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En los siglos XVI y XVII se empezaron a discutir ideas que servirían de base para posteriormente formular el sistema métrico. Simon Stevin publicó sus ideas para la notación decimal y John Wilkins publicó una propuesta sobre un sistema decimal de medidas basado en unidades naturales. El trabajo de reformar el antiguo sistema de pesos y medidas tuvo apoyo del poder público, incluyendo a Luis XVI.
La primera implantación legal del sistema métrico se produjo en 1799, durante la Revolución Francesa, cuando los diversos sistemas de medidas de ese entonces habían llegado a tener tan mala fama que surgió la necesidad de sustituirlos y homologarlos, eligiendo así, un sistema decimal basado en el kilogramo y el metro. El sistema métrico había sido creado, en palabras del filósofo y matemático Condorcet, «para todas las personas de todos los tiempos». En la era de la razón, las unidades básicas se tomaron del mundo natural: la unidad de longitud, el metro, se basó en las dimensiones de la Tierra 1 y la unidad de peso, el kilogramo,Nota 1 se basó en el peso del agua contenida en un volumen de un litro o una milésima parte de un metro cúbico. Los duplicados de referencia para ambas unidades se fabricaron en platino y se pusieron bajo la custodia de la Academia de Ciencias de Francia. En 1812, debido a la impopularidad del nuevo sistema métrico, Francia retomó el sistema de medición anterior y volvió a utilizar las unidades de dicho sistema, aunque modificadas para relacionarlas con el sistema métrico.
Explicación: En 1837 el sistema métrico fue reimplantado en Francia. También durante esta primera mitad del siglo XIX fue adoptado por la comunidad científica. A mediados de siglo, James Clerk Maxwell propuso el concepto de un sistema coherente donde se define un pequeño número de unidades de medida consideradas como unidades básicas, y las demás unidades de medida, llamadas unidades derivadas, se definen en función de las unidades básicas. Maxwell propuso tres unidades básicas: longitud, peso y tiempo. Este concepto funcionó bien con la mecánica, pero al intentar describir las fuerzas electromagnéticas en función de estas unidades se hallaron dificultades. A finales del siglo XIX, estaban en uso cuatro variantes principales del sistema métrico para la medición de los fenómenos electromagnéticos: tres basadas en el centímetro-gramo-segundo (sistema CGS), y uno en el metro-kilogramo-segundo (sistema MKS). Este callejón sin salida fue resuelto por Giovanni Giorgi, quien, en 1901 demostró que en un sistema coherente tenía que haber unidades electromagnéticas y que había que incorporar una unidad electromagnética como cuarta unidad básica.
Hasta 1875, el gobierno francés guardaba los patrones del metro y del kilogramo, pero en ese año se firmó la Convención del Metro y el control de las normas relativas al peso y a la longitud pasó a tres organizaciones intergubernamentales, la principal de las cuales era la Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM). Durante la primera mitad del siglo XX, la CGPM, en colaboración con una serie de otras organizaciones, se encargó de definir las medidas temporales, eléctricas, térmicas, moleculares y de iluminación, mientras que otras organizaciones internacionales continuaron con la tarea de definir cómo se utilizaban estas unidades de medida.