4.1 ¿Por qué necesitamos un sistema común?
Una medición solo puede comunicarse si sus unidades son comprendidas por quienes la producen y la reciben. Cuando distintos lugares utilizan referencias incompatibles, aumentan las conversiones, las confusiones y el riesgo de errores.
Un sistema de unidades organiza las referencias utilizadas para expresar magnitudes. No es una simple lista de nombres: establece unidades, símbolos, relaciones y reglas de escritura que permiten combinar resultados de manera coherente.
El Sistema Internacional de Unidades, abreviado SI, es el sistema internacionalmente acordado. Su nombre proviene del francés Système international d’unités.
4.2 Breve desarrollo histórico
Durante siglos coexistieron numerosas unidades locales. Incluso unidades con el mismo nombre podían representar valores diferentes según la región. El sistema métrico decimal surgió a fines del siglo XVIII para establecer referencias comunes y relaciones basadas en potencias de diez.
En 1875 se firmó la Convención del Metro, que creó una estructura internacional permanente para coordinar las mediciones. En 1960, la 11.ª Conferencia General de Pesas y Medidas estableció formalmente el SI.
El sistema fue revisado a medida que avanzaron la ciencia y la tecnología. La revisión aprobada en 2018 entró en vigor el 20 de mayo de 2019 y definió el SI mediante valores numéricos exactos de siete constantes de la naturaleza.
4.3 ¿Quién mantiene el SI?
La Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM) reúne a representantes de los Estados miembros y toma decisiones de alcance internacional. El Comité Internacional de Pesas y Medidas (CIPM) dirige y supervisa actividades entre las reuniones de la conferencia.
La Oficina Internacional de Pesas y Medidas, conocida por la sigla francesa BIPM, desarrolla tareas científicas y de coordinación. Los institutos nacionales de metrología realizan y diseminan las unidades en cada país.
Esta estructura hace posible comparar mediciones realizadas por laboratorios e industrias de diferentes lugares y mantener su relación con referencias reconocidas.
4.4 La estructura del SI
Para aprender y utilizar el sistema resulta útil organizarlo en varios componentes relacionados:
Estos componentes no son sistemas separados. Juntos forman una estructura única en la que las definiciones, las realizaciones prácticas y la escritura de resultados están conectadas.
4.5 Las siete unidades base
| Magnitud base | Unidad base | Símbolo |
|---|---|---|
| Tiempo | segundo | s |
| Longitud | metro | m |
| Masa | kilogramo | kg |
| Corriente eléctrica | amperio | A |
| Temperatura termodinámica | kelvin | K |
| Cantidad de sustancia | mol | mol |
| Intensidad luminosa | candela | cd |
Las unidades base sirven para expresar unidades derivadas, pero el SI moderno se define como un todo mediante constantes definitorias. En el próximo tema estudiaremos individualmente las siete unidades base.
4.6 Las constantes definitorias
Desde 2019, el SI fija valores numéricos exactos para siete constantes: la frecuencia de la transición hiperfina del cesio-133, la velocidad de la luz en el vacío, la constante de Planck, la carga elemental, la constante de Boltzmann, la constante de Avogadro y la eficacia luminosa de una radiación monocromática especificada.
Fijar una constante significa asignarle un valor numérico exacto cuando se expresa en determinadas unidades del SI. A partir de esas asignaciones puede derivarse el sistema completo.
Esta formulación evita que una unidad dependa exclusivamente de un objeto material único. Diferentes métodos experimentales pueden realizar las unidades siempre que establezcan correctamente su relación con las constantes definitorias.
4.7 Unidades derivadas coherentes
Una unidad derivada coherente se obtiene como producto de potencias de unidades base sin introducir factores numéricos adicionales. Por ejemplo, la velocidad coherente se expresa en metros por segundo y el área, en metros cuadrados.
velocidad: m / s = m·s−1
fuerza: kg·m·s−2 = N
La coherencia simplifica las ecuaciones: al utilizar unidades coherentes, las relaciones entre magnitudes conservan la misma forma sin constantes de conversión adicionales.
No toda unidad aceptada junto con el SI es coherente. El minuto, por ejemplo, equivale a 60 segundos. Es muy útil y su uso está aceptado, pero introducirlo en ciertos cálculos requiere considerar el factor 60.
4.8 Múltiplos y submúltiplos
Los prefijos del SI permiten formar múltiplos y submúltiplos decimales. k en kilómetro representa un factor de 1000, mientras que m en milímetro representa un factor de 0,001.
1 mm = 0,001 m
El prefijo forma una nueva unidad junto con el símbolo al que se une. No se separa con un espacio: se escribe km, no k m. Los prefijos y sus reglas se desarrollarán en el tema 8.
4.9 Unidades ajenas al SI aceptadas para su uso
En la práctica utilizamos algunas unidades que no pertenecen al SI pero están aceptadas para emplearse junto con él. Entre ellas se encuentran el minuto (min), la hora (h), el día (d), el litro (L o l), la tonelada (t) y el grado de arco (°).
Que una unidad sea familiar no significa necesariamente que forme parte del SI. También existen unidades cuyo uso se conserva en ámbitos específicos y sistemas diferentes, como el anglosajón.
Antes de almacenar o combinar datos debemos identificar el sistema y convertirlos cuando sea necesario. En el tema 21 compararemos varios sistemas y unidades de uso cotidiano.
4.10 Explorador interactivo del SI
Seleccioná una unidad para identificar su magnitud, su tipo y, cuando corresponde, su expresión mediante unidades base.
Mapa de unidades
Explorá cómo se conectan las unidades base y las derivadas.
s
El segundo es la unidad base de tiempo del SI.
4.11 El SI en programas y datos
Adoptar una unidad interna coherente reduce conversiones y ambigüedades. Un programa puede almacenar longitudes en metros y convertirlas únicamente al recibir datos o mostrarlos al usuario.
function kilometrosAMetros(kilometros) {
return kilometros * 1000;
}
const distanciaM = kilometrosAMetros(2.5);
const tiempoS = 500;
const velocidadMps = distanciaM / tiempoS;
console.log("Velocidad:", velocidadMps, "m/s");El resultado es 5 m/s. Los nombres documentan la convención, pero en JavaScript común las unidades no forman parte del tipo del dato. Conviene indicar siempre la unidad en nombres, documentación, interfaces y formatos de intercambio.
También debemos evitar símbolos ambiguos. m significa metro, mientras que min significa minuto; usar m para minutos en un archivo de datos puede producir interpretaciones incorrectas.
4.12 Ejercicios propuestos
- Indicá qué problema resuelve la adopción de un sistema internacional de unidades.
- Clasificá como base o derivadas las unidades
kg,m/s,KyN. - Expresá el newton mediante unidades base sabiendo que fuerza = masa × aceleración.
- Explicá por qué la hora puede utilizarse junto con el SI pero no es una unidad SI coherente.
- Un programa recibe 3 km y 120 s. Convertí la distancia a la unidad coherente y calculá la velocidad.
Ver soluciones y explicaciones
- Proporciona referencias y reglas comunes para comparar, reproducir y comunicar mediciones sin depender de unidades locales incompatibles.
kgyKson unidades base;m/syNson derivadas.- Aceleración se expresa en
m/s²; por lo tanto, 1 N = 1 kg·m/s². - La hora está aceptada para usarse junto con el SI, pero equivale a 3600 s e introduce ese factor numérico.
- 3 km = 3000 m. Entonces 3000 m / 120 s = 25 m/s.
4.13 Ideas para recordar
- El SI es el sistema de unidades internacionalmente acordado.
- Fue establecido formalmente en 1960 y evoluciona con las necesidades y avances de la medición.
- Desde 2019 el sistema completo se define fijando valores exactos de siete constantes.
- El SI conserva siete unidades base y construye unidades derivadas coherentes a partir de ellas.
- Los prefijos forman múltiplos y submúltiplos decimales.
- Algunas unidades ajenas al SI están aceptadas para su uso junto con él.
En el próximo tema estudiaremos las siete unidades básicas del SI y la constante definitoria relacionada con cada una.
Fuente de referencia: Folleto del SI publicado por el BIPM.