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lunes, 6 de octubre de 2014

Estandares y unidades

Estandares y unidades
La física es una ciencia experimental. Los experimentos requieren mediciones cuyos resultados muy a menudo se describen con números.
Cantidad física:Es un número empleado para describir cuantitativamente un fenómeno físico.
Definición operativa:Es cuando algunas medidas son tan básicas que sólo se pueden definir describiendo la manera de medirla.
Un ejemplo de esto es medir una distancia con una regla,o un lapso de tiempo con un cronómetro).
En muchos otros casos definimos una cantidad física describiendo la forma de calcularla a partir de otras cantidades medibles .
De esta manera podemos definir la velocidad media de un objeto como la distancia recorrida(medida con una regla) entre el tiempo de recorrido(medido con un cronómetro).
Siempre al medir una cantidad la comparamos con un estandad de referencia.Por ejemplo si decimos que un carro mide 4.56m ,esto quiere decir que el carro mide 4.56 veces más que un metro.
Las medidas exactas y confiables necesitan unidades inmutables que los observadores puedan duplicar en diferentes lugares..
Sistema métrico:Es el sistema empleado por los centíficos e ingenieros en todo el mundo,pero desde 1960 su nombre oficial es [Sistema Internacional],o [SI]
Tiempo:
Entre 1889 a 1967 ,la unidad de el tiempo se definió como un fracción del día solar medio.En la actualidad ,adoptado en 1967, es mucho más exacto ,y está basado en el reloj atómico que usa la diferencia de energía entre dos estados energeticos más bajo del átomo de cesio.Cuando se bomardea el átomo con microondas de cierta frecuencia precisa,el átomo sufre una transición entre estos estados.
Segundo:
Se define como el tiempo que tardan 9,192,631,770 ciclos de esta radiación.
Longitud:
En 1960 se estableció también un modelo atómico para el metro,utilizando la longitud de onda de la luz anaranjada-roja emitida por átomos de kriptón 86,en tubo de descarga de luz.
Usando este modelo de longitud se verificó que la rapidez de la luz en el vacío era 299,792,458m/s .Pero en noviembre de 1983 ,el estandar se cambió otra vez de manera que la velocidad de la luz en el vacío fuera por definición 299,792,458m/s .El mtro se define de modo que concuerde con la definición de este número y con la definición de segundo.
Metro:
El metro se define como la distancia que recorre la luz en el vacío en 1/299,792,458s.
Masa:
El kilogramo es la unidad estándar de medir la masa.
Kilogramo:
se define como la masa de algunos cilindros de aleación platino-iridio guardado en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas en Sevres ,cerca de paris.
Prefijos de unidades
Una vez defindas las unidades principales,es fácil introducir unidades más grandes o más pequeñas para las mismas cantidades físicas.En el sistema métrico estas otras unidades estan relacionadas con estas con las fundamentales.De esta manera ,un kilómetro(1km) son 1,000 metros,así  un 1centímetro (1cm) es:

Es muy común representar estos múltiplos en notación científica:

Expresados en esta notación tenemos que:
1km = 103m    ,    1cm = 10-2m
Sistema británico
Finalmente,este sistema se usa en Estados Unidos y otros cuantos países,sin embargo este sistema está siendo reemplazado por el SI.
Las unidades británicas se definen en términos de unidades del SI.
Veamos:
1pulg = 1Inch = 2.54cm
1lb = 4.48N

 
Prefijo
                      Valor                      
Abreviatura
yotta-
1024
Y
zetta- 
1021
Z
exa-
1018
E
peta-
1015
P
tera-
1012
T
giga-
109
G
mega-
106
M
kilo-
103
k
centi-
10-2
c
milli-
10-3
m
micro-
10-6
μ
nano-
 10-9
n
pico-
   10-12
p
femto-
  10-15
f
atto-
   10-18
a
zepto-
  10-21
z
yocto-
 10-24
Y
Veamos algunos ejemplos de medidas en el mundo físico.

a) Distancia de las galaxias más distantes.
b) Distancia de el sol respecto a la tierra.
c) El diámetro de la tierra.
d) La estatura de un ser humano representativo.
e) El diámetro de un glóbulo rojo humano
f) El radio de un átomo de oxígeno formado en la superficie de un cristal.
Unidades de medidas y factores de conversión

Longitud
1m = 100cm = 1000mm = 106μm = 109nm
1km = 1000m = 0.6214mi
1m = 3.281ft = 39.37in
1pulg = 2.540cm
1pie = 30.48cm
1yd = 91.44cm
1mi = 5280ft = 1.609km
1milla náutica = 6080pie
1 año luz(ly) = 9.461 x 1015m

Área
1cm2 = 0.155pulg2
1m2 = 104cm2 = 10.76pie2
1pulg2 = 6.452cm2
1pie2 = 144pulg2 = 0.0929m2
Volumen
1litro = 1000cm3 = 10-3m3 = 0.03531pie3 = 61.02pulg3
1pie3 = 0.02832m3 = 28.32litros = 7.477galones
1galón = 3.788litros

Tiempo
1min = 60s
1h = 3600s
1día = 86,400s
1año(y) = 365.24d = 3.156 x 107s

Ángulos
1rad = 57.30º = 180º/π
1º = 0.01745rad = π/180rad
1revolución = 360º = 2πrad
1rev/min(rpm) = 0.1047rad/s

Rapidez
1m/s = 3.281pie/s
1pie/s = 0.3048m/s
1mi/min = 60mi/h = 88pie/s
ikm/h = 1.446pie/s =0.6214mi/h
1estadio/quincena = 1.662 x 10-4m/s

Aceleración
1m/s2 100cm/s2 = 3.281pie/s2
1cm/s2 = 0.01m/s2 = 0.03281pie/s2
1pie/s2 = 0.3048m/s2 = 30.48cm/s2
1mi/h·s = 1.467pie/s2

Masa
1kg = 103g = 0.0685slug
1g = 6.85 x 10-5slug
1slug = 14.59kg
1u = 1.661 x 10-27kg

Fuerza
1N = 105dina = 0.2248lb
1lb = 4.448N = 4.448 x 10dina>

Presión
1Pa = 1N/m2 = 1.45 x 10-4lb/pulg2 = 0.209lb/pie
1bar = 105Pa
1lb/pulg2 = 6895Pa

1lb/pie2 = 47.88Pa
1mmHg = 1torr = 133.3Pa
Energía
1j = 107erg = 0.239cal
1cal = 4.186J
1pie·lb = 1.356J
1Btu = 1055J = 252cal = 77pie·lb
1eV = 1.602 x 10-19J
1kWh = 3.6 x 106J

Potencia
1W = 1j/s
1hp = 746W = 550 pie·lb
1Btu/h = 0.293W
Temperatura
1ºC   = 33.8ºF        
1ºC   =   274.15 K  
1ºF   = 255.9277K 

El sistema métrico:
Es el sistema que tiene como unidad de longitud básica el metro y como unidad de masa básica el gramo.
Tabla de conversión con el metro como unidad básica.

 Medidas   Km    Hm  Dm  m  dm    cm     mm  
Valores1,0001001010.10.010.001
Tabla de conversión con el gramo como unidad básica.

Medidas    Kg    Hg   Dg   g    dg    cg      mg    
Valores1,0001001010.10.010.001

Para saber cómo convertir una medida en otra equivalente haga click en el tema "Conversiones de medidas"