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I)
Introducción
La
Física es una Ciencia que se caracteriza por realizar mediciones de
“cosas” con los objetivos de: comprenderlas mejor, comprobar
teorías y predecir como se comportarán. Pero para que todos estemos
de acuerdo en que es lo que se va a medir, como se van a tratar los
datos obtenidos, como se van a realizar las mediciones, con que;
primero debemos ponernos de acuerdo en ciertos términos y conceptos
elementales. Los científicos ya lo hicieron hace bastante tiempo
(aunque siemrpe están discutiendo sobre el tema) y ahora nosotros
nos anoticiaremos de sus acuerdos.
II)
Magnitud
En todo
fenómeno existen características o propiedades que pueden medirse.
A veces son características o propiedades de los cuerpos o
partículas que participan del fenómeno y a veces son del proceso
mismo. Por ejemplo, en agua que está siendo calentada podemos medir
la temperatura que posee cada cierto tiempo (medimos una propiedad
del agua). Otro ejemplo, podríamos medir el tiempo que tarda en
disolverse un puñado de sal en agua, a medida que se la revuelve
(medimos una propiedad del proceso).
Teniendo
en cuenta estos ejemplos podemos decir que Magnitud es toda
característica o propiedad de un fenómeno que puede ser medida de
alguna forma. Son ejemplos de magnitudes: masa, tiempo,
velocidad, fuerza, longitud, energía, corriente eléctrica, carga
eléctrica, aceleración, temperatura, etc.
II)
Cantidad
Cuando se
mide una magnitud de un cuerpo se obtiene un dato. Por ejemplo, si
medimos el tiempo que tarda el agua en hervir (tomando el ejemplo
anterior) podríamos obtener como dato 8 minutos. Ese dato es una
Cantidad. Entonces podemos decir que una Cantidad es un valor
determinado que toma (o tiene) una
magnitud. Ese valor está formado por un número y una unidad
de medición y dice cuantas veces entra la unidad en la porción de
magnitud que hemos medido. Son ejemplos: 45 m, 1,5 Kg., 220 V, 80 W,
25 min., 60 Km/h, etc.
III) Medir
La
operación de medir una cierta magnitud
consiste en compararla con un
patrón o cantidad de la misma magnitud previamente definida como
unidad, determinando el número de veces que ese patrón (o unidad)
está contenido en la porción medida.
Así, por ejemplo, si medimos una porción de longitud (como la tu
altura) utilizando como unidad el metro estamos determinando cuántos
metros caben en tu altura (podría ser 1,66 m). También podríamos
utilizar como unidad el centímetro (y obtendríamos 166 cm).
En
la Física la medición es un proceso que nos permite acercarnos al
conocimiento y para aproximarnos cada vez más a este, las mediciones
deberán ser cada vez más precisas. Por esto, si cometemos un error
debemos conocerlo y tenerlo en cuenta. Lo cierto es que siempre se
comenten errores y una forma de disminuirlos es realizar varias
mediciones y calcular el promedio de las mismas (de la misma forma
que calculan el promedio de las notas).
IV)
Unidad
La
unidad o unidad patrón es una porción limitada de una magnitud que
se elige (por la comunidad científica) como el molde de comparación
que se utilizará para hacer las mediciones y definir los múltiplos
y submúltiplos de esa unidad.
Por ejemplo: la unidad patrón de longitud es el “metro”, por lo
que se lo utiliza para hacer las mediciones de longitud y definir los
múltiplos (Km, hm y dam) y submúltiplos (dm, cm y mm).
V)
Clasificación
de las Magnitudes
Los
físicos se dieron cuenta que había muchas magnitudes. Algunas de
ellas eran más fáciles de medir que otras, unas se medían más
seguido que otras, unas se medían solo en algunos ámbitos y en
otros no. Por ello decidieron ordenarlas resultando la siguiente
clasificación:
-Magnitudes
Fundamentales: son aquellas que se pueden medir más fácilmente
o que tienen una unidad patrón que no cambia en el tiempo. Son
elegidas por la comunidad científica. Actualmente las magnitudes
fundamentales en el Sistema Internacional de Unidades son: masa
(m), longitud (l), tiempo (t), corriente eléctrica (I), temperatura
termodinámica (T), cantidad de sustancia (C) e
intensidad luminosa (IL).
-Magnitudes
Derivadas:
son aquellas que se definen en virtud de las magnitudes
fundamentales. En general se las obtiene realizando operaciones
matemáticas con las fundamentales, pero también se pueden medir
directamente con el instrumento adecuado. Por ejemplo: superficie (se
obtiene multiplicado dos veces longitud), velocidad (se obtiene
dividiendo longitud en tiempo), fuerza, energía, carga eléctrica,
campo eléctrico, etc.
-Magnitudes
Escalares:
simplemente quedan determinadas por un número y la correspondiente
unidad de medida. Tienes como ejemplo las siguientes magnitudes
escalares: 24
m; 15 Kg; 3 A; 2.500 N; etc.
-Magnitudes
Vectoriales:
son aquellas magnitudes que se representan con vectores. Esto es así
porque brindan más información que las escalares. Informan el valor
de la magnitud, la dirección y el sentido en el cual actúa (es
decir, hacia donde actúa). Ejemplos: velocidad, fuerza, aceleración,
corriente eléctrica, campo eléctrico, etc. Los vectores se dibujan
como flechas y en Física dan la siguiente información:
>Módulo:
es el largo de la flecha y representa
(y es proporcional al) el valor numérico de la magnitud física
(representa a la Cantidad).
>Dirección:
es
la recta que contiene a la magnitud, pero generalmente se la dibuja
en un sistema de ejes cartesianos; de ese modo la dirección la dan
los ejes (x o y), o las componentes del vector en cada eje, o el
ángulo que forma el vector con el eje x positivo.
>Sentido:
indica hacia que lado de la dirección se orienta la magnitud (en el
dibujo es la flecha).
VI)
Sistemas
de Unidades
Sistemas
de Unidades:
son conjuntos de unidades que se eligen tomando ciertas magnitudes y
sus unidades como fundamentales. En Física existen cuatro sistemas
de unidades utilizados: El Sistema Internacional (SI) que es el
antiguo sistema MKS, El Sistema CGS, El Sistema Técnico y el Sistema
Inglés. Cabe destacar que la comunidad científica acordó que en
todo el mundo debería utilizarse el SI, pero esto aún no se
concreta porque en muchos lugares todavía no hay la suficiente
cantidad de instrumentos de medición calibrados con las unidades de
este sistema y otros países se reusan a hacerlo.
Por
ello, y otros motivos, resulta necesario saber como pasar una
cantidad de un sistema de unidades a otro. Existen varias formas que
en lo profundo son idénticas. Una de ellas es la de los factores de
conversión. Existen tablas en los libros que contienen equivalencias
entre unidades de distintos sistemas. Esas equivalencias se pueden
utilizar como factores de conversión. Y son factores porque lo que
hay que hacer es solo una multiplicación. Por ejemplo: supongamos
que deseamos pasar 60 Km/h (esta es una unidad muy utilizada pero no
corresponde a ningún sistema) a m/s (que es la unidad de velocidad
en el SI). Para ello buscamos la tabla de equivalencias de
velocidades, a continuación se muestra una bastante reducida.
|
ft/s
|
Km/h
|
m/s
|
mi/h
|
| 1 pie por segundo |
1
|
1,097
|
0,3048
|
0,6818
|
| 1 kilómetro por hora |
0,9113
|
1
|
0,2778
|
0,6214
|
| 1 metro por segundo |
3,281
|
3,6
|
1
|
2,237
|
| 1 milla por hora |
1,467
|
1,609
|
0,447
|
1
|
Ahora
entramos por la primera columna hasta la unidad de origen que
es Km/h
(flecha
gris ancha),.
En este caso es la tercera fila
(donde dice “1 kilómetro por hora”). Ahora nos movemos por esa
fila hasta llegar a la columna de los m/s (flecha negra fina). Cuando
lleguemos a esa columna estaremos en un casillero donde aparece un
número (casillero con número en negrita). Para el ejemplo el número
es 0,2778. Una vez que encontramos el número debemos multiplicar la
cantidad a la que queremos cambiar de unidad por ese número, como se
muestra a continuación.
60 Km/h . 0,2778 (m/s)/(Km/h)= 16,668 m/s
En
esa demostración pueden ver las unidades como deben colocarse (la
que se quiere eliminar debajo y la que se quiere obtener arriba, para
poder simplificar).
Bibliografía
Consultada
_RESNICK,
HALLIDAY, KRANE, “Física”, Vol. 1 Cuarta Edición, Compañía
Editorial Continental S. A., México, 1.993.
_GIANFORMAGGIO,
N., SUAREZ, M., CORTEZ C., R., “Cuadernillo de Física de 1° año
de Ciclo Básico”, Escuela Industrial Domingo F. Sarmiento, San
Juan, 2.013.
