Hoy hablaremos sobre la conversión de unidades en Física, No se puede realizar una conversión de unidades, si no tenemos ni la mínima idea de donde vienen las unidades, cuales son, o incluso qué tipos de unidades existen, así que primero las iremos explicando poco a poco y después empezaremos a realizar varios ejemplos resueltos para que finalmente aprendas a convertir unidades sin problemas.
Sistema Métrico Decimal
Este sistema fue creado en una convención mundial de ciencia celebrada en París, Francia; en el siglo XVII para ser exactos, allá por el año 1795. Este sistema fue muy importante porque fue el primer patrón que existió para las unidades de medidas, entre ellas se encuentras las unidades como el metro, el kilogramo-peso y el litro. ¿Qué usaron para definir estas unidades?, pues aquí viene lo importante, para definir dichas unidades, utilizaron la dimensión de la tierra y la densidad del agua.
Se dice que para medir las longitudes en ese tiempo, se dividió un meridiano de nuestro planeta en 40 millones de partes iguales, y a cada parte de longitud se le llamó metro.
Después de realizar dicho acuerdo con la longitud, ésta misma sirvió de ejemplo para obtener las demás unidades. Es por eso que la palabra metro significa "medida".
Una característica importante de éste sistema, fue sin duda la división decimal que tenía; por ejemplo el uso de los prefijos como: deci, centi o mili.
Decímetro = décima parte del metro
Centímetro = centésima para del metro
Milímetro = la milésima parte del metro
Por otra parte tenemos también a los prefijos como: deca, hecto, kilo.
Decámetro = diez veces el valor del metro
Hectómetro = cien veces el valor del metro
Kilómetro = mil veces el valor del metro
Sistema Cegesimal o CGS
Después del sistema métrico decimal, y con el avance de la Física en el siglo XVIII, se realizó el Congreso Internacional de los Electricistas, donde nuevamente se llevó a cabo en París, Francia. Después de grandes acuerdos en el congreso internacional y liderado por el físico alemán Karl Gauss, se propuso el Sistema Cegesimal o también conocido por sus siglas CGS , en dicho sistema se establece la longitud para el centímetro, la masa para el gramo y el segundo para el tiempo.
Cabe mencionar que en ese tiempo donde la física empezaba a tener grandes avances históricos, ya se tenía claro que el peso y la masa eran dos magnitudes muy diferentes, pues ya había estudio sobre las leyes de Newton y sobre la gravitación universal
Sistema MKS
Pasaron cerca de 50 años, para que el Congreso Internacional de los Electricistas se llevara a cabo en Bruselas, Bélgica, en donde un ingeniero Italiano de nombre Giovanni Giorgi propone su sistema MKS cuyas iniciales son (Metro - Kilogramo - Segundo).
Sistema Internacional de Unidades (SI)
El avance de la ciencia era evidente para el siglo XIX, y no hace muchos años en la ciudad de Ginebra, Suiza. Pero era necesario actualizar las unidades de medida, es por ello que surge el Sistema Internacional de Unidades (SI), este sistema tiene su esencia y base en el sistema MKS, solo que a excepción del MKS este sistema establece siete magnitudes fundamentales.
Longitud → Metro
Masa → Kilogramo
Tiempo → Segundo
Temperatura → Kelvin
Intensidad de Corriente Eléctrica → Ampere
Intensidad Luminosa → Candela
Cantidad de Sustancia → Mol
Prefijos Utilizados para el Sistema Internacional
Magnitudes Derivadas
Las magnitudes derivadas son aquellas magnitudes que se pueden obtener a partir de otras magnitudes físicas, es muy común obtener magnitudes derivadas al multiplicar o dividir las magnitudes fundamentales. Veamos un ejemplo muy sencillo:
Longitud/Tiempo = m/s → (metro / segundo)
Obtenemos la velocidad a través la longitud y el tiempo, es decir a partir de las magnitudes fundamentales.
Y así podemos encontrarnos con varias magnitudes derivadas, tales como la aceleración, fuerza, trabajo, energía, presión, potencia, densidad, etc. En la siguiente imagen, se puede observar mucho mejor.
Tabla comparativa de equivalencias
Ejemplo 1. Convierta 4 km a m
Solución:Lo primero que haremos será analizar cuántos metros caben en 1 kilómetro, y si observamos la tabla, vemos que cabe exactamente 1 000 metros, entonces aplicamos nuestro factor de conversión de tal manera que quede expresado de la siguiente manera:
Ejemplo 3. Convierta 13 km/h a m/s
Solución: En este caso tenemos velocidad en unidades de longitud y tiempo, para ello veamos los recursos que tenemos para identificar los factores de conversión posibles. Sabemos que:
1 km = 1000 m
1 hr = 60 min
1 min = 60 s
Con estos datos podemos obtener la conversión sin problemas, ejemplo:
Videos explicando la conversión de unidades:
https://www.youtube.com/watch?v=QeVaK8lDzkQ&t=184s Resolver los siguientes ejercicios:
La notación científica, es un sistema que permite expresar cualquier cantidad como el producto
de un número entre 1 y 10 (1≤a<10) multiplicado por una potencia de base 10 y exponente
entero. La notación científica permite trabajar con números muy grandes (como 123 450 000
000) o muy pequeños (como 0,000 000 000 212). Esta notación, utiliza potencias de base 10 para
señalar la posición de la coma o punto decimal sin tener que manejar una gran cantidad de
ceros.
En notación científica, expresamos cualquier cantidad como el producto de un número mayor
igual a 1 y menor a 10, multiplicado por una potencia de base 10 y exponente entero.
Veamos algunos ejemplos de números en notación científica:
Ejemplo:
Uno de los típicos ejemplos es la masa del electrón, que en notación decimal es
0.000000000000000000000000000000911 kg
Y sin embargo, escrita en notación científica es
Recordatorio (potencias de base 10):
La potencia de base 10 y exponente positivo es el número decimal 1 seguido de tantos ceros como indica el exponente:
La potencia de base 10 y exponente negativo es el número decimal formado por tantos ceros como indica el exponente, terminado en 1 y con una coma decimal detrás del primer cero:
La potencia 10 elevado a 0, es decir, 100, es igual a 1:
Ejemplos:
El número
1.234×102 es
Hemos corrido el punto decimal (o coma) dos posiciones hacia la derecha porque el exponente es 2 (positivo).
El número 1.23×10−2 es
Hemos corrido la coma dos posiciones hacia la izquierda porque el exponente es -2 (negativo). Observad que hemos tenido que añadir dos 0's para poder hacerlo.
El número 1.23×100 es
En este caso no se corre la coma decimal porque el exponente es 0.
Ejemplos de números que no están en notación científica:
Bienvenidos a Introduccion a la fisica de 4° año. Soy el profesor Hernán Baracat. En el blog van a encontrar material de consulta, ejercicios, videos explicativos y actividades.
En cuanto a los recursos digitales, algunos están disponibles para su descarga y otros son enlaces a sitios web con material acorde a los contenidos de nuestro espacio, considerando el nivel de acercamiento necesario.
Generalmente cuando alguien nos pregunta cuanto pesamos, solemos dar un valor en kilogramos (Kg). Si te fijas en apartados anteriores, la unidad con que estás expresando tu peso es de masa. Esto es un error general y es que habitualmente suelen confundirse los conceptos de masa y peso.
El peso es la fuerza de atracción que la Tierra ejerce sobre cualquier objeto. Su dirección y sentido se orienta hacia el centro de esta y como fuerza que és, se mide en newtons (N).
P=m⋅g
donde:
P es el peso de un cuerpo.
m es su masa.
g es la gravedad o aceleración con la que caen los cuerpos sobre la Tierra. Su valor es aproximadamente 9.8 m/sg2 a nivel del mar. Su valor disminuye cuanto mas nos alejamos del centro de la Tierra.
Aunque en la vida cotidiana se confundan, la masa y el peso son bastante diferentes:
La masa se mide en kilogramos y el peso en newtons.
La masa es independiente del lugar donde la midamos, sin embargo, el peso no. Cuanto más alejados del centro de la Tierra nos encontremos, menor será nuestro peso, ya que la gravedad disminuye a medida que nos alejamos de dicho centro.
Si quieres conocer la masa puedes utilizar un instrumento de medida de masas como la balanza mientras que para conocer el peso se utilizan instrumentos de medidas de fuerzas, tales como el dinamómetro.
Así que si tienes una masa de 50Kg, tu peso en la superficie terrestre será P = 50 Kg· 9.8 m/s2 = 490 N. Cuando alguien te pregunte la próxima vez por tu peso, puedes decirle sin temor a equivocarte: "¿Mi peso? 490 Newtons más o menos, depende de lo alto que me suba."
Por ejemplo: una persona con una masa de 50 kg en la Tierra tendrá la misma masa en la Luna. Por otro lado, el peso de esa misma persona será 6 veces menor en el satélite con respecto a la del planeta debido a las diferencias en la fuerza de la gravedad. La fuerza de gravedad en la Luna es de 1,622 m/s2 y en la Tierra es de 9,8 m/s2.
Masa (m)
Peso (p)
Es una magnitud escalar.
Es una magnitud vectorial.
Es la cantidad de materia que tiene un cuerpo.
Es la acción que ejerce la fuerza de gravedad.
Su valor es constante.
Su valor varía según la posición.
Se mide con la balanza.
Se mide con el dinamómetro.
Unidad de medida: kilogramo (Kg) y gramo (g).
Unidad de medida: Newton (N).
Cantidad intrínseca.
Cantidad extrínseca.
Demostración del valor de la gravedad
Tomando la expresión de la ley de gravitación universal, el peso (P) se calcula de la siguiente forma:
·G es la constante de gravitación universal.
·MT es la masa de la Tierra.
·m es la masa del cuerpo.
·RT es el radio de la Tierra.
Dado que G y MT son dos valores constantes y aunque RT no lo es en todos los puntos de la Tierra, ya que esta no es completamente esférica, en principio su valor varía muy poco, podemos afirmar que:
es también constante. Si llamamos g a esta constante, obtenemos que:
En el Sistema Internacional de Unidades (SI), la unidad del peso se expresa en Newton (N), que es igual a:
El trabajo se realiza en forma individual, no puede ser realizado copiando y pegando información obtenida en internet, se puede utilizar referencias de la web pero debe realizar sus propias conclusiones.
Actividades:
En el video se explica las diferencias entre masa y peso. Y como resolver el ejercicio.
Nombre y Apellido:………………………………………………………………………………………
Curso: ........
En base a lo visto en el video Nº 1 resuelva los siguientes ejercicios:
1) ¿Cuál es el peso en la superficie de la tierra de ½ kg de Pan?
2) Juan posee una masa de 78 kg. ¿Cuál será su peso en la tierra?
3) Compre una balanza que en su manual dice que soporta 92N(Newton) de fuerza como máximo. ¿Cuál es la masa máxima que soporta? Es decir, cual es la masa necesaria para obtener 92N.
