El documento explica los sistemas de unidades utilizados en física. Define conceptos como magnitud, unidad y patrón. Describe los sistemas Internacional de Unidades (SI) y el sistema inglés, incluyendo las unidades fundamentales y derivadas de cada uno. Explica cómo realizar conversiones entre unidades usando factores de conversión.

1. 3.Sistemas de unidades
La Física, siendo una ciencia que ha adoptado el método científico como un soporte para
establecer las leyes que rigen los cambios que se presentan, así como la cuantificación de
los mismos para establecer las relaciones que se presentan entre las variables que
intervienen en los fenómenos, requiere de un acuerdo entre todos los científicos del
mundo para establecer los patrones de medición.
Tales patrones de medición no solo son útiles para los científicos, en la vida diaria
estamos constantemente utilizándolos, por ejemplo podemos mencionar:
Cuando en la televisión informan de las condiciones del tiempo, generalmente
reportan los valores para la temperatura, la presión atmosférica y la velocidad del
viento; cuando compramos algunos alimentos hablamos de kilogramos de frijol,
tortillas, carne, etc.; cuando hablamos de la distancia entre los objetos, o las
ciudades, en otras ocasiones que nos referimos a la velocidad con que se desplaza
un móvil, en los deportes, las canchas de fútbol deben de tener medidas dentro de
ciertos límites, el balón debe de tener ciertas medidas en cuanto a peso y volumen
y existe una gran cantidad de ejemplos que se pueden mencionar, considerando en
todos el uso de unidades de medición.
Por otro lado si también en algunas ocasiones nos damos cuenta que si bien la
temperatura se expresa en grados Celsius aquí en México, en Estados Unidos de
Norteamérica, se expresa en grados Fahrenheit, las distancias normalmente las
expresamos en metros o centímetros y en USA se expresan en pulgadas o pies.
Lo anterior nos lleva a la conclusión de que deben de existir diferentes sistemas de
unidades, y esto es cierto, existen sistemas absolutos y sistemas gravitacionales.
Antes de ver los sistemas de unidades veremos algunos conceptos básicos para poder
comprenderlos más apropiadamente.
Magnitud es todo aquello que pude ser
medido y tiene una representación física
real.
Un ejemplo de ello es cuando nos referimos al tiempo reglamentario que se debe jugar
durante un partido de fútbol 90 minutos, entonces esta es una magnitud física, en cambio
si hablamos del deseo que tenemos de que gane nuestro equipo favorito, lo cual no se
puede expresar mediante un número y una unidad.
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2. Sin embargo, en ocasiones las magnitudes se expresan en unidades de medición
diferentes de las que estamos acostumbrados a usar. Por tal razón, es importante
familiarizarse con ellas y con el método empleado para convertir una cantidad expresada
en una unidad, en la misma cantidad, pero ahora expresada en otra unidad.
Para determinar la extensión de las magnitudes, debemos de compararlas con una
unidad denominada patrón, a lo que llamamos medir y la medición entonces es la
descripción cuantitativa de tal magnitud, como dijimos anteriormente, representada
mediante un número y una unidad.
Medir es comparar una magnitud
con otra de la misma clase.
Un ejemplo de esto es cuando medimos la altura de una persona, tomamos una cinta
graduada generalmente en metros y centímetros y la comparamos con la persona y
hacemos la lectura correspondiente, si leemos 1.75 metros, entonces esta cantidad
representa la medición. En esta experiencia la unidad o patrón es el metro, de aquí que:
La unidad o patrón es una cantidad conocida
y perfectamente definida que se toma como
referencia para expresar otras cantidades de la
misma especie.
Las unidades se clasifican en:
Fundamentales
Son aquellas que se seleccionan
arbitrariamente y no se definen en función de
otras.
Derivadas
Son las que se definen o se forman a partir de
las fundamentales.
De los sistemas gravitacionales o técnicos podemos mencionar que consideran al peso
como una cantidad fundamental siendo el Sistema técnico y el SBG Sistema Británico
gravitacional, mientras los absolutos consideran a la masa como cantidad fundamental y
los que actualmente se manejan más son el SI (Sistema Internacional de Unidades) y el
Sistema Inglés (este último tiende poco a poco a desaparecer).
Sistema Internacional de Unidades
Tiene como origen el Sistema Métrico Decimal, el cual se divide en dos sistemas el CGS
que utiliza como unidades al centímetro, el gramo y segundo y el sistema MKS que tiene
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3. como unidades al metro, kilogramo y segundo. Mediante un tratado firmado por 17 países
en Paris, Francia en 1875, adhiriéndose México a dicho tratado en 1890.
En 1954 se definen las unidades de base para éste sistema: la longitud, masa, tiempo,
intensidad de corriente eléctrica y temperatura termodinámica.
Sufre varias adaptaciones y en 1956, el comité de General de Pesas y Medidas establece
el nombre de Sistema Internacional de Unidades (SI).
En 1960 se fijan los símbolos para las unidades base, se definen los múltiplos y
submúltiplos y se definen las unidades suplementarias y derivadas.
En el Sistema Internacional de Unidades (SI) las unidades fundamentales o de base son
siete dimensionalmente independientes:
UNIDADES FUNDAMENTALES
MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO
Longitud metro m
Masa kilogramo kg
Tiempo segundo s
Intensidad de la corriente eléctrica ampere A
Temperatura termodinámica kelvin K
Intensidad luminosa candela cd
Cantidad de materia mol mol
UNIDADES SUPLEMENTARIAS
MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO
Ángulo plano radián rad
Ángulo sólido estereoradián sr
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4. Las siguientes son algunas unidades derivadas comúnmente utilizadas.
UNIDADES DERIVADAS
MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO
Velocidad
segundo
metro
s
m
Aceleración
cuadradosegundo
metro
2
s
m
Área Metro cuadrado 2
m
Fuerza
cuadradosegundo
metroramokilog N
(Newton)
Trabajo
Newton metro J
(Joule)
Potencia
cuadradosegundo
cuadradometroramokilog W
Watt
Unidades del sistema inglés absoluto:
MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO
Longitud pie ft
Masa libra Lb
Tiempo segundo s
Definiciones:
Longitud, Es la distancia que cubre un segmento lineal para unir dos puntos.
Metro (m), Se define como la longitud de la trayectoria recorrida por la luz en el vacío en
un lapso de
450,792,299
1
de segundo.
Masa, Cantidad de materia contenida en un cuerpo.
Kilogramo (kg), se define como la masa igual a la del prototipo internacional del
kilogramo (cilindro de una aleación de platino e iridio).
Tiempo: Es el intervalo entre dos hechos transcurridos.
Segundo (s) Es la unidad fundamental de tiempo.
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5. En la vida cotidiana y en los trabajos científicos, muchos de los resultados se expresan en
términos de múltiplos y submúltiplos, o sea en cantidades mayores o menores que la
unidad, los cuales se forman anteponiendo ciertos prefijos a la unidad.
PREFIJO SIMBOLO FACTOR
deca da 101
hecto h 102
kilo k 103
mega M 106
giga G 109
tera T 1012
peta P 1015
MÚLTIPLOS
exa E 1018
deci d 10-1
centi c 10-2
mili m 10-3
micro µ 10-6
nano n 10-9
pico p 10-12
femto f 10-15
SUBMÚLTIPLOS
atto a 10-18
Algunas equivalencias entre unidades:
1 km = 1000 m 1m = 100 cm 1 cm = 10 mm
1 yarda = 3 pies 1 pie= 12 pulg 1 mi = 1609 m
1 yarda = 91.14 cm 1 pie = 0.3048 m 1 pie = 30.48 cm
1 pulg = 2.54 cm 1 pulg = 25.4 mm 1 ton = 1000 kg
1 kg = 1000 g 1 lb = 16 oz 1 lb = 454 g
1 oz = 28.35 g 1 h = 60 min 1 min = 60 s
1 h = 3600 s 1 m3
= 1000 l 1 l = 1000 ml
1 ml = 1 cm3
1 gal = 3.785 l
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6. Conversiones de unidades
Debido a la existencia de los diferentes sistemas de unidades y los múltiplos y
submúltiplos que existen, es común que se requiera de realizar conversiones de unidades,
para lo cual utilizaremos los factores de conversión.
Los factores de conversión se forman a partir de la equivalencia entre las unidades al
dividir ambos lados de la igualdad por uno de los dos términos de la equivalencia, por lo
tanto podemos formar dos factores de conversión con cada equivalencia y utilizar aquel
que nos sea más apropiado.
Ejemplos:
1) Si tenemos una cantidad de 160 cm para convertirlo a metros, se multiplica por el factor
1 m = 100 cm.
mmm
cm
m
cm 6.1
100
160
100
1
160 ==
2) Si tenemos la cantidad de 3.75 m, para convertirlos a centímetros, se multiplicar por el
factor 1m =100 cm.
cmcm
m
cm
m 375)100)(75.3(
1
100
75.3 ==
Resumiendo el procedimiento podemos decir que para realizar una conversión de
unidades:
Escribimos la unidad a convertir.
Se selecciona la equivalencia o equivalencias adecuadas.
Se forma el factor de conversión.
Se multiplica por la cantidad original.
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7. Ejemplos:
1) Longitud 2.55 millas a metros
m
m
mi
m
mi 95.4102
1
)1609)(55.2(
1
1609
55.2 ==
2) Masa 5 libras a gramos
g
g
lb
g
lb 2270
1
)454)(5(
1
454
5 ==
3) Tiempo 360 minutos a horas
h
hh
6
60
)1)(360(
min60
1
min360 ==
4) La distancia entre las ciudades de Monterrey y México es de 860 km, calcular su
equivalente en millas.
Unidad a convertir 860 km
Equivalencias 1 milla = 1609 m 1 km = 1000 m
m
milla
km
m
km
1609
1
1
1000
860 = millas
x
1609
1000860
= 534.39 millas
5) La velocidad máxima permitida en una zona escolar en México es de
h
km
30 , calcular su
equivalencia en
s
ft
Unidad a convertir
h
km
30 ,
Equivalencias 1 km = 1000 m 1 ft = 0.3048 m 1h = 3600 s
s
h
m
ft
km
m
h
km
3600
1
3048.0
1
1
1000
30 =
s
ft
x
x
36003048.0
100030
=
s
ft
34.27
27

8. Ejercicio 3-1
Instrucciones: Investiga las siguientes equivalencias.
1) 1 Hectómetro(Hm) _________metros(m) 2) 1 Decametro (Dm) _________m
3) 1 m _________Decímetros (dm) 4) 1 m _________milímetros (mm)
5) 1 año _________ días 6) 1 año _________ meses
7) 1 mes _________ días 8) 1 mes _________ semanas
9) 1 semana _________ días 10) 1 día _________ horas (h)
11) 1 milla(mi) _________ km 12) 1 km _________ mi
13) 1 pulg (in) _________ m 14) 1 yarda (yd) _________ cm
15) 1 m _________ pulg 16) 1 m _________ pies (ft)
17) 1 m _________ yarda 18) 1 mi _________ pie
19) 1 ton inglesa _________ lb 20) 1 lb _________ kg
21) 1 ton métrica _________ kg 22) 1 kg _________ lb
Ejercicio 3-2
Instrucciones: Realiza las siguientes conversiones de unidades, según el método
aprendido en clase. Muestra claramente tus procedimientos y
resultados.
Unidades de longitud
1) mcm ____________32 → 2) mdm ____________3.4 →
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9. 3) mmm ____________11283 → 4) mDm ____________546 →
5) mkm ____________18 → 6) cmm ____________143 →
7) kmm ____________2132 → 8) mmi ____________65 →
9) mikm ____________442 → 10) mim ____________1532 →
11) mmi ____________54.1 → 12) cmpu ____________lg →22
13) lg____________ pucm →128 14) myardas ____________→42
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10. 15) yardam ____________→100 16) mpie ____________→18
17) piem ____________. →701 18) lg____________ pum →1198
19) mpie ____________→154 20) piemi ____________. →82
Unidades de masa
1) gkg ____________3.2 → 2) kgton ____________3.4 →
3) glb ____________300 → 4) goz ____________38 →
30

11. 5) glb ____________40 → 6) lbg ____________453 →
7) lbkg ____________4 → 8) kgg ____________345,15 →
9) toneladakg ____________2845 → 10) inglesatonton ____________4 →
Unidades de tiempo
1) min____________13 →h 2) s____________min40 →
3) min____________360 →s 4) h____________min100 →
31

12. 5) s____________min6.4 → 6) min____________30 →días
7) hsemana ____________1 → 8) díasaños ____________6 →
9) añosmeses ____________35 → 10) hdíasysemanas ____________32 →
Unidades derivadas
1) 22
____________32 cmm → 2) gall ____________12 →
3) ldm ____________33 3
→ 4) 22
____________9 cmmm →
32

13. 5) lm ____________13 3
→ 6) 3
____________98.44 ml →
7) lgal ____________30 → 8) 3
____________115 cmml →
9) lml ____________15 → 10) 22
____________lg3.63 cmpu →
11) smhkm /____________/50 → 12) hkmhmi /____________/75 →
13) hkmsm /____________/25 → 14) smhmi /____________/40 →
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14. Ejercicio 3-3
Instrucciones: Realiza las siguientes conversiones de unidades
1) El volumen de un tanque de almacenamiento en una fábrica es de 3.45 metros
cúbicos, ¿Cuál es su volumen en litros?
2) Si un trailer puede transportar 30 toneladas de carga, Calcula la cantidad de libras que
puede transportar.
3) Usted se va de viaje en coche, al estado de Texas y en una carretera observa que el
límite de velocidad des de 55 millas por hora. ¿Cuántos kilómetros por hora debe de
marcar el velocímetro de su coche?.
4) Un Agricultor quiere comprar un terreno que mide 0.5 kilómetros cuadrados, ¿Cuál es
su área en metros cuadrados?
5) La distancia entre las ciudades de Saltillo y Monterrey es de 86 kilómetros, calcula la
distancia en millas.
6) El diámetro de un virus es aproximadamente de 0.15 cm, ¿Cuál es su diámetro en
milímetros?
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