Metrología es la ciencia de la medición, que abarca todas las mediciones hechas a un nivel conocido de incertidumbre, en cualquier campo de actividad humana.
El Bureau Internacional des Poids et Mesures, el BIPM, fue establecido por el Artículo 1 de la
Convención del Metro, el 20 de Mayo de 1875, y está encargado de proporcionar la base para un único y coherente sistema de mediciones para ser usado en todo el mundo. El sistema métrico decimal, vigente desde el tiempo de la Revolución Francesa, estuvo basado en el metro y el kilogramo. Bajo los términos de la Convención de 1875, los nuevos prototipos internacionales del metro y el kilogramo se hicieron y adoptaron formalmente por la primera Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM) en 1889. Con el tiempo este sistema se desarrolló, de modo que ahora incluye siete unidades de base. En 1960 se decidió en la undécima CGPM que se llamaría el Système International d’ Unités (en español: el Sistema Internacional de Unidades). El SI no es estático sino que tiende a armonizar los requisitos de creciente demanda del mundo para mediciones en todos los niveles de precisión y en todas las áreas de ciencia, tecnología y esfuerzo humano. Este documento es un sumario del Folleto SI, una publicación del BIPM la cual es una declaración del estado actual del SI.
Las siete unidades de base del SI, proporcionan la referencia usada para definir todas las unidades de medición del Sistema Internacional. Conforme avanza la ciencia y los métodos de medición se refinan, sus definiciones tienen que ser revisadas. Mientras más precisas sean las definiciones, se requiere más cuidado en la realización de las unidades de medición.
Las siete unidades de base del SI.-
Magnitud Unidad, símbolo: definición de unidad
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Longitud metro, m: El metro es la longitud del trayecto recorrido por la luz en el vacío
durante 1/ 299 792 458 de un segundo.
De aquí que la velocidad de la luz en el vacío, c0 es 299 792 458 m/s exactamente.
De aquí que la velocidad de la luz en el vacío, c0 es 299 792 458 m/s exactamente.
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masa kilogramo, kg: El kilogramo es la unidad de masa; es igual a la masa del
prototipo internacional del kilogramo.
De aquí que la masa del prototipo internacional del kilogramo m(K) es siempre 1 kg exactamente.
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tiempo segundo, s: El segundo es la duración de 9 192 631 770 períodos de la radiación correspondiente a la transición entre dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133.
De aquí que la separación hiperfina en el estado fundamental del átomo de cesio 133, v(hfs Cs), es 9 192 631 770 Hz exactamente.
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corriente eléctrica amperio, A: El amperio es la corriente constante la cual, si se mantiene en dos
conductores paralelos rectos de longitud infinita, de sección transversal
circular despreciable, y colocados a un metro de distancia el uno del otro en el
vacío, produciría entre estos conductores una fuerza igual a 2 x 10- 7 newtones por metro de longitud.
De aquí que la constante magnética, μ0 , también conocida como la permeabilidad del espacio libre es 4π x 10 – 7 H/ m exactamente.
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temperatura
termodinámica kelvin, K: El kelvin, unidad de temperatura termodinámica, es la fracción 1/
273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua.
De aquí que la temperatura termodinámica del punto triple del agua Tpta , es 273,16 K exactamente.
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cantidad de sustancia mole, mol:
1. La mole es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas
entidades elementales como hay átomos en 0,012 kilogramos de carbono
12.2. Cuando se usa la mole, las entidades elementales deben especificarse y pueden ser átomos, moléculas, iones, electrones o grupos especificados de
tales partículas.
De aquí que la masa molar de carbono 12, M (12 C) es 12 g/ mol exactamente.
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Intensidad luminosa candela, cd: La candela es la intensidad luminosa, en una dirección dada, de
una fuente que emita radiación monocromática de frecuencia 540 x 10 12
hertzios y que tenga una intensidad radiante en esa dirección de 1/ 683 vatios
por estéreorradian.
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Las siete magnitudes de base correspondientes a las siete unidades de base son longitud, masa, tiempo, corriente eléctrica, temperatura termodinámica, cantidad de sustancia e intensidad luminosa. Las magnitudes de base y las unidades de base se anotan, con sus símbolos.
prototipo internacional del kilogramo.
De aquí que la masa del prototipo internacional del kilogramo m(K) es siempre 1 kg exactamente.
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tiempo segundo, s: El segundo es la duración de 9 192 631 770 períodos de la radiación correspondiente a la transición entre dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133.
De aquí que la separación hiperfina en el estado fundamental del átomo de cesio 133, v(hfs Cs), es 9 192 631 770 Hz exactamente.
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corriente eléctrica amperio, A: El amperio es la corriente constante la cual, si se mantiene en dos
conductores paralelos rectos de longitud infinita, de sección transversal
circular despreciable, y colocados a un metro de distancia el uno del otro en el
vacío, produciría entre estos conductores una fuerza igual a 2 x 10- 7 newtones por metro de longitud.
De aquí que la constante magnética, μ0 , también conocida como la permeabilidad del espacio libre es 4π x 10 – 7 H/ m exactamente.
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temperatura
termodinámica kelvin, K: El kelvin, unidad de temperatura termodinámica, es la fracción 1/
273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua.
De aquí que la temperatura termodinámica del punto triple del agua Tpta , es 273,16 K exactamente.
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cantidad de sustancia mole, mol:
1. La mole es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas
entidades elementales como hay átomos en 0,012 kilogramos de carbono
12.2. Cuando se usa la mole, las entidades elementales deben especificarse y pueden ser átomos, moléculas, iones, electrones o grupos especificados de
tales partículas.
De aquí que la masa molar de carbono 12, M (12 C) es 12 g/ mol exactamente.
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Intensidad luminosa candela, cd: La candela es la intensidad luminosa, en una dirección dada, de
una fuente que emita radiación monocromática de frecuencia 540 x 10 12
hertzios y que tenga una intensidad radiante en esa dirección de 1/ 683 vatios
por estéreorradian.
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Las siete magnitudes de base correspondientes a las siete unidades de base son longitud, masa, tiempo, corriente eléctrica, temperatura termodinámica, cantidad de sustancia e intensidad luminosa. Las magnitudes de base y las unidades de base se anotan, con sus símbolos.
Todas las otras magnitudes se describen como magnitudes derivadas, y se miden usando unidades derivadas, las cuales se definen como productos de potencias de las unidades de base.
Ejemplos de magnitudes y unidades derivadas se anotan.
Anotar que el índice de refracción y la permeabilidad relativa son ejemplos de magnitudes adimensionales, por lo cual la unidad SI es el número uno 1, aunque esta unidad no se escribe.
Algunas unidades derivadas reciben un nombre especial, siendo éstos simplemente una forma compacta para la expresión de combinaciones de unidades de base que se usan frecuentemente. Así por ejemplo, el julio, símbolo J, es por definición igual a m2 kg s-2. Hay 22 nombres especiales para unidades aprobadas en el SI al presente, y éstas se presentan.
Algunas unidades derivadas reciben un nombre especial, siendo éstos simplemente una forma compacta para la expresión de combinaciones de unidades de base que se usan frecuentemente. Así por ejemplo, el julio, símbolo J, es por definición igual a m2 kg s-2. Hay 22 nombres especiales para unidades aprobadas en el SI al presente, y éstas se presentan.
La unidad de temperatura Celsius es el grado Celsius, °C, el cual es igual en magnitud al kelvin, K, la
unidad de temperatura termodinámica. La magnitud temperatura Celsius t está relacionada con la
temperatura termodinámica por la ecuación t/°C = T/ K – 273,15.
Las magnitudes adimensionales, también llamadas magnitudes de dimensión uno, se definen usualmente como la relación de dos magnitudes de la misma clase (por ejemplo, índice de refracción es la relación de dos velocidades, y la permisividad relativa es la relación de la permisividad de un medio dieléctrico a aquel del espacio libre). Así la unidad de una magnitud adimensional es la relación de dos unidades SI idénticas, y es por tanto siempre igual a uno. Sin embargo, al expresar los valores de las magnitudes adimensionales la unidad uno, 1, no se escribe.
unidad de temperatura termodinámica. La magnitud temperatura Celsius t está relacionada con la
temperatura termodinámica por la ecuación t/°C = T/ K – 273,15.
Las magnitudes adimensionales, también llamadas magnitudes de dimensión uno, se definen usualmente como la relación de dos magnitudes de la misma clase (por ejemplo, índice de refracción es la relación de dos velocidades, y la permisividad relativa es la relación de la permisividad de un medio dieléctrico a aquel del espacio libre). Así la unidad de una magnitud adimensional es la relación de dos unidades SI idénticas, y es por tanto siempre igual a uno. Sin embargo, al expresar los valores de las magnitudes adimensionales la unidad uno, 1, no se escribe.
Múltiplos y submúltiplos decimales de las unidades SI.-
La undécima CGPM (1960, Resolución 12; CR, 87) adoptó una serie de nombres de prefijos y símbolos de prefijos para formar los nombres y símbolos de los múltiplos y submúltiplos decimales de las unidades SI, que se extienden de 1012 a 10-12. Prefijos para 10-15 y 10-18 fueron añadidos por la duodécima CGPM (1964, Resolución 8, CR, 94), para 1015 y 1018 por la décima-quinta CGPM (1975, Resolución 10; CR, 106 y Metrología, 1975, 11, 180-181) , y para 1021, 1024, 10- 21 y 10-24 por la décimanovena CGPM (1991, Resolución 4; CR, 185 y Metrología, 1992, 29, 3). Se presenta todos los prefijos de nombres y símbolos aprobados.
Prefijos.-
Los símbolos de prefijos se imprimen en tipo romano (vertical), como símbolos de unidades, sin tomar en cuenta el tipo usado en el texto contiguo, y se adjuntan a los símbolos de las unidades sin un espacio entre el símbolo del prefijo y el símbolo de la unidad. Con la excepción de da (deca), h (hecto) y k (kilo), todos los símbolos de prefijos de múltiplos son letras mayúsculas, y todos los símbolos de prefijos de submúltiplos son letras minúsculas. Todos los nombres de prefijos se imprimen en letras minúsculas, excepto al comienzo de una frase.
La agrupación formada por un símbolo de prefijo y un símbolo de unidad constituye un nuevo símbolo de unidad inseparable (formando un múltiplo o submúltiplo de la unidad considerada) que puede elevarse a una potencia positiva o negativa y que puede combinarse con otros símbolos de unidades para formar símbolos compuestos de unidades.
La undécima CGPM (1960, Resolución 12; CR, 87) adoptó una serie de nombres de prefijos y símbolos de prefijos para formar los nombres y símbolos de los múltiplos y submúltiplos decimales de las unidades SI, que se extienden de 1012 a 10-12. Prefijos para 10-15 y 10-18 fueron añadidos por la duodécima CGPM (1964, Resolución 8, CR, 94), para 1015 y 1018 por la décima-quinta CGPM (1975, Resolución 10; CR, 106 y Metrología, 1975, 11, 180-181) , y para 1021, 1024, 10- 21 y 10-24 por la décimanovena CGPM (1991, Resolución 4; CR, 185 y Metrología, 1992, 29, 3). Se presenta todos los prefijos de nombres y símbolos aprobados.
Prefijos.-
Los símbolos de prefijos se imprimen en tipo romano (vertical), como símbolos de unidades, sin tomar en cuenta el tipo usado en el texto contiguo, y se adjuntan a los símbolos de las unidades sin un espacio entre el símbolo del prefijo y el símbolo de la unidad. Con la excepción de da (deca), h (hecto) y k (kilo), todos los símbolos de prefijos de múltiplos son letras mayúsculas, y todos los símbolos de prefijos de submúltiplos son letras minúsculas. Todos los nombres de prefijos se imprimen en letras minúsculas, excepto al comienzo de una frase.
La agrupación formada por un símbolo de prefijo y un símbolo de unidad constituye un nuevo símbolo de unidad inseparable (formando un múltiplo o submúltiplo de la unidad considerada) que puede elevarse a una potencia positiva o negativa y que puede combinarse con otros símbolos de unidades para formar símbolos compuestos de unidades.
Ejemplos: 2,3 cm3 = 2,3(cm)3 = 2,3(10-2m)3 = 2,3 x 10-6 m3 1 cm-1 = 1(cm)-1 = 1(10-2 m)-1 = 102 m-1 = 100 m-1 1 V/ cm = (1 V)/(10-2 m) = 102 V/m = 100 V/ m 5000 μs-1 = 5000 (μs)-1 = 5000 (10-6 s)-1 = 5 x 109 s-1
En forma similar los nombres de prefijos son también inseparables de los nombres de unidades a los cuales están unidos. Así, por ejemplo, milímetro, micropascal y meganewton son palabras simples.
Los símbolos de prefijos no pueden presentarse solos ni ser unidos al número 1, el símbolo para la unidad uno. Igualmente, los nombres de prefijos no pueden estar unidos al nombre de la unidad uno, esto es, a la palabra “uno”.
Expresión de la incertidumbre de medición en el valor de una magnitud.
La incertidumbre que está asociada con el valor estimado de una magnitud debería ser evaluada y expresada de acuerdo con la Guía para la expresión de la incertidumbre en la medición [ISO, 1995]. La incertidumbre patrón (esto es, la desviación patrón estimada, factor de alcance k = 1) asociada con una magnitud x se expresa por u (x). Una manera conveniente de representar la incertidumbre se da en el siguiente ejemplo:
mn = 1,674 927 28(29) x 10-27 kg.
donde mn es el símbolo para la magnitud (en este caso la masa de un neutrón), y el número entre paréntesis es el valor numérico de la incertidumbre patrón combinada del valor estimado de mn referido a los últimos dos dígitos del valor citado; en este caso u (mn ) = 0,000 000 29 x 10-27 kg. Si cualquier factor de alcance, k, diferente de 1, es usado, este factor debe ser indicado.
Multiplicación y división de símbolos de magnitud, los valores de magnitudes, o números.
Cunado se multiplica o divide símbolos de magnitud puede usarse cualquiera de los
siguientes métodos:
Cuando se multiplica el valor de magnitudes debería usarse sea un signo de multiplicación x o un paréntesis, no el punto (centrado) a media altura. Cuando se multiplican números solo debería usarse el signo de multiplicación x.
Cuando se dividen los valores de magnitudes usando una diagonal (trazo oblicuo), se usan paréntesis para evitar ambigüedades.
Ejemplos:
F = ma para fuerza igual a masa por aceleración
Multiplicación y división de símbolos de magnitud, los valores de magnitudes, o números.
Cunado se multiplica o divide símbolos de magnitud puede usarse cualquiera de los
siguientes métodos:
ab a b a x b a/b ba a b- 1
Cuando se multiplica el valor de magnitudes debería usarse sea un signo de multiplicación x o un paréntesis, no el punto (centrado) a media altura. Cuando se multiplican números solo debería usarse el signo de multiplicación x.
Cuando se dividen los valores de magnitudes usando una diagonal (trazo oblicuo), se usan paréntesis para evitar ambigüedades.
Ejemplos:
F = ma para fuerza igual a masa por aceleración
(53 m/s) x 10,2 s o (53 m/s) (10,2 s)
25 x 60,5 pero no 25 · 60,5
(20 m)/(5 s) = 4 m/s
(a/b)/c, no a/b/c
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