EL SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI)
La Conférence générale des poids et mesures (CGPM) est l'organe
décisionnel de la convention du Mètre, chargé de prendre les décisions en
matière de métrologie et en particulier en ce qui concerne le Système
international d'unités (SI). Comme la Convention du Mètre, elle a été créée en
1875
El SI se instauró en 1960, en la XI Conferencia General de Pesas y
Medidas, durante la cual inicialmente se reconocieron seis unidades físicas
básicasː metro (m), kilogramo (kg), segundo (s), amperio (A), kelvin (K) y
candela (cd). En 1971 se añadió la séptima unidad básica: el mol. Una de las
características trascendentales, que constituye la gran ventaja del Sistema
Internacional, es que sus unidades se basan en fenómenos físicos fundamentales.
Excepción única es la unidad de la magnitud masa, el kilogramo, definida como
«la masa del prototipo internacional del kilogramo», un cilindro de platino e
iridio almacenado en una caja fuerte de la Oficina Internacional de Pesas y
Medidas
La XVII Conférence Générale des Poids et Mesures del 20 de Octubre de
1983, abolió la antigua definición de metro y promulgó la nueva:
El metro es la longitud de trayecto recorrido en el
vacío por la luz durante un tiempo de 1/299 792 458 de segundo.
La nueva definición de metro en vez de estar basada en un único objeto
(la barra de platino) o en una única fuente de luz, está abierta a cualquier otra
radiación cuya frecuencia sea conocida con suficiente exactitud.
La velocidad de la luz queda convencionalmente fijada y exactamente igual
a 299 792 458 m/s debida a la definición convencional del término m (el metro)
en su expresión. La elección de las magnitudes básicas es por convención y de simplicidad en la
definición de las magnitudes derivadas.
El sistema de unidades que se usa en todos los países del mundo, a
excepción de tres —Birmania, Estados Unidos y Liberia— que no lo han declarado
prioritario o único
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Magnitud
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Nombre
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Símbolo
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Longitud
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metro
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M
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Masa
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kilogramo
|
Kg
|
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Tiempo
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segundo
|
s
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Intensidad de corriente eléctrica
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ampere
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A
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Temperatura termodinámica
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kelvin
|
K
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Cantidad de sustancia
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mol
|
mol
|
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Intensidad luminosa
|
candela
|
cd
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Unidad de longitud: metro (m)
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El metro es la longitud de trayecto recorrido en el
vacío por la luz durante un tiempo de 1/299 792 458 de segundo.
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Unidad de masa
|
El kilogramo (kg) es igual a la masa del prototipo
internacional del kilogramo, adoptado por la tercera
Conferencia General de Pesas y Medidas en 1901.
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Unidad de tiempo
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El segundo (s) es la duración de 9 192 631 770
periodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos
niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133. Esta
definición se refiere al átomo de cesio en reposo, a una tempartaura de 0 K.
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Unidad de intensidad de corriente eléctrica
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El ampere (A) es la intensidad de una corriente
constante que manteniéndose en dos conductores paralelos, rectilíneos, de
longitud infinita, de sección circular despreciable y situados a una
distancia de un metro uno de otro en el vacío, produciría una fuerza igual a
2·10-7 newton por metro de longitud. De aquí resulta que la
permeabilidad del vacío es μ0=4π·10-7H/m (henrio por metro)
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Unidad de temperatura termodinámica
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El kelvin (K), unidad de temperatura termodinámica, es
la fracción 1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del
agua.
Esta definición se refiere a un agua de una composición isotópica
definida por las siguientes relaciones de cantidad de sustancia: 0,000 155 76
moles de 2H por mol de 1H, 0,000 379 9 moles de 17O por mol de 16O y 0,0002
005 2 moles de de 18O por mol de 16O.
De aquí resulta que la temperatura termodinámica del punto triple del
agua es igual a 273,16 kelvin exactamente Ttpw=273,16 K
Observación: Además de la temperatura termodinámica (símbolo T) expresada
en kelvins, se utiliza también la temperatura Celsius (símbolo t) definida
por la ecuación t = T - T0 donde T0 =
273,15 K por definición.
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Unidad de cantidad de sustancia
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El mol (mol) es la cantidad de sustancia de un sistema
que contiene tantas entidades elementales como átomos hay en 0,012 kilogramos
de carbono 12. Esta definición se refiere a átomos de carbono 12 no ligados,
en reposo y en su estado fundamental.
Cuando se emplee el mol, deben especificarse las unidades elementales,
que pueden ser átomos, moléculas, iones, electrones u otras partículas o
grupos especificados de tales partículas.
De aquí resulta que la masa molar del carbono 12 es igual a 12 g por
mol, exactamente M(12C)=12 g/mol
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Unidad de intensidad luminosa
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La candela (cd) es la unidad luminosa, en una
dirección dada, de una fuente que emite una radiación monocromática de
frecuencia 540·1012 hertz y cuya intensidad energética en
dicha dirección es 1/683 watt por estereorradián.
De aquí resulta que la eficacia luminosa espectral de la radiación
monocromática de frecuencia igual a 540·1012 hercios es igual a 683 lúmenes
por vatio, exactamente K=683 lm/W=683 cd sr/W.
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2
Unidades derivadas sin dimensión.
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Nombre
|
Símbolo
|
Expresión en
unidades SI básicas
|
|
|
Ángulo plano
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Radián
|
rad
|
mm-1= 1
|
|
Ángulo sólido
|
Estereorradián
|
sr
|
m2m-2= 1
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Unidad de ángulo plano
|
El radián (rad) es el ángulo plano comprendido entre
dos radios de un círculo que, sobre la circunferencia de dicho círculo,
interceptan un arco de longitud igual a la del radio.
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Unidad de ángulo sólido
|
El estereorradián (sr) es el ángulo sólido que,
teniendo su vértice en el centro de una esfera, intercepta sobre la
superficie de dicha esfera un área igual a la de un cuadrado que tenga por
lado el radio de la esfera.
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3
Unidades SI derivadas expresadas a partir de unidades básicas y
suplementarias.
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Magnitud
|
Nombre
|
Símbolo
|
|
Superficie
|
metro cuadrado
|
m2
|
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Volumen
|
metro cúbico
|
m3
|
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Velocidad
|
metro por segundo
|
m/s
|
|
Aceleración
|
metro por segundo cuadrado
|
m/s2
|
|
Número de ondas
|
metro a la potencia menos uno
|
m-1
|
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Masa en volumen
|
kilogramo por metro cúbico
|
kg/m3
|
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Velocidad angular
|
radián por segundo
|
rad/s
|
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Aceleración angular
|
radián por segundo cuadrado
|
rad/s2
|
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Unidad de velocidad
|
Un metro por segundo (m/s o m·s-1) es la
velocidad de un cuerpo que, con movimiento uniforme, recorre, una longitud de
un metro en 1 segundo
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Unidad de aceleración
|
Un metro por segundo cuadrado (m/s2 o
m·s-2) es la aceleración de un cuerpo, animado de movimiento
uniformemente variado, cuya velocidad varía cada segundo, 1 m/s.
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|
Unidad de número de ondas
|
Un metro a la potencia menos uno (m-1) es
el número de ondas de una radiación monocromática cuya longitud de onda es
igual a 1 metro.
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Unidad de velocidad angular
|
Un radián por segundo (rad/s o rad·s-1) es
la velocidad de un cuerpo que, con una rotación uniforme alrededor de un eje
fijo, gira en 1 segundo, 1 radián.
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|
Unidad de aceleración angular
|
Un radián por segundo cuadrado (rad/s2 o
rad·s-2) es la aceleración angular de un cuerpo animado de una
rotación uniformemente variada alrededor de un eje fijo, cuya velocidad
angular, varía 1 radián por segundo, en 1 segundo
.
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4
Unidades SI derivadas con nombres y símbolos especiales.
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Magnitud
|
Nombre
|
Símbolo
|
Expresión en
otras unidades SI
|
Expresión en
unidades SI básicas
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Frecuencia
|
Hertz
|
Hz
|
|
s-1
|
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Fuerza
|
newton
|
N
|
|
m·kg·s-2
|
|
Presión
|
Pascal
|
Pa
|
N·m-2
|
m-1·kg·s-2
|
|
Energía, trabajo,
cantidad de calor |
Joule
|
J
|
N·m
|
m2·kg·s-2
|
|
Potencia
|
Watt
|
W
|
J·s-1
|
m2·kg·s-3
|
|
Cantidad de electricidad
carga eléctrica |
coulomb
|
C
|
|
s·A
|
|
Potencial eléctrico
fuerza electromotriz |
Volt
|
V
|
W·A-1
|
m2·kg·s-3·A-1
|
|
Resistencia eléctrica
|
Ohm
|
W
|
V·A-1
|
m2·kg·s-3·A-2
|
|
Capacidad eléctrica
|
Farad
|
F
|
C·V-1
|
m-2·kg-1·s4·A2
|
|
Flujo magnético
|
weber
|
Wb
|
V·s
|
m2·kg·s-2·A-1
|
|
Inducción magnética
|
Tesla
|
T
|
Wb·m-2
|
kg·s-2·A-1
|
|
Inductancia
|
henry
|
H
|
Wb·A-1
|
m2·kg s-2·A-2
|
|
Unidad de frecuencia
|
Un hertz (Hz) es la frecuencia de un fenómeno
periódico cuyo periodo es 1 segundo.
|
|
Unidad de fuerza
|
Un newton (N) es la fuerza que, aplicada a un cuerpo
que tiene una masa de 1 kilogramo, le comunica una aceleración de 1 metro por
segundo cuadrado.
|
|
Unidad de presión
|
Un pascal (Pa) es la presión uniforme que, actuando
sobre una superficie plana de 1 metro cuadrado, ejerce perpendicularmente a
esta superficie una fuerza total de 1 newton.
|
|
Unidad de energía, trabajo, cantidad de calor
|
Un joule (J) es el trabajo producido por una fuerza de
1 newton, cuyo punto de aplicación se desplaza 1 metro en la dirección de la
fuerza.
|
|
Unidad de potencia, flujo radiante
|
Un watt (W) es la potencia que da lugar a una
producción de energía igual a 1 joule por segundo.
|
|
Unidad de cantidad de electricidad, carga eléctrica
|
Un coulomb (C) es la cantidad de electricidad
transportada en 1 segundo por una corriente de intensidad 1 ampere.
|
|
Unidad de potencial eléctrico, fuerza electromotriz
|
Un volt (V) es la diferencia de potencial eléctrico
que existe entre dos puntos de un hilo conductor que transporta una corriente
de intensidad constante de 1 ampere cuando la potencia disipada entre estos
puntos es igual a 1 watt.
|
|
Unidad de resistencia eléctrica
|
Un ohm (W) es la resistencia eléctrica que existe
entre dos puntos de un conductor cuando una diferencia de potencial constante
de 1 volt aplicada entre estos dos puntos produce, en dicho conductor, una
corriente de intensidad 1 ampere, cuando no haya fuerza electromotriz en el
conductor.
|
|
Unidad de capacidad eléctrica
|
Un farad (F) es la capacidad de un condensador
eléctrico que entre sus armaduras aparece una diferencia de potencial
eléctrico de 1 volt, cuando está cargado con una cantidad de electricidad
igual a 1 coulomb.
|
|
Unidad de flujo magnético
|
Un weber (Wb) es el flujo magnético que, al atravesar
un circuito de una sola espira produce en la misma una fuerza electromotriz
de 1 volt si se anula dicho flujo en un segundo por decaimiento uniforme.
|
|
Unidad de inducción magnética
|
Una tesla (T) es la inducción magnética uniforme que, repartida
normalmente sobre una superficie de 1 metro cuadrado, produce a través de
esta superficie un flujo magnético total de 1 weber.
|
|
Unidad de inductancia
|
Un henry (H) es la inductancia eléctrica de un
circuito cerrado en el que se produce una fuerza electromotriz de 1 volt,
cuando la corriente eléctrica que recorre el circuito varía uniformemente a
razón de un ampere por segundo.
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|
Magnitud
|
Nombre
|
Símbolo
|
Expresión en unidades
SI básicas
|
|
Viscosidad dinámica
|
pascal segundo
|
Pa·s
|
m-1·kg·s-1
|
|
Entropía
|
joule por kelvin
|
J/K
|
m2·kg·s-2·K-1
|
|
Capacidad térmica másica
|
joule por kilogramo kelvin
|
J/(kg·K)
|
m2·s-2·K-1
|
|
Conductividad térmica
|
watt por metro kelvin
|
W/(m·K)
|
m·kg·s-3·K-1
|
|
Intensidad del campo eléctrico
|
volt por metro
|
V/m
|
m·kg·s-3·A-1
|
|
Unidad de viscosidad dinámica
|
Un pascal segundo (Pa·s) es la viscosidad dinámica de
un fluido homogéneo, en el cual, el movimiento rectilíneo y uniforme de una
superficie plana de 1 metro cuadrado, da lugar a una fuerza retardatriz de 1
newton, cuando hay una diferencia de velocidad de 1 metro por segundo entre
dos planos paralelos separados por 1 metro de distancia.
|
|
Unidad de entropía
|
Un joule por kelvin (J/K) es el aumento de entropía de
un sistema que recibe una cantidad de calor de 1 joule, a la temperatura
termodinámica constante de 1 kelvin, siempre que en el sistema no tenga lugar
ninguna transformación irreversible.
|
|
Unidad de capacidad térmica másica
|
Un joule por kilogramo kelvin (J/(kg·K) es la
capacidad térmica másica de un cuerpo homogéneo de una masa de 1 kilogramo,
en el que el aporte de una cantidad de calor de un joule, produce una
elevación de temperatura termodinámica de 1 kelvin.
|
|
Unidad de conductividad térmica
|
Un watt por metro kelvin W/(m·K) es la conductividad
térmica de un cuerpo homogéneo isótropo, en la que una diferencia de
temperatura de 1 kelvin entre dos planos paralelos, de área 1 metro cuadrado
y distantes 1 metro, produce entre estos planos un flujo térmico de 1 watt.
|
|
Unidad de intensidad del campo eléctrico
|
Un volt por metro (V/m) es la intensidad de un campo
eléctrico, que ejerce una fuerza de 1 newton sobre un cuerpo cargado con una
cantidad de electricidad de 1 coulomb.
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6
Nombres y símbolos especiales de múltiplos y submúltiplos
decimales de unidades SI autorizados
|
Magnitud
|
Nombre
|
Símbolo
|
Relación
|
|
Volumen
|
litro
|
l o L
|
1 dm3=10-3 m3
|
|
Masa
|
tonelada
|
t
|
103 kg
|
|
Presión y tensión
|
bar
|
bar
|
105 Pa
|
7
Unidades definidas a partir de las unidades SI, pero que no son
múltiplos o submúltiplos decimales de dichas unidades.
|
Magnitud
|
Nombre
|
Símbolo
|
Relación
|
|
Ángulo plano
|
vuelta
|
|
1 vuelta= 2 p rad
|
|
|
grado
|
º
|
(p/180) rad
|
|
|
minuto de ángulo
|
'
|
(p /10800) rad
|
|
|
segundo de ángulo
|
"
|
(p /648000) rad
|
|
Tiempo
|
minuto
|
min
|
60 s
|
|
|
hora
|
h
|
3600 s
|
|
|
día
|
d
|
86400 s
|
8
Unidades en uso con el Sistema
Internacional cuyo valor en unidades SI se ha obtenido experimentalmente.
|
Magnitud
|
Nombre
|
Símbolo
|
Valor en
unidades SI
|
|
Masa
|
unidad de masa atómica
|
u
|
1,6605402 10-27 kg
|
|
Energía
|
Electronvolt
|
eV
|
1,60217733 10-19 J
|
|
Factor
|
Prefijo
|
Símbolo
|
Factor
|
Prefijo
|
Símbolo
|
|
1024
|
yotta
|
Y
|
10-1
|
deci
|
d
|
|
1021
|
zeta
|
Z
|
10-2
|
centi
|
c
|
|
1018
|
exa
|
E
|
10-3
|
mili
|
m
|
|
1015
|
peta
|
P
|
10-6
|
micro
|
μ
|
|
1012
|
tera
|
T
|
10-9
|
nano
|
n
|
|
109
|
giga
|
G
|
10-12
|
pico
|
p
|
|
106
|
mega
|
M
|
10-15
|
femto
|
f
|
|
103
|
kilo
|
k
|
10-18
|
atto
|
a
|
|
102
|
hecto
|
h
|
10-21
|
zepto
|
z
|
|
101
|
deca
|
da
|
10-24
|
yocto
|
y
|
