¿Qué es la escala métrica?

Si vive en los Estados Unidos, se le puede perdonar por tener una comprensión poco clara del sistema métrico de medición, también conocido como Système Internationale (SI). Estados Unidos es uno de los tres únicos países que todavía usa el Sistema Imperial, y su adhesión a las unidades británicas es la única razón por la que el sistema no está obsoleto.

El sistema métrico, que se podría caracterizar como la escala de metros, se originó en Francia, cuyo gobierno lo adoptó en 1795. Aunque tomó casi 200 años, los británicos finalmente hicieron lo mismo, seguidos de prácticamente todos los demás. país, incluidos los dos vecinos más cercanos y los socios comerciales más importantes de los Estados Unidos, Canadá y México.

Sorprendentemente, algunas de las unidades británicas actualmente en uso en los EE. UU. Ni siquiera son las adoptadas por el gobierno británico en 1824, sino obsoletas que los británicos descartaron en ese momento.

Los científicos, comerciantes y gobiernos prefieren el sistema métrico por buenas razones. Por ejemplo, tiene solo siete unidades básicas, de las que se derivan todas las demás. Utiliza incrementos de 10 en lugar de 12, y la unidad fundamental, el medidor, se basa en un estándar físico que se puede verificar en cualquier lugar.

El padre del sistema métrico fue un vicario de la iglesia que vivió en Lyon, Francia, de 1618 a 1694. Gabriel Mouton tenía un doctorado en teología, pero también era un científico y astrónomo activo. Su propuesta de un sistema de medición basado en fracciones decimales fue apoyada por luminarias como el físico Christiaan Huygens y el matemático Gottfried Wilhelm von Leibniz, y fue estudiado por la Real Sociedad. Sin embargo, los científicos tardaron cien años en perfeccionar el sistema y persuadir al gobierno de Francia para que lo adoptara.

La unidad fundamental que propuso Mouton fue lamilliare, que se definió como un segundo de longitud en la superficie de la Tierra en el ecuador. Esto fue subdividido por división por 10 en subunidades tales como elcenturia, decuriayvirga.Aunque ninguna de estas unidades terminó siendo utilizada, los científicos tomaron en serio la idea básica de Mouton de basar el sistema de medición en un estándar geofísico.

Cuando el gobierno francés adoptó por primera vez el sistema métrico, el medidor se convirtió en la unidad base. La palabra proviene de la palabra griegametrón, que significa "medir" y originalmente se definió como una diez millonésima parte de la distancia entre el ecuador y el polo norte a lo largo de un meridiano que pasa por París.

La definición ha cambiado a lo largo de los años y, en la actualidad, se define como la distancia que recorre la luz a través del vacío en exactamente 1/299792458 segundos. Esta definición se basa en la velocidad de la luz, que es exactamente 299,792,458 metros por segundo.

El sistema métrico registra todas las medidas de longitud en metros, fracciones de metros o múltiplos de metros, evitando así la necesidad de unidades múltiples, como pulgadas, pies y millas. En el sistema SI, cada incremento de 1,000 que mueve el decimal de una medición tres lugares hacia la derecha o hacia la izquierda, tiene un prefijo. Además, hay prefijos para una décima y una centésima, así como para 10 y 100.

Si está midiendo las distancias entre ciudades, no tiene que expresarlas en miles de metros. Puede utilizar kilómetros. De manera similar, los científicos que miden distancias atómicas no tienen que expresarlas en mil millonésimas de metro. Pueden usar nanómetros. La lista de prefijos incluye lo siguiente:

• 10¹⁸ metros: exameter (Em) 10 ⁻¹⁸ metros: attometer (am)
• 10¹⁵ metros: petametro (Pm) 10 ⁻¹⁵ metros: femtómetro (fm)
• 10¹² metros: terametro (Tm) 10 ⁻¹² metros: picómetro (pm)
• 10⁹ metros: gigametro (Gm) 10 ⁻⁹ metros: nanómetro (nm)
• 10⁶ metros: megámetro (Mm) 10 ⁻⁶ metros: micrómetro (µm)
• 10³ metros: kilómetro (km) 10 ⁻³ metros: milímetro (mm)
• 10² metros: hectómetro (hm) 10 ⁻² metros: centímetro (cm)
• 10¹ metros: decámetro (presa) 10 ⁻¹ metros: decímetro (dm)

Estos prefijos se utilizan en todo el sistema de medición. Se aplican a unidades de masa (gramos), tiempo (segundos), corriente eléctrica (amperios), luminosidad (candela), temperatura (kelvins) y cantidad de materia (moles).

Cuando mides la longitud, estás midiendo en una dimensión. Extienda sus medidas a dos dimensiones para determinar el área, y las unidades serán metros cuadrados. Agregue una tercera dimensión y estará midiendo el volumen en metros cúbicos. No podría hacer esta simple progresión cuando use unidades británicas, porque el sistema británico tiene diferentes unidades para las tres cantidades, e incluso tiene más de una unidad de longitud.

Los metros cuadrados no son unidades particularmente útiles para medir áreas pequeñas, como el área de superficie de una celda solar. Para áreas pequeñas, se acostumbra convertir metros cuadrados a centímetros cuadrados. Para áreas grandes, los kilómetros cuadrados son más útiles. Los factores de conversión son 1 metro cuadrado = 10⁴ centímetros cuadrados = 10 ⁻⁶ kilómetros cuadrados.

Al medir el volumen en el sistema SI, los litros son unidades más útiles que los metros cúbicos, principalmente porque un metro cúbico es demasiado grande para transportarlo. Un litro se define como 1,000 centímetros cúbicos (que también se llaman mililitros), lo que lo hace igual a 0,001 metros cúbicos.

Además del metro, el sistema métrico define solo otras seis unidades, y todas las demás unidades se derivan de estas. Las otras unidades pueden tener nombres, como newton (fuerza) o vatio (potencia), pero estas unidades derivadas siempre se pueden expresar en términos de las fundamentales. Las seis unidades fundamentales son:

• ​El segundo (s)​

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Esta es la unidad de tiempo. Solía ​​basarse en la duración de un día, pero ahora que sabemos que un día en realidad es menos de 24 horas, se necesita una definición más precisa. La definición oficial de un segundo se basa ahora en las vibraciones del átomo de cesio-133.

• ​El kilogramo (kg)​

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La unidad de masa en el sistema que usa la medida del metro es el kilogramo. Debido a que se trata de 1.000 gramos, no parece ser una unidad fundamental, pero el gramo es útil solo cuando se mide la longitud en centímetros. El sistema que mide en metros, kilogramos y segundos se llama sistema MKS. El que mide en centímetros, gramos y segundos es el sistema CGS.

• ​El kelvin (K)​

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Al contrario de lo que cabría esperar, la temperatura no se mide en la escala Celsius en el sistema SI, aunque los países que usan el sistema métrico tienden a medir la temperatura en grados Celsius. Lo hacen porque la conversión es muy sencilla. Los grados son del mismo tamaño y una temperatura de 0 grados Celsius corresponde a 273,15 Kelvins. Para convertir grados Celsius a Kelvin, simplemente agregue 273.15.

• ​El amperio (A)​

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La unidad de corriente eléctrica define la cantidad de carga eléctrica que pasa por un punto de un conductor en un segundo. Se define como un culombio, que es 6.241 × 10¹⁸ electrones, por segundo.

• ​El mole (mol)​

- Esta es una medida de la cantidad de átomos en una muestra de cualquier sustancia en particular. Un mol es el número de átomos en 12 gramos (0.012 kg) de una muestra de carbono-12.

• ​La candela (cd)​

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Esta unidad se remonta a los días en que las velas proporcionaban la única iluminación artificial. Era la cantidad de iluminación proporcionada en un estereorradián por una sola vela, pero la definición moderna es un poco más compleja. Una candela se define como la intensidad luminosa de una fuente dada que emite luz monocromática a una frecuencia de 5,4 x 10¹⁴ Hertz y con una intensidad radiante de 1/683 vatios por estereorradián. Un estereorradián es una sección transversal circular de una esfera que tiene un área igual al cuadrado del radio de la esfera.

El sistema métrico tiene 22 unidades nombradas que se derivan de las siete fundamentales. La mayoría, pero no todos, llevan el nombre de científicos prominentes que hicieron contribuciones significativas al campo en el que las unidades son relevantes. Por ejemplo, la unidad de fuerza lleva el nombre de Sir Isaac Newton, quien sentó las bases de la mecánica, el estudio de los cuerpos en reposo y en movimiento. Otro ejemplo es la unidad de capacitancia eléctrica, el faradio, que lleva el nombre de Micheal Faraday, un pionero en el estudio del electromagnetismo.

Las unidades derivadas son las siguientes:

• Fuerzanewton (N)m kg

s ⁻² Presión / estréspascal (Pa)metro ⁻¹ kg s ⁻² Energía / trabajojulio (J)metro² kg s ⁻² Potencia / flujo radiantevatio (W)metro² kg s ⁻³ Carga eléctricaculombio (C)s A Potencial eléctricovoltio (V)metro² kg s ⁻³ A ⁻¹ Capacidadfaradio (F)metro ⁻²kg ⁻¹s⁴A² Resistencia electricaohmios (Ω)metro²kg s ⁻³A ⁻² Conductancia eléctricasiemens (S)metro ⁻² kg ⁻¹ s³ A² Flujo magnéticoweber (Wb)metro² kg s ⁻²A ⁻¹ Densidad de flujo magnéticotesla (T)kg s ⁻²A-¹ InductanciaEnrique (H)metro²kg s ⁻²A ⁻² TemperaturaCelsius (° C)K

− 273.15 Flujo luminosolumen (lm)metro²metro ⁻²cd = cd Iluminancia (lx)lux (lx)metro²metro ⁻⁴cd = m ⁻²CD Actividad radiactivabecquerel (Bq)s ⁻¹ Dosis absorbidagris (Gy)metro²s ⁻² Dosis equivalentesievert (Sv)metro²s ⁻² Actividad catalíticakatal (kat)s ⁻¹ mol Ángulo planoradianes (rad)m m ⁻¹ = 1 Ángulo sólidoestereorradián (sr)metro²metro ⁻² = 1

En comparación con el sistema inglés, que es una mezcolanza de unidades creadas en el mercado inglés, el sistema métrico es elegante, preciso y se basa en estándares físicos universales.

Es un misterio por qué el sistema inglés todavía se usa en los Estados Unidos, especialmente dado que El Congreso aprobó la Ley de Conversión Métrica en 1975 para coordinar el uso creciente del sistema métrico en ese país. Se estableció una Junta Métrica y se requirió que las agencias gubernamentales usaran el sistema métrico. El problema es que la conversión fue voluntaria para el público en general, y la mayoría de la gente simplemente ignoró a la Junta, que se disolvió en 1982.

Se podría decir que la única razón para el uso continuado del sistema inglés en los Estados Unidos es la fuerza de la costumbre. Es una obviedad que los viejos hábitos tardan en morir, pero dada la elegancia del sistema métrico y el hecho de que todo el mundo lo usa ahora, es poco probable que alguien que use el sistema en inglés continúe usándolo durante mucho tiempo. más extenso.

El cambio puede parecer abrumador, pero el sistema métrico fue diseñado por científicos para que sea fácil de usar, y ese es un beneficio que supera la obstinada adhesión a la tradición.