Las cantidades físicas fundamentales
son aquellas que se expresan a sí mismas y no están en
función de otras. Como ejemplo tenemos: el
tiempo, la temperatura, la longitud y la masa.
Por otro lado las cantidades
físicas derivadas, como su nombre lo dice, derivan de las
fundamentales, por ejemplo la velocidad, que se expresa en (m/s), osea
longitud sobre unidades de tiempo. Otros ejemplos: Fuerza,aceleración,
Volumen, etc.
De lo visto se va a desprender la idea de Magnitud,
haber tengo una masa, pero sería bueno saber cual es su valor, osea
cuanto pesa,necesito medir, entonces la Masa, es una magnitud, porque es
una propiedad de la materia que puedo medir,sensar,estimar. Ademas en
este caso de la masa, se expresa por un número y su unidad de medida.
por decir 5 kg.
Hemos hablado de Magnitud, por tanto existen diferentes tipos de Magnitudes:
Magnitud Escalar:
Aquellas que estan definidas por un valor fijo, por ejemplo la masa,
queda definida por un valor, por ejm. 5Kg, este valor no cambia para
ningun observador.
Magnitud Vectorial: Aquellas
que estan definidas ademas de un valor, necesitan Dirección y Sentido.
por ejm. La velocidad, si alguien me dice que la velocidad de un movil
es 10 m/s, me faltarián mas datos, osea no esta definida por solo ese
valor, porque es importante preguntar ademas, de donde viene ó a donde
vá, talvez este despegando como un avión, entonces necesito saber ademas
de su valor, cual es su direccion y sentido, por eso la velocidad es
una magnitud vectorial, otros ejm. la aceleracion, la fuerza,etc.
Magnitud Tensorial: Cuando
la magnitud tiene asociado un grupo de vectores, como por ejm. la
Presión, esta se define como tensorial, porque se ejerce en muchas
direcciones, osea muchos vectores aplicados en distintos lugares, si
quiero agruparlo como un solo vector, a este lo denominaré
Tensor(conjunto de vectores).
Nota: El modulo de la presión es la magnitud escalar que relaciona la fuerza con la superficie sobre la cual actúa, es decir,equivale a la fuerza que actúa sobre la superficie.
Cuando sobre una superficie plana de área A se aplica una fuerza normal F de manera uniforme, la presión P viene dada de la siguiente forma:
Fuentes: Carolina / yahooR / wiki
Notas de Libro (Resnick-Halliday-Krane. 5a Ed.2009 Vol1).
Magnitudes Físicas y Patrones (Estándares).
Se necesita crear un conjunto de patrones ó estándares de unidades de medición. Esta medida debe ser la misma en diferentes condiciones (Temperatura, humedad, etc.). La precisión de la unidad estándar de tiempo (segundos), ha mejorado en un factor de 1000.
En el SI (Sistema Internacional), se consideran siete unidades base: tiempo (S), longitud (m), masa (Kg), cantidad de sustancia (mol), temperatura (ºK), corriente eléctrica (A), intensidad luminosa (cd-candela).
Para cantidades o números grandes el SI recomiendo usar prefijos.
1,3 x10^9 watts = 1.3 Gigawatts.
Otros sistemas que se pueden considerar competencia del SI, tenemos al Sistema Gaussiano y al Sistema Ingles.
"Es importante tener cuidado con las unidades que se usan".
Anécdota: En setiembre de 1999 se perdió la nave espacial Mars Climate Orbiter, el fabricante expreso algunas de sus características en unidades inglesas, el equipo de navegación de la NASA interpreto erróneamente en unidades SI.
"Toda magnitud física puede multiplicarse por uno sin que se cambie su valor"
Ejm:
1 min= 60 s ---> 1=60 s/min
1 ft= 12 in ---> 1=1 ft/12 in
Expresar en m/s, 55 millas/horas
Sol.
1 mi= 1609 m ---> 1= 1609 m/1 min
1 h=3600 s ---> 1= 1 h/3600 s.
Rapidez=55 mi/h x 1609 m/1 mi x 1h/3600 s = 25 m/s
Patrón del Tiempo
Al medir el tiempo nos podemos preguntar : ¿En que momento ocurre? ¿ Cuanto durará?
Un segundo (Solar medio)= 1/86400 de un día (Solar medio).
Para medir el tiempo podemos usar cualquier fenómeno que se repita. Relojes de cuarzo (vibraciones periódicas . puede calibrarse con la tierra en rotación, por medio de observaciones astronómicas y utilizarse en el laboratorio. La precisión aprox. 1 segundo en 200 000 años, aunque aun no es suficiente para la demanda tecnológica. En 1967 la CGPM (Conferencia General de Pesas y Medidas),adopto la definición de 1 segundo:
"1 segundo es la duración de 9 192 631 770 vibraciones de una radiación (especificada), emitida por un isotopo (especificado) del átomo de cesio. También llamados "Reloj de fuente de cesio".
Datos interesantes:
Edad de universo 5 x 10^17 segundos (s).
Esperanza de vida humana (EUA) 2 x 10^9 segundos.
Historia: El reloj de péndulo por Christian Huygens 1665, Desde su invención hasta la década de 1930, el reloj de péndulo era el aparato más preciso para medir el tiempo.
Patrón de Longitud
1 yarda = 0.9144 metros
1 pulgada= 2.54 centímetros
"El metro es la longitud de la trayectoria de la luz en el vacío durante un
tiempo=1/(299 792 459 s)"
Equivalencia 1 año luz en metros:
1 año luz = 9.48 x 10 ^15 m
Patrón Masa
Para SI, es el Kilogramo (es un cilindro de platino é iridio), se encuentra en la oficina internacional de pesas y medidas, por convención se asigna una masa de un Kilogramo. Una copia del patrón esta en EE.UU, llamado prototipo kilogramo Nº 20 (National Institute of standar an technology).
Una vez al año se revisa para comparar con los patrones terciarios. Dese 1889 ha sido llevado 2 veces a Francia para compararlo con el kilogramo maestro. Cuando se saca de la bóveda siempre están presente 2 personas, una traslada el kilogramo y la otra persona esta por si ocurre algún percance o caída.
Precisión y Cifras Significativas.
Se busca tener cifras cada vez mas significativas al mismo tiempo reducir la incertidumbre experimental.
Si expreso x=3, cuando en realidad es 3,14159, estamos reteniendo información, pero si expresamos x=3,14159 cuando creamos que sea x=3, estamos afirmando tener mayor información de la que en realidad es.
La atención a la cifra significativa es importante cuando se presentan los resultados de la medición y de los cálculos, siendo errores incluir demasiadas o muy pocas cifras.
300 m--> es mejor expresar así 3x10^2.
En la multiplicación: 2,3 x 3,14159=7,2, se toma según el que tiene menor cifra significativa en este caso es 2,3.
9,8x1,03=10,1, porque el 9,8 tiene menor cifra significativa.
Para la suma S=103,9+2,10+0,319=106,319 ó 106,3, porque es el 103,9 el que tiene menor cifra significativa.
"Toda magnitud física puede multiplicarse por uno sin que se cambie su valor"
Ejm:
1 min= 60 s ---> 1=60 s/min
1 ft= 12 in ---> 1=1 ft/12 in
Expresar en m/s, 55 millas/horas
Sol.
1 mi= 1609 m ---> 1= 1609 m/1 min
1 h=3600 s ---> 1= 1 h/3600 s.
Rapidez=55 mi/h x 1609 m/1 mi x 1h/3600 s = 25 m/s
Patrón del Tiempo
Al medir el tiempo nos podemos preguntar : ¿En que momento ocurre? ¿ Cuanto durará?
Un segundo (Solar medio)= 1/86400 de un día (Solar medio).
Para medir el tiempo podemos usar cualquier fenómeno que se repita. Relojes de cuarzo (vibraciones periódicas . puede calibrarse con la tierra en rotación, por medio de observaciones astronómicas y utilizarse en el laboratorio. La precisión aprox. 1 segundo en 200 000 años, aunque aun no es suficiente para la demanda tecnológica. En 1967 la CGPM (Conferencia General de Pesas y Medidas),adopto la definición de 1 segundo:
"1 segundo es la duración de 9 192 631 770 vibraciones de una radiación (especificada), emitida por un isotopo (especificado) del átomo de cesio. También llamados "Reloj de fuente de cesio".
Datos interesantes:
Edad de universo 5 x 10^17 segundos (s).
Esperanza de vida humana (EUA) 2 x 10^9 segundos.
Historia: El reloj de péndulo por Christian Huygens 1665, Desde su invención hasta la década de 1930, el reloj de péndulo era el aparato más preciso para medir el tiempo.
Patrón de Longitud
1 yarda = 0.9144 metros
1 pulgada= 2.54 centímetros
"El metro es la longitud de la trayectoria de la luz en el vacío durante un
tiempo=1/(299 792 459 s)"
Equivalencia 1 año luz en metros:
1 año luz = 9.48 x 10 ^15 m
Patrón Masa
Para SI, es el Kilogramo (es un cilindro de platino é iridio), se encuentra en la oficina internacional de pesas y medidas, por convención se asigna una masa de un Kilogramo. Una copia del patrón esta en EE.UU, llamado prototipo kilogramo Nº 20 (National Institute of standar an technology).
Una vez al año se revisa para comparar con los patrones terciarios. Dese 1889 ha sido llevado 2 veces a Francia para compararlo con el kilogramo maestro. Cuando se saca de la bóveda siempre están presente 2 personas, una traslada el kilogramo y la otra persona esta por si ocurre algún percance o caída.
Precisión y Cifras Significativas.
Se busca tener cifras cada vez mas significativas al mismo tiempo reducir la incertidumbre experimental.
Si expreso x=3, cuando en realidad es 3,14159, estamos reteniendo información, pero si expresamos x=3,14159 cuando creamos que sea x=3, estamos afirmando tener mayor información de la que en realidad es.
La atención a la cifra significativa es importante cuando se presentan los resultados de la medición y de los cálculos, siendo errores incluir demasiadas o muy pocas cifras.
300 m--> es mejor expresar así 3x10^2.
En la multiplicación: 2,3 x 3,14159=7,2, se toma según el que tiene menor cifra significativa en este caso es 2,3.
9,8x1,03=10,1, porque el 9,8 tiene menor cifra significativa.
Para la suma S=103,9+2,10+0,319=106,319 ó 106,3, porque es el 103,9 el que tiene menor cifra significativa.
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