Medir es comparar con un patrón acordado
Magnitud, unidad, valor: las tres piezas
Una MAGNITUD es todo lo que se puede medir: longitud, masa, tiempo, temperatura, corriente eléctrica, volumen, velocidad. Una UNIDAD es el patrón con el que se compara: el metro, el kilogramo, el segundo. El VALOR es el número de veces que la unidad cabe en lo medido. Sin unidad el número no significa nada: "5" de qué. Por eso en física y química nunca se escribe un número solo: se escribe 5,2 gramos o 3,0 segundos, número y unidad siempre juntos.
- MAGNITUD: qué cantidad estoy midiendo (longitud, masa, tiempo, temperatura).
- UNIDAD: con qué patrón la comparo (metro, kilogramo, segundo, kelvin).
- VALOR: cuántas veces cabe el patrón, con sus cifras confiables (2,35).
- INCERTIDUMBRE: cuánto puede fallar ese valor (+/- 0,02 por citar un caso).
Un resultado completo se escribe: L = 23,4 cm +/- 0,1 cm. Las cuatro piezas (magnitud implícita, valor, unidad, incertidumbre) viajan juntas. Si borras la incertidumbre, el resto del mundo no puede saber si tu dato es una medida o una adivinanza.
El Sistema Internacional: siete unidades que sostienen todo lo demás
El SI (Système International d'Unités) es el acuerdo mundial de patrones. Desde 2019 las siete unidades base se definen por constantes de la naturaleza y no por objetos físicos: el kilogramo ya no es un trozo de metal guardado en París✦, sino una constante fundamental. Eso significa que cualquier laboratorio del planeta, con el equipo adecuado, puede reproducir la misma unidad exactamente igual.
| Magnitud | Unidad | Símbolo | Con qué se define hoy |
|---|---|---|---|
| longitud | metro | m | la distancia que recorre la luz en 1/299 792 458 s |
| masa | kilogramo | kg | la constante de Planck h |
| tiempo | segundo | s | 9 192 631 770 oscilaciones de un átomo de cesio-133 |
| temperatura | kelvin | K | la constante de Boltzmann |
| corriente eléctrica | amperio | A | la carga elemental del electrón |
| cantidad de sustancia | mol | mol | el número de Avogadro |
| intensidad luminosa | candela | cd | una frecuencia de emisión concreta |
Fíjate en dos detalles que los exámenes adoran: la unidad base de masa es el KILOGRAMO (no el gramo), y la de temperatura en el SI es el KELVIN (el grado Celsius es una unidad derivada y aceptada, pero los cálculos científicos van en kelvin: T(K) = T(°C) + 273,15).
Prefijos: la misma unidad en tamaños distintos
| Prefijo | Símbolo | Factor | Ejemplo cotidiano |
|---|---|---|---|
| mega | M | 1 000 000 (10 elevado a 6) | un megapíxel de cámara |
| kilo | k | 1 000 (10 elevado a 3) | un kilómetro, un kilogramo |
| deci | d | 0,1 | el decímetro de la regla escolar |
| centi | c | 0,01 | 25 centímetros |
| mili | m | 0,001 | 5 mililitros de jarabe |
| micro | µ | 0,000 001 | una célula de 10 micras |
| nano | n | 10 elevado a menos 9 | un virus de 100 nanómetros |
Conversión de unidades sin adivinar: el método del factor unitario
La idea es multiplicar por "uno" escrito de forma útil. Como 1 km = 1 000 m, la fracción 1 000 m / 1 km vale exactamente 1: multiplicar por ella no cambia el valor, solo cambia la unidades. Se colocan los factores de forma que las unidades viejas se cancelen arriba y abajo, como en una fracción algebraica.
Convertir 90 km/h a metros por segundo, paso a paso
Escribe lo que tienes
90 km / 1 h. Todo conversion se hace desde una fracción.Lista los factores
1 km = 1 000 m; 1 h = 3 600 s. Escríbelos como fracciones que valgan 1.Ordena la cancelación
90 km/1h multiplicado por (1 000 m / 1 km): los km se cancelan.Cambia también el tiempo
Multiplica por (1 h / 3 600 s): las horas se cancelan y queda s abajo.Calcula
90 por 1 000 = 90 000 m; dividido entre 3 600 s = 25 m/s.Checa con sentido común
Un auto a 90 km/h recorre 25 cada segundos: 25 veces 3 600 = 90 000. Cuadra.
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Instrumentos: resolución, rango y qué se puede medir
La RESOLUCIÓN (o menor división) es la distancia más pequeña que el instrumento puede distinguir. Una regla escolar marca milímetros: su resolución es 1 mm. Un vernier llega a 0,05 mm. Un micrómetro a 0,01 mm. No sirve de nada presumir precisión que el aparato no tiene: reportar 12,345 mm con una regla de milímetros es mentira, no exactitud. La REGRA PRÁCTICA que se acepta en los laboratorios es estimar UNA cifra más que la división marcada, y nada más.
| Instrumento | Magnitud | Resolución típica | Úsalo cuando necesites |
|---|---|---|---|
| regla graduada | longitud | 1 mm | medir el lado de un cuaderno |
| vernier o pie de rey | longitud, diámetro, profundidad | 0,05 mm | el grosor de un alambre o el diámetro interno de un tubo |
| micrómetro | espesor | 0,01 mm | una hoja de papel, un cabello |
| probeta | volumen | 1 mL | 50 mL de agua para una mezcla |
| matraz aforado | volumen exacto | 0,1 mL aprox. | preparar una disolución de concentración conocida |
| pipa graduada | volumen pequeño | 0,1 mL | transferir 7,5 mL de reactivo |
| balanza granataria | masa | 0,1 g | pesar una muestra gruesa |
| balanza analítica | masa | 0,001 g | pesar el reactivo de una titulación |
| termómetro de alcohol | temperatura | 1 °C | agua que se calienta |
| termopar o digital | temperatura | 0,1 °C | registrar una curva de calentamiento |
| cronómetro | tiempo | 0,01 s | el periodo de un péndulo |
| multímetro | voltaje, corriente, resistencia | 0,01 V | un circuito simple |
| dinamómetro | fuerza | 0,1 N | medir el peso de un objeto |
Cómo se lee cada instrumento (y dónde te engaña)
- REGLA: apoya el canto, no la orilla desgastada, y lee perpendicular. La escala de muchas reglas empieza 1 o 2 mm antes del cero real.
- PROBETA: lee la parte inferior del menisco (la curva que forma el agua), con el ojo a la misma altura. Mirarla desde arriba la hace parecer más llena.
- VERNIER: lee los milímetros enteros antes de la línea cero del nonio, y busca cuál línea del nonio coincide perfectamente con una de la escala fija: ese número, multiplicado por la resolución del nonio, es el decimal.
- MICRÓMETRO: lectura de la sleeve más la del thimble; y antes de nada, cierra sin objeto para verificar que el cero coincide (error de cero).
- BALANZA: cero con el plato vacío, sin corrientes de aire y sin apoyar la mesa.
- CRONÓMETRO: tu tiempo de reacción es de unas 0,2 s. Por eso en un péndulo se miden 10 oscilaciones completas y se divide entre 10: el error se reparte.
El paralaje: el error que se ve en un diagrama
Dónde pones el ojo cambia el número
- Mira la figura A: el ojo está arriba de la línea del menisco.
Desde arriba, la aguja parece caer sobre una marca más alta de la que realmente marca.
- Mira la figura B: el ojo queda por debajo de la línea.
Ahora la misma aguja se lee más baja. El instrumento no cambió: cambió tu posición.
- Figura C: ojo a la altura exacta de la marca. Sólo esta lectura es válida.
¿Por qué el paralaje no existe con una pantalla digital?
El PARALAJE es el desplazamiento aparente de una aguja o de un menisco cuando se lee desde un ángulo equivocado. Es error de técnica, no del instrumento: se elimina poniendo el ojo a la altura de la marca, y es la causa más frecuente de que dos compañeros saquen números distintos de la misma probeta.
Los cinco errores que arruinan una medición
- ERROR DE CERO: el instrumento no marca cero cuando debería (balanza con plato sucio, vernier cerrado con rebaba). Se detecta midiendo el vacío y se corrige restando ese offset a todas las lecturas.
- ERROR DE CALIBRACIÓN: el patrón del aparato se desfasó (un termómetro que lee 2 °C de más siempre). Se corrige comparándolo con uno confiable en puntos fijos: hielo fundiendo a 0 °C y agua hirviendo a 100 °C al nivel del mar.
- ERROR DE TÉCNICA: paralaje, mal apoyo de la regla, menisco leído de arriba, cronometrar la mitad de una oscilación. Es el más barato de arreglar: se practica.
- ERROR POR RESOLUCIÓN: el instrumento simplemente no da para más. Se reduce cambiando de aparato o midiendo un múltiplo (10 vueltas en vez de 1).
- ERROR POR CONDICIONES: temperatura, vibración, viento, humedad, luz. Se controla registrando las condiciones junto al dato, no ignorándolas.
Ejemplo resuelto completo: el grosor de un alambre
De la toma de datos al resultado con incertidumbre
1. Elige instrumento
Un alambre de cobre mide alrededor de 1 mm. La regla de milímetros daría "1 mm" y nada más: uso vernier con resolución 0,05 mm.2. Verifica el cero
Cierro el vernier sin objeto. Marca 0,05 mm: hay error de cero y lo restaré de cada lectura.3. Mide en varios puntos
Mido en cinco posiciones distintas del alambre: 1,10; 1,15; 1,05; 1,20; 1,10 mm (ya corregido el cero).4. Promedia
Suma = 5,60 mm; dividido entre 5 = 1,12 mm.5. Estima la dispersión
Los valores oscilan entre 1,05 y 1,20: el alambre no es perfectamente uniforme. Semi-rango = (1,20 menos 1,05) entre 2 = 0,075 mm, redondeo a 0,08 mm.6. Reporta completo
grosor = 1,12 mm +/- 0,08 mm. La incertidumbre se escribe con UNA cifra significativa y el valor se redondea a su misma posición decimal.7. Interroga el resultado
El alambre debía ser de 1,0 mm según el empaque. Mi medida es mayor: o el empaque miente, o mido con presión que deforma el cobre blando. Repito sin apretar la punta.
Paso 1 de 7
Practica: básico
¿Cuál es la magnitud y cuál la unidad en "la muestra pesa 12,4 g"?
Un instrumento con resolución 0,1 g NO puede reportar legítimamente:
El kilogramo es la unidad base de masa en el SI.
Practica: intermedio
Convierte 45 km/h a metros por segundo. Da el valor redondeado a un decimal.
Un matraz aforado indica 250 +/- 0,24 mL. Expresa la incertidumbre relativa en porcentaje con una cifra significativa.
Une cada instrumento con lo que mide mejor:
Practica: avanzado
Mides el periodo de un péndulo. Con un solo vaivén el cronómetro registra 2,00 s pero tu reacción aporta 0,2 s de error. Si mides 20 vaivenes y obtienes 40,0 s, ¿cuál es el periodo y cuál el error aproximado por oscilación?
Un compañero escribió este procedimiento para pesar un alambre. Una de las líneas describe un error que no debería estar ahí:
Marca la línea o las líneas con error y pulsa Comprobar.
La es la menor diferencia que un instrumento puede distinguir; la es cuánto puede fallar tu resultado.
Aplicaciones: dónde se paga caro medir mal
- MEDICINA: una dosis en miligramos por kilogramo mal leída (confundir mg con mcg) puede ser mil veces tóxica. Por eso las jeringas de insulina y las cucharas dosificadoras existen: traducen el cálculo a un volumen imposible de errar.
- COCINA: la pastelería es química. 2 g de levadura de más en 500 g de harina es 0,4 por ciento; nadie lo nota. 2 g en 100 g de masa madre sí lo notan. Los profesionales usan BALANZA y no tazas por eso: el porcentaje se calcula sobre masa, no sobre volumen.
- CONSTRUCCIÓN: una pendiente de 1 por ciento mal medida en un techo de 8 metros son 8 centímetros de agua estancada; el daño se cobra en años.
- CIENCIA CIUDADANA: registrar lluvia con una lata y una regla (pluviómetro casero) exige las mismas reglas: instrumento adecuado, lectura a nivel, repetición y reporte con incertidumbre.
Conexiones con otros aprendizajes
Este capítulo es el suelo de todo el trabajo experimental del bachillerato. Se conecta con la Unidad 1 (el método científico pide datos comparables), sostiene el capítulo de "Datos y rigor" de esta misma unidad, aparece como requisito en CNEYT IV cuando midas reacciones con balanza y probeta, y reaparece en la optativa de Ciencia de datos cuando grafiques lo medido. En Competencias Laborales Básicas, Módulo III, la calidad de un proceso se mide exactamente con esta lógica: valor, tolerancia y dispersión.
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