Magnitudes, Unidades y Medidas

Si algo caracteriza al lenguaje científico actual, es su precisión. Frases del tipo "vas muy deprisa", "pesa mucho" o "está muy caliente" nos permiten comunicarnos sin más problemas, pero carecen de rigor científico. Entre otras cosas, tales expresiones nos impiden hacer comparaciones válidas. Son, en realidad, observaciones cualitativas.

Como aprendiste en la entrada anterior, este es un problema antiquísimo, muy antiguo; de hecho, tan primitivo como el hombre mismo. Para resolverlo, los pueblos de antaño empezaron a medir. La medida nos permite cuantificar un fenómeno, es decir, expresar con un número y una unidad la característica que observamos en él.
Pero, ¿Qué son las unidades métricas y qué debemos considerar al medir? En esta entrada haremos la primera aproximación en este concepto. Veremos, entre otras cosas, el Sistema Internacional de Unidades (SI) y las conversiones de valores entre unidades de sistemas métricos divergentes. Para abordarlo con comodidad será suficiente con que sepas realizar operaciones aritméticas básicas.

Competencias específicas:

• Relaciona las unidades métricas con las magnitudes físicas a las que están asociadas
• Utiliza las normas o pautas para escribir unidades y cantidades
• Prefiere la objetividad a la subjetividad en las observaciones

Actividad 1:

A modo de calentamiento, observa el siguiente video que muestra, en palabras muy sencillas, qué es medir e introduce el concepto de unidad de medida. Luego de verlo, intenta la práctica de abajo.

Contesta:

1. ¿Qué debían determinar los estudiantes?
2. ¿Qué propusieron como solución y qué problema surgió debido a ello?
3. ¿Cuál era la manera correcta de realizar las mediciones?
4. En esta situación, ¿Cuál era la magnitud medida y cuál el instrumento patrón o unidad empleado para medirla?

Investigando más a fondo:

Tanto la Física como la Química se basan en la experimentación para determinar las leyes que regulan los fenómenos fisicoquímicos. Como ya sabrás, estos fenómenos se pueden valorar de dos formas, por su cantidad (peso, longitud, superficie…) o por su cualidad (cuadrado, marrón, metálico…).
En la entrada anterior aprendiste el concepto de "magnitud física": característica de un objeto, sustancia o fenómeno físico que se puede definir de forma numérica o como una cantidad. El segundo video, además, explicaba qué son las unidades. Y es que, para poder medir las magnitudes es preciso emplear unidades. Ahora intenta esto:
Vuelve a ver el segundo video, pero sólo desde el minuto 11:00. Luego, contesta:

1. ¿A qué se denomina "unidades de medida"? ¿Cómo se expresan?
2. ¿Cuáles son las "unidades básicas"?
3. ¿Con qué ejemplo del video ilustrarías la importancia del "patrón" para determinar la unidad de medida?
4. ¿Cuál es la historia del "metro" como unidad patrón para medir la magnitud "longitud"?

En el siguiente portal conocerás en detalle las unidades. Para acceder a él pulsa en Unidades Métricas. A continuación, realiza los siguientes ejercicios.

Propón una definición para el concepto de "unidad métrica". Escríbela en tu cuaderno.

Contesta:

¿Qué quiere decir que cada medición de una magnitud será un múltiplo de esa unidad? Propón un ejemplo y escríbelo en detalle.

Observa cuidadosamente la siguiente tabla. Luego, reprodúcela fielmente en tu cuaderno.

Contesta:

1. ¿Cómo demuestran los símbolos de las unidades que las magnitudes derivadas provienen de las fundamentales?
2. ¿De qué magnitud(es) fundamental(es) derivan...

El volumen?

La densidad?

La velocidad?

La aceleración?

La fuerza?

La presión?

El trabajo?

Ahora reingresa al portal y analiza con detenimiento las normas para escribir unidades y cantidades. Luego de repasarlas, intenta esto:

Prepara una breve exposición (no más de 5 min) en la que expliques en detalle y con ejemplos tales normas. Incluye ejemplos nuevos para enriquecerla.

Reflexiona:

En un contexto científico, ¿Qué prefieres, una descripción por pura observación empírica o una basada en mediciones? ¿Por qué?

Competencias específicas:

• Relaciona los múltiplos y submúltiplos con los prefijos correspondientes de las unidades del SI
• Realiza conversiones de valores entre prefijos y entre unidades de sistemas métricos distintos
• Considera imprescindibles las conversiones en las mediciones

Actividad 2:
Observa la siguiente tabla de los prefijos de las unidades y su valor de múltiplo o submúltiplo correspondiente:

En el siguiente portal aprenderás en detalle qué son los múltiplos y submúltiplos de las unidades métricas y su relación con los prefijos que usualmente llevan las unidades. Además, serás capaz de realizar conversiones entre prefijos. Sin más, accede al portal pulsando en "Múltiplos y submúltiplos". NOTA: realiza el ejercicio de conversión propuesto al final del portal.

Luego de analizar con detenimiento la información mostrada en el portal y de realizar la práctica de conversiones, contesta las siguientes preguntas:

1. ¿Qué son los múltiplos y submúltiplos? ¿Para qué sirven?
2. ¿Qué son los prefijos? ¿Por qué se usan con las unidades?
3. ¿Por qué cambia el valor cuando cambiamos de prefijo? NOTA: Ilústralo con un ejemplo tomado del portal

Ahora intenta esto:
Prepara una breve exposición donde expliques qué son los múltiplos y submúltiplos y su relación con los prefijos. Incluye al menos tres (3) ejemplos con los que demuestres cómo se convierte de un prefijo a otro aplicando el método de la práctica de conversiones del portal.

Investigando más a fondo:
Existen otras maneras de realizar conversiones de valores entre prefijos para múltiplos y submúltiplos de una misma unidad. Observa cuidadosamente los siguientes videos para aprender dos maneras más de realizar conversiones. Debajo de cada uno aparecerá una guía de análisis de los mismos. NOTA: los métodos mostrados son aplicados a la magnitud longitud y su unidad fundamental, el metro. Sin embargo, son aplicables también a otras magnitudes fundamentales del SI. Para las derivadas se emplean otros procedimientos.

En este método, ¿Qué es necesario tomar en cuenta respecto a los "ceros" y su posición respecto a la "coma" o punto decimal? NOTA: pon un ejemplo tomado del video.
Valiéndose de este método, convierte:

• 0.072 Hm a Dm =
• 5370 mm a dm =
• 0.153 dm a Km =

Con este procedimiento, ¿Qué hay que considerar al "bajar" o "subir" por la "escalera" de prefijos? NOTA: pon un ejemplo tomado del video.
Repasa la "escalera" observando la siguiente imagen de la misma (NOTA: cópiala en tu cuaderno):

Empleando esta técnica, convierte:

• 5.23 Hm a dm =
• 37.5 mm a dm =
• 200 m a Hm =
• 5640 Dm a dm =

Ya que eres un experto realizando conversiones de valores entre prefijos de una misma unidad, es conveniente que recuerdes que en el mundo hay sistemas métricos distintos en uso. En consecuencia, las medidas se expresan en unidades diferentes para la misma magnitud descrita. Por lo tanto, es conveniente y necesario conocer las equivalencias entre unidades de sistemas métricos distintos y saber realizar conversiones entre tales unidades.
Ingresa al siguiente portal para conocer las distintas unidades de los diferentes sistemas métricos. Luego, realiza la práctica propuesta a continuación. Sin más, accede al portal pulsando en "Conversión de unidades".

De acuerdo a la información del portal, ¿Por qué existen tantas unidades para una misma magnitud? NOTA: ofrece dos (2) razones
¿Cuál es el sistema métrico recomendado? Si nuestras unidades no están en dicho sistema, ¿Qué es preciso hacer?

Convertir un valor de una unidad a otro valor de una unidad de otro sistema es expresarlo en términos de esa otra unidad. Para lograrlo, se pueden emplear distintos métodos haciendo uso de las equivalencias.
En conversiones simples (de solo una conversión) es frecuente el uso de la "regla de tres". Observa cuidadosamente el siguiente video para aprender esta técnica y luego realiza el ejercicio propuesto debajo del mismo.

Es sugerible que accedas al canal de YouTube "Matemáticas profe Alex" donde encontrarás más ejemplos y ejercicios aplicando la regla de tres. Ahora que has visto ese video, realiza las siguientes conversiones usando esta técnica:

• 24 yd a m =
• 15 m a yd =

Observa este otro video y realiza las conversiones propuestas debajo de él aplicando este método:

Convierte:

• 41 l a gal =
• 12 gal a l =

Observa este otro video y luego realiza las conversiones propuestas a continuación haciendo uso de esta técnica:

Convierte:



• 170 lb a g =
• 34 g a lb =

Observa este otro video donde se aplica la regla de tres con múltiplos y submúltiplos:

Ahora es tiempo de que aprendas otro método generalmente preferido cuando debemos realizar conversiones complejas (más de una conversión de manera simultánea). Este es el llamado "factor unitario de conversión". Observa el siguiente video en el que se te describe este método y se te muestran varios ejemplos de conversión.

Luego de observar cuidadosamente el video, responde:
¿Qué es el "factor unitario de conversión"? ¿Por qué se le llama "unitario"?
¿Cómo se expresa?

Ahora intenta esto:
Realiza la siguiente conversión aplicando este mismo método:
180 km/h a m/s =
60 mi/h a pie/s =

Ingresa al siguiente portal para acceder a ejercicios de conversión de unidades en selección múltiple. Pulsa en "Ejercicio de práctica 1" y realiza todas las conversiones propuestas. Ahora, observa esta imagen de las equivalencias entre las unidades del Sistema Inglés y el SI y cópiala en tu cuaderno.

Finalmente, es momento de que aprendas a realizar conversiones de temperatura. Como sabes, la unidad en el SI es el Kelvin (K), pero existen otras unidades, todas ellas siendo "grados" en las distintas escalas de temperatura. Sin más, intenta esto:
Observa las siguientes imágenes. En la primera, aparecen las equivalencias de las tres escalas más empleadas y en la otra se muestran las fórmulas o ecuaciones de conversión en escalas de temperatura:

Observa el siguiente video con demostraciones de conversiones realizadas:

Luego de ver cuidadosamente el video, realiza las conversiones propuestas a continuación:

300 K = ºC

25 ºC = K

-25 ºC = K

200 ºF = ºC

30 ºF = ºC

25 ºC = ºF

Reflexiona:
¿Es importante saber convertir unidades métricas? ¿Por qué?
¿Qué dificultades o desventajas tendrías de no saber las reglas y procedimientos de conversión?