Estimaciones, mediciones y Sistema Internacional
Instrumentos de medición
Al terminar vas a poder elegir el instrumento correcto para cada magnitud, explicar por qué la balanza y el dinamómetro no miden lo mismo, leer una probeta sin equivocarte y calcular el volumen de un cuerpo irregular.
Medir es comparar, y por eso hace falta un patrón
Cuando medís algo no estás sacando un número del aire: estás comparando ese algo contra una referencia. Decir que una mesa mide 120 cm es decir que el centímetro cabe 120 veces en ella. Sin esa referencia, el número no significa nada.
A esa referencia acordada se le llama patrón de medida. Y tiene que estar acordada, no inventada por cada quien, porque si vos medís con el largo de tu pie y yo con el mío, los dos decimos «tres pies» y estamos hablando de cosas distintas.
El Sistema Internacional existe para resolver ese problema. Define un patrón único para cada magnitud, de modo que una medición hecha en Liberia signifique exactamente lo mismo que una hecha en Tokio.
El instrumento se elige por la magnitud, no por el objeto
Este es el razonamiento que ordena toda la tabla. Antes de preguntarte «¿con qué mido una piedra?», preguntate qué de la piedra querés medir. Si querés su masa, balanza. Si querés su volumen, probeta. Si querés su largo, regla. El objeto es el mismo; el instrumento cambia porque cambia la magnitud.
| Magnitud | Instrumento | Unidad |
|---|---|---|
| Longitud | regla, cinta métrica, vernier o pie de rey | metro |
| Masa | balanza | kilogramo |
| Tiempo | cronómetro, reloj | segundo |
| Temperatura | termómetro | kelvin o grado Celsius |
| Volumen de líquidos | probeta, pipeta, bureta | litro o m³ |
| Fuerza y peso | dinamómetro | newton |
Dentro de una misma magnitud hay varios instrumentos, y ahí manda la precisión que necesitás. Para el largo de un pupitre basta una cinta métrica; para el grosor de un alambre hace falta un vernier o pie de rey, que aprecia fracciones de milímetro.
La confusión que más cuesta: masa y peso
La masa es la cantidad de materia que tiene un cuerpo. La balanza la mide comparando ese cuerpo contra masas conocidas, y por eso da el mismo número acá y en la Luna: la comparación no cambia.
El peso es otra cosa: es la fuerza con que la gravedad atrae ese cuerpo. Se mide con dinamómetro, que es un resorte que se estira, y su unidad es el newton. Como el peso depende de la gravedad del lugar, el mismo cuerpo pesa distinto en la Tierra y en la Luna aunque su masa no haya cambiado.
De ahí sale la regla práctica: en el laboratorio se usa balanza precisamente porque la masa no depende del lugar. Si el dato tuviera que depender de dónde estás parado, no serviría para comparar experimentos.
Cómo se lee un instrumento sin regalar puntos
Cuatro cuidados, y cada uno tiene su razón:
- Partir del cero de la escala. Si apoyás la regla en el 1 y leés hasta el 13, el objeto no mide 13: mide 12. Empezar en otro punto obliga a restar, y ahí es donde se equivoca la gente.
- Leer a la altura de los ojos. Mirar desde arriba o desde abajo desplaza la línea de la escala respecto del objeto y te da un número corrido. En la probeta eso se nota muchísimo.
- En la probeta, leer la parte baja del menisco. El agua no queda plana contra el vidrio: forma una curva. La lectura acordada es la del fondo de esa curva, con la vista al mismo nivel.
- Anotar la unidad. Un número sin unidad no es una medición: «50» no dice si son gramos, mililitros o segundos.
El caso del cuerpo irregular
Una piedra no tiene largo, ancho y alto que se puedan multiplicar. Entonces su volumen no se calcula: se desplaza.
El razonamiento es este: un cuerpo sumergido ocupa un espacio, y ese espacio se lo quita al agua, que sube. Lo que subió el agua es exactamente el volumen del cuerpo.
- Se pone agua en una probeta y se anota el volumen: 50 mL.
- Se sumerge la piedra y se vuelve a leer: 68 mL.
- El volumen de la piedra es la diferencia: 18 mL, o sea 18 cm³.
Y sí: 1 mL equivale a 1 cm³, por eso el resultado se puede dar en cualquiera de las dos unidades.
Ejemplos resueltos
1. ¿Con qué instrumento y en qué unidad medirías la masa de un cuaderno? La magnitud es masa, entonces balanza, y la unidad del SI es el kilogramo (en la práctica se anota en gramos). No dinamómetro: eso daría el peso, que es una fuerza.
2. Un estudiante mide el volumen de un jugo y anota «250». ¿Está bien? No. El número está bien pero falta la unidad: 250 mL. Sin unidad no hay medición, solo un número suelto.
3. Se quiere el volumen de un tornillo. ¿Regla o probeta? Probeta, por desplazamiento de agua. El tornillo es irregular: no se le pueden tomar tres medidas y multiplicarlas. La regla solo sirve para cuerpos de forma regular.
4. Dos estudiantes leen la misma probeta y uno dice 47 mL y el otro 49 mL. ¿Qué pasó? Al menos uno no leyó a la altura de los ojos, o leyó el borde alto del menisco en vez del fondo. El instrumento está bien; la lectura es la que falla.
5. Un astronauta lleva una balanza y un dinamómetro a la Luna. ¿Cuál da un número distinto al de la Tierra? El dinamómetro, porque mide peso y la gravedad lunar es menor. La balanza da lo mismo, porque la masa del cuerpo no cambió.
Los errores que más se cobran
- Confundir balanza con dinamómetro. Salen de confundir masa con peso: uno mide cantidad de materia, el otro mide una fuerza. Son magnitudes distintas, así que son instrumentos distintos.
- Leer la probeta en ángulo. La escala está pegada al vidrio y el líquido está adentro; si la vista no está al mismo nivel, la escala y el líquido no coinciden y el número sale corrido.
- Dar el resultado sin unidad. Porque medir es comparar contra un patrón: si no decís contra cuál patrón comparaste, no comunicaste nada.
- Usar la regla con un cuerpo irregular. La regla mide longitudes; el volumen de una figura irregular no sale de longitudes, sale de desplazamiento.
- No partir del cero. El error aparece cuando el extremo de la regla está gastado y se apoya en otra marca sin restar después.
- Creer que el pie de rey es solo para lucirse. Se usa cuando la precisión del milímetro no alcanza; elegir mal el instrumento es tan error como leerlo mal.
Clave de análisis
Si se te borra la tabla de instrumentos, la reconstruís con dos preguntas. La primera: ¿qué magnitud estoy midiendo? No qué objeto, qué magnitud. Longitud, masa, tiempo, temperatura, volumen o fuerza. Cada una tiene su instrumento propio porque cada una compara contra un patrón distinto. La segunda: ¿qué precisión necesito? Esa decide entre cinta métrica y pie de rey, entre probeta y pipeta.
La segunda idea que sostiene todo el tema es que medir es comparar contra un patrón acordado. De ahí sale por qué existe el Sistema Internacional, por qué la unidad es parte obligatoria de la respuesta, y por qué la balanza —que compara masa contra masa— da el mismo resultado en cualquier planeta mientras el dinamómetro no. Y si el cuerpo no tiene forma regular, no busqués una fórmula: el agua que sube es el volumen.