Fisica Historia de la medicion y magnitudes fundamentales y derivadas

INSTITUTO PATRIA NUEVA

“Historia de la medición y magnitud
 es fundamentales y derivadas”

Física

Prof. Marco Antonio Morales Contreras

Mauricio Celorio Castillo

Tercer semestre grupo B

Bachillerato

Villahermosa, Tabasco a 31 de agosto del 2017.

“La medición es la forma de determinar tamaños la cantidad o la extensión de algo. Es la manera de describir un objeto”.

En pocas palabras, una medición es la determinación de la proporción entre la dimensión o suceso de un objeto y una determinada unidad de medida. Para posibilitar la medición, la dimensión del objeto y la unidad deben ser de la misma magnitud.


Uno de los primeros pensamientos desarrollados por el hombre fue el de número, pues tenía la necesidad de poder expresar numéricamente todo lo que se encontraba a su alrededor. Entonces el hombre comenzó a medir mediante un simple conteo de objetos. Más tarde, y por propias necesidades de su desarrollo, enunció el concepto de medida, realizando las primeras mediciones a partir de unidades muy rudimentarias, en este trabajo les hablare sobre la historia de la medición.

Las primeras mediciones realizadas estuvieron relacionadas con la masa, la longitud y el tiempo, y posteriormente las de volumen y ángulo como una necesidad debido a las primeras construcciones realizadas por el hombre.
Así, por ejemplo, en las primeras mediciones de longitud se empleaba el pie, el palmo, el brazo, etc., que constituyeron, al mismo tiempo, los primeros patrones de medición (patrones naturales), que eran fácilmente transportables y presentaban una relativa uniformidad.

Además, se comparaban masas de acuerdo con la sensibilidad muscular o se medían distancias relacionándolas con el tiempo, a partir de lo que se podía recorrer a pié en un día y otras mediciones por el estilo.
Todas estas unidades de medida resultaban imperfectas, ya que variaban de individuo en individuo y de un lugar a otro, lo que comenzó a crear dificultades a la hora de establecer las primeras relaciones comerciales entre los hombres.

Historia de la Medición

Hace algunos siglos, medir resultaba algo muy complicado. Como decíamos, medir es simplemente comparar, y cada persona, cada pueblo, cada país comparaba las cosas con lo que más se le antojaba. Por ejemplo, usaban la medida mano para medir distancias, y aún hoy mucha gente, cuando no tiene una regla o una cinta métrica, mide el ancho de la puerta con la mano o el largo del patio con pasos. El problema con esto es obvio: todos los seres humanos no tienen los pies ni las manos del mismo tamaño, o sea, también un problema de medidas.

El nuevo sistema tenía que: 

• Estar basado en cosas que permanecieran estables en la Naturaleza. No, por ejemplo, el largo de un pie, porque como bien se sabe el largo de los pies, como el de las narices, varía de persona en persona.
•  Estar basado en pocas formas de medir que se conectaran unas con otras de manera lógica. Por ejemplo, una vez definido el centímetro, se define al litro como el volumen de algo que entra en un cubo de 10 cm de lado, y se define el kilogramo como el peso de un litro de agua.
•   Debía ser un sistema decimal, es decir, donde los múltiplos de las unidades variaran de 10 en 10. Así, un decámetro es igual a 10 metros, un hectómetro es igual a 10 decámetros, y así sucesivamente.

Nacimiento del metro 

Después de mucho pensar, los científicos de la época se pusieron de acuerdo en que la unidad de medición debería tener que ver con el planeta Tierra. Y se propuso: ¿por qué no hacer que la unidad de longitud sea la diez millonésima parte de un cuarto de meridiano terrestre?. 

Pues un meridiano terrestre es la distancia que va desde el Polo Norte al Polo Sur y vuelta al Polo Norte, es decir, una vuelta completa al planeta pasando por ambos polos. La Academia de Ciencias, le encomendó a un grupo de aventureros que fueran a medir, no todo un meridiano, que es muy largo, sino un cuarto de meridiano, que igual es bastante. Estos medidores midieron la distancia de la ciudad de Dunkirk , Francia, hasta la de Barcelona, España. 

A partir de esa medición y mediante observaciones astronómicas se pudo calcular el largo del cuarto de meridiano terrestre. A ese número se le dividió por diez millones. El largo que resultó de esa cuenta se usó para fabricar una barra de platino bautizándola con el nombre de metro. 

Entonces, se hicieron y guardaron varias copias del metro patrón en una bóveda de seguridad, protegida de la herrumbre, el frío, el calor y los ladrones. También se decidió que el kilogramo sería, por definición, el peso del agua que cabe en un cubo de un décimo de metro de lado (es decir, 10 centímetros). También se construyó y guardó una pesa patrón de exactamente un kilogramo  junto con el metro. A partir de ese momento, todas las mediciones fueron comparaciones con esa barra y esa pesa de platino.

Conceptos de interés:

• Medir: determina el número de veces que la magnitud a medir contiene la unidad de medida. Resultado; producto del número de medida por la unidad en magnitudes tangibles (longitudes, superficies, volúmenes). Suelen designarse por medida. Verificar; comprobación que se cumplen los limites de medida o bien solamente el máximo o el mínimo. 
• Error de medición: la inexactitud que se acepta como inevitable al comparar una magnitud con su patrón de medida. 
• Tolerancia: La tolerancia se refiere a un margen permisible, en la dimensión nominal o el valor especificado de una pieza manufacturada. El propósito de una tolerancia es especificar un margen para las imperfecciones en la manufactura de una parte o un componente.
• Incertidumbre: Desde el punto de vista de la metrología, se define incertidumbre como la característica asociada al resultado de una medición, que define el espacio bidireccional centrado en el valor ofrecido por el instrumento de medida, dentro del cual se encuentra con una determinada probabilidad estadística el valor medido.La expresión de la medida de cualquier magnitud, no debe considerarse completa, si no incluye la evaluación de incertidumbre asociada a su proceso de medición.
• Exactitud: En ingeniería, ciencia, industria y estadística, se denomina exactitud a la capacidad de un instrumento de medir un valor cercano al valor de la magnitud real. Suponiendo varias mediciones, no estamos midiendo el error de cada una. Sino la distancia a la que se encuentra la medida real de la media de las mediciones. (cuán calibrado está el aparato de medición)

Necesidad e Importancia de la medición:

Las mediciones ofrecen los medios exactos y precisos para describir las características y el tamaño de las partes. En esta época de la producción en masa, es frecuente que las partes se hagan en una localidad y se ensamblan en otras. Las mediciones proporcionan ese control al brindar la información en términos comprensibles para todo el mundo.

Las razones básicas que justifican la medición:

1. La medición proporciona una manera de controlar la forma en que se dimensionen sus partes.

1. Segundo ofrece, el medio para controlar el dimensionado de las partes que hacen para otros.

1. Es una manera de describir físicamente una parte.

El resultado de medir es conocido como medida. Al realizar una medición, se debe tener cuidado para no alterar el sistema que se observa. De todas formas, hay que considerar que siempre las medidas se realizan con algún tipo de error, ya sea por las imperfecciones del instrumental, las limitaciones del medidor o los errores experimentales.

El patrón que permite realizar las mediciones se conoce como unidad de medida y debe cumplir con tres condiciones básicas:

1. Ser inalterable (no puede cambiar con el tiempo ni en función de quién realice la medida),

1.   Ser universal (puede ser utilizado en todos los países)

1. Ser fácilmente reproducible.

Cuando una medición se concreta a través de un instrumento de medida, se habla de una medición directa. En cambio, en los casos en que no existe el instrumento adecuado (porque el valor a medir es muy grande o muy pequeño, por ejemplo), la medición se realiza a través de una variable que permite calcular otra distinta. En estos casos, se dice que la medición es indirecta.

Instrumentos de medición

Para medir masa: 

1. balanza
2. báscula
3. espectrómetro de masa
4. catarómetro

Para medir tiempo: 

1.  calendario
2. cronómetro
3. reloj
4.  reloj atómico
5. datación radiométrica

Para medir longitud:

1. Cinta métrica
2. Regla graduada
3. Calibre
4. vernier
5. micrómetro
6. reloj comparador
7. interferómetro
8. odómetro

Para medir ángulos:

1. Cinta métrica
2. Regla graduada
3. Calibre
4. vernier
5. micrómetro
6. reloj comparador
7. interferómetro
8. odómetro

Para medir temperatura:

1. termómetro
2.  termopar
3. pirómetro

Para medir presión:

1. barómetro
2. manómetro
3. tubo de Pitot (utilizado para determinar la velocidad)

Para medir velocidad:

1. tubo de Pitot (utilizado para determinar la velocidad)
2. velocímetro
3. anemómetro (utilizado para determinar la velocidad del viento)
4. tacometro (Para medir velocidad de giro de un eje)

Para medir propiedades eléctricas:

1. electrómetro (mide la carga)
2. amperímetro (mide la corriente eléctrica)
3. galvanómetro (mide la corriente)
4. óhmetro (mide la resistencia)
5. voltímetro (mide la tensión)
6. vatímetro (mide la potencia eléctrica)
7. multímetro (mide todos los anteriores valores)
8. puente de Wheatstone
9. osciloscopio

Para medir otras magnitudes:

1. colorímetro
2. espectroscopio
3. microscopio
4. espectrómetro
5. contador geiger
6. radiómetro de Nichols
7. sismógrafo
8. pHmetro (mide el pH)
9. pirheliómetro

     Tabla del sistema de unidades de medición 

Ejemplos de Magnitudes Fundamentales y Derivadas

Las magnitudes fundamentales son aquellas que se originan independientemente de otras.

 En el Sistema Internacional (entre paréntesis se expresa su unidad), las medidas físicas fundamentales son:

 masa (kg)

- longitud (m)


- tiempo (s)


- temperatura (°k)


- cantidad de sustancia (mol)


- intensidad de corriente (A)


- intensidad luminosa (cd)


Mientras que las magnitudes derivadas, surgen de las fundamentales:


- frecuencia (Hz)


- fuerza (N)


- trabajo (Joules)


- potencia (W)


- presión (Pa)


- carga eléctrica (C)


- resistencia (ohmio)


- área (m^2)


- volumen (m^3)

Como Conclusión puedo decir que el sistema de medición en la vida del ser humano es de suma importancia por que gracias a ellas podemos saber la cantidad exacta de cualquier cantidad de alguna cosa.