A la izquierda, bajo dos campanas de vidrio, se alza un cilindro de platino e iridio: el antiguo patrón del kilogramo. A la derecha, la bobina de cobre de una balanza de Kibble sube y baja entre los polos de un imán. Por los cables le llega corriente, y bajo ella tiembla el haz láser que mide su velocidad. Las letras kg se transparentan en la escena. La pantalla marca 1,000 000 00 kg. Parpadea un piloto de grabación.
Ficha de la unidad
unidad básica del SIrev. 2026-10Kilogramo kg
Unidad básica del SI · magnitud: masa
Durante ciento treinta años el kilogramo fue un solo cilindro
En una bóveda cerca de París, bajo tres campanas de vidrio, se guardaba un cilindro de platino e iridio de 39 mm de alto y 39 mm de diámetro. Desde 1889 su masa era el kilogramo por definición. Cada pocas décadas se sacaba para compararlo con las copias de distintos países.
Resultó que las copias y el patrón se separaban: en cien años la diferencia llegó a unos 50 microgramos, la masa de un grano de arena. No había forma de saber si cambiaban las copias o el propio patrón, porque por definición el patrón pesaba exactamente un kilogramo.
Desde 2019 el kilogramo se fija mediante la constante de Planck h = 6,626 070 15·10⁻³⁴ J·s. El vínculo con la masa lo da la balanza de Kibble: en ella el peso de una pesa se equilibra con una fuerza electromagnética, y la corriente y la tensión se miden mediante efectos cuánticos en los que interviene h. Ahora el kilogramo puede realizarse en cualquier laboratorio.
El símbolo es kg en minúsculas, las dos letras minúsculas. La K mayúscula es el kelvin; «Kg» y «KG» son incorrectos. El kilogramo es la única unidad básica del SI con un prefijo en su nombre, por eso los múltiplos se forman a partir del gramo: mg, Mg, no µkg ni kkg. La masa se escribe con m minúscula.
La masa y el peso. La masa de una pesa en kilogramos es la misma en la Tierra y en la Luna. El peso es la fuerza con que presiona su apoyo, y se mide en newtons. En la Luna la misma pesa pesa seis veces menos. Las básculas domésticas muestran masa, pero la calculan a partir del peso y por eso fallan un poco de una ciudad a otra.
01 · Definición
balanza de Kibble · peso · masaLa balanza de Kibble trabaja en dos pasos. Primero se coloca una pesa en un platillo y se alimenta la bobina del campo magnético con una corriente tal que tire hacia arriba con la misma fuerza. El peso de la pesa, m·g, es igual a la fuerza electromagnética B·L·I.
Después se retira la pesa y la bobina se mueve por el mismo campo a velocidad constante v. En ella se induce una tensión U = B·L·v. El producto desconocido B·L se cancela y queda m·g·v = U·I. La potencia mecánica es igual a la potencia eléctrica.
La tensión se mide con el efecto Josephson y la corriente con el efecto Hall. Ambos patrones se basan en la constante de Planck. La aceleración de la gravedad g se mide con un gravímetro en la misma sala, y la velocidad con un interferómetro láser. Así la masa de la pesa se obtiene de h, el segundo y el metro.
Cómo pesar una pesa con corriente
En el platillo izquierdo hay una pesa; a la derecha, una bobina de cobre cuelga sobre un imán. Ajuste la masa y elija un lugar: en el ecuador la gravedad es menor, en el polo mayor. El botón «Pesar» enciende la corriente: un regulador la ajusta hasta que la cruz queda horizontal. «Mover» retira la pesa y hace pasar la bobina por el campo, induciendo en ella una tensión. Con los dos pasos el aparato calcula la masa. En azul el imán y el campo, en cobre la bobina, en oro la corriente y la potencia, en rojo la inclinación de la cruz. Abajo hay tres vistas. «Equilibrio» muestra las fuerzas en la cruz durante un paso. «Deriva del patrón» muestra cómo se separaron las copias del antiguo cilindro. «Masa y peso» da el peso de la misma pesa en newtons en distintos lugares.
La gravedad cambia incluso dentro de una ciudad
En el polo g ≈ 9,832 m/s², en el ecuador ≈ 9,780 m/s²: la Tierra está achatada y gira. En la cima de una montaña g es menor, sobre rocas densas mayor. Una balanza de Kibble compara fuerzas; sin un g local exacto se equivocaría en centésimas de punto porcentual. A su lado siempre hay un gravímetro absoluto, que deja caer en vacío un retrorreflector y mide su aceleración con láser.
02 · Conversión
unidades · peso · energíaDe kilogramos a gramos, libras y newtons
Introduzca una masa en cualquier unidad. La primera pestaña la convierte en kilogramos, gramos, toneladas, libras, onzas y quilates. La segunda muestra el peso de esa masa en la Tierra, la Luna y Marte. La tercera da su energía por E = m·c² y su frecuencia por h.
| {k} | {v} | {note} |
La masa del electrón es 9,1·10⁻³¹ kg; la del Sol, 2·10³⁰ kg. Entre ambas hay sesenta órdenes de magnitud. El kilogramo está casi en el medio: la masa de un litro de agua, algo fácil de sostener en la mano.
04 · Instrumentos de medida
comparador · pesa · esfera · gravímetroLa masa se compara, no se mide directamente
{title}
{text}
05 · Reglas de escritura
kg en minúsculas · prefijos sobre el gramoLos prefijos van con el gramo, no con el kilogramo
El kilogramo se escribe en minúsculas, kg, con un espacio después del número. Los múltiplos y submúltiplos se forman a partir del gramo: mg, µg, Mg. La tonelada, t = 1000 kg, se admite junto al SI. El peso se escribe en newtons.
La K mayúscula es el kelvin. No existen dos prefijos seguidos, así que «mkg» y «kkg» son incorrectos. El peso es una fuerza; su unidad es el newton, no el kilogramo. «µkg» es el mismo error con dos prefijos; lo correcto es mg. «Kilo» es una forma coloquial; en un texto se escribe completo.
06 · Unidades vecinas
masa y fuerzaPeso: 1 kg pesa 9,81 N.
Platino e iridio — 21 500.
0,2 g — masas pequeñas de piedras preciosas.
07 · Sección histórica
archivo · del litro de agua a la constante de PlanckCómo bajaron el kilogramo del estante
{title}
{text}
Un patrón imposible de comprobar
Mientras el kilogramo fue un objeto, su masa era un kilogramo por definición. Si el cilindro perdía átomos al limpiarlo o acumulaba polvo del aire, el kilogramo «cambiaba» con él en todo el mundo. Solo podía notarse a través de las copias, y las copias también cambiaban.
En las verificaciones de 1946 y 1989 la mayoría de las copias nacionales resultaron más pesadas que el patrón en unas decenas de microgramos. A la derecha, cómo se separaron las masas de las copias respecto del patrón: las curvas se abren, mientras el propio patrón queda siempre en cero.
La nueva definición eliminó esta paradoja. El cilindro es ahora una pesa corriente; su masa se conoce con una incertidumbre de unos 10 µg y puede cambiar, mientras el kilogramo sigue siendo el mismo.
Catálogo de magnitudes
Masa y peso · 12 fichas
Índice · todas las magnitudes en una páginaEl laboratorio a la entrada del índiceUna gota de ácido cambia el color del jugo, la sal tiñe la llama, el agua se congela con un golpe. Debajo, todas las fichas de Simetrium, por disciplina y por orden alfabético.Abrir el índice →
