Conversor de unidades de física

Una unidad es una magnitud con la que se mide una cantidad física, y la conversión de unidades es la aritmética de comparar una de esas magnitudes con otra. El estándar internacional desde 1960 ha sido el Sistema Internacional de Unidades (SI), organizado en torno a siete unidades base — el metro, el kilogramo, el segundo, el amperio, el kelvin, el mol y la candela — a partir de las cuales se derivan todas las demás unidades por multiplicación o división. Un sistema de unidades coherente significa que el producto o cociente de magnitudes da el producto o cociente de sus unidades, así que la ecuación J = N·m funciona sin insertar constantes mágicas. Un sistema no coherente como el CGS inserta esas constantes — útil históricamente, incómodo en la práctica. El panel mantiene todo en factores SI: cada unidad se guarda como un número (el factor para convertirla a la unidad base del SI), y cada respuesta es unidad_en_SI ÷ unidad_salida_en_SI, con el formato gestionado por la capa de visualización.

Las 16 entradas de longitud del panel abarcan unos 26 órdenes de magnitud, desde el ångström (10⁻¹⁰ m, la escala de los enlaces químicos y de las separaciones atómicas) hasta el parsec (3,0857×10¹⁶ m). El metro es la unidad SI de trabajo; todo lo demás es solo una convención de nombres con un factor fijo. Dentro del mismo rango de magnitudes, las unidades de trabajo difieren según la disciplina: los nanómetros para las longitudes de onda de la luz visible (400-700 nm); los micrómetros para la biología celular; los milímetros para la ingeniería mecánica; los centímetros para los objetos cotidianos; los kilómetros para la geografía. Para la escala de humanos, Tierra y galaxia, la unidad astronómica (1 UA = 1,496×10¹¹ m, definida exactamente como la distancia Tierra-Sol) y el año luz (1 al = 9,461×10¹⁵ m, la distancia que recorre la luz en un año juliano) enlazan el sistema solar con las estrellas más cercanas. Los parsecs son la unidad profesional de la astronomía, definida como la distancia a la que 1 UA subtiende un segundo de arco: 1 pc ≈ 3,26 al ≈ 206 265 UA.

Doce entradas de masa cubren el rango de la física cuántica a la astronomía: la unidad de masa atómica (1,661×10⁻²⁷ kg, un dalton, la masa de un nucleón) para la química, los microgramos y miligramos para la química analítica, el kilogramo para el uso cotidiano, las toneladas para cantidades industriales, la libra avoirdupois (0,4536 kg, definida exactamente desde 1959 como 453,59237 g), y la masa solar (1,989×10³⁰ kg) para las estrellas. El quilate (200 mg exactos) es la unidad de masa de las gemas; el slug (14,594 kg) es la unidad de masa imperial que da F = ma en libras-fuerza sin factores extra — útil si debe trabajar en el sistema habitual de EE. UU. Tenga en cuenta que el «peso» es técnicamente una fuerza, no una masa; un kilogramo-fuerza equivale a 9,81 N. El panel no confunde ambos conceptos: cada entrada aquí es una masa en kg.

La columna de energía abarca el hueco entre lo cuántico (electronvoltio, 1,602×10⁻¹⁹ J) y lo industrial (kilovatio-hora, 3,6×10⁶ J). La unidad SI es el julio (1 J = 1 N·m = 1 kg·m²/s²); el electronvoltio es la unidad atómica natural (la energía cinética que gana un electrón al atravesar 1 voltio); la caloría (4,184 J, termoquímica) sobrevive en las etiquetas nutricionales; la unidad térmica británica (1 BTU ≈ 1055 J) sobrevive en las clasificaciones de climatización y en la energía de una sola cerilla de cocina de madera; y el kWh es lo que aparece en su factura de la luz. E = mc² enlaza masa y energía directamente: 1 kg de masa contiene 8,988×10¹⁶ J, suficiente para mover toda la economía mundial durante unos segundos. La caloría alimentaria (con mayúscula) es en realidad una kilocaloría (1000 cal = 4184 J).

La presión tiene más unidades que casi cualquier otra magnitud física porque creció en tres tradiciones a la vez: la meteorología (milímetros de mercurio, mmHg, y milibares), la ingeniería (libras por pulgada cuadrada, psi) y la física (pascal, Pa = N/m²). Números de anclaje: 1 atm = 101 325 Pa exactos — la unidad SI original era la «atmósfera estándar»; 1 mmHg ≈ 133,322 Pa (la altura de una columna de mercurio de 1 mm con gravedad estándar); 1 bar = 100 000 Pa exactos (un número redondo práctico, algo menor que 1 atm); 1 psi ≈ 6894,76 Pa. La razón mmHg a Pa es lo que hace funcionar un barómetro de mercurio: 760 mmHg = 1 atm. La presión arterial se informa convencionalmente en mmHg, la atmosférica en hPa (hectopascales, numéricamente iguales a los milibares), y la presión de los neumáticos en psi.

La conversión de cualquier otra magnitud es un único factor multiplicativo. La temperatura es la excepción: sus unidades difieren en un desfase además de en una escala, porque el 0 de cada escala es un punto distinto. Para convertir de Celsius a kelvin, sume 273,15; de Fahrenheit a Rankine, sume 459,67; de Celsius a Fahrenheit, multiplique por 9/5 y sume 32. Para convertir una diferencia de temperatura use solo el factor de escala (1 K = 1°C = 9/5°F). El panel lo maneja con un escalado y un desfase específicos de cada categoría, de modo que 100°C se lee como 212°F (no como 180°F, el error habitual). Confundir diferencias de temperatura con temperaturas es el error más común de la conversión de unidades.

Algunas conversiones merecen una señal porque engañan incluso a personas con experiencia: los radianes y los grados no son solo adimensionales, son el mismo adimensional — 2π radianes = 360°, y una circunferencia completa en cualquiera de las dos unidades es un cociente de longitud/radio que sale como número puro; por eso ω en las fórmulas angulares puede tomar cualquiera de las dos unidades. La frecuencia es la inversa del tiempo: hercio = 1/s. El voltaje (un julio por culombio) y la carga eléctrica (culombios) están ligados a la corriente (amperios) por Q = I·t. La unidad base de corriente, el amperio, se define como 6,241×10¹⁸ cargas elementales por segundo; la reciente redefinición del SI de 2019 cambió eso por un valor fijo para la carga elemental y derivó el amperio. El panel usa factores de ingeniería convencionales en todo, que coinciden con las definiciones prácticas con una precisión mejor que una parte por millón para casi todos los fines.

• La temperatura es solo otra escala, como pulgadas frente a centímetros. Las escalas de temperatura tienen desfase además de escala: 0°C = 273,15 K, no 0 K. Un intervalo de 1 K equivale a un intervalo de 1°C, pero las temperaturas absolutas son distintas. Mezclar estos conceptos es el error más común de la conversión de unidades que implica calor.
• Una libra es un kilogramo. Una libra es una unidad de masa del sistema avoirdupois (exactamente 0,453 592 37 kg desde 1959); una libra-fuerza (lbf) es una unidad de fuerza (unos 4,45 N). Difieren en un factor de g ≈ 9,81. Las básculas de peso corporal indican libras-masa; los motores de cohete indican libras-fuerza; ambas son correctas en su propio contexto.
• Un kilogramo de peso se convierte con 9,81 para obtener newtons. 9,81 m/s² es la gravedad superficial estándar, no el factor de conversión. Un kilogramo de masa pesa unos 9,81 N al nivel del mar, pero la misma masa es el mismo número en todas partes — lo que depende de la g local es el peso (fuerza).
• El electronvoltio es una unidad de voltaje. Pese al nombre, eV es una unidad de energía: la energía que gana un electrón al moverse por un potencial de un voltio. 1 eV = 1,602×10⁻¹⁹ J. Esto hace que el «voltio» dentro de «eV» sea una conveniencia cinemática, no una unidad de fuerza.

Herramientas relacionadas: Referencia de constantes para los valores que subyacen a estos factores, Termodinámica para el caso especial de la temperatura en acción, y la Calculadora para el álgebra del análisis dimensional.