Definición moderna de las unidades fundamentales

Published On Dec-05-2017

Transcripción

Las cantidades físicas fundamentales tienen una unidad fundamental asociada. La distancia se mide en metros, el tiempo en segundos, la masa en kilogramos y la corriente eléctrica en amperios. Analicemos la definición teórica de cada una de estas unidades.

El metro

La unidad del sistema internacional para la medición de la distancia es el metro, definido en 1791 como una diezmillonésima parte de la distancia entre la línea del ecuador y el polo norte. Luego, en 1889, se aumentó la exactitud de esta definición al definir el metro como la distancia que separaba dos hendiduras hechas en una barra de platino e iridio (Figura 1.10). A la fecha, dicha barra es conservada en París.

Figura: Metro de platino-iridio

Así, la definición del metro varió, alcanzando cada vez mayor exactitud, hasta llegar a la definición moderna: un metro es la distancia que recorre la luz en el vacío en una 1/299,792,458 parte de un segundo.

El segundo

Por muchos años, el segundo fue definido como la 1/86,400 parte de un día solar promedio. Al igual que el metro, la definición de esta unidad fundamental ha sufrido diversos cambios a lo largo del tiempo, permitiendo definir el segundo con mayor exactitud. De hecho, la duración del día solar aumenta lentamente, debido a la desaceleración de la rotación de la Tierra.

Los átomos de cesio pueden vibrar de una manera muy estable. Estas vibraciones pueden ser medidas y contadas. De esta manera, en 1967, se redefinió el segundo como el tiempo que le toma a un átomo de cesio vibrar 9,192,631,770 veces.

Los relojes atómicos (Figura 1.11) utilizan estas vibraciones para medir el tiempo, con un margen de error menor a una millonésima de segundo por año. Tal exactitud en la definición de las unidades fundamentales es vital, pues todas las demás unidades de la Física dependen de éstas.

Figura: Reloj atómico

El kilogramo

El kilogramo se define como la masa del cilindro de platino-iridio guardado en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas (BIPM) en París (Figura 1.12). Se guarda réplicas exactas de este cilindro en otros lugares del mundo, como el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST).

Figura 1.12: Cilindro de platino-iridio de 1 kg

Definiremos el amperio más adelante en el curso, cuando estudiemos el fenómeno de la corriente eléctrica.

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