UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DENICARAGUA UNAN-MANAGUA

RECINTO UNIVERSITARIO “RUBÉNDARÍO” FACULTAD DE CIENCIAS EINGENIERÍA DEPARTAMENTO DE

FÍSICA

I N T R ODUCC I ÓN A LA F Í S I CA

Magistral Nº 3

Elaborados por: MSc. Karla Ubieta H.

MSc. Jorge Flores P.Lic. Humberto García M.

Contenido

I. Marco Conceptual de las

mediciones. II. Concepto de

magnitud y susunidades.

III. Sistemas de unidades.

IV. Normativa Nacional e Internacional

OBJETIVOS

1. Comprender los fundamentos del marcoconceptual de las mediciones.

2. Definirque es una magnitud.

3. Distinguir los sistemasde unidades utilizados en lasmediciones.

4. Analizar el marco legalnacional e internacional que

se ha implementado en lasmediciones.

INTRODUCCIÓN• El desarrollo de la civilizaciónesta vinculada al conocimiento delas medidas.

• Las primeras magnitudes empleadasfueron la longitud y la masa.

• El primer sistema de medida fueantropométrico, la unidad era eltamaño de los dedos(pulgada), el

pie, el codo, entre otros.

• Para la masa se compararon lascantidades

mediante, piedras, granos, conchas etc.

A medida que aumentó elintercambio entre los pueblos, sepresentó el problema de ladiferencia de patrones y surgióla necesidad de unificarcriterios.

Carlomagno realizó esfuerzospara unificar el sistema deunidades, pero fracaso porque cadaseñor feudal fijaba sus propiasunidades.

EnFrancia en1889seestablecióelprimersistema

racional de unidades de medida:EL SISTEMA METRICO.

(742-814 d.C.)

1960 Se instaura el SistemaInternacional deUnidades (abreviado SI, del f r anc é s : LeSystème International d'Unités), tambiéndenominado Sistema Internacional deMedidas.

Una de las características trascendentales,que constituye lagran ventaja delSistema Internacional, es que susunidades se basan en fenómenosfísicos fundamentales. Excepción única esla unidad de la magnitud masa.

MEDICIÓNLa medición en la Física, exige

medirpropiedades físicas .

• La MEDICIÓN es una técnica pormedio de la cual asignamos númerosa una propiedad física, comoresultado de una comparación dedicha propiedad con otra similar

tomada como patrón, la cual se haadoptado como unidad.

• Toda medición provocauna perturbación, porello al medir se debe procurar

quelaperturbación por la acción de medir sea mínima.

• Un requisito importante es que lasdefiniciones delas cantidadesfísicas deben ser

operacionales, en el sentido quedeben indicar como medir la cantidaddefinida.

MAGNITUDES Y UNIDADES

DEFINICIONESMagnitud: propiedad de un

fenómeno, cuerpo osustancia, que puede expresarse

cuantitativamentemediante un número y una unidad.

Magnitud básica: Cada una de las magnitudes que enun sistema,se aceptan por convención comofuncionalmente independiente una respecto de otro.

Magnitud derivada: Es aquella que se deriva

de las fundamentales y están ligadasmediante relaciones matemáticas biendefinidas.

Magnitud Suplementaria: Lo que se agrega paracompletar.

DEFINICIONES

Una CantidadFísica es una propiedadcuantificable o

asignable adscrita a unfenómeno, cuerpo o sustancia

particular.Para conocer una cantidad física se utiliza un patrón de mediciónEjemplos de cantidades físicas:

DEFINICIONESLongitud Carga

eléctricaTiempo

DEFINICIONESUnidad de medida: magnitud escalar real,definida yadoptada por convenio, con la que se puedecomparar cualquier otra magnitud de la mismanaturaleza para expresar la relación entreambas mediante un número.

Las unidades se expresan mediante nombres ysímbolos, asignados por convenio.

El metro es una unidad establecida para medir longitud en el SistemaInternacion

al.

DEFINICIONES

Medición del diámetro del disco.

Con base en la definición, se diceque eldiámetro es 0,12 m

o 12 centímetros.

PATRONES

Patrón (de medición): Medida materializada,instrumento demedición, material de referencia o sistema demedición destinado a definir, materializar ,conservar o reproducir una unidad o uno o másvalores de una magnitud para servir dereferencia.

PATRONES

PATRÓN DE MEDIDA

Debe cumplir estas condiciones:

Ser inalterable, esto es, no hade cambiarcon el

tiempo ni en función de quién realice la medida.

Ser universal, es decir utilizadapor todos los

países.

Debe ser fácilmente reproducible.

DEFINICIONES DE MAGNITUDES BÁSICAS

– Longitud: metro (m). Es la longitudque

recorre la luz en el vacío en un intervalo detiempo de 1/299 792 458 de un segundo.

– Tiempo: segundo (s). Elsegundo es la duración de 9192 631 770 periodos de laradiación correspondiente ala transición entre losniveles hiperfinos delestado fundamental del Cesio133.

DEFINICIONES DE MAGNITUDES BÁSICAS

– Masa: kilogramo (kg). Elkilogramo es la unidad demasa, igual a la masadel prototipo internacional delkilogramo.

DEFINICIONES DE MAGNITUDES BÁSICAS

– Intensidad de corriente eléctrica: ampere(A). El

ampere es la corriente eléctricaconstante la cual, mantenida en elvacío entre dos conductores paralelos,rectilíneos, de longitud infinita, desección circular despreciable, y situadosa la distancia de 1 metro uno del otro,producirá entre estos conductores unafuerza igual a 2,0 x 10-7 newton pormetro de longitud.

CONT. DEFINICIONES DE MAGNITUDES BÁSICAS

–Temperatura: kelvin (K). Elkelvin, unidad de temperaturatermodinámica, es lafracción 1/273,16 de latemperatura termodinámica delpunto triple del agua.

–Cantidad de Sustancia: mol(mol). Es la cantidad desustancia de un sistema quecontiene tantas entidades

elementales como átomos hayen 0,012 kg de carbono12, mol.

CONT. DEFINICIONES DE MAGNITUDES BÁSICAS

– Intensidad luminosa: candela(cd). La candela es laintensidad luminosa en unadirección dada, de una fuenteque emite radiaciónmonocromática de frecuenciaigual a 540 x 1012 hertz, yque tiene una intensidadde radiación en esadirección de 1/683 wattpor estereorradián.

MAGNITUDES DERIVADAS

– Superficie: (m2). Es el área de unasuperficie plana limitadapor un cuadrado donde cadauno de sus lados tiene 1 metrode longitud.

– Volumen: (m3). Es elvolumen de un cuerpo iguala aquel de un cubo donde cadauna de sus doce aristas mide 1metro de longitud.

– Velocidad: (m/s). Es la

MAGNITUDES DERIVADASvelocidad de una partícula uonda que se desplaza a unadistancia de un metro porcada segundo.

la de masa en undeterminado

volumen, kg/m3.

MAGNITUDES DERIVADAS– Aceleración: (a). es una magnitud vectorialque nos indica el ritmo otasa con queaumenta o disminuye la velocidadde un móvil en función deltiempo. Sus dimensiones sonlongitud/tiempo2 (m/s2).

– Densidad: (ρ). es una magnitud referida a

MAGNITUDES DERIVADAS

– Frecuencia: Hertz (f). es una medida paraindicar el número derepeticiones decualquier fenómeno o sucesoperiódico en la unidad de tiempoHz=1/s.

MAGNITUDES DERIVADAS

– Fuerza: newton (F). El newton es lafuerza que

cuando se le aplica a un cuerpo con una masade un kilogramo, le imparte una

aceleración deun metro por segundo cuadrado.

– Trabajo: joule (J). El joule es el trabajo que seproduce cuando un punto sobreel que seaplica una fuerza de un newton, sedesplaza una distancia de un metroen la dirección de la fuerza.

– Potencia: watt (W). El watt es lapotencia que produce energía porunidad de tiempo a razón de unjoule por segundo.

II. SISTEMA DE UNIDADES

II. Sistema de Unidades

¿?Es un conjunto de unidadesconfiables, uniformes yadecuadamente definidas quesirven para satisfacer lasnecesidades de medición.

SISTEMA DE UNIDADES• El primer sistema de unidades demedida fue el SISTEMA METRICO, enFrancia fines del siglo XVIII. Basado endos unidades fundamentales: metro ykilogramo.

• Luego se crearon otros sistemas adecuados aactividades

específicas, que condujeron a problemas

deconversión, por lo que en 1960 seadoptó

el sistemaMKS como Sistema Internacional de medida,abreviadoSI.

• El SI estabasado en 7 unidadesfundamentales y 2

suplementarias, además define 19 unidades derivadas.

OTROS SISTEMAS:• El CGS es otro sistema en donde elcentímetro, el gramo y el segundo son lasunidades patrón de longitud, masa ytiempo.

• El sistema británico de ingeniería, tomacomo unidades el pie(longitud), lalibra(fuerza) y segundo(tiempo).

• El SI es el más usado en el trabajo científico.

• La selección de qué cantidadesson básicas es arbitraria. En elbritánico la fuerza es básica y la masaderivada, contrario al SI.

MAGNITUDES BÁSICAS DEL SICANTIDAD UNIDAD SIMBOLO DIMENSIÓN

UNIDADES BÁSICASLongitud metro m LMasa kilogramo kg MTiempo segundo s T

Corriente ampere ATemperatura kelvin KIntensidadLuminosa

candela cd

Cantidadde

mol mol

UNIDADES COMPLEMENTARIASÁngulo Plano radián rad AdimensionaAngulo Sólido estereoradi sr Adimensiona

Comparación de Sistemas de UnidadesMagnitud Unidad

SIUnidadCGS

Unidadesbásicas

Longitud m cm mMasa kg gr o g kgTiempo s s sFuerza N l

bkg m/s2

Energía J ergios N mVelocidad m/s millas/

horam/s

Temperatura

K ºC KPotencia W wat

tJ/sVolumen L o

ll L

Presión Pa Bar N/m2

PREFIJOS DELSI

Los prefijos del SI paranombrar a los múltiplos ysubmúltiplos de cualquierunidad del SistemaIn te r n a ci o nal (SI), yasean unid a des bá s ic a s ode r i v ada s .

Estos prefijos seanteponen al nombre de launidad para indicar elmúltiplo o submúltiplodecimal de la misma; del

mismo modo, los símbolosde los prefijos seanteponen a los símbolosde las unidades.

NO MA 1\l S IN N CIO AL SY NORMA IVA NACIONA

NORMAS INTERNACIONALES

• Sistema Internacional de Unidades - ISO/IEC 80000

• The International System of Units (SI). ht t p: / /ww w .bipm.o r g/utils/common/pd f /si_ broch u re_8_e n.pdf

• Guide for the Use of the International System of Units(SI) (2008). ht t p: / /physics.n i st . gov/cuu/pdf/sp8 1 1.pdf

NORMAS INTERNACIONALES

Evaluación de datos de medición. Guía para la Expresiónde la Incertidumbre en la medida. ht t p: / /pub l ic a ci o nes.ops.org.ar / pu b l i cacio n e s/cursos_ v irtua l e s/ O A A / M ateria l / G u%C3% A D a %20para%20 e stima r % 2 0 i n c er tidumbre.pdf

Vocabulario Internacional deMetrología. Conceptos

fundamentales y generales, ytérminos asociados.

http : / /optic a . d f . uba . a r / jofa / E E O F / 20 1 1 /vald e s /bibliog r afia / VI M % 202008 % 20 versi % C 3 % B 3 n % 2 0 Esp a % C 3 % B 1 a . pdf

MARCO LEGAL NACIONALHistoria• 1893-12-11 Se promulga el Decreto

Legislativo sobre Pesas y Medidas queestablece como sistema oficial de pesas ymedidas, el Sistema Métrico Decimal.

• 1996-07-18 Se publica la Ley 225 sobreMetrología que tiene como objeto adoptar ydesarrollar el Sistema Internacional deUnidades (SI) (versión moderna delSistema Métrico Decimal).

• 1997-11-17 Se promulga el Decreto deReglamento a la Ley sobre Metrología que

MARCO LEGAL NACIONALordena en su Arto. 9. Que mediante DecretoPresidencial, en base a programación que laComisión Nacional de Metrología elabore,previa consulta con los sectores, seiniciará el uso obligatorio del SI.

MARCO LEGAL NACIONALHistoria

• 2002-02-21 Se publica el Decreto 062-2001 que tiene objetivo implementar elSistema Internacional de Unidades (SI) en elplazo de dos años comprendido éste a partirde la publicación del presente AcuerdoMinisterial.

• 2004-05-12 Se publica el Acuerdo Ministerial009-2004 que tiene como objetivo Prorrogarel plazo establecido en el Acuerdo

MARCO LEGAL NACIONALMinisterial No. 062-2001 para laImplementación del Sistema Internacional deUnidades (SI) por un plazo adicional de dosaños a partir de su publicación.

MARCO LEGAL NACIONALNormas y Regl a mentos exi s te n tes

• Ley No. 225.- Ley sobre MetrologíaPublicada en La Gaceta No. 135 (1996).

• Decreto de Reglamento a la Ley sobreMetrología.Publicado en la Gaceta No. 227 (1997).

• Norma sobre el Sistema Internacional deUnidades (SI). NTON 07 004-01.-MIFIC.

htt p :// ww w .mif i c . go b .n i / L i n k Cl i c k .a s px?fi l et i c k e t=u J WdQxNIHFU %3D&ta b i d =3 5 1& l ang ua g e= e n - US

MARCO LEGAL NACIONAL• Recomendaciones para el uso

correcto del SI.

No cometáis injusticiaen losjuicios, ni en lasmedidas de longitud, depeso o de capacidad:tened balanza justa,medida justa y sextario

justo.

Levítico 19,35-36

Estrategias de Enseñanzas-Aprendizaje

ORIENTAR LA BIBLIOGRAFÍA DE CONSULTAPARA LA RESOLUCIÓN DE LA GUÍA DEPREGUNTAS SOBRE LOS SISTEMAS DEUNIDADES Y VOCABULARIO PARA EL TRABAJOEN EL SUBGRUPO.

REFERENCIAS:

•http:/ / ww w .bi p m.o r g/ u tils/common/p d f / si _ b r oc h u r e _ 8 _ e n. p df •http:/ / p u b l ic a ci o n e s.o p s.or g .ar/p u b l ic a cion e s/ curs o s _v i rtu a l e s/ O AA/Mater i a l/G u% C 3 % A Da%20pa r a%20e sti m a r % 2 0 i n c e rti du m b r e .p d f •http:/ / p h y sics.n i st . g o v/cu u /p d f / sp 8 1 1. p df •http:/ / o p tica. d f . u b a. a r/jof a / EE O F / 2 0 1 1/v a l d es/ b i b l i o g rafi a /V I M% 2 0 2 0 0 8 % 2 0v e rsi % C 3 %B 3 n % 2 0 Es p a % C 3 % B 1 a. p df