6. Viejo sistema internacional de unidades | unidades y medidas | 🎓 Joseleg 🎓

[Ciencias de Joseleg] [Física] [Mecánica] [Unidades y medidas] [Ejercicios resueltos] [1-Introducción] [2-Medición y el método científico][3-Que son las unidades de medición][4-Historia de la medición][5-Sistema métrico decimal][6-Viejo sistema internacional de unidades] [7-Unidades fundamentales] [8-Nuevo Sistema internacional de unidades][ 9-Unidades derivadas][10-Prefijos decimales y notación exponencial][11-Lenguaje del sistema internacional][12-El sistema imperial][13-Cifras significativas][14-Notación científica][15-Conversiones de unidades][16-Medición e incertidumbre][17-Regla de tres analítica][18-Análisis dimensional][Referencias]

 Comúnmente abreviado simplemente como SI es la forma moderna en la que evolucionó el sistema métrico francés, y es la forma más comúnmente empleada para la medición científica y económica alrededor del mundo. Está constituido por una serie coherente de patrones de medición construidos en base a 7 unidades base. El sistema es decimal, y establece 20 prefijos modificados para las medidas largas y las medidas cortas (Measures, Taylor, & Thompson, 2001).

En términos epistemológicos el SI es el lenguaje más universal de las ciencias de la naturaleza, ya que permiten de los trabajos empíricos y analíticos de los científicos puedan ser puestos a prueba o comparados por grupos de investigación alrededor del mundo para fines comparativos. A pesar de sus aplicaciones económicas, el SI es básicamente un sistema científico, en el sentido de que es construido por una comunidad de expertos para cumplir objetivos concretos, lo cual implica la necesidad de reunir ocasionalmente a dicha comunidad.

El tratado del metro

El tratado del metro fue una iniciativa del gobierno francés en 1875 (Swindells, 1975). Inicialmente la convención solo estaba planeada para hablar de los dos estándares básicos del sistema métrico, el metro de los archivos y el kilogramo de los archivos, siendo estas las dos unidades base que existían en aquel entonces. Durante la convención se comisionaron 30 nuevos prototipos de una nueva aleación de 90% platino y 10% de iridio. Para cada patrón se desarrollaron 30 prototipos y se eligieron uno de cada unidad base al azar para ser los nuevos patrones. Los nuevos patrones fueron denominados el Prototipo Internacional del Metro (IPM) y el Prototipo Internacional del Kilogramo (IPK), reemplazando así al metro y kilogramos de los archivos.

Adicionalmente, las naciones que atendieron al tratado del metro firmaron crearon tres organizaciones internacionales que se encargarían de vigilar el mantenimiento de los estándares internacionales, protitipo y copias respectivamente (BIPM, 2016a):

1- La conferencia general de pesos y medidas CGPM que se reuniría cada 6 años con delegados de cada uno de los países miembros para recibir y discutir los nuevos desarrollos científicos que afecten a los estándares del sistema de medición

2- el comité internacional de pesos y medidas CIPM, se reúne cada año compuesto por 18 individuos de carácter científico para aconsejar a cerca de aspectos técnicos.

3- La secretaría internacional de pesos y medidas BIPM, que es una institución física ubicada en la ciudad de Sevres Francia, donde los prototipos internacionales serian resguardados bajo condiciones controladas y se vigilaría la realización de las copias patrón para ser enviada a los países miembros. Allí también se realizarían las convenciones del comité internacional y de la conferencia general cada vez que fuera necesario. Y actualmente también son los encargados de mantener la página oficial de todo lo relacionado con el SI.

En 1921 la convención del metro fue extendida para incluir todas las medidas físicas que habían ido desarrollándose a lo largo del siglo XIX como las unidades de electricidad y de cantidad de materia. El idioma oficial del tratado del metro es el francés, así que todos los documentos oficiales en metrología se redactan en francés inicialmente y luego deben ser traducidos al inglés como lengua internacional de la comunicación científica y de allí en adelante a los idiomas locales.

La metrificación

Durante el siglo XIX el sistema métrico se diversifico en variantes conocidas por las unidades que se empleaban para medir la distancia / la masa / el tiempo respectivamente. El sistema CGS o centímetro-gramo-segundo empleado especialmente para definir las unidades electrostáticas, también conocido como el sistema gaussiano. Otro sistema era el MKS o metro-kilogramo-segundo que era el sistema clásico internacional o francés para los sistemas de distribución eléctrica y prácticamente todo lo demás (Vawter & Ralph, 1971).

Figura 6‑1. Giovanni Giorgi (Lucca, 27 de noviembre de 1871 - Castiglioncello, Livorno, 19 de agosto de 1950). Ingeniero electricista italiano. En 1901 Giorgi propuso a la Asociación Electrotécnica Italiana el sistema de unidades que lleva su nombre, adoptado en 1935 por la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) como sistema MKSΩ (metro, kilogramo, segundo, ohmio). Es el origen del actual Sistema Internacional de Unidades.

El problema fundamental que se encontraba era que se intentaba decir las unidades eléctricas en base a las dimensiones distancia / masa / tiempo, lo cual creaba paradojas matemáticas no resolubles. El problema fue resuelto en 1900 por Giovanni Giorgi cuando este propuso la existencia de una nueva unidad fundamental o base no reducible, esta unidad representaría los fenómenos eléctricos y debería elegirse entre la corriente, el voltaje o la resistencia. En la actualidad es la intensidad de la corriente eléctrica y su unidad es el amperio (Cañón, Sánchez, & Sánchez, 2012; Markowitz, 1973). Algo parecido sucedió con las dimensiones de energía, intensidad lumínica, y cantidad de materia específica.

Para finales de la segunda guerra mundial este devenir histórico había vuelto a estancar a la metrología donde había comenzado, con una diversidad de sistemas derivados del sistema internacional del tratado del metro. En 1948 al final de la segunda guerra mundial representantes de la unión internacional de física pura y aplicada IUPAP, el gobierno francés, y la novena conferencia general de pesos y medidas indicó al comité internacional de pesos y medidas realizar indicaciones a los países miembros para re-estandarizar el sistema de medición imperante antes de que el caso fuera permanente y el tratado del metro fuera destruido (Cañón et al., 2012; Markowitz, 1973).

Para la décima conferencia general de pesos y medidas en 1954 decidió que el sistema internacional debería tener 6 unidades base: distancia, masa, tiempo, intensidad lumínica, corriente eléctrica y temperatura. En 1960 en la onceava conferencia general de pesos y medidas de 1960 se le dio el nombre de Sistema Internacional de Unidades o SI, dando por terminado el periodo del sistema métrico decimal. Durante la catorceava conferencia general de pesos y medidas de 1971se adicionó finalmente la unidad de cantidad de materia específica, el mol una unidad eminentemente química, que resalta en las demás unidades que fueron definidas en base a criterios físicos (Cañón, Sánchez, & Sánchez, 2012; Markowitz, 1973).

Política

El SI se ha convertido en el sistema de medición más ampliamente usando alrededor del mundo, y es empleado tanto por el comercio como por la ciencia. El cambio al SI tuvo un efecto muy tenue en los países que ya venían empleando el sistema métrico decimal, después de todo unidades como el metro, el kilogramo, el litro o el metro cubico conservaron sus definiciones generales. Sin embargo, el tratado del metro es completamente voluntario, así que el grado y velocidad de adopción del SI ha variado de país a país.

Inglaterra y su mancomunidad

Antes conocido como el Imperio Británico, compitieron con el estado revolucionario francés durante el siglo XVIII por la hegemonía de Europa occidental. Aunque el imperio británico venció al entonces imperio francés, el sistema métrico decimal pareció sobrevivir, y eso que a muchos franceses no les gustaba. El punto con el sistema métrico es que al ser extremadamente racional era conveniente para los científicos, del país que fueran, y gracias a su presión el imperio británico adoptó legalmente el sistema métrico decimal en 1864, además el imperio británico fue una de las naciones en firmar el tratado del metro de 1884. Sin embargo las unidades del Sistema Imperial de Medidas continuaron siendo el estándar en el imperio y sus colonias (Williams, 1973).

Cuando la evolución del sistema métrico fue publicada en forma del SI en 1960 el único país de la mancomunidad de naciones de Inglaterra en adoptarlo inicialmente fue India. A pesar de ser un asunto de orgullo nacional (Elliott, 2004), con el tiempo los comerciantes le ganaron la partida a los políticos y para 1970 el programa de metrificación de Inglaterra y su mancomunidad de naciones dio inicio, no sin oponentes, muchos de los opositores británicos a la unión europea veían la metrificación como una imposición más del bloque europeo continental (Speiring, 2001), así que la situación se hizo un poco visceral, sin embargo en la actualidad Inglaterra y su mancomunidad han adoptado el sistema métrico para el comercio y para la ciencia, aunque aún se siguen empleando las unidades imperiales para el comercio local en algunas zonas.

La unión europea

Para los que ya han hecho ejercicios de lápiz y papel que involucran la molesta conversión de unidades métricas a unidades imperiales, evidentemente la pregunta que surge es ¿Por qué?, los dos bloques culturales que influencian a las ciencias de la naturaleza alrededor del mundo son Europa y estados Unidos. Por el lado europeo, aunque algunas de sus potencias importantes como Francia y Alemania ya eran métricas desde hacía mucho tiempo, algunos miembros no lo eran, además los políticos británicos aparentemente presionaron el debate para que se aceptaran algunas medidas del sistema de medidas imperial, aunque fuera por algún tiempo. Tal vez en la dimensión de medida donde con más fastidio se manifiesta esta tensión política es en las unidades para la medición de la presión.

Estados Unidos de América

La situación aquí es semejante a la del Inglaterra y su mancomunidad, pero con diferencias, USA al ser un país más grande pudo mantenerse como una economía algo más cerrada o que simplemente exportaba sin importarle lo que los demás opinaran por muchos años, de hecho, los esfuerzos de algunos presidentes para la adopción del SI se encontraron con opción política de los conservadores, ya fuera por razones económicas de corto plazo o por simple orgullo nacional. En la actualidad aunque para la exportación los productos de USA deben ser marcados con unidades métricas, sigue siendo la única gran potencia del mundo en la que el comercio interno sigue siendo realizado principalmente en las unidades imperiales (Silverberg, 1997).

Visión general

A pesar de las críticas que pueda recibir el SI como una dictadura internacional, una intromisión de los asuntos internos de una nación, como destructor de las costumbres culturales etc la cuestión sigue siendo la misma, es un sistema diseñado por y para los científicos, que desarrollan tecnología para ser aplicada en la industria. Esto hace que la comunidad científica sea la primera en adoptar el sistema métrico, posteriormente lo hacen los grandes comerciantes que exportan e importan productos entre naciones, y luego lo hacen las fuerzas armadas, especialmente si tienen que colaborar en operaciones supernacionales como sucede en los miembros de la ONU. De hecho, USA se ha metrificado casi en todos estos tres aspectos, con excepciones en la construcción de edificaciones y de aviones Boeing, lo cual a veces causa accidentes.

Debido a que los científicos, los comerciantes y los militares poseen una fuerte influencia social, tarde o temprano los políticos deben ceder en su lealtad nacionalista y adoptar el sistema métrico, de esta forma para el momento en que este texto es escrito solo tres naciones en el mundo no son métricas: Burma, Liberia y USA, aunque Burma ya anunció en 2013 que se metrificará mientras que en USA como ya hemos dicho antes, los militares, comerciantes, políticos y mayoría de proyectos de ingeniería son métricos total o parcialmente (a Hundred, 1988; J. C. Smith, 1998; Vernick, 1987). Hay que anotar que la transición al sistema métrico causa problemas graves de compatibilidad de magnitudes cuando no se manejan apropiadamente como los que se mencionaron en la introducción de este capítulo.

El Sistema Internacional como lengua

El sistema internacional de medición puede ser distinguido como la forma de lenguaje más general empleada por los científicos, puede que un bioquímico y un paleontólogo empleen sublenguajes especializados propios de sus áreas y que no puedan entenderse con claridad rápidamente, pero en cuanto a los patrones de medición, estos son universalmente aceptados. Al ser el lenguaje formal más general de todas las ciencias de la naturaleza, es necesario que como docentes trabajemos este tema con mayor cautela, pues es como enseñar a hablar el lenguaje de las ciencias, y por lo tanto dedicaremos los siguientes capítulos a esta labor. Iniciaremos pues con las 7 dimensiones base sobre las cuales se construye el SI de unidades, pero eso será en la siguiente sección.