Magnitudes físicas

¿Sabes qué son las magnitudes físicas? Si no sabes, quédate con nosotros, que aquí te contamos todo lo que debes conocer. Imagínate que estás en un parque lleno de cosas fascinantes donde hay árboles altísimos, patos nadando en un lago, y gente jugando con pelotas de diferentes tamaños. Cada uno de estos elementos y acciones tiene características que puedes observar y describir. Pero, ¿cómo puedes hablar sobre estas características de manera precisa? Aquí es donde entran en juego las magnitudes físicas.

Una magnitud física es como una herramienta especial que ayuda a describir las propiedades de las cosas de una manera clara y precisa. Por ejemplo, si quieres hablar sobre qué tan alto es un árbol, usas la magnitud física llamada «longitud». Si deseas describir cuánto pesa una pelota, utiliza la magnitud física conocida como «masa». Y si el interés es saber cuánto tiempo tarda un pato en dar una vuelta completa al lago, entonces la magnitud física para esta situación es el «tiempo».

¿Qué son las magnitudes física?

Magnitudes fundamentales

Las magnitudes fundamentales, también conocidas como magnitudes básicas, son aquellas que se definen por sí mismas y no a través de otras magnitudes. Constituyen la base sobre la cual se construyen todas las demás. A continuación, siete magnitudes fundamentales con sus instrumentos de mediciones respectivos.

1. Longitud: La longitud es una medida de la distancia entre dos puntos. Es una de las magnitudes físicas más fundamentales, utilizada en casi todos los campos de la ciencia y la tecnología.La longitud puede ser medida utilizandoreglas, cintas métricas, vernier, y para distanciassupremas, dispositivos como teodolitos o sistemas de posicionamiento global (GPS).
2. Masa: La masa es una medida de la cantidad de materia en un objeto. Es una propiedad intrínseca que no cambia con la posición o la ubicación del objeto en el espacio. Se mide comúnmente con balanzas. En un entorno de laboratorio, se pueden utilizar balanzas analíticas para mediciones más precisas.
3. Tiempo: El tiempo es una magnitud física que cuantifica la duración de los eventos y el intervalo entre ellos. Es imprescindible para entender el movimiento y la dinámica de los sistemas. Se mide utilizando relojes, desde relojes de pulsera hasta relojes atómicos para precisión científica. Los cronómetros se utilizan para medir intervalos de tiempo cortos en experimentos o competiciones deportivas.
4. Corriente Eléctrica: Es el flujo de carga eléctrica a través de un material conductor. Esta magnitud es esencial para el estudio y aplicación de la electricidad y el magnetismo. Se mide con amperímetros o multímetros.
5. Temperatura: La temperatura es una medida de la energía térmica de un objeto o sistema que refleja cuán caliente o frío está. Su medición se realiza por medio de termómetros, estos pueden ser de mercurio (cada vez menos comunes por razones de seguridad), digitales, o infrarrojos para mediciones sin contacto.
6. Cantidad de Sustancia: La cantidad de sustancia es una medida del número de entidades elementales (como átomos, moléculas, iones, etc.) presentes en una muestra.Se utiliza en química para calcular reacciones químicas, donde un mol de cualquier sustancia siempre contiene el mismo número de entidades elementales, conocido como el número de Avogadro.
7. Intensidad Luminosa: La intensidad luminosa es una medida de la potencia emitida por una fuente de luz en una dirección particular, ponderada por la sensibilidad del ojo humano a diferentes longitudes de onda. La medición se realiza con fotómetros o esferas integradoras para evaluar la intensidad de fuentes de luz como bombillas o LEDs.

Magnitudes derivadas

Las magnitudes derivadas se adquieren a partir de las magnitudes básicas o fundamentales, aplicando operaciones como la multiplicación y división.

Ejemplo: Calcula el área de un rectángulo donde la longitud de la base es 10cm y su ancho 5cm.

Fórmula del área del rectángulo: A=b.h

Observa, la situación exige una nueva magnitud llamada área, la cual se obtiene por medio de la multiplicación de dos magnitudes fundamentales. Esta nueva magnitud se le denomina magnitud derivada.

A continuación, algunas magnitudes derivadas:

1. Velocidad: Es el cociente entre dos magnitudes fundamentales, el desplazamiento (longitud) y el tiempo.

Fórmula:

2. Aceleración: Es el cociente entre una magnitud derivada que es la velocidad y otra básica el tiempo.

Fórmula:

3. Fuerza: La fuerza es una interacción que cambia o tiende a cambiar el estado de movimiento de un objeto. Compuesta por magnitudes mixtas, una básica que es la masa y la otra derivada que es la aceleración (segunda ley de Newton).

Fórmula:

Ejemplo: Medir la fuerza que un imán ejerce sobre objetos metálicos utilizando un dinamómetro.

4. Energía: La energía es la capacidad para realizar trabajo o producir calor. Se deriva de las magnitudes básicas como la masa, la longitud y tiempo, bajo diferentes formas (por ejemplo, energía cinética, energía potencial).

Fórmula:

Ejemplo: Calcular la energía cinética de un móvil.

5. Potencia: La potencia es la tasa a la cual se realiza trabajo o se transfiere energía. Compuesta por dos magnitudes, una derivada y la otra básica o fundamental.

Fórmula:

Ejemplo: Medir la potencia de un electrodoméstico utilizando un medidor de potencia para ver cuántos watts consume en funcionamiento.

6. Presión: La presión es la fuerza aplicada perpendicularmente sobre una superficie por unidad de área. Conformado por magnitudes derivadas como la fuerza y el área.

Fórmula:

Ejemplo: Medir la presión atmosférica con un barómetro o la presión de los neumáticos de un automóvil con un manómetro.

Las unidades en las magnitudes físicas

Cada magnitud física se acompaña de una unidad específica. Pero, ¿qué es una unidad? Cuando ejecutas una medición obtienes una cantidad y también una unidad. Tanto la cantidad numérica como la unidad pasan a convertirse en el dúo de identificación de una determinada medida, es como si fuera el nombre y apellido de un individuo específico.

Las unidades son estándares para la medición de magnitudes físicas, permiten cuantificar y expresar de manera precisa las propiedades de objetos y fenómenos. Cada magnitud física, como la longitud, masa, tiempo, temperatura, entre otras, se asocia con una unidad específica que facilita la comunicación y el entendimiento universal de las mediciones.

Razones por las cuales son fundamentales las unidades en la ciencia y tecnología

Las unidades son fundamentales en la ciencia y la tecnología porque:

1. Proporcionan consistencia: Al utilizar unidades estándar, las mediciones realizadas en diferentes lugares y por diferentes personas pueden ser comparables y consistentes.
2. Facilitan la comunicación: Las unidades proporcionan un lenguaje común que científicos, ingenieros, educadores y el público pueden utilizar para compartir y entender información cuantitativa.
3. Permiten la precisión y exactitud: Las definiciones precisas de las unidades permiten mediciones exactas y reproducibles, cruciales para la investigación, la industria y el comercio.
4. Son la base para estándares internacionales: Las unidades de medida son reguladas por organismos internacionales, como el Sistema Internacional de Unidades (SI), garantizando su uniformidad y aceptación a nivel mundial.