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Magnitudes Físicas
¿Qué es una Magnitud?
Es todo aquello que puede ser medido, y se puede representar por un número, además pueden ser estudiados en las ciencias experimentales.
¿Qué es una Magnitud Física?
Cuando las magnitudes se pueden medir mediante un instrumento de medida, se dice que dichas magnitudes son magnitudes físicas.
Aquí tenemos algunas magnitudes físicas: la velocidad, la temperatura, la fuerza, etc.
Clasificación de las Magnitudes
Las magnitudes se clasifican en dos grandes grupos y son:
Magnitudes por su Origen:
a) Magnitudes Fundamentales
b) Magnitudes Derivadas
c) Magnitudes suplementarias o Auxiliares
Magnitudes por su Naturaleza:
a) Magnitudes escalares
b) Magnitudes vectoriales
c) Magnitudes tensoriales
Magnitudes por su Origen
Las magnitudes por su origen se clasifican en magnitudes fundamentales, magnitudes derivadas y magnitudes auxiliares. Ahora definiremos cada uno de ellos y mencionaremos algunos ejemplos:
Magnitudes Fundamentales
Son muy importantes y nos sirven de base para escribir las demás magnitudes. Estas magnitudes fundamentales son: la longitud, masa, tiempo, temperatura termodinámica, intensidad de corriente eléctrica, intensidad luminosa y cantidad de sustancia
Magnitudes Derivadas
Las magnitudes derivadas son aquellas que están expresadas a través de las magnitudes fundamentales. Estas magnitudes puedes ser: la frecuencia, fuerza, presión, trabajo, energía, potencia, carga eléctrica, potencial eléctrico, conductancia eléctrica, actividad radiactiva, carga magnética, flujo magnético, intensidad del flujo magnético, temperatura, flujo luminoso, iluminancia, capacidad eléctrica, radiación ionizante y dosis de radiación
Magnitudes suplementarias
Estas magnitudes no son ni fundamentales ni derivadas, pero se les considera como magnitudes fundamentales. Las magnitudes suplementarias son: radian y estereorradián
Magnitudes por su Naturaleza
Las magnitudes por su naturaleza se clasifican en magnitudes escalares, magnitudes vectoriales y magnitudes tensoriales. Ahora definiremos cada uno de ellos y mencionaremos algunos ejemplos:
Magnitudes Escalares
Las magnitudes escalares son aquellas que están determinadas con sólo saber su unidad y su valor numérico, así tenemos por ejemplo:
- Tiempo
- Temperatura
- Volumen
- Etc
Magnitudes Vectoriales
Las magnitudes vectoriales son aquellas que además de conocerse su unidad y su valor numérico, se necesitan conocer también su dirección y su sentido para que la magnitud quede perfectamente determinada, así tenemos por ejemplo:
- Velocidad,
- Peso
- Fuerza
- Aceleración
- Campo eléctrico
Magnitudes Tensoriales
Las magnitudes tensoriales son aquellas que caracterizan propiedades físicas modelizables a través de un conjunto de números que varían tensorialmente al elegir otro sistema de coordenadas que está asociado a un observador con distinto estado de movimiento o de orientación.
El Sistema Internacional de unidades (S.I.)
El Sistema Internacional de Unidades establece 7 unidades básicas con sus respectivos múltiplos y submúltiplos (Sistema Internacional ampliado) que corresponde a siete magnitudes fundamentales.
En la XI conferencia Internacional de Pesos y Medidas que se celebró en París en 1960, por sugerencia del país de Alemania, se estableció un tercer grupo de unidades auxiliares o complementarias (radián y estereorradián).
A las unidades fundamentales les corresponden las magnitudes fundamentales siguientes:
La Longitud, el Tiempo, la Masa, la Temperatura, la Intensidad de corriente eléctrica, la Intensidad luminosa y la Cantidad de sustancia.
Múltiplos y Submúltiplos de Unidades del Sistema Internacional
Unidades de Base del Sistema Internacional de Unidades
1.- Longitud.- Su unidad es el metro (m)
2.- Tiempo.- Su unidad es el segundo (s)
3.- Masa.- Su unidad es el kilogramo (kg)
4.- Temperatura.- Su unidad es el kelvin (K)
5.- Intensidad de corriente Eléctrica.- Su unidad es el amperio (A)
6.- Intensidad Luminosa.- Su unidad es la candela (cd)
7.- Cantidad de sustancia.- Su unidad es el mol (mol)
Historia del Sistema Internacional de Unidades
El Sistema Internacional de Unidades proviene del Sistema Métrico Decimal, este último fue amparado en la primera Conferencia General de Pesas y Medidas y ratificado en el año de 1875 por 15 países.
Para esos años se realizó la Convención del Metro, a la pudieron asistir representantes de ocho países, y en la que se nombró el Comité Internacional de Pesas y Medidas, con la finalidad de:
- Estudiar la constitución de un conjunto de reglas para las unidades de medida.
- Saber la opinión de los grupos científicos, educativos y técnicos en todos los países.
- Brindar algunas sugerencias para la constitución de un sistema práctico de unidades de medida apropiado para ser acogido por todos los firmantes que participaron de la Convención del Metro.
Con el transcurrir del tiempo se crearon otros sistemas de unidades como fueron, el Sistema Centímetro–Gramo–Segundo o sistema Absoluto de Unidades, usado por los todos los físicos del mundo y el sistema Giorgi conocido como el Sistema Metro–Kilogramo–Segundo–Ampere.
En el Siglo XIX se acrecentaron las llamadas Unidades Eléctricas Absolutas: el volt, el ohm y el ampere, fomentadas por el gran crecimiento de la industria electrotécnica, la cual examinaba la unificación internacional de las unidades magnéticas y eléctricas.
A mediados del siglo XX, luego de diversos canjes entre los medios científicos y técnicos del mundo, la décima Conferencia General de Pesas y Medidas amparo como unidades de base, el metro, el segundo, el kilogramo, el kelvin, el ampere y la candela.
Para terminar, en el año 1960 la Resolución 12 de la Onceaba Conferencia General de Pesas y Medidas cambio su nombre a Sistema Internacional de Unidades, cuya abreviatura es SI. Además, se constituyeron reglas para los prefijos, unidades suplementarias y unidades derivadas.
Ventajas que ofrece el Sistema Internacional de Unidades
Las ventajas que ofrece el Sistema Internacional de Unidades son múltiples, entre ellas podemos mencionar las siguientes:
- Es universal, porque comprende todos los campos de la economía, la ciencia, la técnica y el comercio.
- Es coherente, porque no requiere de coeficientes de conversión y todas sus unidades conservan proporcionalidad entre sí, reduciendo la estructura de las unidades de medida y sus cálculos, lo que elude errores en su interpretación.
- Utiliza prefijos para la definición de los múltiplos y submúltiplos de la unidad básica de cada magnitud física; descarta así la multiplicidad de nombres.
Análisis Dimensional
Es una parte de la Física donde se estudia la forma en que se relacionan las magnitudes derivadas y las magnitudes fundamentales.
Finalidades del Análisis Dimensional
1.- Ayuda a manifestar las magnitudes derivadas en términos de las fundamentales
2.- Ayuda a verificar la veracidad de las fórmulas físicas utilizando el Principio del Homogeneidad Dimensional
3.- Ayuda a deducir fórmulas a través de datos experimentales
Ecuaciones Dimensionales
Son enunciados matemáticos que relacionan las magnitudes fundamentales, usando para ello algunas reglas básicas que tiene el álgebra, menos las de suma y resta. Estas ecuaciones se distinguen de las algebraicas porque sólo se operan en las magnitudes.
Principio de Homogeneidad
Si un enunciado es correcto en una fórmula, se debe cumplir que todos sus elementos deben ser dimensionalmente homogéneos.
Propiedades del Principio de Homogeneidad
- En el análisis dimensional se cumplen las leyes básicas del álgebra a excepción de dos operaciones como son la adición y la diferencia.
- La ecuación dimensional de todo número será igual a la unidad y se les llama también magnitudes adimensionales.
- En todas las ecuaciones adimensionalmentes correctas, todos los términos de su ecuación tendrán que ser iguales (principio de homogeneidad).
Ejercicios de Magnitudes Físicas y Análisis Dimensional
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Formulas de Magnitudes Físicas y Análisis Dimensional
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Magnitudes Física en la Secundaria
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Algunas Sugerencias
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