MAGNITUDES FÍSICAS y UNIDADES de MEDICIÓN 1.- …

1 MAGNITUDES F SICAS y UNIDADES de MEDICI N. Definici n de magnitud f sica Desde el punto de vista f sico, una magnitud es toda aquella propiedad o entidad abstracta que puede ser medida en una escala y con un instrumento adecuados. En definitiva, magnitud es toda aquella propiedad que se puede medir. Como ejemplos de MAGNITUDES pueden citarse peso, masa, longitud, velocidad, tiempo, temperatura, presi n, fuerza, etc. Las MAGNITUDES son de diferente naturaleza o especie, no es lo mismo la masa que el peso, como tampoco es lo mismo la longitud (o distancia) que la velocidad.

2 Es decir, una magnitud no puede ser convertida en otra, pero si pueden relacionarse a trav s de leyes f sicas expresadas como f rmulas matem ticas. Por ejemplo: F= donde F es fuerza, m es masa y a es aceleraci n Sin embargo, cada magnitud f sica puede medirse en distintas UNIDADES de medici n que resultan comparables entre s . Precisamente, una unidad es el patr n con el que se mide determinada magnitud . A menudo existe para cada magnitud , una unidad principal, considerada as por ser la m s com nmente usada y otras secundarias, stas pueden ser m ltiplos o subm ltiplos de la unidad principal.

3 La tabla 1 muestra algunos ejemplos al respecto. magnitud Unidad Principal UNIDADES Secundarias o Alternativas MASA kilogramo (kg) gramo (g); decigramo (dg); tonelada (tn). LONGITUD metro (m) kil metro (km); dec metro (dam); cent metro (cm). TIEMPO segundo (s) hora (h); minuto (min); d a (d). TEMPERATURA grados cent grados ( C) grados Fahrenheit ( F); Kelvin (K). kil metros por hora (km/h); cent metros por segundo VELOCIDAD metros por segundo (m/s) (cm/s). PRESI N hectopascales (hPa) mil metros de mercurio (mmHg); milibares (mb). Tabla 1: MAGNITUDES f sicas y UNIDADES de medici n Ordenes de magnitud notaci n cient fica Para comparar dos cantidades distintas de una determinada magnitud f sica se establecen los ordenes de magnitud ; estos representan las diferencias entre valores num ricos por medio de factores de 10n, donde la potencia n representa precisamente el orden de magnitud .

4 En este sentido, si se dice que dos n meros difieren entre si en 3 (tres) ordenes de magnitud , significa que difieren en un factor de 103, que es 1000, por lo tanto uno de esos n meros es mil veces m s grande que el otro. A modo de ejemplo, si se tienen dos masas m1 = 3,5 g y m2 = g, para establecer en que orden de magnitud difieren ambos valores basta con dividir al mayor por el menor, es decir: m 2 = = = 103. m 3,5g 1. O sea que m2 es mil veces mayor que m1 y como 1000 puede escribirse como 103; dicho de otro modo, m2 tres ordenes de magnitud mayor que m1.

5 Cuando los resultados no dan n meros enteros se recurre a la notaci n cient fica para establecer estos rdenes. Ejemplo (comparando ahora distancias): x1 = 410 m y x2 = 128 km luego, como x2 = m se hace el cociente: x2 = = 312,195. x1 410m El numero 312, 195 puede escribirse aproximadamente como 3,12 x 102, luego como el exponente de 10 es 2 , decimos que x2 es aproximadamente dos ordenes de magnitud de superior a x1. Notaci n cient fica La notaci n cient fica es una forma de representar n meros aplicando un corrimiento de la coma decimal y utilizando potencias enteras del n mero 10 , teniendo en cuenta lo siguiente.

6 0. 10 = 1. 1. 10 = 10. 102 = 100. 103 = 4. 10 = 5. 10 = Y as sucesivamente. De este modo el n mero se puede pensar como: 5. 2,34 x y en notaci n cient fica ser 2,34 x 10 . Para los n meros menores a la unidad se aplica lo siguiente: 1. 0,1 = = 10-1. 10. 1. 0,01 = = 10-2. 100. 1. 0,001 = = 10-3. 1. 0,0001 = = 10-4. De este modo, el n mero 0,000543 puede pensarse como 5,43 x 0,0001 y en notaci n -4. cient fica ser 25,43x 10 . A modo de ejemplo, se considera que la masa total de la atm sfera terrestre (me) es de unos billones de toneladas. Expresando este n mero en kg y recurriendo a la notaci n cient fica quedar a: 18.

7 Me = 5,1 x 10 kg (unos 5,1 trillones de kilogramos). Tipos de MAGNITUDES Existen tres MAGNITUDES que son consideradas en la F sica como Fundamentales porque a partir de sus UNIDADES se derivan todas las dem s UNIDADES con las que se miden el resto de las MAGNITUDES f sicas. Estas son la masa , la longitud y el tiempo. 1. De esta forma, si se mide la masa en kilogramos (kg), el tiempo en segundos (s) y la distancia o longitud en metros (m), a modo de ejemplo se pueden calcular las correspondientes UNIDADES derivadas para las siguientes MAGNITUDES : Velocidad: f rmula simplificada, V = d/t, entonces la unidad de velocidad [V] resultar del cociente entre la unidad de distancia [d] y la de tiempo [t].

8 [V] = [d]/ [t] = m/s Fuerza: f rmula simplificada, F = m . a, entonces la unidad de fuerza [F] resultar del producto entre la unidad de masa [m] y la de aceleraci n [a]. [F] = [m] . [a] = kg . m/s2 = N (Newton). Presi n: f rmula simplificada, P = F/S, entonces la unidad de Presi n [P] resultar del cociente entre la unidad de fuerza [F] y la de superficie [S]. [P] = [F]/ [S] = N/m2 = Pa (Pascal). Un m ltiplo del Pascal, muy utilizado en meteorolog a es el hectopascal (hPa) que equivale a 100 Pa MAGNITUDES Escalares y Vectoriales Las MAGNITUDES escalares son aquellas que se definen a trav s de su valor num rico o m dulo seguido de la correspondiente unidad, no interesan en ellas ni direcci n ni sentido.

9 Ejemplos de MAGNITUDES escalares son masa, temperatura, volumen y densidad. Las MAGNITUDES vectoriales son aquellas que adem s de su de su valor num rico o m dulo y unidad, se definen considerando tambi n la direcci n, sentido y en algunos casos el punto de aplicaci n. Ejemplos de MAGNITUDES vectoriales son la velocidad, la aceleraci n y la fuerza. Por esta raz n, en meteorolog a cuando se habla de la velocidad del viento, esta se da en m dulo y direcci n. Ejemplo 1: viento norte a 20 kt Debe entenderse: viento que sopla desde el norte, en direcci n hacia el sur con una velocidad de 20 nudos.

10 Ejemplo 2: viento sudeste a 35 km/h Debe entenderse: viento que sopla desde el sudeste, en direcci n hacia el noroeste con una velocidad de 35 kil metros por hora. Pasaje de UNIDADES Como se mencion anteriormente, cada magnitud f sica puede ser medida en distintas UNIDADES que son equivalentes entre s , por lo tanto pueden ser convertidas unas en otras haciendo los pasajes correspondientes. Se muestran a continuaci n los pasajes para las MAGNITUDES mas comunes. UNIDADES de longitud La longitud (o bien la distancia) es una magnitud que se expresa en una dimensi n, de acuerdo al siguiente esquema, tomando al metro como unidad principal: km hm dam m dm cm mm 2.