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SISTEMAS DE SISTEMAS DE MEDIDAMEDIDA

Prof. Javier Prof. Javier MárquezMárquez

Cantidad física

Propiedad de un fenómeno físico o de un objeto susceptible de ser medido.Para que sea posible medir una cantidad física, es necesario de una unidad de medida.

FACULTAD DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA FISICA IFISICA IUniversidad Católica Sedes Sapientiae

La Oficina Internacional de Pesos y Medidas por medio del Vocabulario Internacional de Metrología (International Vocabulary of Metrology, VIM) define a la cantidad física como un atributo de un fenómeno, cuerpo o sustancia que puede ser distinguido cualitativamente y determinado cuantitativamente.


Sede de la Oficina Internacional de Pesos y Medidas


Unidad de MedidaUnidad de MedidaPorciónPorción de una cantidad física que se toma como de una cantidad física que se toma como referencia o referencia o patrónpatrón para comparar cantidades de la para comparar cantidades de la misma especie.misma especie.

MedirTécnica por medio de la cual asignamos un número a una propiedad física como resultado de compararla con su unidad de medida.

Sistema de unidades de medidaSistema de unidades de medida

Conjunto consistente de unidades de medida, que permiten medir cualquier cantidad física. Definen un conjunto básico de unidades de medida a partir del cual se derivan el resto.



Existen varios sistemas de unidades de medida:Existen varios sistemas de unidades de medida:

Sistema internacional de unidades o SISistema internacional de unidades o SI Es el sistema más usado, sus unidades básicas son 7Es el sistema más usado, sus unidades básicas son 7 Sistema Cegesimal o CGSSistema Cegesimal o CGS Denominado así porque sus unidades base son el Denominado así porque sus unidades base son el

centímetro, el gramo y el segundo.centímetro, el gramo y el segundo. Sistema Técnico de UnidadesSistema Técnico de Unidades Derivado del antiguo sistema métrico y que tiene Derivado del antiguo sistema métrico y que tiene

como unidades base al metro, el kilopondio como unidades base al metro, el kilopondio (kilogramo-fuerza) y el segundo.(kilogramo-fuerza) y el segundo.

Sistema Anglosajón de UnidadesSistema Anglosajón de Unidades Aún utilizados en algunos países anglosajones, pero Aún utilizados en algunos países anglosajones, pero

se está reemplazando por el SI.se está reemplazando por el SI.


Sistema Internacional de Unidades

Cantidad física básica Unidad básicaSímbolo de la

unidad

LongitudLongitud metrometro mm

MasaMasa kilogramokilogramo kgkg

TiempoTiempo segundosegundo ss

Temperatura Temperatura termodinámicatermodinámica kelvinkelvin KK

Intensidad de corriente Intensidad de corriente eléctricaeléctrica ampereampere AA

Intensidad luminosaIntensidad luminosa candelacandela cdcd

Cantidad de sustanciaCantidad de sustancia molmol molmol


Cantidad derivadaNombre

especialSímbolo de la

unidadEquivalencia

(*) Ángulo plano radián rad 1

(*) Ángulo sólidoestereoradiá

nsr 1

Velocidad angular rad/s

Aceleración angular

rad/s²

Frecuencia hertz Hz s-1

Velocidad m/s

Aceleración m/s²

Fuerza newton N kg m/s²

Presión pascal Pa N/m²

Energía, Trabajo, Calor

joule Jkg m²/s²

(N m)


(*) En la vigésima reunión de la CGPM (1995) las unidades suplementarias del SI (radián y estereorradián) se clasificaron como unidades derivadas.

ATENCIÓN:


Prefijos para las unidades del sistema internacional

PotenciaPotencia PrefijoPrefijo Abrev.Abrev. PotenciaPotencia PrefijoPrefijo Abrev.Abrev.

1010-24-24 yoctoyocto yy 101011 DecaDeca dada

1010-21-21 septosepto zz 101033 kilokilo kk

1010-18-18 atoato aa 101066 megamega MM

1010-15-15 femtofemto ff 101099 gigagiga GG

1010-12-12 picopico pp 10101212 teratera TT

1010-9-9 nanonano nn 10101515 petapeta PP

1010-6-6 micromicro mm 10101818 exaexa EE

1010-3-3 milimili mm 10102121 zetazeta ZZ

1010-2-2 centicenti cc 10102424 yotayota YY

1010-1-1 decideci dd


Conversión de unidades

Para convertir entre diferentes sistemas de unidades se utilizan factores de conversión. Por ejemplo, para convertir de millas por hora (mi/h) a metros por segundo (m/s), dado que 1 milla = 1.6 km, el factor de conversión es (1.6 km)/(1 mi). Por ejemplo:

5 0 2 2. .mi

h

5.0 mi

1 h

1.6 km

1 mi

10 m

1 km

1 h

3600 s

m

s

3


Factores de conversión de unidades


Notación Científica

En las ciencias y en la ingeniería encontramos con mucha frecuencia cantidades muy grandes y muy chicas.

Ejemplo:

La rapidez de la luz es de 299 792 458 m/s

La masa de la tierra es aproximadamente 6 000 000 000 000 000 000 000 000 kg


Podemos expresar estos números en forma más compacta utilizando la notación científica. Un número esta escrito en notación científica cuando tiene la forma :

a: número entero o decimal mayor o igual que 1 y menor que 10, recibe el nombre de coeficiente.n: número entero, que recibe el nombre de exponente u orden de magnitud.

na 10


Vemos ahora que con esta notación tendremos que:

La rapidez de la luz es 2.99792458x108 m/s

La masa de la tierra es aproximadamente de 6x1024 kg


Análisis Dimensional

La palabra dimensión tiene un significado especial en física. Denota la naturaleza física de una cantidad.

Por ejemplo si una distancia se mide en pies o metros o yardas, continuará siendo distancia. Decimos que su dimensión es longitud.

Un procedimiento útil y poderoso que se denomina análisis dimensional sirve para ayudar en la deducción o verificación de una ecuación específica.

El análisis dimensional aprovecha el hecho de que las dimensiones pueden tratarse como cantidades algebraicas.

Usaremos “[ ]” para denotar la ecuación de una cantidad física.



Castidad Física Básica DIMENSIÓN

LongitudLongitud LL

MasaMasa MM

TiempoTiempo TT

Temperatura termodinámicaTemperatura termodinámica θθ

Intensidad de corriente eléctricaIntensidad de corriente eléctrica II

Intensidad luminosaIntensidad luminosa JJ

Cantidad de sustanciaCantidad de sustancia NN

Ejemplo: La velocidad relaciona la longitud y el tiempo de la

siguiente manera:

Reemplazando la longitud y el tiempo por sus

respectivas dimensiones tendremos, para la dimensión de la velocidad:



Principio de Homogeneidad:

El Principio de homogeneidad nos dice que si una ecuación es dimensionalmente correcta, es porque cada uno de sus componentes en una adición, sustracción o igualdad, tienen la misma dimensión.

A + 2B - 3C = 2D + 5E[A] = [B] = [C] = [D] = [E]


Precisión y exactitudExactitud:

Es el grado de aproximación a la verdad o grado de perfección a la que hay que procurar llegar. Un instrumento inexacto nos entrega resultados sesgados o desplazados.


Precisión:Precisión:

Es el grado de Es el grado de perfección de los perfección de los instrumentos y/o instrumentos y/o procedimientos procedimientos aplicados. La precisión aplicados. La precisión de un instrumentos de un instrumentos está determinado por está determinado por la mínima división de la la mínima división de la misma (sensibilidad).misma (sensibilidad).


Un cronómetro es más preciso que un reloj de pares

Una balanza de joyería es más precisa que una de camiones pesados

Ejemplos:


Los valores medidos son:- Poco precisos- Poco exactos

Los valores medidos son:- Poco precisos- Más exactos

Los valores medidos son:- Muy precisos- Poco exactos

Los valores medidos son:- Muy precisos- Muy exactos

Cifras significativas


Cuando se realiza una medición, se nota siempre que el instrumento de medición posee una graduación mínima:

La regla graduada tiene como graduación mínima el milímetro.


Las cifras significativas de un valor medido, están determinadas por todos los dígitos que pueden leerse directamente en la escala del instrumento de medición más un dígito estimado (error).

El error del instrumento se puede estimar como la mitad de la mínima graduación marcada en la escala.

La mínima graduación marcada en la escala de nuestra regla es 1mm, luego el error del estimado es la mitad de 1mm igual a 0,5mm.


Luego, podemos definir el concepto de cifra significativa como aquella que aporta información no ambigua ni superflua acerca de una determinada medida experimental.

Ejemplo:

Si medidos la longitud de un palito de fósforo con nuestra regla graduada y observamos que mide 43 mm y un poquito más, podemos expresar su medida de la siguiente manera:

mm5,043

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