¿Qué son las unidades derivadas? - Conoce la función de las unidades derivadas

Las unidades derivadas son aquellas que se obtienen a partir de las unidades fundamentales, a través de operaciones matemáticas. Estas unidades son esenciales para la medición y descripción de fenómenos en diversas áreas de la ciencia y la tecnología, ya que permiten expresar magnitudes de forma más precisa y conveniente.

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En la física, por ejemplo, las unidades derivadas se utilizan para medir magnitudes como la velocidad, la aceleración, la fuerza, la energía y muchas otras. En la ingeniería, las unidades derivadas son esenciales para el diseño y la construcción de dispositivos y sistemas complejos. En este sentido, es importante comprender la naturaleza y la función de las unidades derivadas, así como su relación con las unidades fundamentales, para poder realizar mediciones y cálculos precisos y confiables en diferentes ámbitos del conocimiento.

¿Para qué sirven las unidades derivadas?

Las unidades derivadas sirven para expresar magnitudes físicas de forma más conveniente y precisa. A partir de las unidades fundamentales, se pueden obtener unidades derivadas a través de operaciones matemáticas como la multiplicación, la división, la potenciación, entre otras. Las unidades derivadas son esenciales para la medición y descripción de fenómenos en diversas áreas de la ciencia y la tecnología.

El uso de unidades derivadas permite realizar cálculos o mediciones con mayor precisión y conveniencia. Al expresar una magnitud en una unidad derivada adecuada, se pueden evitar errores en los cálculos y facilitar la comparación y análisis de datos.

Cabe destacar que en la actualidad el sistema métrico decimal es utilizado en la mayoría de los países del mundo, aunque en algunos lugares aún se utilizan sistemas de medida antiguos o sistemas de medida diferentes. La ciencia y la tecnología han generado la necesidad de unidades de medida adicionales, por lo que se han creado nuevas unidades derivadas para medir magnitudes como la energía, la temperatura, la velocidad, entre otras.

¿Cómo se forman las unidades derivadas?

Las unidades derivadas se forman a partir de las unidades fundamentales utilizando operaciones matemáticas simples. Por ejemplo, la velocidad se define como la distancia recorrida por unidad de tiempo, donde la unidad de distancia es el metro y la unidad de tiempo es el segundo, por lo que la unidad de velocidad es el metro por segundo (m/s). Esto significa que la velocidad se puede expresar en términos de la unidad de distancia y la unidad de tiempo.

Otro ejemplo es la fuerza, que se define como la masa multiplicada por la aceleración. La unidad de masa es el kilogramo y la unidad de aceleración es el metro por segundo al cuadrado (m/s^2), por lo que la unidad de fuerza es el kilogramo metro por segundo al cuadrado (kg.m/s^2), también conocida como newton (N).

Desde un punto de vista técnico, las unidades derivadas se forman mediante la combinación algebraica de unidades fundamentales, utilizando operaciones matemáticas básicas como la multiplicación, la división, la potenciación, entre otras.

Cada derivada tiene una expresión matemática que se basa en términos de unidades fundamentales. Por ejemplo, la unidad de velocidad (metros por segundo) se puede expresar matemáticamente como la unidad de longitud (metros) dividida por la unidad de tiempo (segundos). De manera similar, la unidad de aceleración (metros por segundo al cuadrado) se puede expresar matemáticamente como la unidad de longitud (metros) dividida por la unidad de tiempo al cuadrado (segundos al cuadrado).

Para expresar una magnitud física en una unidad derivada se debe multiplicar o dividir las unidades fundamentales correspondientes de acuerdo con la expresión matemática de la unidad derivada. Por ejemplo, para expresar la velocidad de un objeto en metros por segundo, se debe dividir la distancia recorrida (en metros) por el tiempo que tardó en recorrerla (en segundos).

Es importante destacar que al utilizar unidades derivadas en cálculos y mediciones es necesario asegurarse de que todas las unidades estén expresadas en términos de las unidades fundamentales adecuadas, para evitar errores y confusiones. Además, en algunos casos es necesario utilizar factores de conversión para convertir entre unidades derivadas y unidades fundamentales, o entre diferentes unidades derivadas.

¿Cuáles son las unidades básicas? - Ejemplos

Las unidades básicas, también conocidas como unidades fundamentales, son las unidades de medida que se utilizan para medir las magnitudes físicas fundamentales, como la longitud, la masa, el tiempo, la corriente eléctrica, la temperatura, la cantidad de sustancia y la intensidad luminosa.

En el Sistema Internacional de Unidades (SI), las unidades básicas y sus símbolos son los siguientes:

• Longitud: metro (m).
• Masa: kilogramo (kg).
• Tiempo: segundo (s).
• Corriente eléctrica: amperio (A).
• Temperatura: kelvin (K).
• Cantidad de sustancia: mol (mol).
• Intensidad luminosa: candela (cd).

Algunos ejemplos de magnitudes físicas que se miden con estas unidades son:

• Longitud: La distancia entre dos puntos, el tamaño de un objeto, la altura de un edificio, la longitud de una onda de luz, entre otros.
• Masa: El peso de un objeto, la cantidad de materia que tiene un cuerpo, la masa de un electrón, entre otros.
• Tiempo: La duración de un evento, la velocidad a la que se realiza una tarea, el periodo de una oscilación, entre otros.
• Corriente eléctrica: La intensidad de la corriente eléctrica que fluye por un circuito, la cantidad de carga eléctrica que se mueve por segundo, entre otros.
• Temperatura: La medida del calor de un objeto, la temperatura ambiente, la temperatura de un cuerpo celeste, entre otros.
• Cantidad de sustancia: La cantidad de moléculas o átomos en una muestra de una sustancia, la concentración de una solución, entre otros.
• Intensidad luminosa: La cantidad de luz emitida por una fuente de luz, la intensidad de la luz en una habitación, entre otros.

Metro

El metro es la unidad básica de longitud en el Sistema Internacional de Unidades (SI), y se utiliza para medir distancias y longitudes en todo tipo de objetos y situaciones. El metro es una medida universalmente reconocida y se utiliza en la mayoría de los países del mundo.

En la vida cotidiana, el metro se utiliza en una variedad de situaciones, como medir la longitud de un objeto o una habitación, calcular la distancia entre dos lugares, determinar la altura de una persona o un edificio, y medir la longitud de una línea o un cable. Por ejemplo, cuando compramos una tela se nos suele ofrecer 'en metros', cuando calculamos la distancia entre dos ciudades lo hacemos 'en kilómetros', que son una unidad derivada del metro. En la construcción de edificios, el metro se utiliza para medir la longitud de las vigas y otros materiales de construcción.

Además, en muchos deportes se utilizan medidas en metros, como en atletismo, natación, saltos, entre otros. También se utiliza en la navegación y en la aviación para medir la distancia recorrida. Algunas de las unidades derivadas del metro incluyen:

• Kilómetro (km): 1000 metros.
• Centímetro (cm): 1/100 de metro.
• Milímetro (mm): 1/1000 de metro.
• Micrómetro (μm): 1 millón de avos de metro.
• Nanómetro (nm): 1 billón de avos de metro.
• Angstrom (Å): 0.1 nanómetros.

También se pueden utilizar para determinar el área, bien sea en metro cuadrado (M²) o metro cubico (M³). Hay unidades que se utilizan en la astronomía y en la física de partículas, que son mucho mayores o mucho menores que el metro, como la unidad astronómica (AU) que equivale a la distancia media entre la Tierra y el Sol, o el femtómetro (fm) que es una millonésima de una millonésima de un metro y se utiliza para medir el tamaño de partículas subatómicas.

Kilogramo

El kilogramo es la unidad básica de masa en el Sistema Internacional de Unidades (SI), y se utiliza para medir la cantidad de materia presente en un objeto. El kilogramo se define como la masa que tiene un cilindro de platino-iridio que se guarda en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas en Francia.

En la vida cotidiana, el kilogramo se utiliza para medir el peso de objetos y productos en una amplia gama de campos, desde la industria alimentaria y la agricultura, hasta la fabricación de piezas de maquinaria y productos electrónicos. Por ejemplo, el peso de los ingredientes en una receta de cocina se puede medir en kilogramos, y también se utiliza para medir el peso de los paquetes y cartas en el servicio postal.

Además, el kilogramo se utiliza en la física y la ingeniería para describir la cantidad de masa en un objeto, y se utiliza en la formulación de leyes y teorías científicas. Algunas unidades derivadas del kilogramo incluyen:

• Gramo (g): 1/1000 de kilogramo.
• Miligramo (mg): 1/1000 de gramo.
• Tonelada métrica (t): 1000 kilogramos.

Segundo

El segundo es la unidad básica de tiempo en el Sistema Internacional de Unidades (SI), y se utiliza para medir la duración de eventos y procesos. El segundo se define como la duración de 9, 192, 631, 770 periodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133.

En la vida cotidiana, el segundo se utiliza para medir la duración de actividades y eventos, como la duración de una llamada telefónica, el tiempo que se tarda en cocinar una cena, o la duración de una canción. También se utiliza en la medición del tiempo en la industria, la ciencia y la tecnología.

Algunas unidades derivadas del segundo incluyen:

• Minuto (min): 60 segundos.
• Hora (h): 60 minutos o 3600 segundos.
• Día (d): 24 horas o 86,400 segundos.
• Milisegundo (ms): 1/1000 de segundo.
• Microsegundo (μs): 1 millón de avos de segundo.
• Nanosegundo (ns): 1 billón de avos de segundo.

Amperio

El amperio es la unidad básica de corriente eléctrica en el Sistema Internacional de Unidades (SI), y se utiliza para medir la cantidad de carga eléctrica que fluye a través de un conductor en un segundo. El amperio se define como la intensidad de una corriente constante que, mantenida en dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable y situados a una distancia de un metro uno de otro en el vacío, produciría entre estos conductores una fuerza igual a 2 × 10^−7 newtons por metro de longitud.

En la vida cotidiana, el amperio se utiliza para medir la corriente eléctrica en una amplia gama de dispositivos y aplicaciones, desde la carga de baterías y la iluminación eléctrica, hasta la alimentación de motores eléctricos y la transmisión de energía eléctrica. Algunas unidades derivadas del amperio incluyen:

• Voltio (V): La unidad de medida del potencial eléctrico o diferencia de potencial.
• Ohmio (Ω): La unidad de medida de la resistencia eléctrica.
• Vatio (W): La unidad de medida de la potencia eléctrica o energía eléctrica por unidad de tiempo.
• Coulomb (C): La unidad de medida de la cantidad de carga eléctrica.

Kelvin

El kelvin es la unidad básica de temperatura en el Sistema Internacional de Unidades (SI), y se utiliza para medir la magnitud de la energía cinética media de las partículas que componen una sustancia o sistema. El kelvin se define como la fracción 1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua.

En la vida cotidiana, el kelvin se utiliza para medir la temperatura en una amplia gama de aplicaciones, desde el control de la temperatura en el hogar y en los electrodomésticos, hasta la medición de la temperatura en la industria, la ciencia y la tecnología. Algunas unidades derivadas del kelvin incluyen:

• Grado Celsius (°C): La unidad de medida de la temperatura en la escala Celsius, que se define como la diferencia de temperatura entre el punto de congelación del agua (0°C) y el punto de ebullición del agua a presión atmosférica normal (100°C).
• Fahrenheit (°F): La unidad de medida de la temperatura en la escala Fahrenheit, que se define como la diferencia de temperatura entre el punto de congelación del agua (32°F) y el punto de ebullición del agua a presión atmosférica normal (212°F).

Mol

El mol es la unidad básica de cantidad de sustancia en el Sistema Internacional de Unidades (SI), y se utiliza para medir la cantidad de átomos, moléculas o partículas que componen una sustancia.

En la vida cotidiana, el mol se utiliza para medir la cantidad de sustancias en una amplia gama de aplicaciones, desde la química y la biología, hasta la industria farmacéutica y la alimentaria. Algunas unidades derivadas del mol incluyen:

• Masa molar (g/mol): La masa de una sustancia expresada en gramos por mol.
• Concentración molar (mol/L): La cantidad de moles de soluto por litro de solución.
• Volumen molar (m^3/mol): El volumen que ocupa un mol de una sustancia en condiciones estándar de temperatura y presión.

Candela

La candela es la unidad básica de medida de la intensidad luminosa en el Sistema Internacional de Unidades (SI), y se utiliza para medir la cantidad de luz emitida por una fuente de luz en una dirección específica. La candela se define como la intensidad luminosa en una dirección específica de una fuente que emite radiación monocromática de frecuencia 540 x 10^12 Hz, y cuya intensidad energética en esa dirección es de 1/683 vatios por estereorradián.

En la vida cotidiana, la candela se utiliza en una amplia gama de aplicaciones, desde el diseño de iluminación de interiores y exteriores, hasta la fabricación de pantallas de televisores y computadoras. Algunas unidades derivadas de la candela incluyen:

• Lux (lx): La unidad de medida de la iluminancia, que se define como la cantidad de luz que incide sobre una superficie por unidad de área.
• Lumen (lm): lLa unidad de medida del flujo luminoso, que se define como la cantidad de luz emitida por una fuente de luz en todas las direcciones.
• Candela por metro cuadrado (cd/m^2): La unidad de medida de la luminancia, que se define como la cantidad de luz que emite o refleja una superficie en una dirección específica por unidad de área y ángulo sólido.