Magnitudes Físicas y su medición

 

 

 

En naturaleza se presentan diferentes fenómenos los de los cuales la física se encarga dar explicación en algunas ocasiones, para esto estudia las propiedades que tienen los cuerpos y que pueden ser medidas o comparadas entre sí, o con otros.

Para esto nos entraremos en las magnitudes físicas y su medición.

 

¿Qué es una magnitud física?

 

Una magnitud o cantidad física es todo aquello que se puede medir. Entendiendo por medir la comparación de una magnitud con otra de la misma especie que se toma como unidad o patrón.

 

Las unidades de medida son aquellos valores de referencia que nos sirven para comparar las magnitudes físicas y a la que se le asigna valor 1. El resultado de una medida debe ir siempre acompañado de su unidad de medida.

 

Origen de las medidas

 

Desde que la humanidad comenzó a interrelacionarse de manera comercial, se hizo necesario establecer unos patrones de comparación para poder realizar las transacciones de manera equitativa o lo más cercano posible. Es así que los mercaderes tenían sus propios elementos de medición, principalmente en cantidades como semillas, piedras, entre otros, con los cuales se podría medir intercambiar por productos.  

Dependiendo de la facilidad de consecución del elemento a “comprar” se disponía de una cantidad mayor o menor de unidades de intercambio.

 

Cuando se comenzó elaborar herramientas y a intercambiar cantidades que debían ser más largas o cortas, se procedió a las medidas corporales de quien la proveía, dando nacimiento a las pulgadas, codos, palmos, pies, etc.

 

El tiempo desde que la humanidad deja registros por escrito lo han comparado con el movimiento de los planetas, estrellas, etc.

 

Sistemas de Medición.

El Sistema Internacional (SI) de Unidades se basa en dos tipos de magnitudes físicas:

 Las magnitudes básicas o fundamentales: que son las que se definen por sí mismas y son independientes de las demás.  Ej: tiempo.

 

Son siete que toman como unidades fundamentales, de las que derivan todas las demás. Éstas son:

longitud, tiempo, masa, intensidad de corriente eléctrica, temperatura, cantidad de sustancia e intensidad luminosa.

 

Las magnitudes derivadas: son aquellas que se obtienen a partir de las magnitudes fundamentales mediante expresiones matemáticas de las anteriores. Ej: velocidad= distancia/tiempo

 

 

TABLA. Unidades básicas en el SI

 

•                     Longitud: metro (m). El metro es la distancia recorrida por la luz en el vacío en 1/299 792 458 segundos. Este patrón fue establecido en el año 1983.

•                     Tiempo: segundo (s). El segundo es la duración de 9 192 631 770 períodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del cesio-133. Este patrón fue establecido en el año 1967.

•                     Masa: kilogramo (kg). El kilogramo está definido a base de la constante de Planck, esta equivaliendo a 6.62607015×10−34 kg⋅m²⋅s−1. Este patrón fue establecido en el año 2018, e implementado en el año 20193.

•                     Intensidad de corriente eléctrica: amperio (A). El amperio o ampere es la intensidad de una corriente constante que, manteniéndose en dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable y situados a una distancia de un metro uno de otro, en el vacío, produciría una fuerza igual a 2×10−7 newton por metro de longitud.

•                     Temperatura: kelvin (K). El kelvin es la fracción 1/273,16 de la temperatura del punto triple del agua.

•                     Cantidad de sustancia: mol (mol). El mol es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas entidades elementales como átomos hay en 12 gramos de carbono-12.

•                     Intensidad luminosa: candela (cd). La candela es la unidad luminosa, en una dirección dada, de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 540×1012 Hz y cuya intensidad energética en dicha dirección es 1/683 vatios por estereorradián.

Características de los sistemas de Medición.

Una buena unidad de medida debe cumplir:

• Ser siempre constante, no debe depender del tiempo ni de las personas que realice la medida.
• Es universal, es decir, poder ser utilizada en cualquier parte del mundo.
• Debe ser fácil de reproducir.

 

 

TABLA. Múltiplos y submúltiplos de las unidades del SI

Muchas veces es necesario transformar las unidades, bien porque no están en el SI, bien porque lo necesitemos por comodidad. Para realizar estas transformaciones de unas unidades a otras utilizamos los factores de conversión.

El factor de conversión es una fracción igual a la unidad que expresa la equivalencia entre dos unidades.  Ej: 1000m/1km=1

 

TABLA. Factores de conversión

TABLA. Unidades derivadas en el SI