Magnitudes Físicas
Las magnitudes físicas son propiedades medibles que se expresan mediante un valor numérico acompañado de una unidad de medida.
Toda ley física establece una relación entre magnitudes escalares.
La comunidad científica ha definido un conjunto de magnitudes específicas para cuantificar cada tipo de fenómeno físico.
Ejemplo: Para medir una longitud se emplea una cinta de un metro (1 m), que constituye la unidad de medida (unidad patrón) para esta magnitud. Así, cualquier longitud puede expresarse como múltiplo o submúltiplo del metro.
La elección de las magnitudes físicas es, en parte, una convención. Por ello, aún coexisten diferentes sistemas de unidades de medida.
El Sistema Internacional de Unidades (SI) es el más utilizado a nivel mundial.
Otros sistemas empleados son el CGS (centímetro-gramo-segundo) y el sistema imperial británico.
Magnitudes Fundamentales y Derivadas
Las magnitudes se clasifican en dos categorías:
- Magnitudes Fundamentales
Son aquellas que no se definen a partir de otras magnitudes. Las magnitudes fundamentales son:- Longitud (l)
- Masa (m)
- Tiempo (t)
- Corriente eléctrica (i)
- Temperatura (T)
- Cantidad de sustancia (n)
- Intensidad luminosa (iv)
- Magnitudes Derivadas
Son aquellas que se obtienen a partir de las magnitudes fundamentales.Ejemplo: El volumen, medido en metros cúbicos (m3), es una magnitud derivada. Otro ejemplo es la densidad, que se expresa en kilogramos por metro cúbico (kg/m3). La fuerza se mide en newtons (N), pero el newton es una unidad derivada, ya que N = kg·m/s2. La velocidad es la razón entre longitud y tiempo, y se expresa en metros por segundo (m/s), entre otras muchas magnitudes.
Unidades de Medida de las Magnitudes
Cada magnitud se cuantifica empleando una unidad de referencia estable y estandarizada.
Para evitar confusiones derivadas del uso de diferentes unidades, la comunidad científica ha estandarizado un conjunto de unidades mediante la adopción del Sistema Internacional de Unidades (SI).
Unidades de las Magnitudes Fundamentales
Las magnitudes fundamentales poseen unidades propias, mientras que las magnitudes derivadas se expresan en unidades compuestas a partir de las anteriores.
| Magnitud Fundamental | Símbolo | Unidad de Medida | Símbolo de la Unidad |
|---|---|---|---|
| Longitud | l | Metro | m |
| Masa | m | Kilogramo | kg |
| Tiempo | t | Segundo | s |
| Corriente eléctrica | i | Amperio | A |
| Temperatura | T | Kelvin | K |
| Cantidad de sustancia | n | Mol | mol |
| Intensidad luminosa | iv | Candela | cd |
Las definiciones y los patrones de las unidades han evolucionado a medida que mejoraban las técnicas de medición.
Por ejemplo, desde la década de 1980, el metro (m) se define como la distancia que recorre la luz en el vacío en 2,99792458 × 10-8 segundos.
Unidades de las Magnitudes Derivadas
La unidad de una magnitud derivada se establece a partir de las magnitudes fundamentales que la definen.
Algunos ejemplos prácticos de unidades de magnitudes derivadas son:
| Magnitud | Unidad de Medida | Símbolo | Derivación |
|---|---|---|---|
| Superficie | Metro cuadrado | m2 | |
| Volumen | Metro cúbico | m3 | |
| Densidad | Kilogramo por metro cúbico | kg/m3 | |
| Fuerza | Newton | N | N = kg·m/s2 |
| Presión | Pascal | Pa | Pa = kg/m·s2 = N/m2 |
| Energía, calor o trabajo | Julio | J | J = kg·m2/s2 = N·m |
| Velocidad | Metro por segundo | m/s | |
| Potencia | Vatio | W | W = kg·m2/s3 = J/s |
| Carga eléctrica | Culombio | C | C = A·s |
| Diferencia de potencial eléctrico | Voltio | V | V = kg·m2/(A·s3) = J/C |
| Frecuencia | Hercio | Hz | Hz = 1/s |
En notación científica, cuando se miden magnitudes mucho mayores o menores que la unidad base, se añade un prefijo (sin espacio) para indicar el múltiplo o submúltiplo correspondiente.
Ejemplo: Un centímetro (cm) equivale a una centésima parte de un metro. Un milímetro (mm) es una milésima parte de un metro. Un kilómetro equivale a mil metros (103 m).
Y así sucesivamente.
