Saludos estimados y respetado lectores de hive.blog, en especial aquellos que forman parte de la gran comunidad #stem-social y #gems. De momento la modalidad sobre la marcha está en reposo, al menos para estos temas los cuales requieren de atención y esmero. Podrían y espero que sean de utilidad para la comunidad e interesados en el área de la física, bien sea que les sea de provecho como material de apoyo o referencia.

En general

Hablar de las unidades es sin duda un tema muy básico que es notable en la cotidianidad, al momento de manejar con cantidades de diferente naturaleza como el peso de los alimentos, la distancia entre lugares conocidos, el volumen de las bebidas, la rapidez de los autos y hasta la energía eléctrica abordamos magnitudes que determinamos con facilidad por medio de un número y un símbolo, definiendo así las dimensiones del espacio y la materia de nuestro entorno.

La histórica trayectoria de esta disciplina se remontan a épocas antiguas, cuando la humanidad comenzaba a descifrar los ciclos del clima y la posición del sol, astros y estrellas en el firmamento, la percepción y la curiosidad han motivado al hombre a conocer las causas y los efectos de estos hechos, y es así como este método intuitivo en principio ha encaminado a la estimación y el cálculo de las dimensiones de aquello que intenta entender y controlar.

Estos fundamentos han dado forma a la ciencia, en la cual un requisito indispensable es la medición, técnica que involucra ciertos parámetros y normas como la propiedad física estudiada, patrón de medida de la magnitud y toda una teoría de errores, de manera tal que las unidades están estrechamente relacionadas con el ámbito científico y son producto de ellas.

Taza para medida de líquidos y sólidos de uso cotidiano

Magnitudes

Como ya lo mencionamos es común hablar de cantidades, pero en el lenguaje coloquial se comenten errores al entender ciertos términos como sinónimos, por ejemplo la velocidad y rapidez, desplazamiento y distancia, incluso en algunos caso peso y masa, por motivos prácticos hacemos uso de ello indistintamente, pero en el ámbito de la física estas expresiones tienen distinto significado. Para saber un poco mas de las unidades, es importante saber acerca de las magnitudes, por ello continuamos a definir el concepto:

Una magnitud es una característica o propiedad de un sistema físico que puede variar y medirse de forma numérica.

Ahora bien a una magnitud le podemos asignar un valor mediante una medición, la cual nos indica la cantidad de aquello que medimos, pero dentro de la física existen 2 tipos de magnitudes:

La magnitud escalar: son aquellas que pueden definirse a través de una escala numérica, y no requiere mayor información para determinar su valor, por ejemplo decir han transcurrido 15 minutos, se entiende totalmente que se refiere a una cantidad temporal, de la cual no se necesita mayor descripción, por ejemplo el tiempo, la temperatura, la longitud, la masa.

La magnitud vectorial: son aquellas que requieren mas de un valor para definirse, además de un valor numérico, se necesita la dirección y el sentido. Por ejemplo la ubicación o posición de un objeto, requiere mas de un valor, pues para estos elementos nos apoyamos en sistemas referenciales como calles y avenidas, o coordenadas geográficas de latitud y longitud.Otros ejemplos son la fuerza, la aceleración, el flujo

De esta manera en física, se establecen valores que se diferencian por estas clases de magnitudes. Así por ejemplo al hablar de rapidez nos referimos a la distancia que recorre un cuerpo en un determinado tiempo, es decir, la razón de d/t, lo cual arroja un solo valor. Mientras que la velocidad indica el desplazamiento de un cuerpo en un intervalo de tiempo, es decir, hacia donde se dirige el cuerpo en ese intervalo de tiempo, al incluir dirección nos referimos a una magnitud vectorial.

Igualmente sucede con la distancia y el desplazamiento. Esta claro que si hablamos de 5 metros, eso se puede entender que es una distancia igual aquí como en china, es decir, es una magnitud escalar, mientras que el desplazamiento requiere de aportar la información de hacia donde se desplaza (dirección), no es lo mismo desplazarse hacia al norte, que si al sur, por lo cual el desplazamiento es una magnitud vectorial.

Sin embargo para relacionar magnitudes y unidades, se hacen atreves de patrones establecidos. Por ejemplo para las magnitudes fundamentales, el S.I tiene los siguientes patrones:

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Unidades

En términos de medición, la unidad es un patrón establecido para cierta magnitud, lo cual nos permite valorar cantidades a través de los múltiplos de este patrón en dicha propiedad a calcular, es decir:

Valor de la magnitud= n x unidad

Así por ejemplo si deseamos saber cuanta cantidad de harina utilizamos para hacer las arepas de la casa, solo escogemos una unidad patrón como el gramo, y el instrumento indicado nos dirá cuantas unidades de gramo hay en una cantidad de harina escogida.

Es importante saber que una característica de las unidades es lo invariable y accesible que deben ser esta, para fines prácticos de intercambio y comercio a nivel global. Las unidades se seleccionan a través de instituciones internacionales como BIPM donde se establecen y refinan la definición para los patrones de medidas.

El avance de la ciencia y la tecnología ha permido establecer patrones cada vez más invariables y de una forma fundamental, como lo es la duración del segundo o el kilogramo, ambas definiciones están dadas en escala de fenómenos atómicos (¿se puede ser más preciso? ). Las unidades siguen siendo objetos de estudios como resultado de investigaciones relacionados al estado de la materia, derivando así otras unidades que forman parte de la innovación.

Aplicaciones

No hace falta irse muy lejos para saber la utilidad de esta herramienta. En la cocina, cuando hacemos uso de las razones para recetas están calaramente presente las unidades y de hecho son claves para definir un buen postre como una torta o pastel

En la fabricación de piezas mecánicas, donde los sistemas de unidades y las conversiones marcan las medidas estándar para piezas de alta presicion y acabado. Las unidades en esta area como en muchas otras marcan límite sobre el cual se define la calidad de un producto, en el mecanizado esto es crucial debido a la sincronización a la que esta sometida los elementos mecánicos.

En la resolución de problemas físicos, es común encontrar en la literatura científica el uso de aproximaciones, sobretodo en el área de la física, donde las matemáticas se complican para fenómenos complejos, suele ser útil hacer análisis dimensional en escala de unidades para hacer próximaciones que soveltan estos obstáculos. Además también del uso en los laboratorios más sostisficados las unidades dan sentido a la cantidad de las magnitudes estudiada.

Para finalizar pueden surgir preguntas:
¿La unidad puede ser escalar o vectorial?

La unidad está definida por una cantidad específica de una magnitud, lo cual representa un solo valor, esto indica que las unidades están expresadas de forma escalar, ya que no son ambiguas. Ahora para magnitudes vectoriales las unidades siguen siendo escales ya que definen cada componente de la magnitud.

También es muy importante aclarar que al momento de asignar valores o medir, se miden son las magnitudes, no los sistemas fisicos. Por ejemplo no podemos decir simplemente midamos la mesa, o midamos la puerta, en virtud de lo discutido sabemos que la mesa, y la puerta no son magnitudes, por tanto no es una propiedad que tenga unidad, es decir, lo correcto es decir. mediremos la longitud de la mesa y de la puerta, ya que estamos aclarando que la propiedad longitud es la que posee unidades.

Por ahora es todo acerca de este tema aunque igual también pueden surgir preguntas, de ser así espero su opinión y poder aclarar la duda..

Referencia de la información:

• Resnick halliday vol 1 capitulo 1
• Serway volumen 1 capitulo 1
• Tipler mosca vol 1 capitulo 1
• FísicaLab