Be-Cu.com analiza los conceptos básicos de la metrología y el caso especial de medir el peso de un objeto.
Este precioso cilindro de platino/iridio pesa un kilogramo. De hecho, son kilogramos, mantenidos bajo condiciones estrictamente controladas en la Oficina Internacional de Normalización cerca de París, Francia. Constituye la base de la unidad de masa estándar sobre la cual se calculan todas las demás medidas de masa y peso. Obviamente esto es importante en todos los esfuerzos que involucran ciencia, tecnología y negocios, por lo que saber el peso exacto de algo (cualquier cosa) depende de la precisión de ese objeto.
Pero resulta que decir la masa de algo no es tan fácil. Esto ha obligado a algunos investigadores a crear el que puede ser el objeto más perfecto jamás creado. Primero, unas palabras sobre cómo medimos las cosas.
¿Cuál es la unidad básica de medida?
Hay siete en total, algunos parecen un poco abstractos y otros los usamos todos los días. ellos son:
- arroz. Unidad estándar de longitud, ahora definida como la distancia que recorre un haz de luz en el vacío en aproximadamente 1/300 de millonésima de segundo.
- segundo. Ahora definido como, bueno, prepárate para esto. Tomemos como ejemplo el átomo radiactivo de cesio-133. Vibra a intervalos muy regulares. Cuando haga esto unas 9 mil millones de veces, tendrás tiempo.
- candela. Qué brillante es algo. Medida como la energía radiada emitida por un cuerpo negro a una frecuencia específica.
- Lunar. La unidad básica de cantidad. Es el número de átomos que hay en 0,012 kilogramos (o 12 gramos) de carbono-12.
- Kelvin. unidad de temperatura. Eso es aproximadamente 1/273,16 del punto de congelación del agua.
- Amperio, unidad de corriente eléctrica. Se calcula como la cantidad de corriente que fluye a través de dos cables paralelos separados por un metro y produce una fuerza fija (medida en Newtons) entre estos cables.
- Kilogramo, que es igual a la masa de los estándares internacionales antes mencionados.
¿Cuál es el problema?
Este grupo se conoce colectivamente como Sistema Internacional de Unidades (SI). Las primeras seis unidades básicas están asociadas con medidas físicas absolutas que cualquier persona puede reproducir, en cualquier lugar y en cualquier momento. Mientras se cumplan las condiciones iniciales, estas medidas permanecerán constantes en todo el universo físico.
Un desafío importante es que estas unidades están de alguna manera relacionadas entre sí. A diferencia de otras unidades, el kilogramo no se basa en constantes físicas, sino en una masa bastante arbitraria derivada libremente de un decilitro cúbico de agua en el siglo XIX. Pero si el kilogramo se mantiene estable y fiable, entonces todo irá bien, ¿verdad?
que paso con los kilogramos
También existen cuarenta réplicas idénticas del prototipo Kilogram, conservadas en ideales condiciones en todo el mundo, sirviendo como sus respectivos estándares. A veces se juntan todas las unidades y se pesan para asegurarse de que sean exactamente iguales entre sí. Desafortunadamente, todos los kilogramos ganan masa a su propio ritmo (!) y se desvían no solo de su estado original, sino también entre sí (!!)
Nadie sabe cómo sucedió esto. Pero a medida que el kilogramo estándar crece, afecta a todas las medidas basadas en él. De hecho, sugiere un dilema casi existencial: la incapacidad de saber verdaderamente lo que creemos saber. El kilogramo no es una constante, por lo que se están realizando esfuerzos en todo el mundo para encontrar otra forma de establecer una base para la masa absoluta.
Gravedad
La gravedad es la fuerza que actúa sobre los objetos con masa. Pero la gravedad cambia dependiendo de dónde estás y de lo que te rodea. Las cosas son diferentes durante la marea alta o en la cima de una montaña. La masa de la Tierra también cambia constantemente a medida que continúa acumulando polvo y escombros aspirados del espacio exterior.
Por lo tanto, cualquier medición que dependa de la gravedad es, en el mejor de los casos, aproximada. ¿Existe una mejor manera?
La esfera perfecta
El Proyecto Avogadro es un esfuerzo internacional liderado por el Centro Australiano de Óptica de Precisión. Su objetivo ha sido crear una esfera de silicio puro que sirva como nuevo estándar.
El silicio es muy estable con una estructura atómica regular. Suponiendo un lingote de silicio «puro» y conociendo la masa atómica del silicio, debería ser posible calcular la masa exacta del objeto si su tamaño (volumen) se mide con precisión. ¿Cómo medir el volumen con absoluta precisión? Crea la esfera más perfecta jamás creada.
El cristal de silicio se refinó primero en Rusia y se cultivó en un laboratorio en Alemania, después de lo cual se envió a Australia, donde un maestro óptico lo lamió lentamente durante un período de varios meses. Fue revisado constantemente mediante interferometría óptica avanzada y cualquier imperfección se pulió a mano.
Cuando terminó, la esfera se midió alrededor de su circunferencia en más de sesenta mil puntos y se encontró que su concentricidad tenía una precisión de una órbita atómica. Dicho de otra manera, si la esfera se ampliara al tamaño de la Tierra, sus puntos más alto y más bajo estarían a sólo unos metros de distancia.
Los investigadores aún deben hacer algunas suposiciones sobre la pureza del silicio y asegurarse de que no haya absorbido ninguna materia extraña, como agua. Entonces sería posible calcular simplemente cuántos átomos de silicio se necesitan para formar una esfera perfecta de 93,6 mm de diámetro. Esta será entonces la definición definitiva, universal y constante de kilogramo, en espera de un acuerdo internacional.
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Enlace：Pesos, Medidas Y La Historia Del Kilogramo
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