Una unidad básica de medida (también denominada unidad base o unidad fundamental ) es una unidad de medida adoptada para una cantidad base . Una cantidad base es una de un subconjunto de cantidades físicas elegido convencionalmente , donde ninguna cantidad del subconjunto puede expresarse en términos de las otras. Las unidades básicas del SI , o Sistema Internacional de Unidades , consisten en el metro, el kilogramo, el segundo, el amperio, el kelvin, el mol y la candela.
Un múltiplo de una unidad (o múltiplo de una unidad ) es un múltiplo entero de una unidad dada; del mismo modo, un submúltiplo de una unidad (o submúltiplo de una unidad ) es un submúltiplo o una fracción unitaria de una unidad dada. [1] Los prefijos de unidad son múltiplos y submúltiplos comunes de potencias de base 10 o base 2 de unidades.
Mientras que una unidad base es aquella que ha sido explícitamente designada como tal, [2] una unidad derivada es una unidad para una cantidad derivada , que implica la combinación de cantidades con diferentes unidades; [1] varias unidades derivadas del SI tienen un nombre especial. Una unidad derivada coherente no implica factores de conversión .
En el lenguaje de la medición , las magnitudes físicas son aspectos cuantificables del mundo, como el tiempo , la distancia , la velocidad , la masa , la temperatura , la energía y el peso , y se utilizan unidades para describir su magnitud o cantidad. Muchas de estas magnitudes están relacionadas entre sí por diversas leyes físicas y, como resultado, las unidades de una magnitud se pueden expresar generalmente como un producto de potencias de otras unidades; por ejemplo, el momento es la masa multiplicada por la velocidad, mientras que la velocidad es la distancia dividida por el tiempo. Estas relaciones se analizan en el análisis dimensional . Las que se pueden expresar de esta manera en términos de las unidades base se denominan unidades derivadas .
En el Sistema Internacional de Unidades (SI), hay siete unidades básicas: kilogramo , metro , candela , segundo , amperio , kelvin y mol . Se han definido varias unidades derivadas, muchas de ellas con nombres y símbolos especiales.
En 2019, las siete unidades básicas del SI se redefinieron en términos de siete constantes definitorias. Por lo tanto, las unidades básicas del SI ya no son necesarias, pero se mantuvieron por razones históricas y prácticas. [3] Véase la revisión de 2019 del SI .
Un conjunto de dimensiones básicas de una cantidad es un conjunto mínimo de unidades de modo que cada cantidad física pueda expresarse en términos de este conjunto. Las dimensiones básicas tradicionales son masa , longitud , tiempo , carga y temperatura , pero en principio podrían utilizarse otras cantidades básicas. Se podría utilizar la corriente eléctrica en lugar de la carga o la velocidad en lugar de la longitud. Algunos físicos no han reconocido la temperatura como una dimensión básica, ya que simplemente expresa la energía por partícula por grado de libertad que puede expresarse en términos de energía (o masa, longitud y tiempo). [4] Duff sostiene que solo los valores adimensionales tienen un significado físico y que todas las unidades dimensionales son construcciones humanas. [5]
Existen otras relaciones entre magnitudes físicas que pueden expresarse por medio de constantes fundamentales y, hasta cierto punto, es una decisión arbitraria si se debe conservar la constante fundamental como una magnitud con dimensiones o simplemente definirla como la unidad o un número fijo adimensional y reducir el número de magnitudes base explícitas en uno. La cuestión ontológica es si estas constantes fundamentales realmente existen como magnitudes dimensionales o adimensionales. Esto equivale a tratar la longitud como lo mismo que el tiempo o entender la carga eléctrica como una combinación de magnitudes de masa, longitud y tiempo, lo que puede parecer menos natural que pensar en la temperatura como la medida del mismo material que la energía (que es expresable en términos de masa, longitud y tiempo).
Por ejemplo, el tiempo y la distancia están relacionados entre sí por la velocidad de la luz , c , que es una constante fundamental. Es posible utilizar esta relación para eliminar la unidad base de tiempo o la de distancia. Consideraciones similares se aplican a la constante de Planck , h , que relaciona la energía (con dimensión expresable en términos de masa, longitud y tiempo) con la frecuencia (con dimensión expresable en términos de tiempo). En física teórica es habitual utilizar unidades (unidades naturales) en las que c = 1 y ħ = 1. Se puede aplicar una elección similar a la permitividad del vacío , ε 0 .
Las opciones preferidas varían según el campo de la física. El uso de unidades naturales deja cada cantidad física expresada como un número adimensional, lo que es observado por los físicos que cuestionan la existencia de cantidades básicas incompatibles. [5] [6] [7]
la
arbitrariedad
en el número de unidades fundamentales y en las dimensiones de cualquier cantidad física en términos de esas unidades.
Sin embargo, debido al carácter arbitrario de las dimensiones, como lo presentó tan hábilmente Bridgman, la elección y el número de unidades fundamentales son arbitrarios.