Una unidad de medida base (también denominada unidad base o unidad fundamental ) es una unidad de medida adoptada para una cantidad base . Una cantidad base es parte de un subconjunto de cantidades físicas elegido convencionalmente , donde ninguna cantidad del subconjunto puede expresarse en términos de las demás. Las unidades básicas del SI , o Systeme International d'unites , consisten en el metro, kilogramo, segundo, amperio, kelvin, mol y candela.
Una unidad múltiplo (o múltiplo de una unidad ) es un múltiplo entero de una unidad determinada; Asimismo, un submúltiplo unitario (o submúltiplo de una unidad ) es un submúltiplo o una fracción unitaria de una unidad determinada. [1] Los prefijos de unidades 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 designada explícitamente así, [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 nombres especiales. Una unidad derivada coherente no implica factores de conversión .
En el lenguaje de la medición , las cantidades 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 cantidades están relacionadas entre sí mediante diversas leyes físicas y, como resultado, las unidades de una cantidad generalmente se pueden expresar como producto de potencias de otras unidades; por ejemplo, el impulso 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 . Aquellas que pueden expresarse de esta manera en términos de 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 conservaron por razones históricas y prácticas. [3] Véase la redefinición de 2019 de las unidades básicas del SI .
Un conjunto de dimensiones básicas de cantidad es un conjunto mínimo de unidades tal que cada cantidad física puede expresarse en términos de este conjunto. Las dimensiones base tradicionales son masa , longitud , tiempo , carga y temperatura , pero en principio se podrían utilizar otras cantidades base. Se podría utilizar corriente eléctrica en lugar de carga o velocidad en lugar de 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 sólo los valores adimensionales tienen significado físico y que todas las unidades dimensionales son construcciones humanas. [5]
Hay otras relaciones entre cantidades físicas que se pueden expresar mediante constantes fundamentales y, hasta cierto punto, es una decisión arbitraria si se mantiene la constante fundamental como una cantidad con dimensiones o simplemente se define como una unidad o un número fijo adimensional . y reducir en uno el número de cantidades base explícitas. La cuestión ontológica es si estas constantes fundamentales realmente existen como cantidades dimensionales o adimensionales. Esto equivale a tratar la longitud como lo mismo que el tiempo o entender la carga eléctrica como una combinación de cantidades de masa, longitud y tiempo, lo que puede parecer menos natural que pensar que la temperatura mide el mismo material como energía (que se puede expresar 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. Se aplican consideraciones similares 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 se acostumbra 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 señalan los físicos que cuestionan la existencia de cantidades básicas incompatibles. [5] [6] [7]
Abraham, Plank, Bridgman, Birge y otros han enfatizado
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, tal como las presenta tan hábilmente Bridgman, la elección y el número de unidades fundamentales son arbitrarios.