MAGNITUDES FUNDAMENTALES Y DERIVADAS
Conceptos básicos:
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 una regla o un pie de rey. Calculamos su
volumen como V = L1 L2 L3 Después medimos su
masa (m) con una balanza.
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 las magnitudes 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
|
