Fundamentos de la Medición: Unidades Esenciales y su Evolución Histórica

Introducción a la Medición de Magnitudes

Medir una magnitud es compararla con otra de la misma especie previamente determinada y establecer cuántas veces la contiene. En el área de la electricidad y electrónica, la comparación no se realiza de forma directa. Por ejemplo, si se quiere medir una corriente eléctrica con un instrumento analógico, lo que en realidad se compara es una longitud marcada en la escala del mismo. Así, cuando medimos la corriente, la cantidad desconocida y el patrón no se comparan simultáneamente, pero la medida no deja de ser una comparación basada en el supuesto de que el instrumento no se ha alterado desde el momento en que fue calibrado.

Unidades Fundamentales y Derivadas en Metrología

Para medir el valor de cualquier magnitud, es necesario adoptar un valor unitario de comparación, definido de forma clara y objetiva, que pueda ser materializado a través de un patrón. Por ejemplo, cuando se eligió el metro como unidad de longitud, se lo materializó construyendo un metro patrón en forma de una barra de platino que se guardó en París.

En principio, sería posible hacer lo mismo con todas las magnitudes que necesitaran ser medidas, pero ello obligaría a disponer de un patrón para cada una de ellas. Por esta razón, en un sistema coherente, se trata de minimizar el número de unidades fundamentales y los correspondientes patrones. A partir de estas, se definen otras magnitudes con sus correspondientes unidades, que pasan así a llamarse unidades secundarias o derivadas, para las cuales no hay necesidad de disponer de patrones físicos.

Definiciones Históricas de Unidades Fundamentales

El Metro (Unidad de Longitud)

Originalmente, el metro se definió como 1.650.763,73 longitudes de onda en el vacío de la radiación correspondiente a la transición entre los niveles 2p10 y 5d5 del átomo de criptón 86. Se introdujo así un valor fundamental de la magnitud longitud que dejaba de ser la que originalmente definió el metro patrón de platino. De esta manera, la unidad podía reproducirse en cualquier laboratorio especializado sin la necesidad de recurrir al metro patrón guardado en París.

El Kilogramo Masa (Unidad de Masa)

El kilogramo masa se define a partir del prototipo de platino-iridio que fue sancionado por la Conferencia General de Pesas y Medidas en París en 1898. Este patrón de masa está constituido por un cilindro de platino y 10% de iridio con un diámetro igual a su altura (aproximadamente 34 mm). Este prototipo se usó en 1939 para la determinación de la masa en patrones encargados por terceros. La Oficina Internacional dispone de varios ejemplares de patrones testigos.

El Segundo (Unidad de Tiempo)

El segundo se definió inicialmente como la fracción 1/31.556.425,9947 del año trópico para 1900, enero, a las 12 horas del tiempo de efemérides. Hasta 1956, se definió el segundo como 1/86.400 del día solar medio. En 1956, se redefinió como la fracción mencionada al principio de este apartado (basada en el año trópico). Finalmente, en 1964, se definió el segundo como 9.192.631.770 periodos de la transición.