Historia del sistema métrico para niños
El sistema métrico es una forma de medir que usamos en casi todo el mundo. Nos ayuda a tener las mismas medidas para cosas como la longitud, el peso y el tiempo. ¿Sabías que no siempre fue así? Antes, cada lugar tenía sus propias medidas, ¡y eso causaba muchos problemas!
En los siglos XVI y XVII, algunas personas empezaron a pensar en la idea de un sistema de medidas más organizado. Simon Stevin propuso usar el sistema decimal (basado en el número 10) para las medidas. Más tarde, John Wilkins sugirió un sistema decimal basado en cosas de la naturaleza. Incluso el rey Luis XVI de Francia apoyó la idea de cambiar las antiguas medidas.
La primera vez que el sistema métrico se usó de forma oficial fue en 1799, durante la Revolución Francesa. En ese momento, había muchísimos sistemas de medida diferentes en Francia, y la gente quería algo más sencillo y justo. Así, se eligió un sistema decimal que usaba el kilogramo para el peso y el metro para la longitud. El filósofo Nicolas de Condorcet dijo que este sistema era "para todas las personas de todos los tiempos".
Las unidades básicas se tomaron de la naturaleza:
- El metro, para la longitud, se basó en las dimensiones de la Tierra.
- El kilogramo, para el peso, se basó en el peso del agua.
Se hicieron copias de referencia de estas unidades en un metal llamado platino y se guardaron en la Academia de Ciencias de Francia.
Al principio, el nuevo sistema no fue muy popular en Francia. En 1812, Francia volvió a usar sus antiguas medidas, pero las adaptó para que se relacionaran con el sistema métrico. Sin embargo, en 1837, el sistema métrico se volvió a implantar en Francia y, poco a poco, fue adoptado por los científicos de todo el mundo.
A mediados del siglo XIX, James Clerk Maxwell propuso la idea de un sistema "coherente". Esto significa que algunas unidades serían básicas (como la longitud, el peso y el tiempo) y todas las demás unidades se definirían a partir de ellas. Al principio, esto funcionó bien para la mecánica, pero fue un desafío para las fuerzas eléctricas.
En 1901, Giovanni Giorgi resolvió este problema al demostrar que un sistema coherente necesitaba una cuarta unidad básica para la electricidad.
Hasta 1875, el gobierno francés cuidaba los patrones del metro y el kilogramo. Pero ese año, se firmó la Convención del Metro. Este acuerdo internacional creó organizaciones como la Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM) para supervisar las medidas en todo el mundo.
En 1960, la CGPM lanzó el Sistema Internacional de Unidades (conocido como SI). Este sistema tenía seis unidades básicas: el metro, el kilogramo, el segundo, el amperio, el kelvin (para la temperatura) y la candela (para la luz). En 1971, se añadió el mol como la séptima unidad básica. Desde entonces, los científicos han trabajado para definir estas unidades usando constantes fundamentales de la física, lo que las hace aún más precisas.
Contenido
¿Cómo se desarrolló el sistema métrico?
El sistema métrico que usaron los revolucionarios franceses a finales del siglo XVIII tenía características importantes:
- Sus unidades se basaban en la naturaleza.
- Se organizaba de forma decimal (usando el 10).
- Las unidades de diferentes tipos estaban relacionadas de manera lógica.
- Usaba prefijos (como "kilo-" o "centi-") para indicar múltiplos y submúltiplos.
Estas ideas ya habían sido exploradas por otros pensadores antes.
Primeras ideas para un sistema decimal
Se cree que Simon Stevin fue el primero en proponer un sistema decimal para toda Europa. Sin embargo, algunos historiadores también mencionan a Gabriel Mouton (en 1670) y a John Wilkins (en 1668) como creadores de ideas similares. Wilkins, por ejemplo, propuso un sistema decimal coherente para medir.
Antes, en Europa, se usaban números romanos. Pero cuando Fibonacci introdujo los números arábigos (0, 1, 2, etc.) en 1202, la forma de escribir los números cambió. En 1586, Simon Stevin publicó un folleto que es el origen de cómo escribimos las fracciones decimales hoy. Él creía que un sistema decimal para el dinero, las medidas y los pesos sería adoptado por todos.
El trabajo de John Wilkins
A mediados del siglo XVII, le pidieron a John Wilkins, de la Royal Society de Inglaterra, que creara una "medida universal". En 1668, en su libro Ensayo Hacia un Verdadero Carácter y un Lenguaje Filosófico, propuso un sistema decimal de unidades basado en una "medida universal" que viniera de la naturaleza.
Wilkins pensó en usar el meridiano de la Tierra, la presión del aire o un péndulo como base. Descartó la presión del aire por ser variable y el meridiano por ser difícil de medir. Así, eligió el péndulo. Propuso que la longitud de un "péndulo de segundo" (que tarda un segundo en ir y volver) fuera la base de la longitud. También sugirió que la unidad de volumen fuera un cubo y que la unidad de peso fuera el peso de ese cubo lleno de agua de lluvia. Todas las medidas se relacionarían de forma decimal.
El trabajo de Gabriel Mouton
En 1671, el astrónomo francés Gabriel Mouton propuso un sistema decimal de medida de longitud para científicos, basado en las dimensiones de la Tierra. Su unidad principal, el millar, se definía como un minuto de arco a lo largo de un meridiano.
Avances en el siglo XVII
Los científicos del siglo XVII buscaban una "medida universal" que no dependiera de un país. Las ideas de Mouton interesaron a Jean Picard y Christiaan Huygens, quienes también propusieron una unidad de longitud basada en la oscilación de un péndulo.
En 1675, el científico italiano Tito Livio Burattini llamó a esta medida universal "metro" (que significa "medida" en griego).
Las mediciones de péndulos en diferentes lugares mostraron que la Tierra no era una esfera perfecta, sino que estaba un poco abultada en el ecuador. Esto fue explicado por Isaac Newton en 1686.
Cooperación internacional en el siglo XVIII
A finales del siglo XVIII, la idea de una medida universal seguía siendo importante. En Francia, antes de la Revolución, se usaban muchísimas unidades de medida diferentes, lo que causaba problemas para el comercio y los impuestos. Por ejemplo, se estima que había un cuarto de millón de unidades distintas.
En otros países, también se buscaba la unificación. España, por ejemplo, intentó alinear sus medidas con las de Francia. En 1783, el inventor británico James Watt propuso un sistema decimal global.
En 1789, la situación en Francia era difícil. El rey Luis XVI convocó a los Estados Generales, lo que llevó a la Revolución Francesa. La Asamblea Nacional, recién formada, creó un comité para reformar las medidas, que se habían vuelto un medio para la corrupción.
En 1790, Talleyrand, un líder revolucionario, propuso a Gran Bretaña y Estados Unidos unirse para definir una unidad de longitud común basada en un péndulo. Aunque hubo interés, no se pusieron de acuerdo en la latitud para medir el péndulo.
La Asamblea francesa estableció un nuevo comité de científicos, incluyendo a Jean-Charles de Borda, Joseph-Louis Lagrange, Pierre-Simon Laplace, Gaspard Monge y Nicolás de Condorcet. Decidieron que las medidas debían ser decimales y que la unidad de longitud debía ser una diezmillonésima parte de la distancia del Polo Norte al ecuador, medida a lo largo del meridiano de París. También propusieron que la unidad de peso fuera el peso del agua destilada en un cubo con lados de una fracción decimal de la medida de longitud.
El sistema métrico en la Francia revolucionaria (1792-1812)
Cuando la Asamblea Nacional aceptó las propuestas en 1791, la Academia de Ciencias se encargó de ponerlas en práctica. Dividieron el trabajo en cinco partes:
- Medir la distancia entre Dunkerque y Barcelona.
- Verificar la longitud del péndulo de segundos.
- Comprobar el peso de un volumen de agua destilada.
- Publicar tablas para convertir las nuevas unidades.
A pesar de la agitación política, el trabajo continuó. En 1792, se propusieron los nombres "metro", "grave" (luego kilogramo) y "litro", y prefijos como "centi-" y "kilo-".
El 7 de abril de 1795, el sistema métrico se definió oficialmente en la ley francesa.
El 15 de noviembre de 1798, Jean-Baptiste Joseph Delambre y Méchain regresaron a París con los datos de su medición del meridiano entre Dunkerque y Barcelona. Con estos datos, se fabricó un prototipo de metro de platino y un prototipo de kilogramo (el peso de agua a 4 °C en un cubo de 0.1 metros de lado). Estos prototipos se presentaron a la Asamblea el 22 de junio de 1799.
Tiempo decimal (1793)
En 1793, Francia introdujo el calendario republicano y, con él, el tiempo decimal. El día se dividió en 10 "horas decimales", cada "hora" en 100 "minutos decimales", y cada "minuto decimal" en 100 "segundos decimales". Sin embargo, esto fue muy difícil de usar y en 1795 dejó de ser obligatorio. En 1806, Francia volvió al sistema de tiempo tradicional.
Medida angular (1793)
También se intentó decimalizar la medida de los ángulos. Un grado (o gon) se definió como la centésima parte de un cuadrante (un cuarto de círculo), haciendo que un círculo completo tuviera 400 grados. Aunque se usó en mapas militares, no se popularizó. En 1948, la CGPM recomendó que el "grado centígrado" (usado para ángulos) cambiara su nombre a "grado Celsius" para evitar confusiones con la temperatura.
El sistema métrico de 1795
La ley francesa de 1795 definió seis nuevas unidades decimales:
- El metro: para la longitud, una diezmillonésima parte de la distancia del Polo Norte al ecuador, pasando por París.
- El kilogramo (antes grave): para el peso, equivalente al peso de un decímetro cúbico de agua de lluvia a 4 °C.
- El área: para la superficie (100 m²).
- El estéreo: para el volumen de sólidos (1 m³).
- El litro: para el volumen de líquidos (1 dm³).
- El franco: para la moneda.
Se usaron prefijos griegos (miria-, kilo-, hecto-, deca-) para múltiplos y latinos (deci-, centi-, mili-) para submúltiplos.
El valor final del metro se fijó en 1799, y el sistema métrico decimal se adoptó oficialmente en Francia el 10 de diciembre de 1799.
El Patrón del metro
La tarea de medir el arco del meridiano (la distancia del Polo Norte al ecuador) fue asignada a Pierre Méchain y Jean-Baptiste Delambre. Este trabajo duró más de seis años (1792-1798) debido a dificultades técnicas y a la Revolución.
El proyecto se dividió en dos partes: Delambre midió la parte norte (Dunkerque) y Méchain la parte sur (Barcelona). Usaron varas de platino para medir distancias de referencia y luego triangulación para cubrir grandes áreas.
Cuando terminaron, calcularon el metro. Se seleccionó una barra de platino que se acercaba más a esta medida y se guardó en los Archivos Nacionales de Francia el 22 de junio de 1799. Esta barra se conoció como el patrón del metro.
Aunque más tarde se descubrió que la medición original no era exactamente una diezmillonésima parte del meridiano, el patrón del metro siguió siendo la norma legal.
El Patrón del kilogramo
El 7 de abril de 1795, se definió el gramo como el peso de un centímetro cúbico de agua a la temperatura de fusión del hielo. Sin embargo, para el comercio, se necesitaba una unidad más grande, mil veces mayor, que se llamó grave.
Los científicos decidieron que el grave (luego kilogramo) se basaría en el peso del agua a 4 °C, la temperatura en la que el agua es más densa. En 1799, se fabricó un prototipo de platino, el "kilogramo patrón", que pesaba lo mismo que un decímetro cúbico de agua a 4 °C.
El nombre "grave" no gustó a la Asamblea por parecerse a un título de nobleza, así que se prefirió "kilogramo" (mil gramos). Por eso, la unidad básica de masa tiene un prefijo en su nombre.
Otras unidades del sistema
El sistema original también incluía:
- El litro: para el volumen de líquidos (un decímetro cúbico).
- El estéreo: para el volumen de sólidos (un metro cúbico).
- El área: para la superficie (un cuadrado de diez metros de lado).
- El franco: la nueva moneda nacional, también decimal.
Adopción del sistema métrico
Durante el siglo XIX, el sistema métrico se extendió por muchos países.
Francia
La introducción del sistema métrico en Francia en 1795 fue un poco caótica. No se planificó bien y la gente no lo aceptó fácilmente. Incluso Napoleón Bonaparte se burló de él.
En 1812, Napoleón impuso un sistema llamado mesures usuelles (medidas habituales) para el comercio minorista, que reintroducía nombres antiguos pero los redefinía en términos métricos (por ejemplo, una toise era dos metros). Sin embargo, el gobierno y la educación seguían usando el sistema métrico.
En 1837, el rey Luis Felipe I de Francia volvió a hacer obligatorio el sistema métrico de 1799.
Otros países
- Portugal fue el primer país fuera del imperio francés en adoptar el sistema métrico en 1814, usando nombres portugueses para las unidades.
- Los Países Bajos también adoptaron el sistema métrico en 1817, dando nombres holandeses a las unidades métricas.
- En Alemania, muchos estados tenían sus propias medidas. Después de la unión aduanera (Zollverein), se introdujo la Zollpfund (libra de Aduanas) de 500 gramos. El sistema métrico se hizo oficial en el Imperio alemán en 1872.
- En Italia, Napoleón introdujo el sistema métrico. Después de su caída, los estados volvieron a sus medidas antiguas, pero en 1861, el sistema métrico se convirtió en el oficial en toda Italia unificada.
- En España, a pesar de la ayuda en la medición del meridiano, el gobierno tardó en adoptar el sistema métrico por temor a la Revolución Francesa. Finalmente, en 1849, se hizo legal.
- El Reino Unido y la Mancomunidad: En 1824, el Reino Unido estandarizó sus propias medidas ("sistema imperial"). Aunque varios comités recomendaron el sistema métrico, no se hizo obligatorio. En 1965, Gran Bretaña inició un programa oficial para adoptar el sistema métrico, que aún no está completo. Muchos países de la Mancomunidad también lo adoptaron en la década de 1970.
- Estados Unidos: Adquirió copias del metro y kilogramo franceses en 1805 y 1820. En 1866, el Congreso permitió el uso del sistema métrico, pero no lo hizo obligatorio. A pesar de varios intentos, el sistema métrico no se ha hecho obligatorio en Estados Unidos.
Desarrollo de un sistema métrico coherente
Desde el principio, el sistema métrico buscaba que las unidades estuvieran relacionadas. Al inicio del siglo XIX, solo la longitud, el peso, el tiempo y la temperatura tenían definiciones formales.
En 1832, Carl Friedrich Gauss hizo las primeras mediciones del campo magnético de la Tierra usando un sistema decimal.
En 1843, James Prescott Joule encontró una forma de medir la energía, relacionando el calor con el trabajo mecánico. La energía se convirtió en un concepto clave que unió diferentes áreas de la ciencia.
En 1861, un comité de la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia (BAAS), con científicos como William Thomson (Lord Kelvin), James Clerk Maxwell y Joule, propuso un sistema coherente de unidades. Identificaron la longitud, el peso y el tiempo como "unidades fundamentales" (ahora llamadas unidades básicas). Todas las demás unidades se derivarían de estas.
Las unidades eléctricas
A lo largo del siglo XIX, hubo problemas para crear un sistema coherente que incluyera las medidas eléctricas. Se desarrollaron varios sistemas diferentes.
- Sistema electromagnético de unidades (UEM): Basado en el descubrimiento de André-Marie Ampère sobre la fuerza entre conductores con corriente.
- Sistema electrostático de unidades (UES): Basado en el descubrimiento de Charles-Augustin de Coulomb sobre la fuerza entre cargas eléctricas.
- Sistema de unidades de Gauss: Combinó los sistemas UEM y UES.
- Sistema práctico de unidades: Se desarrolló para la ingeniería, ya que las unidades científicas no eran prácticas. Nombres como amperio, voltio y ohmio surgieron de este sistema.
En 1901, Giovanni Giorgi demostró que para tener un sistema electro-mecánico coherente, se necesitaba una cuarta unidad básica de naturaleza eléctrica. Su trabajo fue clave para el desarrollo del Sistema Internacional de Unidades (SI).
Nombres de las unidades
En 1861, se propuso nombrar unidades como ohmio, voltio y faradio en honor a científicos como Georg Ohm, Alessandro Volta y Michael Faraday. Esta idea de nombrar unidades con nombres de científicos se usó para muchas otras unidades después.
Convención del Metro
A medida que el metro se adoptaba en más países, se hizo evidente que el patrón del metro original tenía limitaciones. Los países compraban barras de metro, pero no había una forma sistemática de asegurar que todas fueran exactamente iguales.
En 1875, 17 estados firmaron la Convention du Mètre (Convención del Metro). Este tratado creó organizaciones internacionales para un sistema uniforme de medidas:
- La Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM): La autoridad máxima.
- El Comité Internacional de Pesas y Medidas (CIPM): Prepara y ejecuta las decisiones de la CGPM.
- La Oficina Internacional de Pesos y Medidas (BIPM): Un laboratorio y centro internacional que mantiene los patrones y supervisa las comparaciones.
Los prototipos internacionales del metro y del kilogramo se hicieron de una aleación de platino e iridio, muy dura y estable. En 1889, se aceptaron la barra N.º 6 como prototipo internacional del metro y el cilindro N.º X como prototipo internacional del kilogramo.
El siglo XX
A principios del siglo XX, el BIPM custodiaba los patrones del metro y el kilogramo. La ciencia avanzaba rápidamente con la teoría cuántica y la relatividad de Albert Einstein. Al final del siglo, el sistema de unidades estaba bajo el control de los organismos del Tratado del Metro, y las definiciones de las unidades se basaban en fenómenos físicos y constantes fundamentales.
El metro
En 1960, la CGPM redefinió el metro usando la radiación de un átomo de kriptón 86, lo que lo hacía mucho más preciso. En 1983, se redefinió el metro basándose en la velocidad de la luz, que es una constante universal.
El kilogramo
Aunque la definición del kilogramo no cambió en el siglo XX, la 3.ª CGPM en 1901 aclaró que el kilogramo era una unidad de masa, no de peso. Se hicieron recalibraciones periódicas de los prototipos nacionales frente al Kilogramo Patrón Internacional (IPK). En la recalibración de 1988-1989, se observó una pequeña diferencia promedio, pero no se sabía si el IPK había perdido masa o los otros prototipos la habían ganado.
El tiempo
Antes de los relojes atómicos, la rotación de la Tierra era la forma más fiable de medir el tiempo. Sin embargo, se descubrió que la velocidad de rotación de la Tierra estaba disminuyendo.
En 1956, la CGPM instruyó al CIPM para definir el segundo. En 1968, se adoptó la definición del segundo basada en la frecuencia de la radiación de un átomo de cesio 133, lo que hizo que la medida del tiempo fuera extremadamente precisa.
Las unidades eléctricas
En 1921, el Tratado del Metro se amplió para incluir unidades eléctricas. En 1933, se propuso reemplazar las unidades eléctricas "internacionales" por unidades "absolutas". En 1948, se formalizaron las definiciones para el sistema eléctrico absoluto basado en el amperio.
La temperatura
Al principio del siglo XX, la temperatura se medía en grados centígrados. En 1948, la CGPM renombró la "escala de temperatura centígrados" a "escala de temperatura Celsius". En 1954, se definió el punto triple del agua (donde el agua, el hielo y el vapor coexisten) como 0.01 °C. En 1967, se asignó el nombre "kelvin" (K) a la escala de temperatura absoluta.
La luminosidad
En 1948, se creó la unidad de intensidad luminosa, la candela (cd), y se adoptó como unidad básica del SI en 1960. Su definición se revisó en 1967 para basarse en la intensidad de una longitud de onda específica de luz visible.
Cantidad de una sustancia
El mol se conocía como átomo-gramo o molécula-gramo. Después de un acuerdo entre químicos y físicos en 1959 y 1960, se definió el mol basándose en el átomo de carbono 12. En 1971, el mol se incluyó en el SI como una unidad básica.
Sistema Internacional de Unidades (SI)
En 1948, la CGPM pidió al CIPM que recomendara un sistema práctico de unidades de medida para todos los países. En 1954, se presentó una propuesta basada en el sistema MKS (metro-kilogramo-segundo). Se propuso el amperio como unidad base para la electricidad, y el kelvin y la candela como nuevas unidades básicas.
El sistema completo y el nombre "Sistema Internacional de Unidades" (SI) se adoptaron en 1960.
Propuesta de revisión de las definiciones de unidad
Después de que el metro se redefiniera en 1960, el kilogramo seguía siendo la única unidad del SI definida por un objeto físico. En 2007, la CGPM encargó al CIPM investigar el uso de constantes naturales como base para todas las unidades.
En 2010, se propuso que, además de la velocidad de la luz, otras cuatro constantes de la naturaleza (la constante de Planck, la carga elemental, la constante de Boltzmann y el número de Avogadro) tuvieran valores exactos. Esto permitiría retirar el prototipo internacional del kilogramo y redefinir el kilogramo, el amperio, el kelvin y el mol.
Finalmente, el 16 de noviembre de 2018, la CGPM aprobó las nuevas definiciones del kilogramo, el amperio, el kelvin y el mol, basándolas en estas constantes fundamentales de la física. Esto hace que el sistema de medidas sea aún más preciso y universal.
Galería de imágenes
-
Círculo de reflexión de Borda, instrumento utilizado para la triangulación en la medición del meridiano.
-
La comparación del péndulo de Wilkins "Bob" y el péndulo "barra" de Jefferson.
-
El marqués de Condorcet - "El sistema métrico es para todas las personas de todos los tiempos."
-
James Watt, inventor británico y defensor de un sistema internacional de medida decimal.
-
Piedra que marca la frontera austrohúngara / italiano en Pontebba (10 km), una unidad utilizada en Europa Central en el siglo XIX.
-
Tableta que muestra las conversiones de las antiguas unidades de pesos y medidas a unidades métricas; Vicopisano y Toscana.
-
Las secciones norte y sur del levantamiento del meridiano se conectaron en la catedral de Rodez.
-
Castillo de Montjuic, extremo sur del arco del meridiano.
-
Metro patrón propiedad de EE. UU., que muestra el número de la barra (# 27), la sección transversal Tresca y una de las líneas.
-
El aparato de Joule para medir el equivalente mecánico del calor.
-
Cuatro dispositivos contemporáneos de calidad que tienen calibraciones métricas.
-
Las relaciones entre las definiciones propuestas de las unidades del SI y con siete constantes fundamentales de la naturaleza.
.jpg)
.png)
Véase también
En inglés: History of the metric system Facts for Kids
