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Las magnitudes y sus mediciones. El proceso de medición de magnitudes.

Al observar nuestro entorno nos percatamos que existen diferencias y en otros casos semejanzas entre los cuerpos. Ellos poseen diferentes propiedades que permiten diferenciarlos, compararlos y diferenciarlos. Esa distinción también es posible realizarla en los procesos donde ellos participan. De este modo los cuerpos sólidos se caracterizan por poseer la propiedad de ocupar cierta región del espacio (extensión); los líquidos , de adaptarse a la forma del recipiente que los contiene, y los gases, se pueden comprimir fácilmente. Sin embargo cada una de estas propiedades no se manifiestan de la misma forma y en el mismo grado en diferentes sustancias.
Por ejemplo, la dilatación experimentada por una líquido al calentarlo es menor que si calentamos igual volumen de gas.
 
 
Para expresar cuantitativamente los diferentes grados en que se manifiesta una propiedad se utiliza el término magnitud. La magnitud se representa por un número y una unidad de medida. Son ejemplos de magnitudes: la longitud, el tiempo, la masa, el volumen y la temperatura, entre otras.

Para adquirir conocimientos más precisos de las leyes que rigen un determinado fenómeno es necesario realizar mediciones de las magnitudes que lo caracterizan. ¿Qué es medir? ¿En qué consiste el proceso de medición?
 
 ¿Qué es medir?

Supongamos que queremos medir la longitud de una mesa utilizando lo que conocemos como cuarta (distancia entre nuestro dedo pulgar y el meñique. En este caso, determinamos cuántas veces está contenida esta distancia en la longitud de la mesa. La medición realizada nos permite conocer, cuántas veces es mayor o menor, el largo de la mesa comparada con la longitud de la distancia entre el dedo meñique y el pulgar de nuestra mano. Si tomamos como unidad, la longitud de la cuarta, entonces podemos decir que la mesa pudiera medir 5, 6, 7 unidades, en dependencia de la cantidad de veces que esa longitud esté contenida en la de la mesa.

También podemos medir la longitud de la mesa utilizando instrumentos de medición, en este caso podemos hacerlo con una regla, una cinta métrica o un metro plegable, y como resultado obtendremos información cuantitativa de esta magnitud, este tipo de medición se denomina directa. Cuando para alcanzar el resultado de las mediciones, empleamos ecuaciones u operaciones matemáticas, las mediciones son indirectas. Un ejemplo de este tipo de medición es el cálculo del área de una superficie o el volumen de un cuerpo.

 
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La utilización de los instrumentos de medición no solo se extiende a la actividad científica, en nuestra vida cotidiana los utilizamos constantemente para medir diversas magnitudes.

medición directa

 

 Las mediciones pueden ser: directas o indirectas

tipos mediciones
 
Para cada magnitud se han adoptado unidades de medida. Por ejemplo, para medir longitud se ha adoptado el metro (m), para la masa el kilogramos (kg), para el tiempo el segundo (s). Con el propósito de unificar la forma de medir magnitudes la mayoría de los países utilizan un mismo sistema de unidades, el Sistema Internacional de Unidades (SIU).

 Al utilizar los instrumentos de medición debes tener en cuenta las siguientes sugerencias.

1. Analizar las partes que integran el instrumento y determinar la función que desempeña cada una de ellas.

2. Analizar detenidamente su escala de medición.

3. Localizar la posición del cero y si es necesario realizar ajustes que garanticen que el indicador de mediciones ocupe esa posición al inicio de cada medición.

4. Determinar el rango del instrumento: es el intervalo determinado por los valores máximo y mínimo que pueden ser medidos con la escala y se expresa en la unidad de medida de la escala. El rango indica los valores correspondientes a la primera y la última división de la escala.

5. Determinar el valor de la menor división de la escala del instrumento.

Si el instrumento no es digital, debemos estudiar la escala de cada instrumento de medición: determinar el valor de la menor división de la escala, conocer el rango del instrumento, conocer para qué se utiliza, así como, la unidad de medida en que se expresa los resultados de la medición.


regla Para determinar el valor de la menor división de la escala de un instrumento, se eligen dos números consecutivos de la escala, se halla la diferencia entre estos valores y se divide por el número de intervalos de divisiones entre ellos. Este valor se expresa en la unidad de la escala.
Números consecutivos de la escala: 3 y 4
Hallar la diferencia entre estos valores: 4 - 3= 1

Dividir por el número de intervalos de divisiones entre ellos: como el número de divisiones entre los dos valores escogidos es 10

1 : 10 = 0,1 cm

El resultado significa que la menor división de la escala de ese instrumento tiene un valor de 0,1 cm

6. Colocar el instrumento u objeto a medir en firma adecuada.

7. Determinar el valor de la medición considerando loa cantidad de divisiones enteras y estimar la fracción.

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Breve historia de las mediciones

Las mediciones surgieron como una necesidad de la humanidad desde los inicios de su historia. Algunas unidades y otros elementos del proceso de datan de aquellos lejanos tiempos en que surgieron la agricultura y la ganadería.

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El tiempo fue quizás lo que el hombre midió por primera vez con el fin de organizar sus actividades dentro y fuera de la tribu, realizar las actividades agrícolas y de ganadería y más tarde para la navegación. Para medir el tiempo se utilizaba la duración del día. Este patrón para el tiempo se utilizó durante mucho tiempo, pues se consideraba que la rotación de la Tierra era uniforme. Hoy se ha comprobado que el día se alarga cada vez un poquito más. En la antigüedad, con el desarrollo del comercio, las personas tomaron como patrones de medida, entre otros, medios como ramas, palos, piedras, etc, las partes de sus cuerpos. De esta forma surgieron la “pulgada”, que es el grosor del dedo pulgar en su base, el “codo”, distancia entre el codo y el extremo del dedo medio de la mano, equivalente a dos pies y el “pie”, dado por la longitud de la región plantar. A la distancia entre la nariz y el extremo del brazo extendido se le denominó “yarda”. Son evidentes los inconvenientes del uso de estas unidades de medida. Esta diversidad y desigualdades en los patrones originaron no pocas disputas y hasta guerras.

En el siglo XVII surgió la idea de elegir para medir longitudes un patrón natural que no variase con el tiempo. Christian Huygens sugirió en 1664 la utilización de la longitud de un péndulo cuyo período fuera de un segundo. En 1771, se propuso tomar como patrón el espacio recorrido en un segundo por un cuerpo en caída libre. ¿Qué inconveniente tienen estos dos patrones? Quizás las razones que hayas pensado sean algunas por las que fueron rechazadas tales propuestas. Discútelas con tus compañeros.

Fue con la Revolución Francesa que surgen el metro y el kilogramo. El patrón del metro fue fabricado en 1799 y se conserva en la Oficina de Pesas y Medidas de París. ¿Es hoy el patrón de medida utilizado para medir longitudes?

patrones

Las necesidades del desarrollo del comercio y, en general, las relaciones entre personas de distintas regiones del mundo motivaron la adopción de acuerdos sobre las unidades de medida. Estos, no obstante, variaban de una región a otra, por lo que surgieron distintos sistemas de unidades, algunos de los que han llegado hasta nuestros días. Aún hoy, el uso de variadas definiciones de patrones para medir la misma magnitud ocasiona confusiones, incluso para aquel individuo que desea obtener determinada información de su interés. Apenas ha transcurrido medio siglo, desde que comenzó a promoverse un acuerdo internacional para utilizar un mismo sistema de unidades, el Sistema Internacional de unidades (SI), que evita todas estas dificultades, resulta coherente y abarca a todas las esferas del saber. Su uso se extiende cada vez más, aunque por diversas razones, no se ha implementado totalmente en la práctica.

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Actividades de aprendizaje

1.Elabora una lista de las unidades que más se utilizan en las distintas esferas de tu vida diaria, acompañándolas de un comentario sobre la importancia que revisten para ti y la sociedad.

2. Entre los instrumentos técnicos ocupan un lugar importante los de medición. En tu opinión, ¿cuál es la importancia de las mediciones?

3. Cita ejemplos de mediciones que se lleven a cabo en la vida diaria. Contrasta dichos ejemplos con el concepto de medición.

4.(Experimental) Utilizando instrumentos como regla, termómetro, balanza, probeta, realiza mediciones que puedan ser de interés. Valora las posibles fuentes de incertidumbre en los resultados. Reflexiona acerca del modo en que pudieran escribirse los resultados con la mayor objetividad posible.

5. Un año solar (el tiempo que demora la Tierra en dar una vuelta completa alrededor del Sol) no tiene un número entero de días, su duración es, aproximadamente, 365.242 días (365 días, 5 h, 48 min y 45,5 s). ¿Cómo se resuelve esta cuestión para que en el calendario cada año tenga un número entero de días?

 

Bibliografía

Colectivo de autores, “Libro de texto 7mo grado”, 2009
Colectivo de autores, “Programa 7mo grado”, 2009
Colectivo de autores, “Enseñanza de la Física Elemental”, Editorial Pueblo y educación, 2002

Autora. Zulema Pérez Gómez. Metodóloga Inspectora de la Dirección Nacional de Informática Educativa