En la figura se muestra la llamada regla del triángulo y otra equivalente que es la conocida regla del paralelogramo.
En la práctica es conveniente sustituir una fuerza por la suma equivalente de dos fuerzas. Este proceso se conoce como descomposición de la fuerza en componentes perpendiculares, puesto que estas forman un ángulo de 90 grados. Así, a = ax + ay .
Es posible relacionar los valores de las componentes perpendiculares ax y ay con a mediantes relaciones trigonométricas: ax = a cos θ; ay = a sen θ y tan θ = ay/ ax.
Composición de fuerzas no concurrentes gráficamente
1) Metrología: es la ciencia que estudia las mediciones.
2) Medir: consiste en comparar las veces que una propiedad de un determinado objeto contiene a otro que se toma como referencia.
3) Magnitud: es la denominación que se les da a ciertas propiedades de los cuerpos, y que son susceptibles de ser medidos.
4) Medida: es la cuantificación de una determinada magnitud.
5) Unidad de medida: Es la especie (m, kg, m/s... ) asignada al valor cuantitativo.
Magnitudes fundamentales y derivadas
1) Magnitudes fundamentales: son aquellas magnitudes que no derivan de ninguna otra.
En el sistema internacional existen siete (7) magnitudes fundamentales:
Longitud (m) Intensidad luminosa (cd) Masa (kg) Intensidad de corriente eléctrica (A) Tiempo (s) Cantidad de materia (mol) Temperatura (°k)
2) Magnitudes derivadas: son aquellas magnitudes que relacionan dos o más magnitudes fundamentales.
Como ejemplos de magnitudes derivadas, tenemos:
Velocidad (m/s), aceleración (m/s2)......
Magnitudes y medida
El
gran físico inglés Kelvin consideraba que solamente puede aceptarse como
satisfactorio nuestro conocimiento si somos capaces de expresarlo mediante
números. Aun cuando la afirmación de Kelvin tomada al pie de la letra supondría
la descalificación de valiosas formas de conocimiento, destaca la importancia
del conocimiento cuantitativo. La operación que permite expresar una propiedad
o atributo físico en forma numérica es precisamente la medida.
Magnitud, cantidad y unidad
La
noción de magnitud está inevitablemente relacionada con la de medida. Se
denominan magnitudes a ciertas propiedades o aspectos observables de un sistema
físico que pueden ser expresados en forma numérica. En otros términos, las
magnitudes son propiedades o atributos medibles .
La
longitud, la masa, el volumen, la fuerza, la velocidad, la cantidad de
sustancia son ejemplos de magnitudes físicas. La belleza, sin embargo, no es
una magnitud, entre otras razones porque no es posible elaborar una escala y
mucho menos un aparato que permita determinar cuántas veces una persona o un
objeto es más bello que otro. La sinceridad o la amabilidad tampoco lo son. Se
trata de aspectos cualitativos porque indican cualidad y no cantidad.
En
el lenguaje de la física la noción de cantidad se refiere al valor que toma una
magnitud dada en un cuerpo o sistema concreto; la longitud de esta mesa, la
masa de aquella moneda, el volumen de ese lapicero, son ejemplos de cantidades.
Una cantidad de referencia se denomina unidad y el sistema físico que encarna
la cantidad considerada como una unidad se denomina patrón.
Consideramos magnitudes fundamentales
aquellas que no dependen de ninguna otra magnitud y que, en principio se pueden
determinar mediante una medida directa, y magnitudes derivadas aquellas
se derivan de las fundamentales y que se pueden determinar a partir de ellas
utilizando las expresiones adecuadas.
Las
magnitudes fundamentales del SI son la masa, la longitud, el tiempo, la temperatura,
la intensidad de corriente, la cantidad de materia y la intensidad luminosa.
Para
indicar que una magnitud es derivada utilizamos su ecuación dimensional, que
pone de manifiesto como se calcula a partir de las magnitudes fundamentales;
masa (M), longitud (L) y tiempo (T). Así, por ejemplo, la ecuación dimensional
de la densidad será ML-3.
Para
entender por que hay magnitudes físicas y magnitudes derivadas, pensemos en el
procedimiento que seguimos para medir la densidad de un cuerpo prismático:
Primero medimos el largo (L1), el
ancho (L2) y el alto (L3), con la ayuda de unaregla o un pie de rey. Calculamos su
volumen como V = L1 L2 L3 Después medimos su
masa (m) con una balanza.
Por
último, podemos calcular su densidad aplicando la expresión correspondiente: ρ = m/V
Las longitudes y la masa del prisma han sido medidas de manera directa
utilizando un aparato. En cambio, la densidad y el volumen se han medido de
manera indirecta, utilizando medidas directas y aplicando una expresión
matemática.
MAGNITUDES FÍSICAS Y SUS
UNIDADES; FORMAS DE MEDICIÓN
Son
siete lasmagnitudes
fundamentales con sus respectivas unidades, a las cuales se añaden dos magnitudes complementarias con sus unidades:
Magnitudes
fundamentales
Nombre
Símbolo
Longitud
metro
m
Masa
kilogramo
Kg
Tiempo
segundo
s
Intensidad de corriente eléctrica
amperio
A
Temperatura absoluta
kelvin
K
Intensidad luminosa
candela
cd
Cantidad de materia
mol
mol
Magnitudes
complementarias
Nombre
Ángulo plano
radián
Ángulo sólido
estereorradián
Otras
magnitudes y sus unidades son derivadas de las anteriores nueve, como por ejemplo: superficie
(metro al cuadrado), velocidad (metro por segundo) y masa en volumen (kilogramo
por metro cúbico).
He
aquí una tabla con magnitudes derivadas, sus unidades y su equivalente en
unidades fundamentales:
Magnitud
derivada
Nombre
Símbolo
Expresión
en unidades básicas
Frecuencia
hertz
Hz
s-1
Fuerza
newton
N
m·kg·s-2
Presión
pascal
Pa
m-1·kg·s-2
Energía
joule
J
m2·kg·s-2
Potencia
watt
W
m2·kg·s-3
carga eléctrica
coulomb
C
s·A
Potencial eléctrico
volt
V
m2·kg·s-3·A-1
Resistencia eléctrica
ohm
W
m2·kg·s-3·A-2
Capacidad eléctrica
farad
F
m-2·kg-1·s4·A2
Flujo magnético
weber
Wb
m2·kg·s-2·A-1
Inducción magnética
tesla
T
kg·s-2·A1
Inductancia
henry
H
m2·kg
s-2·A-2
Las
medidas directas son aquellas que se realizan con un aparato de medida. Por
ejemplo: medir una longitud con una cinta métrica o tomar la temperatura con un
termómetro.
Las medidas
indirectas calculan el valor de la medida mediante una fórmula matemática,
previo cálculo de las magnitudes que intervienen en la fórmula por medidas
directas. Un ejemplo sería calcular el volumen del aula a partir de la medición
directa de su largo, ancho y altura.
Error absoluto es igual
a la imprecisión que acompaña a la medida. Nos da idea de la sensibilidad del
aparato o de la cuidadosas que han sido las mediciones. Ejemplos:5 Kg ±
0.3 Kg;233 seg ±
5 seg.
Error relativo es el
cociente entre el error absoluto y nuestra medición, expresado en porcentaje.
Ejemplo: Si cometemos un error absoluto de 0.2 metros en una medición de 8
metros, nuestro error relativo sería (0.2 ¸
8) ´
100 = 2.5% de error. Nuestra medición la expresaríamos así: 8 metros ±
2.5%.
MAGNITUDES FÍSICAS FUNDAMENTALES:
MAGNITUDES ESCALARES Y VECTORIALES
MAGNITUDES FUNDAMENTALES Y DERIVADAS
ANÁLISIS DIMENSIONAL: MAGNITUDES FUNDAMENTALES Y DERIVADAS.
