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Cómo funciona el sistema métrico

Cómo funciona el sistema métrico
Satisfacer
  1. Historia del sistema métrico: los primeros años
  2. Historia del sistema métrico: medición
  3. Unidades base SI y sus estándares: ¿de dónde vienen?
  4. Unidades derivadas del SI: necesitamos más contadores antiguos que los normales
  5. Prefijos SI: hazte amigo de Milli-
  6. Sistema métrico: riesgos y beneficios

Historia del sistema métrico: los primeros años

Oye, en caso de que no conozcas la longitud estándar en metros, la publicaremos aquí en tu muro francés del siglo XVIII para ti. Ahora use – ¡o si no!

Archivos históricos universales / Getty Images

El sistema métrico moderno tiene sus raíces en Gabriel Mouton, vicario de la iglesia de São Paulo en Lyon, Francia, y un destacado astrónomo y matemático. En 1670, Mouton diseñó un sistema de medición basado en la duración de un minuto de duración (recuerde que hay 60 minutos en cada grado de longitud y latitud). Esta unidad de longitud, propuso además, debería basarse en aritmética decimal o potencias de diez. También recomendó el uso de prefijos para que las convenciones de nomenclatura sean menos arbitrarias.

Los científicos franceses continuaron modificando y refinando las ideas de Mouton, pero nunca fueron codificadas formalmente hasta la Revolución Francesa. Cuando se creó en 1790, la Asamblea Nacional pidió a la Academia de Ciencias de Francia que “dedujera un estándar invariable para todas las medidas y pesos”. La academia, a su vez, nombró una comisión para el desarrollo del sistema, con la estipulación de que la solución final debe ser simple, pero científica. Tomando prestado de Mouton, la comisión estableció tres principios básicos:

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  1. La unidad de longitud sería igual a una parte de la circunferencia de la Tierra.
  2. Las medidas de volumen y masa se derivarían de la longitud, asegurando así que todas las unidades tengan una relación.
  3. Se crearían múltiplos cada vez más pequeños de cada unidad al multiplicar y dividir por 10 y sus potencias.

La comisión llamó a la unidad de longitud “metro” (“metro” en los Estados Unidos), después de la palabra griega metrón, que significa “medir”. Luego vino la tarea de determinar la longitud exacta de un metro. Le correspondió a dos hombres, Pierre Mechain y Jean Delambre, que pasaron seis laboriosos años midiendo la distancia en el meridiano de Barcelona, ​​España, a Dunkerque, en el norte de Francia. Su estudio dio como resultado una lectura de medidor igual a “una décima millonésima parte de un cuadrante sur de la Tierra”. Otras unidades provienen del contador definido con precisión. Por ejemplo, el gramo se igualaba a la masa de un centímetro cúbico de agua pura a la temperatura de su máxima densidad; el litro equivalía al volumen de un cubo de 10 centímetros cuadrados (4 pulgadas).

Esta fue la primera encarnación del sistema métrico, que Francia adoptó oficialmente en 1795. Cuatro años más tarde, los científicos desarrollaron estándares para el metro y el kilogramo en platino. También fueron reconocidos oficialmente por el gobierno francés y se guardaron en un lugar seguro para que se pudieran hacer copias cuando fuera necesario.

Por lo tanto, el sistema métrico toma el mundo entero como una tormenta.

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Historia del sistema métrico: medición

Bueno, el viejo Napoleón, el general famoso por difundir la guerra y el sistema métrico por donde caminaban sus pies.

Bueno, el viejo Napoleón, el general famoso por difundir la guerra y el sistema métrico por donde caminaban sus pies.

Archivos de Hulton / Getty Images

Gracias a la conquista de Europa por Napoleón a principios del siglo XIX, otros países han adoptado, algunos más a regañadientes que otros, el sistema métrico como su sistema de medición nacional.

En 1875, una asamblea especial en París reunió a representantes de 17 naciones, incluido Estados Unidos. dirigir la Oficina de Pesas y Medidas y la Conferencia General para revisar y adoptar los cambios. El tratado también ordenó el mantenimiento de un laboratorio en Sèvres, de París, para albergar estándares métricos internacionales y permitió la distribución de estos estándares a cada país ratificante. Estados Unidos recibió sus copias del International Prototype Meter y del International Prototype Kilogram en 1890.

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En 1954, la 10ª Conferencia General de Pesas y Medidas inició una revisión del sistema métrico para satisfacer mejor las necesidades de las comunidades científicas y técnicas. La revisión estableció siete unidades básicas y simplificó las definiciones, los símbolos y la terminología para las unidades métricas. El trabajo continuó hasta la XI Conferencia y en 1960 los miembros de la Conferencia ratificaron y aprobaron el nuevo sistema, llamándolo Sistema Internacional de Unidades, o SI, para abreviar.

El Sistema Internacional de Unidades es la forma moderna del sistema métrico, y aunque los dos nombres se usan indistintamente, SI es técnicamente más preciso. A continuación, veremos los bloques de construcción del SI: las siete unidades básicas.

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Unidades base SI y sus estándares: ¿de dónde vienen?

Unidad base SI

Unidad base SI

© HowStuffWorks.com

Antes de sumergirnos en las unidades básicas del SI, veamos la medición como un concepto. Cuando mide algo, está utilizando una herramienta o dispositivo para determinar la cantidad física de un objeto. Por ejemplo, se usa una regla para medir la longitud, una escala para medir la masa y un termómetro para medir la temperatura. Cada una de estas herramientas está marcada en unidades estándar para garantizar que la medida de un observador coincida con la de otro observador. En teoría, cada unidad estándar rastrearía a sus antepasados ​​hasta un solo prototipo, el ejemplo arquetípico de esa unidad específica.

En versiones anteriores del sistema métrico, los prototipos eran objetos físicos, como un metro estándar o una barra de kilogramos estándar. Cuando la Conferencia General de Pesas y Medidas reorganizó el sistema métrico en 1960, reemplazó las unidades basadas en objetos físicos con descripciones físicas de unidades basadas en propiedades estables del universo. De hecho, la única unidad aún definida por un objeto es el kilogramo. (El kilogramo de prototipo internacional es un cilindro de platino e iridio brillante, almacenado en una botella hermética en Sèvres).

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Con eso en mente, introduzcamos las siete unidades básicas del SI. La tabla enumera cada unidad, la cantidad física medida por la unidad y el estándar en el que se basa la unidad, según lo define la Oficina Internacional de Pesas y Medidas.

Si no comprende completamente la definición de cada patrón, no se preocupe. En lugar de intentar imaginar dos conductores paralelos rectos de longitud infinita o un átomo de cesio-133 oscilando entre dos niveles hiperfinos de su estado fundamental, recuerde esto: las unidades SI fundamentales (excepto el kilogramo) se basan en propiedades inmutables del universo, y son mutuamente independientes. Todas las demás unidades del sistema métrico moderno resultan de la multiplicación o división de estas unidades básicas. Volveremos a este tema con más detalle en la siguiente sección.

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Unidades derivadas del SI: necesitamos más contadores antiguos que los normales

Las unidades SI básicas cubren todas las necesidades básicas de medición. Sin embargo, hay ocasiones en las que es necesario relacionar matemáticamente las medidas. Por ejemplo, suponga que mide la longitud de un campo de fútbol y encuentra que tiene 120 metros de largo. Luego, su ancho se determina en 90 metros (295 pies). Si desea encontrar el área del campo, deberá multiplicar su largo por el ancho. Pero no multiplique los números delante de ellos; también multiplicas las unidades. Por lo tanto, el cálculo se vería así:

area = largo × ancho = 120m × 90m = 10800 mdos

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Tenga en cuenta que la unidad final es de un metro por un metro, que metrólogos, o expertos en medición, llame a un metro cuadrado.

Ahora, digamos que tiene un cubo que mide 1 metro de cada lado. Si quisiera encontrar el volumen del cubo, tendría que multiplicar tres dimensiones: largo, ancho y alto. Aquí está el cálculo:

volumen = largo × ancho × alto = 1m × 1m × 1m = 1m3 = m3

Tenga en cuenta nuevamente que la unidad base se multiplica por el factor numérico. En este caso, es un metro por un metro por un metro, lo que se traduce en un metro cúbico. También tenga en cuenta que cuando el factor numérico es 1, puede eliminar el número y simplemente mostrar la unidad. Los metrólogos lo llaman unidad coherente.

La tabla enumera algunas de las unidades derivadas más comunes.

La tabla enumera algunas de las unidades derivadas más comunes.

© HowStuffWorks.com

El área y el volumen son Unidades derivadas porque se definen en términos de una unidad base SI y una ecuación cuantitativa específica. La tabla enumera algunas de las unidades derivadas más comunes.

Algunas de las unidades derivadas del SI más importantes

Algunas de las unidades derivadas del SI más importantes

© HowStuffWorks.com

Algunas unidades derivadas son lo suficientemente grandes como para obtener nombres y símbolos especiales del SI. La fuerza es un gran ejemplo. Isaac Newton definió Obligatorio cómo se multiplica la masa de un objeto por su aceleración. Cuando estas dos cantidades se multiplican, obtenemos una unidad derivada de kilogramo metro por segundo al cuadrado (kg-m / sdos) Por qué kg-m / sdos es un poco voluminoso y dado que la fuerza es una cantidad tan grande en física, los peces gordos del SI decidieron llamar a la unidad derivada Newton, en honor a Sir Isaac. En total, hay 22 unidades SI derivadas con nombres y símbolos especiales. Algunos de los más importantes se enumeran en la tabla adjunta.

Por último, es importante saber que algunas unidades no forman parte oficialmente del sistema métrico, pero aparecen con frecuencia. Como tal, SI acepta estas unidades para su uso con su familia de tamaños. Algunas de las cantidades habituales de tiempo (minutos, horas y días) entran en esta categoría, al igual que la tonelada métrica y la unidad astronómica. Sin embargo, todas estas unidades se pueden definir de acuerdo con las unidades base del SI. Por ejemplo, un día son 86.400 segundos. Es un unidad astronómica (POR) – una unidad de longitud igual a la distancia promedio entre la Tierra y el Sol – es 1.4995978 × 1011 metros.

Obviamente, una unidad base puede ser demasiado grande o demasiado pequeña para describir adecuadamente un objeto. En SI, hacer que las unidades sean cada vez más pequeñas no requiere más que agregar un prefijo. Los cubriremos en la página siguiente.

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Prefijos SI: hazte amigo de Milli-

Como explicamos ahora, cada cantidad física (longitud, masa, volumen, etc.) – está representado por una unidad SI específica. A veces, sin embargo, las unidades básicas tienen limitaciones cuando se utilizan para medir objetos muy pequeños o muy grandes. Por ejemplo, digamos que quiere medir la longitud de una hormiga. Expresado en la unidad base SI, la longitud de una hormiga es 0.003 metros. Ahora imagina expresar el ancho de un cabello humano o un átomo en metros: tus números serían más pequeños y voluminosos. Lo mismo ocurre con los tamaños grandes. La distancia entre Nueva York y Los Ángeles es de 4.493.288 metros, otro número difícil de controlar.

Prefijos SI

Prefijos SI

© HowStuffWorks.com

Para superar este problema, la Conferencia General de Pesas y Medidas adoptó una serie de nombres de prefijos y símbolos para denotar decimales múltiples y submúltiplos de unidades SI. En 1960, había suficientes prefijos para cubrir múltiplos que iban desde 1012 a 10-12. Pero, a lo largo de los años, han entrado en el sistema nuevos prefijos para adaptarse a valores cada vez más pequeños. La tabla adjunta enumera algunos de los nombres y símbolos de prefijo aprobados.

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Ahora podemos volver a nuestros ejemplos para ver las ventajas de usar un sistema de prefijos basado en potencias de 10. La longitud de una hormiga puede ser 0.003 metros, pero es mucho más conveniente describir algo incluso pequeño en milímetros. Para convertir metros a milímetros, todo lo que necesita hacer es multiplicar la longitud por 1000 o mover el punto decimal a los tres espacios correctos. Esto nos dice que una hormiga está a 3 milímetros (3 mm) de la cabeza al abdomen. ¿Qué tal nuestro viaje de Nueva York a Los Ángeles? Será mejor que mida una distancia tan larga en kilómetros. Para convertir metros en kilómetros, todo lo que necesita hacer es dividir la distancia entre 1000 o mover el decimal tres lugares a la izquierda. Esto hace que su distancia final sea de 4.493 kilómetros (4.493 kilómetros).

Todos los prefijos funcionan de la misma manera. La única bola curva de la que debe preocuparse es el kilogramo, la única unidad base del SI cuyo nombre y símbolo incluyen un prefijo. Puede tener la tentación de agregar un prefijo al kilogramo (microkilogramo, por ejemplo), pero eso no sería correcto. En cambio, los nombres de prefijo deben agregarse al nombre de la unidad “gramo” para representar valores cada vez más pequeños de la masa de un objeto. Entonces, por ejemplo, 10-6 kilogramos equivaldrían a 1 miligramo (1 mg).

Armado con unidades SI y prefijos, tiene todo lo que necesita para comenzar a medir métricas. De hecho, la mayoría de los países del mundo lo han hecho durante décadas. A continuación, descubriremos por qué las naciones han adoptado con entusiasmo el sistema métrico moderno y qué puede suceder cuando un país (sí, lo estamos mirando a usted, Estados Unidos) no logra hacer el cambio.

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Sistema métrico: riesgos y beneficios

Si visitar las unidades y los prefijos del SI no le ha convencido de las ventajas del sistema métrico, siga este ejercicio: convierta 5 millas en pulgadas. Rápido. En la cabeza. Incluso si recuerda el número de pies en una milla (5280) y el número de pulgadas en un pie (12), todavía tiene que hacer aritmética compleja. Así es como se ve el cálculo:

(5 millas) (5,280 pies / 1 milla) (12 pulgadas / 1 pie) = 316,800 pulgadas

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El sistema métrico hace la vida más fácil. Una conversión similar sería averiguar cuántos centímetros hay en 5 kilómetros. Un kilómetro es igual a 103 metros un centímetro vale 10-dos metros. Para convertir, todo lo que tiene que hacer es mover el punto decimal cinco veces hacia la derecha:

5 kilómetros = 5,000 metros = 500,000 centímetros

Descubra por qué las unidades SI son más fáciles

Por su elegancia y sencillez, el Sistema Internacional de Unidades se puede encontrar en todo el mundo. Estados Unidos es el único país industrializado que todavía se aferra a sus medidas heredadas y, como resultado, lucha con una serie de confusas unidades independientes. Obviamente, los factores de costo explican por qué Estados Unidos tardó en adoptar el sistema métrico. Por ejemplo, considere el programa de transbordadores espaciales de la NASA, que todavía sigue el sistema de medición pulgada-libra. Los ingenieros de la NASA informaron recientemente que convertir dibujos, software y documentos relevantes en unidades SI costaría un total de $ 370 millones, una gran cantidad de cambio, incluso para una agencia gubernamental que fácilmente gasta $ 760 millones para hacerlo. [source: Marks].

Obviamente, la falta de conversión conlleva sus propios riesgos financieros. Toma el control de la NASA. En 1999, la agencia espacial perdió su Mars Climate Orbiter de 125 millones de dólares cuando una unidad incompatible hizo que no funcionara correctamente. [source: Marks]. La incompatibilidad se produjo porque su sistema El control de actitud usaba unidades imperiales, pero su software de navegación usaba unidades SI. Como resultado, la sonda se acercó demasiado al planeta, se sobrecalentó y luego dejó de funcionar correctamente. Ahora es una basura espacial de un millón de dólares, gracias al compromiso de Estados Unidos con el Estado Islámico.

Muchas empresas estadounidenses han prestado atención a estos informes de advertencia. John Deere, Proctor & Gamble, Kodak, Ingersoll-Rand y muchas otras empresas han convertido algunas o todas sus operaciones para utilizar unidades SI. Esto significa que sus fábricas y cadenas de suministro en el extranjero utilizan el mismo sistema de medición, y las mismas partes, que sus contrapartes estadounidenses. Puede parecer insignificante, pero los ahorros pueden ser significativos. Las reducciones de costos provienen de dos fuentes principales: aumento de la productividad resultante del uso de un sistema de medición decimal y la capacidad de competir de manera más efectiva en los mercados globales.

Finalmente, Estados Unidos hará que el sistema métrico sea obligatorio para sus ciudadanos. Cuando llegue ese momento, la apariencia de los letreros de las calles, las bombas de gasolina y las etiquetas de los alimentos cambiará, pero no afectará algunas expresiones sagradas. ¿Porque? Porque una milla en el campo y un hot dog de 30 cm de largo no van con la experiencia estadounidense.

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Sr. atajo

El Sr. Shortcut de “Gimme Shelter” de Discovery Channel explica por qué es un gran admirador del sistema métrico.

Descubrimiento

Antes de las cadenas de suministro globales y los acuerdos comerciales, la conveniencia era la máxima prioridad en la medición. En la mayoría de los casos, las personas no tenían acceso a dispositivos de medición sofisticados, por lo que dependían de partes del cuerpo, que eran fáciles de transportar y ofrecían resultados muy consistentes. Por ejemplo, el ancho del pulgar de un hombre es de aproximadamente una pulgada (“pulgada” y “pulgada” son intercambiables en muchos idiomas).

Este sistema tosco e informal funcionó bien durante muchos años, pero comenzó a desmoronarse cuando los clanes se convirtieron en tribus y las tribus en naciones. A medida que las civilizaciones se desarrollaron, sus sistemas de medición en conflicto confundieron e interfirieron con el comercio. En Francia, la situación se había vuelto particularmente caótica al comienzo de la Revolución Francesa en 1789. Las medidas de longitud, volumen y masa diferían de una ciudad a otra. Mucha gente pensó que el sistema utilizado en París, basado en unidades que datan de Carlomagno, debería imponerse en todo el país, pero los gremios y los nobles lucharon. Con el gobierno francés al borde del colapso financiero, el rey Luis XVI convocó a los Estados Generales, una asamblea compuesta por representantes de las diferentes clases del país, para recaudar nuevos impuestos. Finalmente, la sesión legislativa resultó ser más fructífera, conduciendo a la formación de la Asamblea Nacional, una nueva constitución y una nueva forma de medir las cosas.

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Los franceses llamaron al nuevo sistema de medición métrico, un término derivado de la palabra subterraneo, o metro – una medida fundamental de la longitud definida como una décima millonésima parte de un cuarto del meridiano de la Tierra que pasa por París. Los desarrolladores de este nuevo sistema de medición creían que su trabajo sería un “negocio cuyos resultados algún día pertenecerían al mundo entero”. [source: Nelson]. Tenían razón, por supuesto, porque el sistema métrico actual ha sido adoptado por casi todos los países del planeta. Estados Unidos, cuyos ciudadanos reciben metros, litros y libras con ligera sospecha y, en algunos casos, desconcierto, es el único caso de bloqueo parcial significativo. Lo que mucha gente no se da cuenta es que Estados Unidos ha sido un firme partidario del sistema métrico desde la Guerra Civil, y las unidades del sistema pulgada-libra se definen puramente en términos de medidas métricas.

Antes de sumergirnos en los detalles de las métricas, ampliemos un poco más la historia del sistema de medición mundial y cómo tomó su forma moderna, la Sistema Internacional de Unidades – a Sistema Internacional de Unidades, o UNO MISMO.

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