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Unidades de medida
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Unidades de medida
Definición de medición
La medición es un proceso básico de la ciencia que consiste en comparar un patrón
seleccionado con el objeto o fenómeno cuya magnitud física se desea medir para ver
cuántas veces el patrón está contenido en esa magnitud.
Medir es el proceso mediante el cual se asigna un valor a una característica de un
objeto por medio de la comparación de la representación física de una referencia
preestablecida contra la magnitud en cuestión del objeto
Medir es la acción y efecto de comparar objetos o magnitudes semejantes para asignar
un valor
El Sistema Internacional de Unidades
Muchas propiedades de la materia son cuantitativas; es decir,
están asociadas con números.
Cuando un número representa una cantidad medida, siempre
deben especificarse las unidades de esa cantidad.
El sistema internacional es un conjunto de unidades métricas
particulares para utilizarse en las mediciones científicas.
UNIDADES BÁSICAS O FUNDAMENTALES
Son 7 unidades sobre las que se fundamenta el sistema y de
cuya combinación se obtienen todas las unidades derivadas
Cantidad física Abreviatura Nombre de la Unidad
Prefijos para indicar fracciones decimaleso múltiplos de varias unidades.
Por ejemplo, el prefijo mili representa una fracción 10 - 3 de una unidad:un miligramo (mg) es 10 -3 gramos (g),un milímetro (mm) es 10 -3 metros (m)
Masa
• La unidad SI fundamental para la masa es el kilogramo(kg), el cual equivale aproximadamente a 2.2 libras (Ib).
• Se obtienen otras unidades de masa añadiendo prefijosa la palabra gramo.
• No debe confundirse con el peso, que es la fuerza conque un cuerpo es atraído por la gravedad y depende de laMasa del mismo, que es la cantidad de materia que tieneese cuerpo.
La masa es una medida de la cantidad de materia queposee un cuerpo o un objeto.
Unidades de masaEn la siguiente tabla de posición se muestran el nombre,la abreviatura y el valor de los múltiplos (kg,hg,dag) ysubmúltiplos (dg, cg, mg) más usuales del gramo.
kilogramo kg 1000 g
hectogramo hg 100 g
Decagramo dag 10 g
Gramo g 1 g
decigramo dg 0.1 g
centigramo cg 0.01 g
miligramo mg 0.001 g
Es una propiedad de la materia que está relacionada conla sensación de calor o frío que se siente en contacto conella.
Temperatura
Multitud de propiedades fisicoquímicas de los materiales o las
sustancias varían en función de la temperatura a la que se
encuentren, como por ejemplo su estado (sólido, líquido, gaseoso,
plasma), su volumen, la solubilidad entre otras.
Así mismo es uno de los factores que influyen en la velocidad a la
que tienen lugar las reacciones químicas.
Temperatura
Cuando tocamos un cuerpo que está a menos temperatura que el
nuestro sentimos una sensación de frío, y al revés de calor.
Cuando dos cuerpos, que se encuentran a distinta temperatura, se
ponen en contacto, se produce una transferencia de energía, en
forma de calor, desde el cuerpo caliente al frío, esto ocurre hasta
que las temperaturas de ambos cuerpos se igualan.
La temperatura es un indicador de la dirección que toma la energíaen su tránsito de unos cuerpos a otros.
• Las escalas de temperatura que se utilizan por lo regular enestudios científicos son la Celsius y la Kelvin.
• La escala Celsius es también la escala cotidiana de temperatura encasi todos los países originalmente se baso en la asignación de 0 °Cal punto de congelación del agua y de 100 °C a su punto deebullición en el nivel del mar.
• La escala Kelvin es la escala de temperatura del SI, y la unidad SIde temperatura es el kelvin (K). En esta escala el cero es latemperatura mas baja que puede alcanzarse, -273.15 °C, unatemperatura a la que llamamos cero absoluto.
• Las escalas Kelvin y Celsius se relacionan de la siguiente forma:
K = °C + 273.15
Temperatura
• La escala común de temperatura en Estados Unidos esla escala Fahrenheit, la cual no se utiliza generalmenteen estudios científicos.
• En dicha escala el agua se congela a 32 °F, y hierve a212 °F.
• Las escalas Fahrenheit y Celsius se relacionan de lasiguiente forma:
Temperatura
Temperatura
Temperatura
Longitud • La longitud es una de las magnitudes físicas
fundamentales, es una medida del largo que posee uncuerpo o que existe entre dos puntos.
• Se puede decir también que la longitud es la distanciaentre dos puntos medidos en línea recta.
• Las unidades de medida se pueden basar en la longitudde diferentes partes del cuerpo humano, en la distanciarecorrida en número de pasos, en la distancia entrepuntos de referencia o puntos conocidos de la Tierra, oarbitrariamente en la longitud de un determinadoobjeto.
Longitud
Utilizando los prefijos del Sistema
Internacional es posible definir
unidades de longitud que son
múltiplos o submúltiplos del
metro.
Múltiplos y submúltiplos del
metro, aceptados dentro del SI,
junto con su símbolo y su
equivalencia en metros,
en notación científica y decimal.
UNIDADES DERIVADASSon las unidades que pueden formarse combinando las
unidades básicas según relaciones algebraicas
escogidas que relacionen las magnitudes
correspondientes: velocidad, aceleración, tensión,
fuerza, potencia, volumen, presión, energía, densidad.
Presión
De donde:
P = Presión que la fuerza ejerce sobre dichasuperficie
F= Fuerza aplicada
A= Área o superficie en que la fuerza sedistribuye
• FUERZA= Es la acción que un cuerpo ejerce sobre otro.
• PESO= Es la medida de la fuerza que lo atrae a la tierra, es decir,la FUERZA DE GRAVEDAD.
Es el cociente entre la fuerza aplicada sobre una superficie o área.
Medición de la presión
• La presión de un gas dentro de un recipiente se mide con un
instrumento llamado MANÓMETRO.
• La presión de un gas normalmente se expresa en las siguientes
unidades milímetros de mercurio (mm de Hg), torricellis (torr),
atmósferas (atm), milibares (Mb) y pascales (Pa)
760 mm de Hg=760 torr=1 atm=0,001 Mb= 101300 Pa
El volumen• Es la cantidad de espacio que ocupa un cuerpo.
• El volumen es una magnitud escalar definida como laextensión en tres dimensiones de una región delespacio.
• Es una magnitud derivada de la longitud, ya que se hallamultiplicando la longitud, el ancho y la altura.
El volumen
• La unidad para medir volúmenes en el Sistema Internacional es
el metro cúbico (m3) que corresponde al espacio que hay en el
interior de un cubo de 1 m de lado.
• Sin embargo, se utilizan más sus submúltiplos, el decímetro
cúbico (dm3) y el centímetro cúbico (cm3). Sus equivalencias
con el metro cúbico son:
El volumen
Densidad
En física, la densidad, simbolizada habitualmente por la letra griega (ρ) y
denominada en ocasiones masa específica, es una magnitud referida a la
cantidad de masa contenida en un determinado volumen.
La masa y el volumen son propiedades generales o extensivas de la materia, es
decir son comunes a todos los cuerpos materiales y además dependen de la
cantidad o extensión del cuerpo.
En cambio la densidad es una propiedad característica, ya que nos permite
identificar distintas sustancias.
Por ejemplo, muestras de cobre de diferentes pesos 1,00 g, 10,5 g, 264 g, ...
todas tienen la misma densidad, 8,96 g/cm3.
Medición de la densidad
La densidad puede obtenerse de forma indirecta y de forma directa.
Para la obtención indirecta de la densidad, se miden la masa y el
volumen por separado y posteriormente se calcula la densidad.
La masa se mide habitualmente con una balanza, mientras que el
volumen puede medirse determinando la forma del objeto y midiendo
las dimensiones apropiadas o mediante el desplazamiento de un líquido,
entre otros métodos.
La densidad
• La densidad de una sustancia es el cociente entre la masa y el volumen:
Densidad = Masa/Volumen d = m/V
Algunas unidades derivadas
UNIDADES
ACEPTADAS POR EL
SISTEMA
INTERNACIONAL
DEBIDO A SU USO
MUY
DIVERSIFICADO
Unidades del Sistema Internacional
de Unidades (SI)
FACTORES DE CONVERSIÓN
MASA
FACTORES DE CONVERSIÓN VOLUMEN
Múltiplos del Sistema Internacional para litro (l)
Submúltiplos Múltiplos
Valor Símbolo Nombre Valor Símbolo Nombre
10−1 l dl decilitro 101 l dal decalitro
10−2 l cl centilitro 102 l hl hectolitro
10−3 l mlmililitro o centímetro cúbico
103 l klkilolitro o metro cúbico
10−6 l µl microlitro 106 l Ml megalitro
10−9 l nl nanolitro 109 l Gl gigalitro
10−12 l pl picolitro 1012 l Tl teralitro
10−15 l fl femtolitro 1015 l Pl petalitro
10−18 l al attolitro 1018 l El exalitro
10−21 l zl zeptolitro 1021 l Zl zettalitro
10−24 l yl yoctolitro 1024 l Yl yottalitro
Prefijos comunes de unidades están en negrita.
Las siguientes fórmulas asocian con precisión las diferentes escalas de temperatura:
FACTORES DE CONVERSIÓN TEMPERATURA
kilogramo por metro cúbico (kg/m³).
gramo por centímetro cúbico (g/cm³).
kilogramo por litro (kg/L) o kilogramo por decímetro cúbico.
La densidad del agua es aproximadamente 1 kg/L (1000 g/dm³ = 1
g/cm³ = 1 g/mL).
gramo por mililitro (g/mL), que equivale a (g/cm³).
FACTORES DE CONVERSIÓN DENSIDAD
En el Sistema Internacional de Unidades (SI):
Notación científica
• Con frecuencia los números que se utilizan en química o son
demasiado largos o demasiado pequeños.
• Dichos números se expresan de manera conveniente en la
forma
donde N es un número entre 1 y 10, y n es el exponente.
Notación científicaEjemplos
Un exponente positivo, como en el primer ejemplo, nos indica cuántas veces semultiplica un número por 10 para obtener el número en su forma desarrollada:
Notación científica• También es apropiado pensar en el exponente positivo como en el
número de lugares que se debe mover el punto decimal hacia la
izquierda para obtener un número mayor que 1 y menor que 10.
Si comenzamos con 3450 y movemos el punto decimal tres lugares hacia la
izquierda, terminamos con 3.45 X 103.
De forma similar, un exponente negativo indica cuántas veces se debe dividir
un número entre 10 para obtener su forma desarrollada.
Notación científica• Es conveniente pensar en el exponente negativo como en el número
de lugares que se debe mover el punto decimal hacia la derecha para
obtener un número mayor que 1 pero menor que 10.
• Si comenzamos con 0.0048 y movemos el punto decimal tres lugares
hacia la derecha, terminamos con 4.8 X 10-3 .
• En el sistema de la notación exponencial, con cada desplazamiento
del punto decimal un lugar hacia la derecha, el exponente disminuye
en 1.
Notación científica• Al trabajar con exponentes, es importante recordar que 100= 1.
• Las siguientes reglas son útiles para llevar los exponentes a través de
los cálculos
1 . Suma y restaPara sumar o restar los números expresados en notaciónexponencial, las potencias de 10 deben ser iguales.
Notación científica2. Multiplicación y división
Cuando se multiplican los números expresados en notación exponencial, se suman
los exponentes; para dividir números expresados en notación exponencial, el
exponente del denominador se resta del exponente del numerador.
Notación científica• 3. Potencias y raíces
• Cuando se eleva a una potencia o se obtiene una raíz de
números expresados en notación exponencial, los exponentes
se multiplican por la potencia.
• Para obtener las raíces de números expresados en notación
exponencial, los exponentes se dividen entre la raíz.
Cifras significativas
• Todos los dígitos de una cantidad medida, incluido el dígito incierto, se
conocen como cifras significativas
Ejemplo: Una masa medida, que se informa como 2.2 g, tiene dos cifras
significativas, mientras que una que se informa como 2.2405 g, tiene
cinco cifras significativas.
Para determinar el número de cifras significativas de una medición
debidamente informada, lea el número de izquierda a derecha, contando
los dígitos a partir del primero diferente de cero.
Cifras significativas
• En cualquier medición debidamente informada, todos los
dígitos diferentes de cero son significativos.
• Sin embargo, los ceros pueden utilizarse como parte del
valor medido, o simplemente para localizar el punto
decimal.
• Por lo tanto, los ceros pueden ser o no significativos,
según como aparezcan en el número.
Cifras significativasLas siguientes pautas describen las diferentes situaciones en las que intervienen ceros:
1. Los ceros que están entre dígitos diferentes de cero siempre son significativos; 1005 kg
(cuatro cifras significativas); 1.03 cm (tres cifras significativas).
2. Los ceros al comienzo de un número nunca son significativos; simplemente indican la
posición del punto decimal; 0.02 g (una cifra significativa); 0.0026 cm (dos cifras
significativas).
3. Los ceros que están al final de un número son significativos si el número contiene un
punto decimal; 0.0200 g (tres cifras significativas); 3.0 cm (dos cifras significativas).
Cifras significativasPara dar seguimiento a las cifras significativas cuando realicemos cálculos,
frecuentemente utilizaremos dos reglas
1. Al sumar y restar, el resultado tiene el mismo número de posiciones
decimales que la medición con menos posiciones decimales.
Cuando el resultado contiene más del número correcto de cifras
significativas, debe redondearse.
Informamos el resultado como 104.8, porque 83.1 sólo tiene una posición decimal.
Cifras significativas• Al multiplicar y dividir, el resultado contiene el mismo número de cifras
significativas que la medición con menos cifras significativas.
• Cuando el resultado contiene más del número correcto de cifras
significativas, debe redondearse.
Ejemplo, el área de un rectángulo cuyas longitudes medidas son de 6.221 cm y 5.2cm, debe informarse como 32 cm2, aunque una calculadora muestre el productode 6.221 y 5.2 con más dígitos:
Redondeamos a dos cifras significativas porque el número menospreciso,5.2 cm, sólo tiene dos cifras significativas.
Cifras significativas• Observe que en la suma y la resta se cuentan las posiciones decimales, mientras que
en la multiplicación y la división se cuentan las cifras significativas.
Al redondear números, asegúrese de que se elimine el dígito que se encuentra más
a la izquierda:
•Si el dígito más a la izquierda de los números por eliminar es menor que 5, el número
anterior permanece sin cambio. Entonces, al redondear 7.248 a dos cifras
significativas, tenemos 7.2.
•Si el dígito más a la izquierda de los números por eliminar es igual o mayor que 5, el
número anterior se incrementa en 1. Al redondear 4.735 a tres cifras significativas, tenemos
4.74, y si redondeamos 2.376 a dos cifras significativas, tenemos 2.4.
ANÁLISIS DIMENSIONAL
En el análisis dimensional tomamos en cuenta a las unidades en
todos los cálculos.
Las unidades se multiplican, se dividen o se "cancelan" entre sí.
El análisis dimensional ayuda a garantizar que las soluciones a los
problemas tengan las unidades adecuadas.
La clave para utilizar el análisis dimensional es el uso correcto de los
factores de conversión para cambiar de una unidad a otra.
Un factor de conversión es una fracción cuyo numerador y denominador representan a
la misma cantidad expresada en unidades diferentes
ANÁLISIS DIMENSIONAL
Por ejemplo, 2.54 cm y 1 in representan la mismalongitud, 2.54 cm = 1 in.
Esta relación nos permite escribir dos factores deconversión:
Utilizamos el primero de estos factores para convertir pulgadas en centímetros. Por ejemplo, la longitud en centímetros de un objeto que mide 8.50 in de largo está dada por
ANÁLISIS DIMENSIONAL• En general, comenzamos cualquier conversión analizando las unidades
de los datos proporcionados y las unidades que deseamos.
• Después nos preguntamos qué factores de conversión tenemos
disponibles para que nos conduzcan de las unidades de la cantidad
dada, a las de la cantidad deseada.
• Cuando multiplicamos una cantidad por un factor de conversión, las
unidades se multiplican y se dividen de la siguiente manera:
