(c. 1873–1960)
El primer gran sistema métrico absoluto de la física moderna
PARTE 1 DE 6
Origen histórico y consolidación del Sistema CGS
El Sistema CGS mecánico, también llamado sistema cegesimal científico, fue uno de los sistemas de unidades más importantes en la historia de la física moderna. Su nombre proviene de las tres unidades fundamentales sobre las cuales fue construido:
Estas tres unidades corresponden a las magnitudes básicas de la mecánica clásica:
Es decir, el sistema toma como fundamentales la longitud, la masa y el tiempo. A partir de ellas se derivan las demás magnitudes mecánicas: fuerza, trabajo, energía, potencia, presión, cantidad de movimiento y otras.
Esta característica convierte al CGS en un sistema absoluto de unidades. En un sistema absoluto, la fuerza no se toma como magnitud fundamental, sino que se obtiene a partir de la masa y la aceleración. Por eso el CGS se diferencia de los sistemas gravitacionales o técnicos, en los cuales la fuerza o el peso ocupan un papel central.
En el CGS, la fuerza se deriva de la segunda ley de Newton:
Por tanto, el sistema no depende de la gravedad local para definir su unidad de fuerza. Esta independencia fue una de las razones por las cuales los sistemas absolutos resultaron tan importantes para la física científica.
1.1. Un sistema nacido de una necesidad científica
Durante buena parte de la historia, las unidades de medida fueron locales, tradicionales y prácticas. Servían para el comercio, la agricultura, la construcción o la administración, pero no estaban diseñadas para sostener una ciencia matemática precisa.
La física del siglo XIX necesitaba algo diferente.
Necesitaba unidades capaces de expresar leyes generales. Necesitaba que los resultados de un laboratorio pudieran compararse con los de otro. Necesitaba que las magnitudes mecánicas, eléctricas y magnéticas se relacionaran mediante ecuaciones coherentes.
La mecánica de Newton ya había mostrado que la naturaleza podía describirse con relaciones matemáticas precisas. Sin embargo, para que esas relaciones funcionaran con claridad, era necesario contar con un sistema de unidades igualmente claro.
Una fuerza debía poder expresarse a partir de una masa y una aceleración.
Una energía debía poder expresarse a partir de una fuerza y una distancia.
Una potencia debía poder expresarse a partir de una energía y un tiempo.
El Sistema CGS respondió a esa necesidad: ofreció una base métrica, decimal y absoluta para organizar la física.
1.2. El antecedente de Gauss en 1832
El origen intelectual del CGS está relacionado con los trabajos de Carl Friedrich Gauss sobre mediciones absolutas del magnetismo terrestre.
En 1832, Gauss desarrolló una forma de expresar magnitudes magnéticas mediante unidades mecánicas fundamentales. Su propósito era evitar mediciones puramente relativas, dependientes de instrumentos particulares o de convenciones locales.
Este punto es importante: Gauss no creó todavía el Sistema CGS completo. Lo que hizo fue abrir el camino hacia los sistemas absolutos de unidades.
La diferencia puede resumirse así:
Por eso no conviene decir que el CGS nació plenamente en 1832. Es más preciso afirmar que en 1832 apareció uno de sus antecedentes fundamentales.
Gauss mostró que ciertas magnitudes físicas podían medirse de manera absoluta, es decir, usando unidades mecánicas básicas y relaciones matemáticas definidas. Esa idea sería decisiva para el desarrollo posterior del CGS.
1.3. Weber y la continuidad de las mediciones absolutas
El trabajo de Gauss fue continuado por Wilhelm Eduard Weber, especialmente en el campo de las mediciones eléctricas y magnéticas.
Weber contribuyó a fortalecer la idea de que las magnitudes electromagnéticas podían relacionarse con unidades mecánicas fundamentales. Esta línea de trabajo fue decisiva, porque el gran problema de la física del siglo XIX no estaba solo en medir longitudes, masas o tiempos. El verdadero reto estaba en incorporar de manera coherente los fenómenos eléctricos y magnéticos.
El CGS mecánico ofrecía una base clara:
Pero cuando se intentó usar esa base para describir electricidad y magnetismo, aparecieron dificultades profundas. De esas dificultades surgirían después varias ramas del CGS: el sistema electrostático, el sistema electromagnético, el sistema gaussiano y el sistema Lorentz-Heaviside.
Por ahora, lo importante es entender que Gauss y Weber prepararon el terreno para una nueva manera de concebir las unidades científicas: no como simples nombres prácticos, sino como partes de una estructura física organizada.
1.4. Maxwell y el problema de la coherencia
James Clerk Maxwell ocupa un lugar central en esta historia. Su obra no solo unificó la electricidad y el magnetismo; también mostró la necesidad de usar sistemas de unidades coherentes.
En electromagnetismo, la forma de las ecuaciones depende del sistema de unidades adoptado. No se trata simplemente de cambiar un nombre por otro. En algunos casos, las constantes aparecen en lugares distintos, o incluso cambian las dimensiones asignadas a ciertas magnitudes eléctricas y magnéticas.
Esto hizo evidente que la física necesitaba un lenguaje metrológico común.
Maxwell comprendió que el avance de la teoría electromagnética exigía claridad en las unidades. La electricidad, el magnetismo, la fuerza, la energía y el movimiento no podían tratarse como compartimentos aislados. Debían integrarse dentro de un sistema matemático coherente.
El CGS ofreció una base mecánica adecuada para ese esfuerzo. Aunque más tarde el electromagnetismo obligaría a introducir variantes especializadas, el punto de partida fue la estructura absoluta del CGS mecánico.
1.5. Thomson, Lord Kelvin, y la organización de las unidades
William Thomson, conocido posteriormente como Lord Kelvin, también fue una figura decisiva en la consolidación de los sistemas científicos de unidades.
Thomson trabajó en física matemática, termodinámica, electricidad, medición e ingeniería. Su interés por las unidades no era secundario. Para él, la precisión en las mediciones era una condición necesaria para el avance de la ciencia y de la tecnología.
El siglo XIX no necesitaba únicamente nuevas teorías. También necesitaba instrumentos, patrones, unidades y acuerdos internacionales. Sin ese marco común, los resultados experimentales podían volverse difíciles de comparar.
Thomson formó parte de ese esfuerzo de organización científica. Su influencia ayudó a impulsar sistemas coherentes de unidades dentro de la comunidad científica británica, especialmente en el contexto de la electricidad y el magnetismo.
1.6. La BAAS y la consolidación del CGS
La British Association for the Advancement of Science, conocida como BAAS, fue fundamental en la consolidación del Sistema CGS.
Durante la segunda mitad del siglo XIX, la BAAS impulsó comités dedicados a ordenar las unidades científicas, especialmente las relacionadas con electricidad y magnetismo. En ese contexto, el sistema basado en centímetro, gramo y segundo fue recomendado como una base adecuada para la física.
Por esta razón, la consolidación del CGS suele ubicarse alrededor de 1873. No porque el sistema haya aparecido de manera instantánea en ese año, sino porque en ese período recibió un fuerte respaldo institucional y científico.
El rango histórico más conveniente para el CGS mecánico es:
La fecha inicial indica su consolidación como sistema científico ampliamente usado. La fecha final señala su desplazamiento progresivo por el Sistema Internacional de Unidades, adoptado formalmente en 1960.
Esto no significa que el CGS haya desaparecido por completo después de 1960. De hecho, algunas unidades CGS siguieron apareciendo en textos científicos, especialmente en física teórica, astrofísica, magnetismo y literatura clásica. Sin embargo, desde mediados del siglo XX, el SI se convirtió en el sistema dominante.
1.7. Por qué centímetro, gramo y segundo
La elección del centímetro, el gramo y el segundo respondió a necesidades concretas de la física experimental.
El centímetro era más cómodo que el metro para muchas mediciones de laboratorio. En fenómenos pequeños, el metro podía resultar demasiado grande.
El gramo era más adecuado que el kilogramo para masas pequeñas, frecuentes en química y física experimental.
El segundo ya tenía una larga tradición científica y era usado en astronomía, mecánica y medición del movimiento.
Las equivalencias básicas muestran la escala del sistema:
El CGS era, por tanto, un sistema métrico de escala pequeña. Esto lo hacía especialmente útil en laboratorios y en física científica, aunque menos conveniente para ingeniería pesada o aplicaciones industriales de gran escala.
1.8. Un sistema métrico, decimal y absoluto
El CGS reunió tres características fundamentales.
Primero, fue métrico, porque sus unidades derivaban del sistema métrico decimal.
Segundo, fue decimal, porque las conversiones entre sus unidades y las unidades métricas mayores se realizaban mediante potencias de diez.
Tercero, fue absoluto, porque tomó como base la masa y no el peso.
Esta última característica es decisiva. En los sistemas gravitacionales, como el sistema técnico o el FPS gravitacional, la fuerza se asocia al peso. En el CGS, la fuerza se deriva de la masa y la aceleración.
La estructura conceptual queda así:
El CGS pertenece al segundo grupo.
1.9. El CGS mecánico como tronco del sistema
Una fuente frecuente de confusión consiste en hablar del “CGS” como si fuera una sola cosa. En realidad, es necesario distinguir entre el CGS mecánico y las variantes electromagnéticas del CGS.
El CGS mecánico se ocupa de magnitudes como longitud, masa, tiempo, fuerza, energía, potencia y presión.
Las variantes electromagnéticas aparecen cuando se intenta describir electricidad y magnetismo con la misma base cegesimal. Allí surgen varios sistemas:
- CGS electrostático;
- CGS electromagnético;
- sistema gaussiano;
- sistema Lorentz-Heaviside.
Por eso el CGS mecánico debe entenderse como el tronco. Las variantes electromagnéticas son ramas posteriores.
La secuencia conceptual correcta es:
Esta separación evita mezclar desde el comienzo conceptos que pertenecen a niveles distintos.
1.10. Importancia histórica del CGS
El CGS mecánico fue uno de los grandes sistemas científicos del siglo XIX. Su importancia se puede resumir en varios puntos.
Permitió organizar la mecánica con unidades coherentes.
Facilitó el trabajo experimental de laboratorio.
Ofreció una base clara para derivar unidades como la dina y el ergio.
Ayudó a consolidar una cultura científica internacional de medición.
Preparó el camino para los sistemas electromagnéticos CGS.
Sirvió como etapa intermedia entre el sistema métrico decimal y los sistemas posteriores que desembocarían en el MKS, el MKSA y el SI.
Aunque hoy el Sistema Internacional domina la ciencia y la tecnología, el CGS sigue siendo históricamente imprescindible. Muchas unidades y textos clásicos de física no pueden entenderse completamente sin conocer su papel.
1.11. Cierre de la Parte 1
El Sistema CGS mecánico no nació de un decreto aislado ni de una única persona. Fue el resultado de una evolución científica.
Gauss abrió el camino con la medición absoluta del magnetismo.
Weber continuó el programa de mediciones electromagnéticas absolutas.
Maxwell mostró la necesidad de coherencia en las unidades del electromagnetismo.
Thomson/Kelvin impulsó la organización rigurosa de las unidades científicas.
La BAAS ayudó a consolidar institucionalmente el sistema basado en centímetro, gramo y segundo.
Por eso el CGS mecánico debe entenderse como el primer gran sistema métrico absoluto ampliamente usado por la física moderna.
Su estructura básica fue sencilla:
Pero sus consecuencias fueron profundas. A partir de esas tres unidades, la física pudo construir un sistema coherente de magnitudes mecánicas.
En la siguiente parte se estudiará la estructura interna del sistema: el centímetro, el gramo y el segundo como unidades fundamentales del CGS.
PARTE 2 DE 6
El centímetro, el gramo y el segundo como base del CGS
El Sistema CGS mecánico se construyó sobre tres unidades fundamentales: el centímetro, el gramo y el segundo. Estas unidades dieron al sistema su nombre y definieron su estructura interna.
Cada una de ellas corresponde a una magnitud fundamental de la mecánica clásica:
Esto significa que, en el CGS, la longitud se mide en centímetros, la masa en gramos y el tiempo en segundos. A partir de esas tres unidades se derivan las demás magnitudes mecánicas del sistema.
La elección no fue casual. El CGS nació en un contexto de física experimental, donde muchas longitudes y masas eran pequeñas. Para ese trabajo de laboratorio, el centímetro y el gramo resultaban más cómodos que el metro y el kilogramo.
2.1. El centímetro como unidad de longitud
La unidad de longitud del Sistema CGS es el centímetro.
Su símbolo es:
El centímetro es la centésima parte del metro:
Por tanto:
De manera inversa:
El centímetro era adecuado para muchas mediciones de laboratorio. En experimentos de física, química, óptica, capilaridad o magnetismo, las longitudes involucradas solían ser pequeñas. Expresarlas en centímetros evitaba trabajar con decimales demasiado incómodos.
Por ejemplo:
Esta ventaja práctica ayudó a que el CGS se convirtiera en un sistema natural para la física experimental del siglo XIX.
2.2. El gramo como unidad de masa
La unidad de masa del Sistema CGS es el gramo.
Su símbolo es: g
El gramo es la milésima parte del kilogramo:
1 g = 1/1000 kg
Por tanto:
1 g =10^-3 kg
De manera inversa:
1 kg = 1000 g
El uso del gramo también respondía a la escala del laboratorio. Muchas masas empleadas en experimentos científicos eran pequeñas. En ese contexto, el gramo resultaba más práctico que el kilogramo.
Por ejemplo:
0,002 kg = 2 g
Esta elección hizo que el CGS fuera especialmente cómodo para la física experimental y para la química, aunque menos conveniente para problemas de ingeniería pesada o grandes estructuras.
2.3. El segundo como unidad de tiempo
La unidad de tiempo del Sistema CGS es el segundo.
Su símbolo es: s
A diferencia del centímetro y del gramo, el segundo no representa una escala menor frente al MKS o al SI. El segundo se conservó como unidad común de tiempo porque ya tenía una larga tradición científica.
La astronomía, la mecánica, la medición del movimiento y el desarrollo de relojes precisos habían convertido al segundo en una unidad estable y ampliamente aceptada.
Por eso aparece en varios sistemas de unidades:
- FPS absoluto;
- FPS gravitacional;
- CGS;
- MKS;
- MKSA;
- SI.
En este sentido, el segundo funcionó como una unidad de continuidad entre distintos sistemas.
2.4. La estructura dimensional del CGS
El CGS es un sistema organizado alrededor de tres dimensiones mecánicas fundamentales:
L, M, T
Estas representan longitud, masa y tiempo.
En el sistema CGS, esas dimensiones se concretan así:
A partir de ellas se derivan las demás magnitudes.
El área se obtiene a partir de longitud por longitud:
A = L^2
En CGS:
[A] = cm^2
El volumen se obtiene a partir de tres longitudes:
V = L^3
En CGS:
[V] = cm^3
La velocidad se obtiene dividiendo longitud entre tiempo:
En CGS:
La aceleración se obtiene dividiendo velocidad entre tiempo:
En CGS:
Esta estructura muestra que el CGS no es simplemente una lista de unidades. Es un sistema coherente: cada unidad derivada nace de una combinación clara de las unidades fundamentales.
2.5. Unidades derivadas iniciales
Las primeras unidades derivadas del CGS aparecen de manera natural.
El área se expresa en centímetros cuadrados:
El volumen se expresa en centímetros cúbicos:
La velocidad se expresa en centímetros por segundo:
La aceleración se expresa en centímetros por segundo cuadrado:
Estas unidades no requieren nombres especiales. Se forman directamente a partir del centímetro y del segundo.
En cambio, cuando se llega a la fuerza y a la energía, aparecen nombres propios: dina y ergio. Estas unidades serán fundamentales para comprender la mecánica del CGS.
2.6. Relación básica con el MKS y el SI
El CGS se diferencia del MKS y del SI principalmente por la escala de longitud y masa.
En el CGS:
En el MKS y en el SI:
Por tanto, las relaciones básicas son:
Estas diferencias parecen pequeñas, pero tienen consecuencias importantes en las unidades derivadas. Al pasar de longitud a área, volumen, fuerza o energía, las potencias de diez se multiplican y producen factores de conversión cada vez mayores.
Por ejemplo, como el área depende del cuadrado de la longitud:
Y como el volumen depende del cubo de la longitud:
Esta es una de las razones por las cuales las unidades derivadas del CGS pueden diferir enormemente de las del SI.
2.7. El centímetro cúbico y su importancia práctica
Una unidad derivada especialmente importante en el CGS es el centímetro cúbico:
Su importancia se debe a su relación directa con el mililitro:
Por tanto:
Esta relación hizo que el CGS fuera muy cómodo en química y en trabajos de laboratorio, donde los volúmenes pequeños son frecuentes.
El centímetro cúbico permitió conectar de manera sencilla la medición de longitud, volumen y capacidad.
2.8. La gravedad expresada en CGS
Aunque el CGS no usa la gravedad como base para definir la fuerza, sí puede expresar la aceleración de la gravedad en sus propias unidades.
En el SI, la aceleración estándar de la gravedad suele escribirse como:
Como:
entonces:
En muchos textos se usa la aproximación:
Esta conversión será importante cuando se estudie la diferencia entre masa y peso, y cuando se compare la dina con unidades gravitacionales como el gramo-fuerza o el kilogramo-fuerza.
2.9. Por qué el CGS fue adecuado para la física experimental
El CGS fue especialmente adecuado para la física experimental por varias razones.
Usaba unidades métricas y decimales.
Trabajaba con escalas pequeñas, apropiadas para el laboratorio.
Permitía construir unidades derivadas de manera coherente.
Evitaba depender del peso como magnitud fundamental.
Facilitaba el análisis dimensional en mecánica.
Su estructura era simple:
Pero esa simplicidad permitía construir una red completa de unidades mecánicas.
De la longitud surgían el área y el volumen.
De la longitud y el tiempo surgían la velocidad y la aceleración.
De la masa y la aceleración surgiría la fuerza.
De la fuerza y la distancia surgiría la energía.
Ese encadenamiento fue una de las grandes fortalezas del sistema.
2.10. Cierre de la Parte 2
El Sistema CGS mecánico se consolidó alrededor de tres unidades fundamentales: centímetro, gramo y segundo.
Estas unidades le dieron al sistema su nombre, su escala y su estructura conceptual.
A partir de ellas se derivaron las magnitudes básicas de la mecánica:
La importancia del CGS no está únicamente en sus unidades, sino en su coherencia interna. Fue un sistema métrico, decimal y absoluto, diseñado para expresar la física con claridad matemática.
En la siguiente parte se estudiará la dina, unidad de fuerza del Sistema CGS, y se verá cómo surge directamente de la segunda ley de Newton.
PARTE 3 DE 6
La dina y la fuerza en el Sistema CGS
Después de establecer que el Sistema CGS mecánico se basa en el centímetro, el gramo y el segundo, corresponde estudiar su primera gran unidad derivada: la dina.
La dina es la unidad de fuerza del Sistema CGS.
Su símbolo es:
La dina surge directamente de la segunda ley de Newton:
donde (F) representa la fuerza, (m) la masa y (a) la aceleración.
En el Sistema CGS, la masa se mide en gramos:
y la aceleración se mide en centímetros por segundo cuadrado:
Por tanto, la unidad de fuerza queda expresada como:
A esta unidad se le da el nombre de dina:
Esto significa que una dina es la fuerza necesaria para comunicar a una masa de un gramo una aceleración de un centímetro por segundo cuadrado.
3.1. La fuerza como magnitud derivada
En el CGS, la fuerza no es una magnitud fundamental.
Las magnitudes fundamentales son:
La fuerza se deriva de ellas mediante la relación entre masa y aceleración.
La aceleración tiene dimensiones de longitud dividida entre tiempo al cuadrado:
Como la fuerza es masa por aceleración:
En el Sistema CGS, esto se convierte en:
o, de manera equivalente:
Esta es precisamente la unidad llamada dina:
La importancia conceptual de esta definición es grande: la fuerza no se define por el peso de un cuerpo, sino por la relación entre masa y aceleración. Por eso el CGS es un sistema absoluto.
3.2. Relación entre la dina y el newton
En el Sistema Internacional, la unidad de fuerza es el newton:
En el Sistema CGS, la unidad correspondiente es la dina:
Para comparar ambas unidades, se usan las equivalencias básicas:
Entonces:
Multiplicando las potencias de diez:
Por tanto:
Como:
se obtiene:
De manera inversa:
Es decir:
La dina es, por tanto, una unidad de fuerza mucho más pequeña que el newton.
3.3. Por qué la dina es una unidad pequeña
La pequeñez de la dina se debe a la escala del Sistema CGS.
El gramo es mucho menor que el kilogramo:
El centímetro es mucho menor que el metro:
Al multiplicar ambas reducciones, la unidad de fuerza queda reducida por un factor de:
Por eso:
Esta escala pequeña fue útil en muchos trabajos de laboratorio, especialmente cuando se estudiaban fuerzas débiles o fenómenos de pequeña escala. Sin embargo, para aplicaciones macroscópicas de ingeniería, la dina podía resultar incómoda, porque las fuerzas ordinarias producían números muy grandes.
3.4. Masa, peso y fuerza en CGS
La dina también ayuda a aclarar una confusión frecuente entre masa y peso.
En el CGS, el gramo es unidad de masa:
La dina es unidad de fuerza:
Una masa de un gramo no es una fuerza. Lo que tiene fuerza es su peso, y ese peso depende de la aceleración de la gravedad.
El peso se calcula mediante:
Cerca de la superficie terrestre, la aceleración de la gravedad en CGS es aproximadamente:
Por tanto, el peso aproximado de una masa de un gramo es:
Esto significa que una masa de un gramo pesa aproximadamente 980 dinas cerca de la superficie terrestre.
Por eso no deben confundirse estas dos expresiones:
La primera representa masa.
La segunda representa fuerza.
3.5. Diferencia con los sistemas gravitacionales
La dina confirma la diferencia entre el CGS y los sistemas gravitacionales.
En un sistema gravitacional, la fuerza suele asociarse al peso de una masa bajo la gravedad terrestre. Por eso aparecen unidades como el kilogramo-fuerza o la libra-fuerza.
En el CGS mecánico, en cambio, la fuerza se obtiene a partir de:
La unidad de fuerza no se define diciendo cuánto pesa un cuerpo, sino indicando qué aceleración produce una fuerza sobre una masa determinada.
La definición central es:
Esta definición no depende del valor local de la gravedad. Por eso la dina pertenece a un sistema absoluto de unidades.
3.6. Importancia histórica de la dina
La dina fue importante porque permitió expresar la fuerza dentro de una estructura completamente coherente.
A partir de tres unidades fundamentales:
se obtuvo una unidad de fuerza:
sin recurrir al peso ni a la gravedad terrestre como base.
Este fue un avance conceptual importante frente a los sistemas técnicos o gravitacionales. La dina mostró que la fuerza podía definirse de manera mecánica, general y reproducible.
Además, la dina sirvió como base para construir otras unidades del CGS. La más importante fue el ergio, unidad de trabajo y energía, que se obtiene al multiplicar una fuerza en dinas por una distancia en centímetros:
Así, la dina no fue una unidad aislada. Fue una pieza central en la construcción del edificio mecánico del Sistema CGS.
3.7. Cierre de la Parte 3
La dina es la unidad de fuerza del Sistema CGS mecánico.
Se define mediante la segunda ley de Newton:
Como el CGS mide la masa en gramos y la aceleración en centímetros por segundo cuadrado, la unidad de fuerza queda definida como:
Su relación con el Sistema Internacional es:
y, de manera inversa:
La dina expresa con claridad el carácter absoluto del CGS: la fuerza no se define por el peso de un cuerpo, sino por la relación entre masa y aceleración.
En la siguiente parte se estudiará el ergio, unidad de trabajo y energía del Sistema CGS, y se verá cómo surge al multiplicar una fuerza en dinas por una distancia en centímetros.
PARTE 4 DE 6
El ergio y otras unidades mecánicas derivadas del CGS
Después de definir la dina como unidad de fuerza del Sistema CGS, el siguiente paso natural es estudiar la unidad de trabajo y energía: el ergio.
El ergio es una de las unidades más representativas del CGS mecánico. Así como la dina muestra cómo el sistema deriva la fuerza a partir de masa y aceleración, el ergio muestra cómo deriva la energía a partir de fuerza y distancia.
El trabajo mecánico se define como:
donde (W) representa el trabajo, (F) la fuerza y (d) el desplazamiento en la dirección de la fuerza.
En el Sistema CGS, la fuerza se mide en dinas:
y la distancia se mide en centímetros:
Por tanto, la unidad de trabajo queda expresada como:
A esta unidad se le da el nombre de ergio:
El ergio es, entonces, el trabajo realizado por una fuerza de una dina cuando desplaza un cuerpo un centímetro en la dirección de la fuerza.
4.1. El ergio como unidad de trabajo y energía
El ergio no se aplica únicamente al trabajo mecánico. También se usa como unidad de energía, porque trabajo y energía tienen la misma dimensión física.
La energía puede entenderse como la capacidad de realizar trabajo. Por eso, si el trabajo se mide en ergios, la energía también se mide en ergios.
La definición fundamental es:
Como la dina se define mediante:
entonces el ergio puede expresarse en unidades fundamentales del CGS:
Por tanto:
Esta expresión muestra que el ergio depende únicamente del gramo, el centímetro y el segundo.
4.2. Relación entre el ergio y el julio
En el Sistema Internacional, la unidad de trabajo y energía es el julio:
En el Sistema CGS, la unidad correspondiente es el ergio:
Para comparar ambas unidades, usamos dos equivalencias:
Entonces:
Multiplicando:
Como:
se obtiene:
De manera inversa:
Es decir, un julio equivale a diez millones de ergios.
Esta relación muestra nuevamente la escala pequeña del Sistema CGS. El ergio fue útil en fenómenos de laboratorio y en ciertos campos de la física, pero para energías macroscópicas el julio resultó mucho más práctico.
4.3. La energía cinética en CGS
La energía cinética permite ver de manera clara la coherencia del sistema.
Su expresión general es:
En CGS, la masa se mide en gramos:
y la velocidad se mide en centímetros por segundo:
Por tanto:
Entonces la energía cinética queda expresada en:
que es precisamente el ergio:
Esto muestra que el ergio no es una unidad arbitraria. Surge de manera natural al aplicar las fórmulas mecánicas dentro de la estructura del CGS.
4.4. La energía potencial en CGS
La energía potencial gravitatoria cerca de la superficie terrestre se expresa mediante:
En el Sistema CGS, cada magnitud se expresa así:
Por tanto:
y finalmente:
Es decir:
Tanto la energía cinética como la energía potencial se expresan en ergios. Esa coherencia interna fue una de las virtudes principales del CGS mecánico.
4.5. La potencia en el Sistema CGS
La potencia se define como el trabajo realizado por unidad de tiempo:
En el Sistema CGS, el trabajo se mide en ergios y el tiempo en segundos. Por tanto, la unidad de potencia es:
También puede escribirse como:
La relación con el watt se obtiene a partir de:
Como:
entonces:
De manera inversa:
La potencia en CGS conserva la misma lógica del sistema: energía en ergios dividida entre tiempo en segundos.
4.6. La presión en el Sistema CGS
La presión se define como fuerza por unidad de área:
En el Sistema CGS, la fuerza se mide en dinas y el área en centímetros cuadrados. Por tanto:
Esta unidad recibe el nombre de baria:
La baria es la unidad CGS de presión.
Su relación con el pascal se obtiene usando:
Entonces:
Por tanto:
Es decir:
y de manera inversa:
La baria es otro ejemplo de cómo el CGS genera unidades derivadas de forma coherente, aunque no siempre cómodas para el uso técnico moderno.
4.7. La densidad en CGS
La densidad se define como masa por unidad de volumen:
En el Sistema CGS, la masa se mide en gramos y el volumen en centímetros cúbicos. Por tanto:
La unidad CGS de densidad es:
Esta unidad fue especialmente útil en química y en física experimental, porque se relaciona de manera sencilla con el agua y con el centímetro cúbico.
La equivalencia con el SI es:
Por ejemplo, la densidad del agua se expresa aproximadamente como:
o, en el SI:
Esta relación muestra una de las razones por las cuales el CGS fue tan cómodo en el laboratorio: muchas cantidades físicas tomaban valores numéricos simples.
4.8. Otras unidades mecánicas del CGS
Además de la dina, el ergio y la baria, el CGS desarrolló otras unidades útiles en campos específicos.
Una de ellas es el poise, unidad de viscosidad dinámica:
Su relación con el SI es:
También aparece el stokes, unidad de viscosidad cinemática:
Su relación con el SI es:
Estas unidades muestran que el CGS no se limitó a la mecánica elemental. También fue usado en áreas como fluidos, capilaridad, viscosidad, física experimental y química física.
Sin embargo, no todas sus unidades tuvieron la misma importancia histórica. Para comprender la estructura principal del CGS mecánico, las más importantes son la dina y el ergio.
4.9. Coherencia interna de las unidades derivadas
La fuerza del CGS está en su coherencia.
Desde tres unidades fundamentales:
se derivan las principales unidades mecánicas:
La lógica es transparente.
La fuerza surge de masa y aceleración.
La energía surge de fuerza y distancia.
La potencia surge de energía y tiempo.
La presión surge de fuerza y área.
La densidad surge de masa y volumen.
Esta claridad hizo que el CGS fuera muy valioso para la enseñanza, el análisis dimensional y la física experimental.
4.10. Cierre de la Parte 4
El Sistema CGS mecánico no se reduce a sus tres unidades fundamentales. Su verdadera importancia aparece cuando esas unidades permiten construir un conjunto coherente de unidades derivadas.
La dina expresa la fuerza:
El ergio expresa el trabajo y la energía:
y también:
La baria expresa la presión:
La densidad se expresa de manera natural como:
Estas unidades muestran el carácter absoluto y coherente del CGS. No dependen del peso ni de la gravedad local como fundamento, sino de relaciones físicas generales.
En la siguiente parte se estudiarán las ventajas y limitaciones del CGS mecánico: por qué fue tan útil para la física experimental y por qué, al mismo tiempo, terminó siendo desplazado por sistemas como el MKS, el MKSA y finalmente el Sistema Internacional.
PARTE 5 DE 6
Ventajas y limitaciones del Sistema CGS mecánico
El Sistema CGS mecánico fue uno de los grandes instrumentos conceptuales de la física del siglo XIX. Su importancia no se limita a sus unidades fundamentales ni a sus unidades derivadas. También debe entenderse por el papel que desempeñó en la organización de la ciencia experimental.
El CGS permitió expresar muchas magnitudes mecánicas de manera coherente, métrica y decimal. Fue especialmente útil en laboratorios, donde las longitudes y masas involucradas eran pequeñas. Además, ofreció una base clara para construir unidades como la dina y el ergio sin depender del peso ni de la gravedad local.
Sin embargo, el mismo sistema que resultaba tan cómodo para ciertos fenómenos de laboratorio presentaba dificultades en otros contextos. Sus unidades podían ser demasiado pequeñas para la ingeniería macroscópica, y su extensión hacia la electricidad y el magnetismo produjo varias ramas que complicaron su uso.
Por eso el CGS debe entenderse como un sistema históricamente poderoso, pero también limitado.
5.1. Primera ventaja: era un sistema absoluto
La primera gran ventaja del CGS fue su carácter absoluto.
En el sistema, la fuerza no se define a partir del peso de un cuerpo, sino a partir de la masa y la aceleración:
Esto significa que la unidad de fuerza no depende de la gravedad terrestre. La dina se define como:
Esta definición puede aplicarse en cualquier lugar, porque no depende de que el experimento se realice en la Tierra, en la Luna o en otro planeta.
Esa fue una diferencia fundamental frente a los sistemas gravitacionales, en los cuales la fuerza se vincula al peso de una masa bajo la gravedad terrestre.
En el CGS, la masa es fundamental.
La fuerza es derivada.
Ese cambio conceptual fue decisivo para la física científica.
5.2. Segunda ventaja: era métrico y decimal
El CGS también fue ventajoso porque pertenecía a la tradición métrica decimal.
Sus unidades fundamentales estaban relacionadas con el metro y el kilogramo mediante potencias de diez:
Estas relaciones hacían que las conversiones fueran mucho más ordenadas que en sistemas tradicionales basados en pies, pulgadas, yardas, libras o galones.
La estructura decimal facilitaba el cálculo, reducía errores y permitía pasar de una escala a otra sin recurrir a equivalencias irregulares.
Esta ventaja era especialmente importante en la ciencia del siglo XIX, cuando los cálculos se realizaban manualmente y la claridad numérica tenía un valor práctico enorme.
5.3. Tercera ventaja: se ajustaba bien a la escala del laboratorio
El CGS fue particularmente útil en física experimental porque trabajaba con unidades pequeñas.
El centímetro era adecuado para longitudes de laboratorio.
El gramo era adecuado para masas pequeñas.
El segundo ya era una unidad de tiempo ampliamente aceptada.
Por eso la base del sistema:
encajaba muy bien con experimentos de mecánica, óptica, capilaridad, magnetismo, electricidad, química física y fenómenos de pequeña escala.
En muchos casos, trabajar en centímetros y gramos producía números más manejables que trabajar en metros y kilogramos.
Por ejemplo, una longitud de laboratorio podía escribirse como:
en lugar de:
Esa diferencia parece pequeña, pero en la práctica experimental podía facilitar la escritura, el cálculo y la interpretación de los resultados.
5.4. Cuarta ventaja: sus unidades derivadas eran coherentes
Otra virtud del CGS fue la coherencia de sus unidades derivadas.
La fuerza se obtenía a partir de masa y aceleración:
La energía se obtenía a partir de fuerza y distancia:
La presión se obtenía a partir de fuerza y área:
La densidad se expresaba como masa por volumen:
Esta coherencia hacía del CGS un sistema muy útil para comprender análisis dimensional. Las unidades no aparecían como nombres aislados, sino como consecuencias de relaciones físicas.
En ese sentido, el CGS fue un sistema pedagógicamente poderoso. Ayudaba a ver cómo una ley física produce una unidad derivada.
5.5. Quinta ventaja: facilitó la física clásica y experimental
El CGS fue ampliamente usado en la física clásica porque proporcionaba una base ordenada para muchos cálculos.
En mecánica, permitía expresar fuerza, energía, presión, cantidad de movimiento y densidad de manera coherente.
En óptica, capilaridad y fenómenos de superficie, sus unidades pequeñas resultaban convenientes.
En electricidad y magnetismo, aunque generó dificultades, también permitió desarrollar sistemas especializados que fueron muy importantes en la física teórica y experimental.
Por eso el CGS no debe verse como una curiosidad histórica. Fue una herramienta real de trabajo científico.
Durante décadas, muchos textos, artículos y resultados de física se escribieron en alguna forma del sistema CGS.
5.6. Primera limitación: unidades demasiado pequeñas para la ingeniería
La principal ventaja del CGS en el laboratorio se convertía en desventaja en la ingeniería macroscópica.
La dina era muy pequeña:
Esto significa que:
Una fuerza relativamente común en ingeniería podía producir números muy grandes en dinas.
Lo mismo ocurría con el ergio:
Por tanto:
Una energía ordinaria expresada en ergios podía convertirse rápidamente en un número enorme.
Esta escala era útil para fenómenos pequeños, pero incómoda para máquinas, estructuras, motores, construcción, transporte o aplicaciones industriales.
Por eso el MKS y luego el SI resultaron más adecuados para la ingeniería moderna.
5.7. Segunda limitación: no era el sistema más cómodo para la tecnología industrial
El CGS nació en un ambiente científico de laboratorio, no como respuesta directa a las necesidades de la gran ingeniería industrial.
El metro, el kilogramo y el segundo resultaban más adecuados para muchas aplicaciones técnicas. Las máquinas, los edificios, las estructuras, los motores y los sistemas de transporte suelen manejar longitudes, masas, fuerzas y energías de escala mayor.
En ese contexto, el MKS ofrecía unidades más cómodas.
La comparación básica es clara:
El CGS era más natural para ciertos laboratorios.
El MKS era más natural para muchas aplicaciones técnicas e industriales.
Esta diferencia de escala fue una de las razones por las cuales el CGS terminó perdiendo terreno frente al MKS, el MKSA y el SI.
5.8. Tercera limitación: el electromagnetismo complicó el sistema
La mecánica del CGS era clara.
El problema apareció con la electricidad y el magnetismo.
Cuando se intentó extender la base:
a los fenómenos electromagnéticos, no surgió una única solución simple. Aparecieron varias formas de organizar las unidades eléctricas y magnéticas.
Entre ellas:
- el sistema CGS electrostático;
- el sistema CGS electromagnético;
- el sistema gaussiano;
- el sistema Lorentz-Heaviside.
Esto produjo una situación compleja: el nombre “CGS” podía referirse a varios sistemas distintos, según el contexto.
En mecánica, el CGS era bastante directo.
En electromagnetismo, el CGS se volvió ramificado.
Esa ramificación fue una de sus mayores debilidades frente a los sistemas posteriores.
5.9. Cuarta limitación: coexistencia de varios sistemas CGS
La existencia de varias ramas electromagnéticas produjo confusión.
Una misma magnitud eléctrica o magnética podía recibir tratamientos diferentes dependiendo del sistema usado. Las ecuaciones podían cambiar de forma y las constantes podían aparecer en lugares distintos.
Esto no era un problema menor. Para estudiantes, ingenieros y científicos que trabajaban en áreas aplicadas, la coexistencia de varias versiones del CGS podía resultar difícil.
El sistema ya no era simplemente:
sino una familia de sistemas relacionados, pero no idénticos.
Por eso conviene distinguir siempre entre:
y:
El CGS mecánico es el tronco.
Las variantes electromagnéticas son ramas.
Esa distinción es necesaria para evitar errores históricos y conceptuales.
5.10. Quinta limitación: ausencia inicial de una cuarta unidad eléctrica independiente
El CGS mecánico se construyó con tres unidades fundamentales:
Esta base era suficiente para la mecánica clásica. Sin embargo, al avanzar la electricidad y el magnetismo, se hizo cada vez más conveniente introducir una unidad eléctrica independiente.
Esa fue una de las ideas que más tarde impulsó el sistema Giorgi, el MKSA y finalmente el SI.
El paso conceptual fue pasar de tres unidades mecánicas:
a una estructura con una cuarta unidad eléctrica:
En el SI, esa cuarta magnitud es la corriente eléctrica, medida en amperios:
El CGS no nació con esa estructura. Esa ausencia contribuyó a las dificultades electromagnéticas del sistema.
5.11. Sexta limitación: el SI terminó ofreciendo una estructura más universal
El Sistema Internacional de Unidades terminó desplazando al CGS porque ofreció una solución más amplia, práctica y unificada.
El SI integró mecánica, electricidad, magnetismo, termodinámica, cantidad de sustancia, intensidad luminosa y otras áreas dentro de una estructura común.
Su base moderna incluye unidades como:
Esta estructura resultó más adecuada para la ciencia, la ingeniería, la industria, el comercio internacional, la educación y la metrología oficial.
El CGS tuvo una importancia enorme, pero el SI ofreció mayor alcance institucional y técnico.
Por eso el CGS quedó como un sistema histórico, especializado y todavía presente en ciertos campos, pero ya no como sistema general dominante.
5.12. Campos donde el CGS dejó huella
Aunque el SI desplazó al CGS en el uso general, muchas unidades CGS continuaron apareciendo en áreas especializadas.
La dina y el ergio permanecieron en textos clásicos.
El gauss siguió siendo muy conocido en magnetismo.
El oersted apareció durante mucho tiempo en campos magnéticos.
El poise y el stokes se mantuvieron en viscosidad.
El centímetro cúbico siguió siendo muy común en laboratorio, medicina y química.
Esto muestra que un sistema de unidades puede perder su posición oficial dominante y, aun así, dejar una huella duradera.
El CGS no desapareció de un día para otro. Fue absorbido, desplazado y conservado parcialmente en distintos contextos.
5.13. El valor histórico del CGS
El valor histórico del CGS está en haber servido como puente.
Fue puente entre el sistema métrico decimal y los sistemas absolutos modernos.
Fue puente entre la mecánica clásica y la física electromagnética.
Fue puente entre la medición práctica y la metrología científica.
Fue puente entre la física de laboratorio del siglo XIX y los sistemas más universales del siglo XX.
Su historia muestra que un sistema de unidades no es solo una tabla de equivalencias. Es una forma de organizar la ciencia.
El CGS enseñó a construir unidades a partir de leyes físicas.
Mostró la fuerza de los sistemas absolutos.
Reveló las dificultades de extender la mecánica al electromagnetismo.
Preparó el terreno para el MKS, el MKSA y el SI.
Por eso su importancia no debe medirse solo por su uso actual, sino por su papel en la evolución de la física moderna.
5.14. Balance general del Sistema CGS mecánico
El balance del CGS mecánico puede resumirse en dos columnas conceptuales.
Sus fortalezas fueron:
- claridad mecánica;
- coherencia dimensional;
- base métrica decimal;
- utilidad en laboratorio;
- independencia respecto a la gravedad local;
- importancia en la física clásica;
- valor pedagógico para el análisis dimensional.
Sus limitaciones fueron:
- unidades muy pequeñas para ingeniería;
- dificultad al extenderse al electromagnetismo;
- coexistencia de varias ramas CGS;
- menor comodidad frente al MKS en aplicaciones macroscópicas;
- desplazamiento progresivo por el MKSA y el SI.
Este balance permite ubicarlo con justicia histórica. El CGS no fue un error ni una etapa menor. Fue un sistema brillante para su época, pero no definitivo.
5.15. Cierre de la Parte 5
El Sistema CGS mecánico fue un sistema métrico, decimal, absoluto y coherente. Su estructura basada en centímetro, gramo y segundo permitió construir unidades derivadas como la dina, el ergio y la baria de manera clara.
Su mayor fortaleza fue la coherencia.
Su mayor campo de aplicación fue la física experimental.
Su mayor limitación fue la dificultad para convertirse en un sistema universal de ciencia, ingeniería y tecnología.
El CGS fue excelente para muchos problemas de laboratorio, pero menos cómodo para aplicaciones industriales de gran escala. Además, al intentar extenderse al electromagnetismo, produjo varias ramas que complicaron su uso.
Por eso el CGS debe entenderse como una etapa decisiva en la historia de la metrología científica: no como el punto final, sino como un sistema que preparó el camino hacia estructuras más amplias, como el MKS, el MKSA y el Sistema Internacional de Unidades.
En la siguiente parte se estudiará el límite más importante del CGS mecánico: su dificultad para describir de manera única y sencilla los fenómenos eléctricos y magnéticos. Ese problema abrirá el camino hacia los sistemas CGS electrostático, electromagnético, gaussiano y Lorentz-Heaviside.
PARTE 6 DE 6
El límite del CGS mecánico ante el electromagnetismo
El Sistema CGS mecánico fue claro, coherente y poderoso mientras se aplicó a las magnitudes propias de la mecánica: longitud, masa, tiempo, velocidad, aceleración, fuerza, trabajo, energía, potencia, presión y densidad.
Su estructura básica era sencilla:
A partir de esas tres unidades se podían construir unidades derivadas como la dina y el ergio:
Para la mecánica, esta estructura funcionaba muy bien. El problema apareció cuando los físicos intentaron usar la misma base para describir los fenómenos eléctricos y magnéticos.
La electricidad y el magnetismo no encajaron de manera única y sencilla dentro del CGS mecánico. Esa dificultad produjo una de las consecuencias más importantes en la historia de los sistemas de unidades: el nacimiento de varias ramas electromagnéticas del CGS.
Aquí solo se enuncian como consecuencia del límite del CGS mecánico; su desarrollo completo corresponde a los capítulos siguientes.
6.1. La mecánica era clara; el electromagnetismo no
En mecánica, las principales magnitudes podían derivarse directamente de longitud, masa y tiempo.
La fuerza se obtenía de:
La energía se obtenía de:
La presión se obtenía de:
En todos esos casos, el camino dimensional era directo.
Pero la electricidad y el magnetismo planteaban preguntas nuevas:
¿Qué unidad debía usarse para la carga eléctrica?
¿Qué unidad debía usarse para la corriente?
¿Cómo debía definirse el campo eléctrico?
¿Cómo debía definirse el campo magnético?
¿Debían aparecer constantes en las ecuaciones?
¿Debía introducirse una unidad eléctrica independiente?
Estas preguntas no tenían una única respuesta inmediata dentro de la base:
Por eso el CGS mecánico, que era tan ordenado en mecánica, empezó a ramificarse cuando entró en el terreno electromagnético.
6.2. El problema de la carga eléctrica
La carga eléctrica no aparece de manera directa en la mecánica de Newton. No es una longitud, no es una masa y no es un tiempo.
Sin embargo, la carga produce fuerzas. Dos cargas eléctricas pueden atraerse o repelerse. Esto permitió intentar definir la carga a partir de la fuerza mecánica que produce.
En una forma simplificada, la ley de Coulomb puede escribirse como:
donde (F) es la fuerza eléctrica, (q1) y (q2) son las cargas, (r) es la distancia entre ellas y (k) es una constante que depende del sistema de unidades.
El punto delicado está en esa constante.
Según cómo se elija el sistema de unidades, la constante puede tomar formas distintas. Incluso puede hacerse igual a 1 mediante una elección adecuada de la unidad de carga.
En el sistema CGS electrostático, se adopta una forma en la que la ley se escribe de manera simple:
Esta elección define la carga eléctrica a partir de la fuerza entre cargas.
Pero esa no fue la única posibilidad.
También podía definirse una unidad electromagnética a partir de los efectos magnéticos de la corriente. Así aparecía otro camino.
El resultado fue que el CGS no produjo una sola unidad eléctrica natural, sino varias alternativas.
6.3. El nacimiento de dos caminos: ESU y EMU
Al extender el CGS hacia la electricidad y el magnetismo aparecieron dos ramas principales.
La primera fue el sistema CGS electrostático, conocido como ESU o CGSE.
La segunda fue el sistema CGS electromagnético, conocido como EMU o CGSM.
El sistema electrostático partía de la fuerza entre cargas eléctricas.
El sistema electromagnético partía de los efectos magnéticos asociados a corrientes eléctricas.
Ambos usaban la misma base mecánica:
pero asignaban dimensiones diferentes a las magnitudes eléctricas y magnéticas.
Esta fue una dificultad enorme.
En mecánica, una fuerza era una fuerza, una energía era una energía y una presión era una presión.
En electromagnetismo, una misma magnitud podía tomar formas distintas según se trabajara en ESU o en EMU.
Por eso el CGS dejó de ser un sistema único y se convirtió en una familia de sistemas relacionados.
6.4. El papel de la velocidad de la luz
Una de las señales más profundas de la dificultad electromagnética del CGS fue la aparición de la velocidad de la luz como factor de relación entre las ramas electrostática y electromagnética.
La velocidad de la luz en centímetros por segundo es aproximadamente:
En las relaciones entre unidades electrostáticas y electromagnéticas del CGS aparece este factor (c). Por ejemplo, para la carga eléctrica:
Aquí (abC) representa el abcoulomb, unidad de carga del sistema electromagnético CGS, y (statC) representa el statcoulomb, unidad de carga del sistema electrostático CGS.
Esta relación muestra que las dos ramas no eran simplemente dos nombres para la misma cosa. Estaban conectadas por una constante física fundamental: la velocidad de la luz.
Este hecho tuvo enorme importancia histórica. Indicaba que la electricidad, el magnetismo y la luz estaban profundamente relacionados.
Pero también revelaba una dificultad metrológica: el CGS mecánico no bastaba para producir una estructura electromagnética única y sencilla.
6.5. El sistema gaussiano como solución híbrida
Ante la existencia de las ramas electrostática y electromagnética, apareció una solución híbrida: el sistema CGS gaussiano.
El sistema gaussiano combinó aspectos del sistema electrostático y del sistema electromagnético. En términos generales, trató de usar lo más conveniente de cada rama para construir un sistema útil en física teórica.
Esta solución fue importante, especialmente en electromagnetismo clásico, óptica, relatividad y física teórica.
Sin embargo, también confirmó que el CGS ya no podía entenderse como un único sistema simple.
La secuencia histórica quedaba así:
El sistema gaussiano fue poderoso, pero no eliminó por completo la complejidad. Más bien la organizó dentro de un marco más útil para ciertos campos de la física.
6.6. El sistema Lorentz-Heaviside y la racionalización
Otra rama importante fue el sistema Lorentz-Heaviside, también llamado sistema gaussiano racionalizado.
La racionalización buscaba reorganizar las ecuaciones electromagnéticas para que ciertos factores geométricos, especialmente los relacionados con (4\pi), aparecieran en los lugares más convenientes.
El factor (4\pi) aparece naturalmente en problemas con simetría esférica, porque el área de una esfera es:
En los sistemas no racionalizados, factores como (4\pi) podían aparecer en ecuaciones donde resultaban incómodos. La racionalización intentó distribuirlos de manera más ordenada.
El sistema Lorentz-Heaviside tuvo importancia en física teórica, relatividad y teoría de campos. Pero nuevamente, no fue simplemente el CGS mecánico original. Fue una variante electromagnética más sofisticada.
6.7. La gran limitación: faltaba una unidad eléctrica independiente
El problema de fondo era que el CGS mecánico tenía solo tres unidades fundamentales:
Esto bastaba para la mecánica clásica, pero resultaba insuficiente para organizar de forma sencilla toda la electricidad y el magnetismo.
Con el tiempo se hizo cada vez más claro que era conveniente introducir una cuarta magnitud fundamental: la corriente eléctrica.
Ese fue uno de los pasos decisivos hacia los sistemas posteriores.
La estructura pasó de:
a:
donde (I) representa la corriente eléctrica.
En el Sistema Internacional, la corriente eléctrica se mide en amperios:
Este cambio permitió construir sistemas más adecuados para la ciencia, la ingeniería y la tecnología eléctrica.
El CGS intentó derivar las unidades electromagnéticas desde la base mecánica. Los sistemas posteriores prefirieron introducir una unidad eléctrica fundamental.
Esa diferencia explica por qué el CGS fue brillante en mecánica, pero limitado como sistema universal.
6.8. Del CGS al MKS, MKSA y SI
La dificultad electromagnética del CGS ayudó a preparar el camino hacia otros sistemas.
El MKS adoptó como base el metro, el kilogramo y el segundo:
Su escala era más cómoda para muchas aplicaciones técnicas e industriales.
Luego, el desarrollo del sistema Giorgi y del MKSA introdujo una cuarta unidad eléctrica, el amperio:
Esta estructura resultó mucho más conveniente para integrar mecánica y electromagnetismo.
Finalmente, el Sistema Internacional de Unidades amplió y organizó esta base en una estructura universal:
El SI no negó la importancia histórica del CGS. Más bien heredó parte de su lógica: coherencia, derivación de unidades y búsqueda de universalidad. Pero la llevó a una estructura más amplia y más adecuada para la ciencia y la tecnología modernas.
6.9. Por qué el CGS no desapareció por completo
Aunque el SI desplazó al CGS como sistema general, el CGS no desapareció por completo.
Algunas de sus unidades siguieron usándose en campos especializados.
En magnetismo, el gauss y el oersted continuaron apareciendo durante mucho tiempo.
En viscosidad, el poise y el stokes siguieron siendo comunes.
En física teórica y astrofísica, varias formas del CGS se mantuvieron por tradición, conveniencia o continuidad con literatura clásica.
Esto muestra que los sistemas de unidades no desaparecen de manera instantánea. Pueden perder su lugar oficial y, aun así, permanecer en áreas específicas.
El CGS fue desplazado como sistema general, pero dejó una huella profunda.
6.10. Balance final del Sistema CGS mecánico
El Sistema CGS mecánico puede resumirse como una de las grandes etapas en la construcción de la metrología científica moderna.
Su base fue simple:
Su carácter fue absoluto:
Su unidad de fuerza fue la dina:
Su unidad de energía fue el ergio:
Su mayor virtud fue la coherencia.
Su mayor campo de aplicación fue la física experimental.
Su mayor dificultad apareció al extenderse hacia el electromagnetismo.
Por eso el CGS debe entenderse como un sistema exitoso, pero no definitivo. Fue una solución extraordinaria para una etapa de la ciencia, pero no la solución final para todas las ramas de la física y la ingeniería.
6.11. Cierre del capítulo
El Sistema CGS mecánico fue el primer gran sistema métrico absoluto ampliamente usado por la física moderna. Nació de la necesidad de ordenar las unidades científicas y encontró en el centímetro, el gramo y el segundo una base sencilla, decimal y coherente.
A partir de esa base construyó unidades derivadas como la dina, el ergio y la baria. Con ellas, la mecánica pudo expresarse de manera clara dentro de una estructura absoluta, independiente del peso y de la gravedad local.
Pero el electromagnetismo reveló sus límites.
Al intentar describir cargas, corrientes, campos eléctricos y campos magnéticos usando solo centímetro, gramo y segundo, el CGS se dividió en varias ramas: electrostática, electromagnética, gaussiana y Lorentz-Heaviside.
Esa ramificación fue al mismo tiempo una muestra de riqueza científica y una fuente de dificultad práctica.
El CGS preparó el camino hacia sistemas más amplios: el MKS, el MKSA y finalmente el Sistema Internacional de Unidades.
Su lugar histórico es, por tanto, decisivo. No fue simplemente un sistema antiguo. Fue una etapa fundamental en la transición desde las unidades tradicionales y métricas iniciales hacia la metrología científica moderna.
El CGS enseñó que un sistema de unidades debe ser coherente con las leyes físicas. También mostró que la mecánica, por sí sola, no bastaba para organizar toda la física. Esa lección será indispensable para comprender los sistemas que siguen: el CGS electrostático, el CGS electromagnético, el sistema gaussiano y el sistema Lorentz-Heaviside.
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