MAGNITUDES FÍSICAS

MAGNITUDES FÍSICAS

Propiedades de la materia Las personas, los animales, las plantas, las bacterias, las piedras, los lagos, las casas, el aire, los planetas, las estrellas y el Sol son diferentes formas de lo que los científicos llaman materia. Por materia se entiende todo aquello que integra los cuerpos, que ocupa un lugar en el espacio y que puede encontrarse en estado sólido, líquido, gaseoso o plasma.

Magnitudes físicas

• Es posible medir algunos atributos o cualidades (propiedades) de las personas, animales, plantas, objetos y sustancias; otros no se pueden medir. Entre los primeros se encuentran la masa, el volumen, la temperatura y el peso. Algunos de los que no se pueden medir son la belleza, el patriotismo, el miedo o el dolor. La física es la ciencia que se encarga, entre otras cosas, de los atributos medibles de los cuerpos.
• En esta ciencia denominamos magnitud física a cualquier característica de los cuerpos que es posible medir.

Magnitudes fUNDAMENTALES Y DERIVADAS

• Las magnitudes o magnitudes físicas se han clasificado en magnitudes fundamentales y magnitudes derivadas. Las fundamentales son las que se pueden definir con independencia de las demás.
• El Comité Internacional de Pesas y Medidas estableció siete magnitudes fundamentales.
• Las magnitudes derivadas son las que se obtienen con la combinación adecuada de las magnitudes fundamentales.

MAGNITUDES FÍSICAS FUNDAMENTALES

LONGITUD

TEMPERATURA

MASA

INTENSIDAD LUMINOSA

TIEMPO

CANTIDAD DESUSTANCIA

CORRIENTE ELÉCTRICA

El proceso de medición

La respuesta a muchas preguntas de la vida cotidiana depende, en gran medida, de las indicaciones de un aparato de medida. ¿Qué hora es? (reloj) ¿Qué temperatura tiene el niño? (termómetro clínico) ¿Qué tan alto eres? (cinta métrica) ¿Cuál es la presión en esa ciudad? (barómetro) ¿Se han desinflado las llantas? (manómetro) ¿Voy demasiado rápido? (velocímetro) ¿Cuánto pesa el papel periódico? (dinamómetro) ¿Qué volumen de agua hay que agregarle? (probeta), entre otras más. Medir ha sido siempre una necesidad para el hombre, el hombre para poder conocer necesita medir.

La medición surge de la comparación, que es algo que el hombre, con conciencia o sin ella, hace continuamente. Comparar unas cosas con otras es algo tan natural en el hombre como respirar. La comparación es la base de la medida. Hacemos comparaciones que van desde las muy sencillas y naturales, como que la niña es más pequeña que su hermano o que el perro pesa más que el gato, hasta comparaciones expresadas en términos de medidas numéricas precisas, como que la caja tiene una masa de 80 kilogramos, lo que quiere decir que la masa de la caja es 80 veces mayor que la de 1 kilogramo.

Medir una cantidad es compararla con otra de la misma magnitud tomada como referencia.

MEDICIONES DIRECTAS O INDIRECTAS

Una medición indirecta es la que supone una medida directa (de algo que no es lo que se mide) y cómputo. En este tipo de medición para obtener el valor de la magnitud que se desea conocer se tiene que emplear una fórmula o ecuación. Por ejemplo, para determinar el área se tienen que realizar mediciones directas del largo y ancho de la página y sustituir estas medidas en la fórmula: área = largo x ancho.

Una medición directa se realiza comparando la magnitud que se desea conocer con las unidades de una escala material y contando el número de veces que la unidad está contenida en la magnitud a medir. Estimar el ancho de este libro con una regla es un ejemplo de medición directa.

UNIDAD DE MEDIDA

Para efectuar una medida es preciso disponer de una unidad, que será de la misma naturaleza que la magnitud que se desea calcular. Establecida la unidad, se determinarán las veces que dicha unidad está contenida en aquella magnitud para medirla. El resultado será un número que reflejará las veces que es mayor o menor que la unidad escogida. Una magnitud sin su respectiva unidad no es una magnitud física, pues no brinda la información necesaria; por ejemplo: decir “la longitud de un escritorio es 60” no es igual a decir “la longitud del escritorio es de 60 cm”

los patrones de medidas tienen que cumplir las siguientes condiciones para su uso:

1. Ser inalterable: no ha de cambiar con el tiempo ni en función de quien realice la medida. 2. Ser universal: utilizada y reproducible fácilmente en todos los países. Las mediciones de las magnitudes físicas son sumamente importantes para comprender la naturaleza y los fenómenos que nos rodean; con esto, el ser humano ha podido comprender y reproducir, en algunas ocasiones, ciertos fenómenos naturales.

Algunas reglas de escritura SI

Descripción

Incorrecto

Correcto

Los símbolos de las unidades deben escribirse en caracteres romanos rectos, NO en cursiva. Se escriben en carácter romano recto los símbolos de los elementos químicos y los que representen constantes matemáticas invariables y funciones u operadores definidos.

m Pa Argón Ar Carbono C e = 2,718 281 8… exponencial de x: exp x diferencial de x: dx seno de x: sen x

m Pa Argón Ar Carbono C e = 2,718 281 8… exponencial de x: exp x diferencial de x: dx seno de x: sen x

Algunas reglas de escritura SI

Descripción

Incorrecto

Correcto

Los nombres de las unidades se escriben con minúscula inicial. Los símbolos de las unidades deben escribirse en minúscula, a excepción de los que derivan de nombres de científicos. No deben utilizarse abreviaturas.

metro m segundo s amperio A pascal Pa milisegundo ms

Mtr Seg Amp. pa milis

Algunas reglas de escritura SI

Descripción

Incorrecto

Correcto

Los símbolos de las unidades se escriben sin punto final, salvo en el caso de que con el símbolo finalice una frase. Los símbolos de las unidades no deben ponerse en plural, ya que la letra “s” puede originar confusión, al representar al segundo.

50 mm 50 kg

50 mm. 50 kgs

Algunas reglas de escritura SI

Descripción

Incorrecto

Correcto

El signo de multiplicación para indicar el producto de dos o más unidades es, preferentemente, un punto centrado a media altura

N · m, N m, para designar: newton metro o m · N, para designar: metro newton

mN que se confunde con milinewton

Transformación de unidades

En la vida cotidiana puedes emplear diversas unidades para medir la misma magnitud. Así, para medir el tiempo que vive una persona empleas años, mientras que para medir el tiempo que dura un partido de fútbol empleas minutos. De este modo, al emplear diversas unidades para distintas actividades y trabajos es necesario convertir la cantidad expresada en una unidad determinada a otra unidad. Matemáticamente, si queremos cambiar de unidades, usamos factores de conversión, que son enunciados de equivalencia expresados en forma de cocientes.

FACTORES DE CONVERSIÓN DE UNIDADES

EJERCICIOS

1. Convertir 15 in a centímetros.
2. Un jugador de baloncesto tiene 6.5 ft de estatura. ¿Qué estatura tiene en metros?
3. ¿Cuántos segundos hay en un mes de 30 días?
4. El récord mundial de rapidez terrestre es de 763 mi/h, establecido por Andy Green el 15 de octubre de 1997 en el automóvil con motor a reacción Thrust SSC. Exprese esta rapidez en metros/segundo.
5. Un tablero de avisos tiene un área de 2.5 m2. Exprese esta área en centímetros cuadrados (cm2).

EJERCICIOS

1. El diamante tallado más grande del mundo es la Primera Estrella de África (montado en el cetro real británico y guardado en la Torre de Londres). Su volumen es de 1.84 pulgadas cúbicas. ¿Cuál es su volumen en centímetros cúbicos? ¿Y en metros cúbicos? 2. En una autopista interestatal en una region rural de Wyoming, un automovil viaja con una rapidez de 38.0 m/s. ¿El conductor rebaso el limite de velocidad de 75.0 mi/h? 3. La densidad del bronce es de 8.89 g/cm3. ¿Cuál es su densidad en kilogramos por metro cúbico? 4. Dos estudiantes difieren en lo que consideran la rapidez mas alta, a) 1 km/h o b) 1 m/s. ¿Cuál elegiría usted? 5. Un estadounidense y un europeo están comparando el rendimiento de la gasolina en sus respectivas camionetas. El estadounidense calcula que obtiene 10 mi/gal, y el europeo, 10 km/L. ¿Qué vehículo rinde mas?

6. Al convertir una señal de camino al sistema métrico, sólo se ha cambiado parcialmente. Se indica que una población está a 60 km de distancia, y la otra a 50 millas de distancia (1 milla = 1,61 km). ¿Cuál población está más distante y en cuántos kilómetros? 7. Un campo cuadrado que mide 100 m por 100 m tiene un área de 1 hectárea. Un acre tiene un área de 43,600 ft2. Si un campo tiene un área de 12 acres, ¿cuál es su equivalencia en hectáreas? 8. Una pirámide tiene una altura de 481 ft y su base cubre una area de 13.0 acres. El volumen de una pirámide esta dado por la expresion V = 1/3Bh, donde B es el area de la base y h es la altura. Encuentre el volumen de esta pirámide en metros cubicos. (1 acre = 43 560 ft2) 9. La piramide descrita en el problema anterior contiene aproximadamente 2 millones de bloques de piedra que en promedio pesan 2.50 toneladas cada uno. Encuentre el peso de esta pirámide en libras.