Sistema métrico
aunque el sistema métrico ha cambiado y se ha desarrollado desde su creación, sus conceptos básicos apenas han cambiado. Diseñado para uso transnacional, consistía en un conjunto básico de unidades de medida, ahora conocidas como unidades base. Las unidades derivadas se construyeron a partir de las unidades base utilizando relaciones lógicas en lugar de empíricas, mientras que los múltiplos y submultiples de ambas unidades base y derivadas se basaron en decimales e identificados por un conjunto estándar de prefijos.,
RealisationEdit
El metro se definió originalmente para ser una diez millonésima parte de la distancia entre el Polo Norte y el Ecuador, a través de París.
Las unidades base utilizadas en un sistema de medición deben ser realizables. Cada una de las definiciones de las unidades de base en el SI va acompañada de una mise en pratique definida que describe en detalle al menos una forma de medir la unidad de base., En la medida de lo posible, se elaboraron definiciones de las unidades de base para que cualquier laboratorio equipado con instrumentos adecuados pudiera realizar una norma sin depender de un artefacto en poder de otro país. En la práctica, dicha realización se realiza bajo los auspicios de un acuerdo de aceptación mutua.
en el SI, el metro estándar se define exactamente como 1/299,792,458 de la distancia que la luz viaja en un segundo. La realización del metro depende a su vez de la realización precisa del segundo., Hay tanto métodos de observación astronómica como métodos de medición de laboratorio que se utilizan para realizar unidades del metro estándar. Debido a que la velocidad de la luz ahora se define exactamente en términos del metro, una medición más precisa de la velocidad de la luz no da como resultado una cifra más precisa de su velocidad en unidades estándar, sino más bien una definición más precisa del metro. La precisión de la velocidad medida de la luz se considera dentro de 1 m / s, y la realización del metro está dentro de aproximadamente 3 partes en 1,000,000,000, o una proporción de 0.3×10−8:1.,
el kilogramo se definió originalmente como la masa de un artefacto artificial de platino-iridio mantenido en un laboratorio en Francia, hasta que la nueva definición se introdujo en mayo de 2019. Las réplicas hechas en 1879 en el momento de la fabricación del artefacto y distribuidas a los signatarios de la Convención del metro sirven como estándares de masa de facto en esos países. Se han fabricado réplicas adicionales a medida que otros países se han adherido a la Convención. Las réplicas fueron objeto de validación periódica en comparación con el original, llamado el IPK., Se hizo evidente que el IPK o las réplicas o ambos se estaban deteriorando, y ya no son comparables: habían divergido en 50 µg desde la fabricación, por lo que figurativamente, la precisión del kilogramo no era mejor que 5 partes en cien millones o una proporción de 5×10−8:1. La redefinición aceptada de las unidades base del SI reemplazó la IPK con una definición exacta de la constante de Planck, que define el kilogramo en términos de segundo y metro.,
estructura Base y unidad derivadaeditar
Las unidades base del sistema métrico fueron adoptadas originalmente porque representaban dimensiones ortogonales fundamentales de medición correspondientes a cómo percibimos la naturaleza: una dimensión espacial, una dimensión temporal, una para la inercia, y más tarde, una más sutil para la dimensión de una «sustancia invisible» conocida como electricidad o, más generalmente, electromagnetismo., Se definió una y solo una unidad en cada una de estas dimensiones, a diferencia de los sistemas más antiguos donde prevalecían múltiples cantidades perceptivas con la misma dimensión, como pulgadas, pies y yardas u onzas, libras y toneladas. Las unidades para otras cantidades como área y volumen, que también son cantidades dimensionales espaciales, se derivaron de las fundamentales por relaciones lógicas, de modo que una unidad de área cuadrada, por ejemplo, era la unidad de longitud cuadrada.,
Muchas unidades derivadas ya estaban en uso antes y durante el tiempo en que el sistema métrico evolucionó, porque representaban abstracciones convenientes de cualquier unidad base que se definiera para el sistema, especialmente en las ciencias. Así que las unidades análogas fueron escaladas en términos de las unidades del sistema métrico recién establecido, y sus nombres adoptados en el sistema. Muchos de ellos estaban asociados con el electromagnetismo., Otras unidades perceptivas, como el volumen, que no se definían en términos de unidades base, se incorporaron al sistema con definiciones en las unidades base métricas, de modo que el sistema permaneció simple. Creció en número de unidades, pero el sistema mantuvo una estructura uniforme.
ratios Decimaleditar
algunos sistemas habituales de pesos y medidas tenían ratios duodecimales, lo que significaba que las cantidades eran convenientemente divisibles por 2, 3, 4 y 6. Pero era difícil hacer aritmética con cosas como 1⁄4 libra o 1⁄3 pie., No había sistema de notación para fracciones sucesivas: por ejemplo, 1⁄3 de 1⁄3 de pie no era una pulgada o cualquier otra unidad. Pero el sistema de conteo en proporciones decimales tenía Notación, y el sistema tenía la propiedad algebraica de cierre multiplicativo: una fracción de una fracción, o un múltiplo de una fracción era una cantidad en el sistema, como 1⁄10 de 1⁄10 que es 1⁄100. Así que una raíz decimal se convirtió en la relación entre los tamaños de unidad del sistema métrico.,
prefijos para múltiplos y submultiploseditar
en el sistema métrico, múltiplos y submultiples de unidades siguen un patrón decimal.,d>
A common set of decimal-based prefixes that have the effect of multiplication or division by an integer power of ten can be applied to units that are themselves too large or too small for practical use., El concepto de usar nombres clásicos consistentes (latinos o griegos) para los prefijos fue propuesto por primera vez en un informe de la Comisión revolucionaria francesa de pesos y medidas en mayo de 1793.: 89-96 el prefijo kilo, por ejemplo, se usa para multiplicar la unidad por 1000, y el prefijo Mili es para indicar una milésima parte de la unidad. Así, el kilogramo y el kilómetro son mil gramos y metros respectivamente, y un miligramo y un milímetro son una milésima parte de un gramo y un metro respectivamente. Estas relaciones se pueden escribir simbólicamente como:
en los primeros días, los multiplicadores que eran potencias positivas de diez recibieron prefijos derivados de Grecia como kilo-y mega -, y los que eran potencias negativas de diez recibieron prefijos derivados de latín como centi-y milli -. Sin embargo, las extensiones de 1935 al sistema de prefijos no siguieron esta convención: los prefijos nano – y micro -, por ejemplo, tienen raíces griegas.: 222-223 durante el siglo XIX el prefijo myria -, derivado de la palabra griega μύριοι (mýrioi), fue utilizado como un multiplicador para 10000.,
al aplicar prefijos a unidades derivadas de área y volumen que se expresan en términos de unidades de longitud al cuadrado o al cubo, los operadores cuadrado y cubo se aplican a la unidad de longitud incluyendo el prefijo, como se ilustra a continuación.
Los prefijos no se usan generalmente para indicar múltiplos de un segundo mayor que 1; en su lugar se usan las unidades no SI de minuto, hora y día. Por otro lado, los prefijos se utilizan para múltiplos de la unidad de volumen no-SI, el litro (l, L) como mililitros (ml).,
Coherenciaeditar
James Clerk Maxwell desempeñó un papel importante en el desarrollo del concepto de un sistema CGS coherente y en la ampliación del sistema métrico para incluir unidades eléctricas.
cada variante del sistema métrico tiene un grado de coherencia—las unidades derivadas están directamente relacionadas con las unidades base sin la necesidad de factores de conversión intermedios., For example, in a coherent system the units of force, energy and power are chosen so that the equations
force | = | mass | × | acceleration |
energy | = | force | × | distance |
energy | = | power | × | time |
hold without the introduction of unit conversion factors., Una vez que se ha definido un conjunto de unidades coherentes, otras relaciones en la física que utilizan esas unidades serán automáticamente verdaderas. Por lo tanto, la ecuación masa–energía de Einstein, E = mc2, no requiere constantes extrañas cuando se expresa en unidades coherentes.
el sistema CGS tenía dos unidades de energía, el erg que estaba relacionado con la mecánica y la caloría que estaba relacionada con la energía térmica; por lo que solo uno de ellos (el erg) podía tener una relación coherente con las unidades base. La coherencia era un objetivo de diseño de SI, lo que resultó en que solo se definiera una unidad de energía: el joule.,
Racionalizacióneditar
Las ecuaciones de electromagnetismo de Maxwell contenían un factor relacionado con los esteradianes, representativo del hecho de que las cargas eléctricas y los campos magnéticos pueden considerarse emanados de un punto y propagarse por igual en todas las direcciones, es decir, esféricamente. Este factor apareció torpemente en muchas ecuaciones de la física que se ocupan de la dimensionalidad del electromagnetismo y, a veces, otras cosas.