SISTEMAS DE MEDICIÓN

           Para entrar a la unidad numero tres de Fundamentos de Física es necesario tener en cuenta que son los sistemas de medición. En este apartado se encuentra todo lo relacionado con la unidad entrando un poco a cada tema y subtema en que se dividen los sistemas.

Para introducir un poco al tema debo decir que tanto la medición como otros inventos y descubrimientos han nacido de la necesidad del ser humano por obtener cierto control sobre lo que nos rodea, al final de esto hemos obtenido herramientas de bastante utilidad y con el paso del tiempo se van perfeccionando, adaptando a lo contemporáneo y universificandose para una mejor comprensión y comunicación con todo aquel que desee interpretar los resultados.

3.1 Conceptos Básicos de Aritmética.

Respecto a la suma:
- Al sumar números, el orden de los sumandos no tiene ninguna influencia en el resultado. Si se suma una serie de número dotados de signos positivos y negativos, el orden de los sumandos tampoco influye en la suma aunque conviene agrupar los número precedidos por signos positivos y agrupar los de signos negativos sumarlos por separado y finalmente restar el total negativo del total positivo.
- Para restar un valor numérico mayor de otro menor ( 15 - 25), sin tomar en cuenta el signo se resta el menor del mayor y al resultado se le otorga el signo del valor original mayor. ( Se resta 15 de 25 dando como resultado 10 y se le da (al 10) el signo del 25 = -10

Respecto a la multiplicación:
- El orden de los números que se multiplican no afecta el resultado o producto Cuando en una misma expresión se presenta suma, resta, y multiplicación, se debe realizar primeramente la multiplicación.
- Cuando se multiplican números que tienen signos iguales el producto siempre es positivo y cuando se multiplican números con signos diferentes, el producto es negativo.
- No olvide que la multiplicación es una forma especial de suma sucesiva. Esta formulación es útil para comprender las ventajas de "agrupar" datos en las llamadas distribuciones de frecuencia. (Grajales G, 2000)

3.2 Despejes de Fórmulas.

Conocemos muchas fórmulas que se relacionan con actividades de nuestra vida diaria. Por ejemplo, la fórmula distancia = velocidad • tiempo expresa una relación frecuentemente usada en el álgebra. Las fórmulas también se usan en la geometría. Por ejemplo, la fórmula para el área de un paralelogramo, una figura de cuatro lados con dos pares de lados paralelos, es base por altura, o .

Las fórmulas se escriben de manera que una variable está despejada. Sólo necesitas evaluar la expresión en el otro lado para un valor dado de la variable. (Instituto de Monterrey, 2017)

3.3 Notación Científica.

La célula roja humana es muy pequeña y se estima que tiene un diámetro de 0.0065 milímetros. Por otro lado, un año luz es una unidad de distancia muy grande que mide alrededor de 10,000,000,000,000,000 metros. Ambas cantidades son difíciles de escribir, y sería muy fácil ponerles o quitarles un cero o dos de más. Pero en notación científica, el diámetro de una célula roja se escribe como 6.5 x 10-3 milímetros, y un año luz es más o menos 1 x 1016 metros. Esas cantidades son más fáciles de usar que sus versiones largas.

Nota que es el exponente el que nos dice si el término es un número muy grande o muy pequeño. Si el número es ≥ 1 en la notación decimal estándar, el exponente será ≥ 0 en notación científica. En otras palabras, números grandes requieren potencias positivas de 10.

Si un número está entre 0 y 1 en notación estándar, el exponente será < 0 en notación científica. Números pequeños son descritos por potencias negativas de 10. (Instituto de Monterrey, 2017)

3.4 Unidades.

3.4.1 Longitud, Masa, Tiempo.

Tiempo 

De 1889 a 1967, la unidad de tiempo se definió como cierta fracción del día solar medio (el tiempo promedio entre llegadas sucesivas del Sol al cénit). El estándar actual, adoptado en 1967, es mucho más preciso; se basa en un reloj atómico que usa la diferencia de energía entre los dos estados energéticos más bajos del átomo de cesio. Al bombardearse con microondas de cierta frecuencia exacta, el átomo de cesio sufre una transición entre dichos estados. Un segundo (que se abrevia como s) se define como el tiempo que tardan 9.192.631.770 ciclos de esta radiación de microondas. 

Longitud 

En 1960 se estableció también un estándar atómico para el metro, utilizando la longitud de onda de la luz anaranjada-roja emitida por átomos de kriptón (86Kr) en un tubo de descarga de luz. Usando este estándar de longitud, se comprobó que la rapidez de la luz en el vacío era de 299.792.458 m/s. En noviembre de 1983, el estándar de longitud se modificó otra vez, de manera que la rapidez de la luz en el vacío fuera, por definición, exactamente de 299.792.458 m/s. El metro se define de modo que sea congruente con este número y con la definición anterior del segundo. Así, la nueva definición de metro (que se abrevia m) es la distancia que recorre la luz en el vacío en 1/299.792.458 segundos. Éste es un estándar de longitud mucho más preciso que el basado en una longitud de onda de la luz. 

Masa 

El estándar de masa, el kilogramo (que se abrevia kg), se define como la masa de un cilindro de aleación platino-iridio específico que se conserva en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas en Sèvres, cerca de París. Un estándar atómico de masa sería más fundamental; sin embargo, en la actualidad no podemos medir masas a escala atómica con tanta exactitud como a escala macroscópica. El gramo (que no es una unidad fundamental) es de 0.001 kilogramos. (Facultad Regional Trenque Lauquen, 2014)

3.5 Conversión de Unidades.

3.5.1 Sistema Internacional.

La 11a Conferencia General de Pesas y Medidas, en sus sesiones de octubre de 1960 celebradas en París, cuna del Sistema Métrico Decimal, estableció definitivamente el Sistema Internacional de Medidas (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, la mol, que mide la cantidad de materia. (Universidad Nacional Autonoma de México, 2012).

3.5.2 Sistema Inglés

El Sistema Inglés de unidades son las unidades no-métricas que se utilizan actualmente en los Estados Unidos y en muchos territorios de habla inglesa (como en el Reino Unido ), pero existen discrepancias entre los sistemas de Estados Unidos e Inglaterra. Este sistema se deriva de la evolución de las unidades locales a través de los siglos, y de los hoy intentos de estandarización en Inglaterra. Las unidades mismas tienen sus orígenes en la antigua Roma. (EDMEDIA, 2006).

3.6 Definiciones Fundamentales de Física.

3.6.1 Fuerza, Trabajo y Potencia.

Fuerza

Existen dos clases de fuerzas.

Las fuerzas a distancia: Son aquellas en las que los cuerpos que ejercen la fuerza no están en contacto directo, ejemplos de ellas son: la fuerza de gravedad, y las magnéticas.

Las fuerzas de contacto: Son aquellas cuando los cuerpos que la ejercen están en contacto como por ejemplo al empujar un baúl o rodamos un carrito de juguete sobre el suelo o también al dar un puntapié al balón de futbol.

Trabajo

Ejemplo: Para desplazar un objeto hasta una distancia de 4 metros es necesario aplicar una fuerza constante de 25 N. ¿Cuál será el valor del trabajo desarrollado?

Trabajo: W = F x d

W = 25 N x 4 m o W = 25 N x 4 m

W = 100 N.m o W = 100 J

Potencia

La potencia: Es la relación que existe entre el trabajo desarrollado y el tiempo empleado para ejercerlo. Si obtenemos los datos del problema anterior. ¿Cuál sería la potencia si tardó 5 segundos en realizar el trabajo?

Potencia: P = F x d/t o P = W/t

P = 25Nx4m/5seg o P = 100J/5seg

P = 20 watts P = 20 watts

735 watts = a un HP, si queremos cambiar la potencia a HP sería: 20W/735x1HP= 0.027HP. (Navarro, 2017)

3.6.2 Voltaje, Corriente Eléctrica y Potencia.

Corriente

La corriente es el flujo de carga.

Describimos la corriente como el número de cargas por unidad de tiempo que pasan a través de una frontera. Visualízate colocando una frontera transversal en un cable, posicionándote cerca de esta y contando el número de cargas que la atraviesan. Reporta cuánta carga pasó a través de la frontera en un segundo, asignándole el signo positivo a la corriente que se mueve en la dirección en la que lo haría una carga positiva. (Khan Academy, 2017).

Voltio

Es la energía potencial eléctrica por unidad de carga, medido en julios por culombio ( = voltios). A menudo es referido como "el potencial eléctrico", el cual se debe distinguir de la energía de potencial eléctrico, haciendo notar que el "potencial" es una cantidad por unidad de carga. Al igual que con la energía potencial mecánica, el cero de potencial se puede asignar a cualquier punto del circuito, de modo que la diferencia de voltaje, es la cantidad físicamente significativa. La diferencia de voltaje medido, cuando se mueve del punto A al punto B, es igual al trabajo que debe realizarse por unidad de carga contra el campo eléctrico, para mover la carga desde A hasta B. (Bolaños, 2010).

Potencia

La potencia eléctrica en vatios asociada con un circuito eléctrico completo o con un componente del circuito, representa la tasa a la cual la energía se convierte de, energía eléctrica del movimiento de cargas a alguna otra forma, tales como calor, energía mecánica o energía almacenada en campos magnéticos o campos eléctricos. (Bolaños, 2010).

3.6.3 Temperatura y Calor.

El calor es lo que hace que la temperatura aumente o disminuya. Si añadimos calor, la temperatura aumenta. Si quitamos calor, la temperatura disminuye. Las temperaturas más altas tienen lugar cuando las moléculas se están moviendo, vibrando y rotando con mayor energía.

Si tomamos dos objetos que tienen la misma temperatura y los ponemos en contacto, no habrá transferencia de energía entre ellos porque la energía media de las partículas en cada objeto es la misma. Pero si la temperatura de uno de los objetos es más ala que la otra, habrá una transferencia de energía del objeto más caliente al objeto más frío hasta que los dos objetos alcancen la misma temperatura.

La temperatura no es energía sino una medida de ella, sin embargo el calor sí es energía. (Anónimo, 2001).

Conclusión

En conclusión, los sistemas de medición surgieron a partir de la necesidad de representar en cantidades o números que tanto es lo que tenemos, sentimos o vemos, aunque tambien hay ciertas unidades que miden algunos fenómenos que no se pueden percibir a simple vista.

A grandes rasgos se puede decir que los sistemas de medición apoyan al humano para captar o determinar cantidades que ayudan a lograr un balance específico de resultados, ayudan a determinar si un suceso se encuentra exactamente igual en todo momento o varía en algún punto dado, también puede apoyar en situaciones que se necesite determinar la cantidad de algo que no es contable, un ejemplo de ello es determinar cierta cantidad de azúcar, no es algo que se pueda contar grano por grano, por ello surgió la unidad de medida que determina la masa por medio de gramos, kilogramos, toneladas... Así como este ejemplo sucede con todo lo que nos rodea, la temperatura, el tiempo, la electricidad, la distancia, etc.

Bibliografías

Anónimo. (06 de Septiembre de 2001). En qué se diferencian Calor y Temperatura? . Obtenido de http://legacy.spitzer.caltech.edu/espanol/edu/thermal/differ_sp_06sep01.html

Bolaños, M. (22 de Abril de 2010). Electrónica. Lima.

EDMEDIA. (17 de Octubre de 2006). Fisica I: Estatica y Dinámica. Obtenido de http://genesis.uag.mx/edmedia/material/fisica/introduccion9.htm

En qué se diferencian Calor y Temperatura? (06 de Septiembre de 2001). Obtenido de http://legacy.spitzer.caltech.edu/espanol/edu/thermal/differ_sp_06sep01.html

Facultad Regional Trenque Lauquen. (21 de 01 de 2014). Estándares y Unidades. Obtenido de http://www.frtl.utn.edu.ar/Ingreso/Fisica/Material_2014/2014_-_Fisica_-_03_-_Estandares_y_Unidades.pdf

Grajales G, T. (27 de Marzo de 2000). Conceptos aritméticos fundamentales. Obtenido de http://tgrajales.net/conaritmet.pdf

Instituto de Monterrey. (02 de Noviembre de 2017). Fórmulas. Obtenido de http://www.montereyinstitute.org/courses/DevelopmentalMath/TEXTGROUP-1-19_RESOURCE/U10_L1_T4_text_final_es.html

Instituto de Monterrey. (02 de Noviembre de 2017). Notación Científica. Obtenido de http://www.montereyinstitute.org/courses/Algebra1/COURSE_TEXT_RESOURCE/U07_L1_T2_text_final_es.html

Khan Academy. (26 de Febrero de 2017). Cantidades eléctricas fundamentales. Obtenido de https://es.khanacademy.org/science/physics/circuits-topic/circuits-resistance/a/ee-voltage-and-current

Navarro, C. D. (04 de 09 de 2017). Las Fuerzas, Trabajo, Potencia y Energía. Obtenido de http://lacienciadellocodeciri.blogspot.mx/p/las-fuerzas-tabajo-potencia-y-energia.html

Universidad Nacional Autonoma de México. (15 de Marzo de 2012). Sistema Internacional de Unidades. Obtenido de http://www.ieslaasuncion.org/fisicaquimica/sistema1.html