Sistemas de medición

3.1 Conceptos básicos de aritmética

La aritmética es el área de las matemáticas centrada en los números y en las operaciones que se realizan con ellos. Cabe recordar que los números son los signos que permiten expresar una cantidad.

El surgimiento formal de la aritmética tuvo lugar en la Antigua Grecia a partir de un incremento del rigor de las matemáticas y del desarrollo de demostraciones. Así se establecieron las cuatro operaciones elementales de esta rama: sumar, restar, multiplicar y dividir.

3.2 Unidades

Una magnitud física es una propiedad o cualidad medible de un sistema físico, es decir, a la que se le pueden asignar distintos valores como resultado de una medición. Las magnitudes físicas se miden usando un patrón que tenga bien definida esa magnitud, y tomando como unidad la cantidad de esa propiedad que posea el objeto patrón. Por ejemplo, se considera que el patrón principal de longitud es el metro en el Sistema Internacional de Unidades.

Una magnitud extensiva es una magnitud que depende de la cantidad de sustancia que tiene el cuerpo o sistema y son aditivas, esto es, si consideramos un sistema físico formado por dos partes o subsistemas, el valor total de una magnitud extensiva resulta ser la suma de sus valores en cada una de las dos partes. Ejemplos: la masa y el volumen de un cuerpo o sistema, la energía de un sistema termodinámico, etc. Una magnitud intensiva es aquella cuyo valor no depende de la cantidad de materia del sistema y tiene el mismo valor para un sistema que para cada una de sus partes consideradas como subsistemas. Ejemplos: la densidad, la temperatura y la presión de un sistema termodinámico en equilibrio.

3.3 Longitud, masa y tiempo

 La unidad principal para medir longitudes es el metro. Está dividido en decímetros (dm), centímetros ( cm),  milímetros (mm). Son sus submúltiplos. El kilómetro (km), hectómetro (hm) y el  decámetro (dam), son  unidades más grandes por lo tanto son sus múltiplos.

La unidad fundamental de masa es el kilogramo,  pero el sistema de múltiplos y submúltiplos se estableció a partir del gramo.

Existe una relación muy directa entre el volumen y capacidad. 1 l es la capacidad que contiene un recipiente cúbico de 1 dm de arista; es decir, la capacidad contenida en un volumen de 1 dm3. También existe una relación entre el volumen y la masa de agua. 1 g equivale a 1 cm³ de agua pura a 4 °C.

3.4 Sistema Internacional

La observación de un fenómeno es en general, incompleta a menos que dé lugar a una información cuantitativa. Para obtener dicha información, se requiere la medición de una propiedad física. Así, la medición constituye una buena parte de la rutina diaria del físico experimental. La medición es la técnica por medio de la cual asignamos un número a una propiedad física, como resultado de una comparación de dicha propiedad con otra similar tomada como patrón, la cual se ha adoptado como unidad. Supongamos una habitación cuyo suelo está cubierto de baldosas, tal como se ve en la figura, tomando una baldosa como unidad, y contando el número de baldosas medimos la superficie de la habitación,  30 baldosas.  En la figura inferior, la medida de la misma superficie da una cantidad diferente 15 baldosas. La medida de una misma magnitud física (una superficie) da lugar a dos cantidades distintas debido a que se han empleado distintas unidades de medida.

3.5 Sistema Ingles

La mayoría de los países del mundo utilizan el metro como unidad de longitud. Sin embargo, algunas naciones de habla inglesa, usan otras medidas que no pertenecen a nuestro sistema decimal de pesas y medidas. Esas medidas se llaman inglesas y tienen nombres y valores distintos de los que nosotros usamos. Las unidades del sistema inglés de medidas de longitud son: la milla (mi), la yarda (yd), el pie (ft) y la pulgada (in). La milla equivale a 1 609 m; la yarda, a 0.914 m; el pie, a 0.305 m y a 30.5 cm; la pulgada equivale a 0.0254 m, 2.54 cm y 25.4 mm. Si se busca convertir medidas del sistema métrico a las del sistema inglés, se hace una división.

Por ejemplo de kilómetros a millas:

3.218 km = 3.218  ÷ 1.609 = 2 millas.

Si se quiere convertir medidas del sistema inglés al sistema métrico, se multiplica.

Por ejemplo, de millas a kilómetros:

2 millas = 2 x 1.609 = 3.218 km.

3.6 Definiciones fundamentales de física

Aceleración

Aceleración, se conoce también como aceleración lineal, y es la variación de la velocidad de un objeto por unidad de tiempo. La velocidad se define como vector, es decir, tiene módulo (magnitud), dirección y sentido. De ello se deduce que un objeto se acelera si cambia su celeridad (la magnitud de la velocidad), su dirección de movimiento, o ambas cosas. Si se suelta un objeto y se deja caer libremente, resulta acelerado hacia abajo.

Aceleración Angular

La velocidad angular de un cuerpo que gira, es la variación del ángulo descrito en su rotación en torno a un eje determinado por unidad de tiempo. Una aceleración angular es un cambio de la velocidad angular, es decir, un cambio en la tasa de rotación o en la dirección del eje. Por lo tanto, la aceleración angular es diferente de la aceleración lineal.

Espacio

En el concepto corriente es una extensión tridimensional, capaz de contener los objetos sensibles. Durante muchos años se consideró que el espacio tenía tres dimensiones: largo, ancho y alto. Este tipo de espacio, coincide plenamente con la experiencia cotidiana y con todas las formas habituales de medida de tamaños y distancias. Sin embargo, las investigaciones modernas en matemáticas, física y astronomía han indicado que el espacio y el tiempo forman en realidad parte de un mismo continuo, al que los científicos denominan espacio-tiempo o continuo espacio temporal.

Fuerza

Fuerza, en física, cualquier acción o influencia que modifica el estado de reposo o de movimiento de un objeto. La fuerza que actúa sobre un objeto de masa m es igual a la variación del momento lineal (o cantidad de movimiento) de dicho objeto respecto del tiempo. Si se considera la masa constante, para una fuerza también constante aplicada a un objeto, su masa y la aceleración producida por la fuerza son inversamente proporcionales. Por tanto, si una fuerza igual actúa sobre dos objetos de diferente masa, el objeto con mayor masa resultará menos acelerado.

3.7 Uso de equipo de medición

 El equipo de medición es un componente fundamental en cualquier laboratorio y prácticamente es necesario que en cualquier industria se cuente con él, pues a través del uso de los aparatos especializados que conforman el equipo es que se pueden obtener datos precisos respecto a las características de diferentes productos y sustancias que los conforman. Un equipo de medición se puede clasificar en aparatos de mano, de montaje, conversores, entre otros. Los usos que se les da a estos instrumentos son de lo más variados pero todos están relacionados con la medición, el análisis y la revisión de distintos elementos con los que se trabaje en un sector en específico.

La característica principal que tiene que reunir todo equipo para medición es que sean prácticos, fáciles de usar y que ofrezcan una alta precisión, asimismo es preferible que los resultados de la medición se puedan obtener mientras se toman las medidas y que no requieran de otros procesos para conocer los valores de medición. Agrupados bajo diferentes categorías, actualmente podemos encontrar una extensa variedad de aparatos de medición en muchas marcas y con especificaciones técnicas que los hacen muy particulares.