Unidades en Física. Dr. Eduardo Enrique Bordone. Eduardo Enrique Bordone

Transcripción

1 Unidade en Fíica Eduardo Enrique Bordone - 00 Medición y unidade 1 Medición e el proceo de coparar una cantidad que e quiere edir con otra cantidad llaada unidad. Eta últia cantidad generalente e encuentra definida internacionalente con repecto a una unidad patrón, de anera que en todo el undo el etro, por ejeplo, ide lo io para todo. La unidad de edida e, entonce, el valor de una agnitud para la cual e adite, por convención, que u valor nuérico e igual a uno. Magnitude Y Cantidade La longitude en general, la fuerza en general, la uperficie, la aa, lo tiepo, on ejeplo de agnitude. La longitud de una ea en particular, o el peo de un deterinado cuerpo, o la uperficie de un cuadrado particular, o la aa de tal cuerpo, etc., on ejeplo de cantidade. La longitud de un cuerpo concreto, deterinado, e una cantidad; la longitud, en abtracto, in referire a ninguna longitud en particular, e una agnitud. La aa de un cuerpo particular e una cantidad de aa; la aa en abtracto, ea propiedad caracterítica de la ateria, nobrada aí en general, e una agnitud fíica. Sitea de Unidade E un conjunto iteático y organizado de unidade de la diferente agnitude adoptado por convención. E un itea coerente, ya que el producto o cociente de do agnitude da coo reultado la unidad derivada correpondiente. Unidade fundaentale: on la que e definen convencionalente (ejeplo: etro, egundo) Unidade derivada: on la correpondiente a agnitude derivada de otra agnitude por edio de operacione ateática. Por ejeplo, de la diviión de la agnitude longitud (cuya unidad e el ) y tiepo (cuya unidad e el ), urge la velocidad cuya unidad (derivada de la anteriore) e /. Unidade upleentaria: aquella toada de la ateática (ejeplo, la unidad de edición del ángulo en grado) Sitea Internacional de Unidade (S.I.) DEFINICION DE LAS UNIDADES FUNDAMENTALES O BÁSICAS Magnitud fíica Unidad Síbolo Definición de la unidad Longitud etro En 1889 e definió el etro patrón coo la ditancia entre do fina raya de una barra de aleación platino-iridio que e encuentra en el Mueo de Pea y Medida de Parí. El inetré por etablecer una definición á precia e invariable llevó en 1960 a definir el etro coo "1,650,76.7 vece la longitud de onda de la radiación rojo anranja (tranición entre lo nivele p 10 y 5d 5 ) del átoo de kriptón 86 ( 86 Kr)" A partir de 198 e define coo " la ditancia recorrida por la luz en el vacío en 1/99,79,458 egundo" 1 Introducción a la edicione de laboratorio, A.P.Maiztegui, R.J.Gleier, Ed. Guayuqi (1976) Enciclopedia Spin Fíica, Villega Rodríguez M. Y Raírez Sierra R., Ed. Voluntad S.A. (1998), Too 1, Proyecto p.88 ttp:// 1

2 DEFINICION DE LAS UNIDADES FUNDAMENTALES O BÁSICAS Magnitud fíica Unidad Síbolo Definición de la unidad Maa kilograo kg En la priera definición de kilograo fue coniderado coo "la aa de un litro de agua detilada a la teperatura de 4ºC". En 1889 e definió el kilograo patrón coo "la aa de un cilindro de una aleación de platino e iridio que e conerva en el Mueo de Pea y Medida en Parí". En la actualidad e intenta definir de fora á riguroa, expreándola en función de la aa de lo átoo. Tiepo egundo La unidad egundo patrón. Su priera definición fue: "el egundo e la 1/86,400 parte del día olar edio". Pero con el auento en la preciión de edida de tiepo e a detectado que la Tierra gira cada vez á depacio (alrededor de 5 por año), y en conecuencia e a optado por definir el egundo en función de contante atóica. Dede 1967 e define coo "la duración de período de la radiación correpondiente a la tranición entre lo do nivele iperfino del etado natural del átoo de ceio-1". Corriente eléctrica apere A La agnitud de la corriente que fluye en do conductore paralelo, ditanciado un etro entre í, en el vacío, que produce una fuerza entre abo conductore (a caua de u capo agnético) de x 10-7 N/. Teperatura kelvin K La fracción 1/7.16 de la teperatura terodináica del punto triple del agua. Intenidad luinoa Cantidad de ubtancia candela cd La intenidad luinoa, en dirección perpendicular, de una uperficie de 1/600,000 de un cuerpo negro a la teperatura de congelaiento del platino (,04ºK), bajo una preión de 101,5 N/. ol ol La cantidad de ubtancia de un itea que contiene un núero de entidade eleentale igual al núero de átoo que ay en 0,01 Kg de carbono-1. DEFINICION DE LAS UNIDADES SUPLEMENTARIAS Magnitud fíica Ángulo plano radián Ángulo Sólido etereorradián Unidad Síbolo Definición de la unidad rad r e el ángulo plano coprendido entre do radio de un círculo que, obre la circunferencia de dico círculo, interceptan un arco de longitud igual a la del radio e el ángulo ólido que, teniendo u vértice en el centro de una efera, intercepta obre la uperficie de dica efera un área igual a la de un cuadrado que tenga por lado el radio de la efera DEFINICION DE LAS UNIDADES DERIVADAS Magnitud Unidad Síbolo En térino de otra unidade Superficie etro cuadrado Voluen etro cúbico Frecuencia ertz Hz 1Hz = -1

3 DEFINICION DE LAS UNIDADES DERIVADAS Denidad Peo epecífico Magnitud Unidad Síbolo En térino de otra unidade kilograo por etro cúbico Newton por etro cúbico kg/ Velocidad etro por egundo / Velocidad angular Aceleración Aceleración angular radián por egundo etro por egundo al cuadrado radián por egundo al cuadrado N/ 1 N/ = 1 kg/ rad/ / rad/ Fuerza newton N 1 N = 1 kg / Preión (tenión ecánica) pacal Pa 1 Pa = 1 N/ Vicoidad cineática Vicoidad dináica Trabajo, energía, cantidad de calor etro cuadrado por egundo newton-egundo por etro / N / Joule J 1 J = 1 N Potencia watt W 1 W = 1 J/ Carga eléctrica coulob C 1 C = 1 A Tenión eléctrica, diferencia de potencial, fuerza electrootriz Intenidad de capo eléctrico volt por etro V/ volt V 1 V = 1 W/A Reitencia eléctrica o Ω 1 = 1 V/A Conductancia eléctrica ieen S 1 S = 1 Capacidad eléctrica farad F 1 F = 1 A /V Flujo de inducción agnética weber Wb 1 Wb = 1 V Inductancia enrio H 1 H = 1 V /A Inducción agnética tela T 1 T = 1 Wb/ Intenidad de capo agnético apere por etro Flujo eléctrico apere A Flujo luinoo luen l 1 l = 1 cd r Luinancia candela por etro cuadrado A/ cd/ Iluinación lux lx 1 lx = 1 l/ Núero de onda etro a la eno uno -1 Entropia joule por Kelvin J/K Calor epecífico joule por kilograo Kelvin J/kg K

4 DEFINICION DE LAS UNIDADES DERIVADAS Conductividad térica Intenidad energética Magnitud Unidad Síbolo En térino de otra unidade Actividad (de una fuente radiactiva) watt por etro Kelvin watt por etéreoradián W/ K W/r uno por egundo -1 Prefijo aceptado 4 Eto prefijo e agregan a la unidad para forar palabra fácile de identificar para deignar a lo últiplo y a lo ubúltiplo. El nobre de lo prefijo últiplo de la unidad proviene del griego; de lo ubúltiplo, del latín. La iguiente tabla uetra eto prefijo, u factor y u íbolo correpondiente. Converión de unidade Una cantidad dada etá forada por un núero y un conjunto de unidade que lo acopañan, alguna ultiplicando y otra dividiendo. Cabiar la expreión de ea cantidad a otra unidade ignifica ipleente reeplazar cada unidad por una cantidad igual expreada en la nueva unidade. Factor Prefijo Síbolo Factor Prefijo Síbolo 10 4 Yotta Y 10-1 deci d 10 1 Zetta Z 10 - centi c exa E 10 - ili penta P 10-6 icro u 10 1 tera T 10-9 nano n 10 9 giga G 10-1 pico p 10 6 ega M feto f 10 kilo k atto a 10 ecto 10-1 zepto z 10 1 deca da 10-4 yocto y Ejeplo 1: Paar al S.I. 100k/ Ante de epezar a acerlo, do obervacione: k E conveniente exprear la diviione coo fraccione; e decir, no ecribir 100 k/ ino 100 Pretar atención a que la anterior e una expreión con do factore (100 y k) y un divior (), de tal anera que la iguiente expreione de ea cantidad on equivalente: k 100 k = = k = 100k k Y aora, ano a la obra: En la expreión original 100 debeo cabiar k y. Coo todo abeo, k = 1 k = 1000 = 1 = 600 por lo tanto: k = 100 = = 7, 7 (a la ora de operar, lo núero con lo núero y lo íbolo con lo íbolo) Ejeplo : Paar / a k/ Debeo cabiar k y en la expreión que no dieron. Sabeo que k = y 1000 = ttp:// 4

5 k k k k Por lo tanto: 1000 = = = = 7, Otra obervación: Cuando e trata con núero racionale de uco deciale, e preferible trabajar con la fraccione en lugar de redondear. La operacione de redondeo introducen uco error en lo cálculo (a eno que e trabajen con uco deciale; la oja de cálculo Excel, por ejeplo, para acer ínio eto errore todo lo cálculo lo realiza con 16 deciale!). Por eo e preferible ecribir que 1 = 1/600 en lugar de 1 = 0, Porque corte donde corte ea uceión de núero 7, etaré redondeando y por lo tanto introduciendo algún error en el cálculo. Ejeplo : Paar 0,18 kg a la unidade g da La dificultad en ete ejercicio etá en el exponente. El cuadrado afecta a todo el egundo y por lo tanto cuando reeplace por /600, deberé tener cuidado que el cuadrado afecte a todo lo que e un egundo (el núero 600 y el íbolo ). Veáolo en la práctica: da 1000 g da 1000 g 0, kg 10 g da Calculando el factor nuérico, da 0,18 =, kg g da 600 0, = 0,18 = 0,18 = 0,18 = g da 5

6 MAGNITUDES 1) CGS MKS (S.I.) ) TECNICO ) OTROS d c t d c v = x,6 k t v c a = t kgf g kg = ut (unidad técnica de aa) c F = a g = Dy (dina) kg = N kgf x 10 5 g c kg Tr = Fd co ( Fd ) Dy c = = erg N = = J (Joule) Cal = 4,186 J kgf = kg (kilográetro) Kw = J Energía x 10 7 (ergio) Tr erg g c J kg kg CV = 75 W Pot = = = = W t HP = 746 W F g Dy kg N Pr = = = = Pa kgf kgf lb at = 1010 Pa = 760g = 14, = bar área c c c plg g kg ut δ = x10 vol c peo Dy g N kg kgf ut Pe = = = = vol c c Y Z E P T G M K H D unidad d c µ n p f a z y Yotta Zetta Exa Penta Tera Giga Mega Kilo Hecto Deca deci centi ili icro nano pico feto atto zepto yocto