocidad máxima en el vacío de 3.108 m/s. En cualquier otro medio la velocidad de la

luz es inferior. En el agua es de225.000 km/s, y en el vidrio

de 200.000 km/s.

¿QUÉ ES LA LUZ?

El flujo luminoso es la medida de la potencia luminosa.

Es un instrumento que permite medir la luminosidad. Funciona con unas celdas

fotovoltaicas y un circuito integrado que recibe la luz y la transforma

en electricidad.

¿QUÉ ES UN LUXÓMETRO?

Presión

La presión es la fuerza que ejerce un cuerpo sobre una superficie. Su unidad de medida es el pascal.

ALGUNAS UNIDADES DERIVADAS

Pascal (Pa)

Es la presión uniforme que al actuar en una superficie plana de 1 metro cuadrado ejerce perpendicularmente a dicha superficie una fuerza total de 1 newton.

Pa = N m2

Otras unidades de presión

Newton (N)Es la fuerza que acelera a 1 metro por segundo una masa de 1 kilogramo.

N = kg . m s2

¿Con qué instrumento se mide la presión?La presión se mide con barómetros y manómetros.

Es la presión ejercida por la sangre sobre las paredes de las arterias. Se mide con un

estetoscopio y un esfigmomanómetro.

PRESIÓN ARTERIAL

UNIDAD SÍMBOLO

Pascal

EQUIVALENCIA EN OTRAS UNIDADES

Bar

Atmósfera

Torr

Libra por pulgada

cuadrada

1 Pa

1 bar

1 atm

1 Torr

1 PSI

1 N/m2

10N/cm2

760 Torr

1 mmHg

0,068 atm

EQUIVALENCIA EN PA

1

100.000

101.325

133,32

6.894,75

INSTRUMENTOS PARA MEDIR PRESIÓN

VacuómetroBarómetro Manómetro

Fuerza

El término fuerza hace referencia a la capacidad que presenta un agente de cambiar o alterar la forma de algún material o cuerpo que presenta cierta masa, así como su movimiento. Su unidad de medida es el newton.

La fuerza es la acción de halar o empujar un cuerpo.

NOMBREIsaac Newton

FECHA DE NACIMIENTO25 de diciembre de 1642

LUGARInglaterra

OCUPACIÓNAstrónomo, físico y matemático

Gracias a sus aportaciones en la física se nombró en su honor a la unidad de medida de la fuerza.

Es un instrumento inventado por Isaac Newton que se utiliza para medir fuerzas.

Está constituido por dos ganchos y un muelle que se estira al colgar en uno de los extremos un cuerpo, lo que provoca que el

cursor se mueva e indique el valor de la fuerza en la escala de medida.

¿QUÉ ES UN DINAMÓMETRO?

Otras unidades de fuerza

El litro también es usado para medir volúmenes de líquidos o recipiente, y aunque está aceptado en el SI, no forma parte de este sistema.

1 m3 = 1.000 dm3 = 1.000 L1 dm3 = 1.000 cm3 = 1 L = 1.000 mL1 cm3 = 1 mL

¿Con qué instrumento de mide la fuerza?La fuerza se mide con dinamómetros.

Superficie

La superficie representa la extensión de un cuerpo y considera dos dimensiones: largo y ancho. Su unidad de medida es el metro cuadrado.

Metro cuadrado (m2)Es una unidad derivada del metro. Se define como el área de un cuadrado con lados que miden un metro.

Volumen

El volumen es una propiedad que depende de la cantidad de materia y que indica el espacio que ocupa la misma. Su unidad de medida es el metro cúbico.

Metro cúbico (m3)Es una unidad derivada del metro. Se define como el volumen que ocupa un cuerpo de forma cúbica de un metro por lado.

UNIDAD SÍMBOLO

Dina

EQUIVALENCIA A NEWTON

Kilopondio

Libra-fuerza

dyn

kp

lbf

0,00001 N

9,806 N

4,448 N

UNIDAD SÍMBOLO

Kilómetro cuadrado

EQUIVALENCIA EN METRO CÚBICO

Hectómetro cuadrado

Decámetro cuadrado

km2

hm2

dam2

1.000.000 m2

10.000 m2

100 m2

Metro cuadrado

Decímetro cuadrado

Centímetro cuadrado

m2

dm2

cm2

1 m2

0,01 m2

0,0001 m2

Milímetro cuadrado mm2 0,000001 m2

UNIDAD SÍMBOLO

Kilometro cúbico

EQUIVALENCIA EN METRO CÚBICO

Hectómetro cúbico

Decámetro cúbico

km3

hm3

dam3

1.000.000.000 m3

1.000.000 m3

1.000 m3

Metro cúbico

Decímetro cúbico

Centímetro cúbico

m3

dm3

cm3

1 m3

0,001 m3

0,000001 m3

Milímetro cúbico mm3 0,000000001 m3

QUIERO SABER SOBRE...

La superficie de una figura plana se entiende como la región del plano

delimitada por esa figura y el área es la medida de una superficie. Para

determinar esa magnitud se establece un sistema de medida, con

sus respectivas unidades.

Se observan montañas, cráteres y otras formaciones. Las montañas suelen

encontrarse tanto en forma aislada como en forma de grandes cadenas. Los cráteres

son consecuencia del impactode meteoritos.

¿CÓMO ES LASUPERFICIE LUNAR?

La geometría es una rama de la matemática que se encarga de estudiar todo lo referente a las figuras o cuerpos

geométricos y sus propiedades físicas. Una de ellas es el volumen: espacio que ocupa

un cuerpo y puede medirse demanera cuantitativa.

VOLUMEN DEFIGURAS GEOMÉTRICA

¿Con qué instrumento se mide el volumen?El volumen se mide con probetas, buretas y matraces aforados, entre otros.

Es un instrumento utilizado para medir y dispensar con exactitud volúmenes

variados y conocidos de líquidos. Por esta razón, su uso es muy frecuente en

las titulaciones.

¿QUÉ ES LA BURETA?

INSTRUMENTOS PARA MEDIR EL VOLUMEN

Vaso de precipitado Pipeta

Cilindro graduado

Matraz Erlenmeyer