5.1 Introducción
En el tema anterior conocimos la estructura general del SI. Ahora estudiaremos sus siete unidades base y la relación de cada una con una constante definitoria.
Las unidades base no son piezas aisladas: sirven como referencias organizativas para expresar unidades derivadas. Por ejemplo, el metro y el segundo intervienen en m/s, mientras que kilogramo, metro y segundo intervienen en el newton.
No es necesario memorizar desde el comienzo todas las definiciones formales. Primero conviene reconocer qué magnitud corresponde a cada unidad, escribir correctamente su símbolo y comprender qué tipo de medición representa.
5.2 Tabla general
| Magnitud base | Unidad base | Símbolo | Constante relacionada |
|---|---|---|---|
| Tiempo | segundo | s | Frecuencia del cesio-133, ΔνCs |
| Longitud | metro | m | Velocidad de la luz, c |
| Masa | kilogramo | kg | Constante de Planck, h |
| Corriente eléctrica | amperio | A | Carga elemental, e |
| Temperatura termodinámica | kelvin | K | Constante de Boltzmann, k |
| Cantidad de sustancia | mol | mol | Constante de Avogadro, NA |
| Intensidad luminosa | candela | cd | Eficacia luminosa, Kcd |
Los símbolos distinguen mayúsculas y minúsculas: K representa kelvin, mientras que k se utiliza como símbolo del prefijo kilo. Esta diferencia importa tanto en documentos como en datos procesados por un programa.
5.3 El segundo: unidad de tiempo
segundo — símbolo s
Constante: frecuencia de la transición hiperfina del estado fundamental no perturbado del átomo de cesio-133, ΔνCs = 9 192 631 770 Hz.
El segundo permite expresar duraciones e intervalos de tiempo. La definición utiliza un fenómeno atómico extremadamente estable: fija exactamente la frecuencia mencionada en 9 192 631 770 ciclos por segundo.
Encontramos segundos en cronómetros, registros de sensores, animaciones y mediciones de rendimiento. Sus submúltiplos son frecuentes en programación: 1 milisegundo (ms) equivale a 0,001 s.
No debemos confundir el símbolo s con abreviaturas inventadas como seg. Los símbolos del SI no se pluralizan: se escribe 1 s y 20 s.
5.4 El metro: unidad de longitud
metro — símbolo m
Constante: velocidad de la luz en el vacío, c = 299 792 458 m/s.
El metro expresa longitudes, alturas, distancias y posiciones. Al fijar exactamente la velocidad de la luz, un metro se relaciona con la distancia recorrida por la luz en el vacío durante una fracción determinada de segundo.
De él derivan unidades geométricas como el metro cuadrado (m²) para área y el metro cúbico (m³) para volumen.
El símbolo m también se usa para el prefijo mili cuando aparece unido delante de otra unidad, como en ms. El contexto y la posición permiten distinguir metro de mili.
5.5 El kilogramo: unidad de masa
kilogramo — símbolo kg
Constante: constante de Planck, h = 6,626 070 15 × 10−34 J·s.
El kilogramo expresa masa. Desde 2019 ya no se define mediante la masa de un prototipo material: se relaciona con el valor exacto de la constante de Planck y puede realizarse mediante experimentos adecuados.
Es la única unidad base cuyo nombre y símbolo ya contienen un prefijo. Por eso los múltiplos y submúltiplos de masa se forman tomando el gramo como punto de partida: miligramo (mg), gramo (g) y megagramo (Mg).
Masa y peso no son sinónimos. La masa se expresa en kilogramos; el peso es una fuerza y, en el SI, se expresa en newtons.
5.6 El amperio: unidad de corriente eléctrica
amperio — símbolo A
Constante: carga elemental, e = 1,602 176 634 × 10−19 C.
El amperio expresa corriente eléctrica. La corriente indica el flujo de carga eléctrica y se relaciona con la carga que atraviesa una sección por unidad de tiempo.
El símbolo se escribe con mayúscula porque el nombre de la unidad honra a André-Marie Ampère. El nombre común se escribe en minúscula: amperio.
5.7 El kelvin: unidad de temperatura termodinámica
kelvin — símbolo K
Constante: constante de Boltzmann, k = 1,380 649 × 10−23 J/K.
El kelvin expresa temperatura termodinámica. Su cero corresponde al cero absoluto. Una diferencia de 1 K tiene el mismo tamaño que una diferencia de 1 °C, aunque ambas escalas tienen orígenes distintos.
Se escribe 300 K, sin el signo de grado. En cambio, para la escala Celsius se escribe 26,85 °C.
5.8 El mol: unidad de cantidad de sustancia
mol — símbolo mol
Constante: constante de Avogadro, NA = 6,022 140 76 × 1023 mol−1.
Un mol contiene exactamente 6,022 140 76 × 1023 entidades elementales especificadas. Esas entidades pueden ser átomos, moléculas, iones, electrones u otras partículas o grupos definidos.
Indicar la entidad es parte de la descripción. Decir “un mol de agua” suele referirse a un mol de moléculas de H₂O; no a un mol de átomos sin especificar.
El mol vincula cantidades microscópicas de entidades con cantidades que pueden manejarse en un laboratorio.
5.9 La candela: unidad de intensidad luminosa
candela — símbolo cd
Constante: eficacia luminosa de una radiación monocromática de frecuencia 540 × 1012 Hz, Kcd = 683 lm/W.
La candela expresa intensidad luminosa en una dirección. Esta magnitud considera la respuesta del ojo humano a la radiación visible, no solamente la potencia física emitida.
No es lo mismo intensidad luminosa que flujo luminoso. La intensidad se expresa en candelas; el flujo luminoso, en lúmenes. Tampoco debe confundirse con la iluminancia sobre una superficie, que se expresa en lux.
5.10 Definición y realización práctica
Una definición establece qué significa una unidad. Una realización es el procedimiento experimental con el que esa definición se materializa para efectuar mediciones.
Las siete constantes tienen valores numéricos exactos dentro del SI. Eso no significa que cualquier medición realizada a partir de ellas sea exacta: los experimentos y los instrumentos conservan incertidumbre.
Los documentos llamados mises en pratique describen métodos reconocidos para realizar las definiciones. Pueden evolucionar cuando aparecen mejores técnicas sin necesidad de cambiar la definición de la unidad.
5.11 Explorador interactivo de unidades base
Seleccioná cada símbolo para revisar su magnitud, constante definitoria, valor exacto y un ejemplo cotidiano.
Las siete unidades base
Usá los botones o las flechas del teclado para recorrerlas.
El segundo permite expresar duraciones e intervalos de tiempo.
5.12 Representarlas en JavaScript
Podemos modelar el catálogo de unidades base mediante objetos. Esta estructura separa el símbolo, el nombre y la magnitud:
const unidadesBase = [
{ magnitud: "tiempo", unidad: "segundo", simbolo: "s" },
{ magnitud: "longitud", unidad: "metro", simbolo: "m" },
{ magnitud: "masa", unidad: "kilogramo", simbolo: "kg" },
{ magnitud: "corriente eléctrica", unidad: "amperio", simbolo: "A" },
{ magnitud: "temperatura", unidad: "kelvin", simbolo: "K" },
{ magnitud: "cantidad de sustancia", unidad: "mol", simbolo: "mol" },
{ magnitud: "intensidad luminosa", unidad: "candela", simbolo: "cd" }
];
unidadesBase.forEach(item => {
console.log(`${item.magnitud}: ${item.unidad} (${item.simbolo})`);
});Los símbolos deben almacenarse respetando mayúsculas, minúsculas y caracteres. Cambiar kg por Kg o s por S produce símbolos que no representan esas unidades del SI.
5.13 Ejercicios propuestos
- Relacioná estas magnitudes con sus unidades: masa, tiempo, corriente eléctrica y temperatura termodinámica.
- Corregí los símbolos incorrectos:
Kg,sec,°Kyamp. - Convertí 2500 ms a segundos y 3 km a metros.
- Explicá la diferencia entre masa y peso indicando sus unidades.
- Indicá cuántas entidades contiene 0,5 mol.
Ver soluciones y explicaciones
- Masa–kilogramo; tiempo–segundo; corriente eléctrica–amperio; temperatura termodinámica–kelvin.
- Los símbolos correctos son
kg,s,KyA. - 2500 ms = 2,5 s y 3 km = 3000 m.
- La masa es una magnitud base y se expresa en kg. El peso es una fuerza derivada y se expresa en N.
- 0,5 × 6,022 140 76 × 1023 = 3,011 070 38 × 1023 entidades.
5.14 Ideas para recordar
- El SI conserva siete unidades base: s, m, kg, A, K, mol y cd.
- Cada unidad base corresponde a una magnitud base.
- El sistema completo se define mediante siete constantes con valores numéricos exactos.
- Una definición exacta no elimina la incertidumbre de las realizaciones y mediciones.
- Los símbolos distinguen mayúsculas y minúsculas y no se pluralizan.
- Todas las demás unidades SI pueden expresarse como productos de potencias de las unidades base.
En el próximo tema estudiaremos unidades derivadas y unidades con nombre especial.
Fuentes de referencia: unidades base del SI y constantes definitorias, BIPM.