Magnitud fsica

Una magnitud fsica es un valor asociado a una propiedad fsica o cualidad medible de un sistema fsico, es decir, a la que se le pueden asignar distintos valores como resultado de una medicin o una relacin de medidas. Las magnitudes fsicas se miden usando un patrn que tenga bien definida esa magnitud, y tomando como unidad la cantidad de esa propiedad que posea el objeto patrn. Por ejemplo, se considera que el patrn principal de longitud es el metro en el Sistema Internacional de Unidades.Existen magnitudes bsicas y derivadas, que constituyen ejemplos de magnitudes fsicas: la masa, la longitud, el tiempo, la carga elctrica, la densidad, la temperatura, la velocidad, la aceleracin y la energa. En trminos generales, es toda propiedad de los cuerpos o sistemas que puede ser medidaTipos de magnitudes fsicasLas magnitudes fsicas pueden ser clasificadas de acuerdo a varios criterios:

Segn su expresin matemtica, las magnitudes se clasifican en escalares, vectoriales y tensoriales. Segn su actividad, se clasifican en magnitudes extensivas e intensivas.

Magnitudes escalares, vectoriales y tensoriales

Las magnitudes escalares son aquellas que quedan completamente definidas por un nmero y las unidades utilizadas para su medida. Esto es, las magnitudes escalares estn representadas por el ente matemtico ms simple, por un nmero. Podemos decir que poseen un mdulo pero carecen de direccin. Las magnitudes vectoriales son aquellas que quedan caracterizadas por un mdulo, una direccin y un sentido. En un espacio euclidiano, de no ms de tres dimensiones, un vector se representa mediante un segmento orientado. Ejemplos de estas magnitudes son: la velocidad, la aceleracin, la fuerza, el campo elctrico, intensidad luminosa, etc. Sistema internacional de medidas

Despus de la Revolucin Francesa los estudios para determinar un sistema de unidades nico y universal concluyeron con el establecimiento del Sistema Mtrico Decimal. La adopcin universal de este sistema se hizo con el Tratado del Metro o la Convencin del Metro, que se firm en Francia el 20 de mayo de 1875, y en el cual se establece la creacin de una organizacin cientfica que tuviera, por una parte, una estructura permanente que permitiera a los pases miembros tener una accin comn sobre todas las cuestiones que se relacionen con las unidades de medida y que asegure la unificacin mundial de las mediciones fsicas.As, el Sistema Internacional de Unidades, abreviado SI, tambin denominado sistema internacional de medidas, es el sistema de unidades ms extensamente usado. Junto con el antiguo sistema mtrico decimal, que es su antecedente y que ha mejorado, el SI tambin es conocido como sistema mtrico, especialmente en las naciones en las que an no se ha implantado para su uso cotidiano. Fue creado en 1960 por la Conferencia General de Pesas y Medidas, que inicialmente defini seis unidades fsicas bsicas o fundamentales. En 1971 fue aadida la sptima unidad bsica, el mol.El Sistema Internacional de Unidades est formado hoy por dos clases de unidades: unidades bsicas o fundamentales y unidades derivadas.Unidades bsicasEl Sistema Internacional de Unidades consta de siete unidades bsicas, tambin denominadas unidades fundamentales. De la combinacin de las siete unidades fundamentales se obtienen todas las unidades derivadas.Magnitud fsica fundamentalUnidad bsica o fundamentalSmboloObservaciones

LongitudmetromSe define en funcin de la velocidad de la luz

MasakilogramokgNo se define como 1.000 gramos

TiemposegundosSe define en funcin del tiempo atmico

Intensidad de corriente elctricaamperio o ampereASe define a partir del campo elctrico

TemperaturakelvinKSe define a partir de la temperatura termodinmica del punto triple del agua.

Cantidad de sustanciamolmolVase tambin Nmero de AvogadroVer: PSU: Qumica, Pregunta 01_2005

Intensidad luminosacandelacd

Las unidades bsicas tienen mltiplos y submltiplos, que se expresan mediante prefijos. As, por ejemplo, la expresin kilo indica "mil" y, por lo tanto, 1 km son 1.000 m, del mismo modo que mili indica "milsima" y, por ejemplo, 1 mA es 0,001 A.Definiciones para las unidades bsicasUnidad de longitud: metro (m)El metro es la longitud de trayecto recorrido en el vaco por la luz durante un tiempo de 1/299.792.458 de segundo.

Unidad de masaEl kilogramo (kg) es igual a la masa del prototipo internacional del kilogramo

Unidad de tiempoEl segundo (s) es la duracin de 9.192.631.770 periodos de la radiacin correspondiente a la transicin entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del tomo de cesio 133.

Unidad de intensidad de corriente elctricaEl ampere (A) es la intensidad de una corriente constante que mantenindose en dos conductores paralelos, rectilneos, de longitud infinita, de seccin circular despreciable y situados a una distancia de un metro uno de otro en el vaco, producira una fuerza igual a 2.10-7 newton por metro de longitud.

Unidad de temperatura termodinmicaEl kelvin (K), unidad de temperatura termodinmica, es la fraccin 1/273,16 de la temperatura termodinmica del punto triple del agua. Observacin: Adems de la temperatura termodinmica (smbolo T) expresada en kelvins, se utiliza tambin la temperatura Celsius (smbolo t) definida por la ecuacin t = T - T0 donde T0 = 273,15 K por definicin.

Unidad de cantidad de sustanciaEl mol (mol) es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas entidades elementales como tomos hay en 0,012 kilogramos de carbono 12. Cuando se emplee el mol, deben especificarse las unidades elementales, que pueden ser tomos, molculas, iones, electrones u otras partculas o grupos especificados de tales partculas.

Unidad de intensidad luminosaLa candela (cd) es la unidad luminosa, en una direccin dada, de una fuente que emite una radiacin monocromtica de frecuencia 540 1012 hertz y cuya intensidad energtica en dicha direccin es 1/683 watt por estereorradin.

Adems de las unidades bsicas hay dos unidades suplementarias:Unidades suplementarias del sistema internacional (SI)

MagnitudUnidad

NombreSmbolo

ngulo planoradinrad

ngulo slidoestereorradinsr

Unidades derivadas expresadas a partir de unidades bsicas y suplementariasCon esta denominacin se hace referencia a las unidades utilizadas para expresar magnitudes fsicas que son resultado de combinar magnitudes fsicas tomadas como fundamentales.MagnitudNombreSmbolo

Superficiemetro cuadradom2

Volumenmetro cbicom3

Velocidadmetro por segundom/s

Aceleracinmetro por segundo cuadradom/s2

Masa en volumenkilogramo por metro cbicokg/m3

Velocidad angularradin por segundorad/s

Aceleracin angularradin por segundo cuadradorad/s2

Definiciones para algunas unidades derivadas

Unidad de velocidadUn metro por segundo (m/s o m s-1) es la velocidad de un cuerpo que, con movimiento uniforme, recorre, una longitud de un metro en 1 segundo

Unidad de aceleracinUn metro por segundo cuadrado (m/s2 o m s-2) es la aceleracin de un cuerpo, animado de movimiento uniformemente variado, cuya velocidad vara cada segundo, 1 m/s.

Unidad de velocidad angularUn radin por segundo (rad/s o rad s-1) es la velocidad de un cuerpo que, con una rotacin uniforme alrededor de un eje fijo, gira en 1 segundo, 1 radin.

Unidad de aceleracin angularUn radin por segundo cuadrado (rad/s2 o rad s-2) es la aceleracin angular de un cuerpo animado de una rotacin uniformemente variada alrededor de un eje fijo, cuya velocidad angular, vara 1 radin por segundo, en 1 segundo.

Unidades SI derivadas con nombres y smbolos especialesMagnitudNombreSmboloExpresin en otras unidades SIExpresin en unidades SI bsicas

FrecuenciahertzHzs-1

FuerzanewtonNm kg s-2

PresinpascalPaN m-2m- 1 kg s-2

Energa, trabajo,cantidad de calorjouleJN mm2 kg s-2

PotenciawattWJ s-1m2 kg s-3

Cantidad de electricidadcarga elctricacoulombCs A

Potencial elctricofuerza electromotrizvoltVW A-1m2 kg s-3 A-1

Resistencia elctricaohmWV A-1m2 kg s-3 A-2

Capacidad elctricafaradFC V-1m-2 kg-1 s4 A2

Flujo magnticoweberWbV sm2 kg s-2 A-1

Induccin magnticateslaTWb m2kg s-2 A1

InductanciahenryHWb A-1m2 kg s-2 A-2

Definiciones para las unidades con nombres especialesUnidad de frecuenciaUn hertz (Hz) es la frecuencia de un fenmeno peridico cuyo periodo es 1 segundo.

Unidad de fuerzaUn newton (N) es la fuerza que, aplicada a un cuerpo que tiene una masa de 1 kilogramo, le comunica una aceleracin de 1 metro por segundo al cuadrado.

Unidad de presinUn pascal (Pa) es la presin uniforme que, actuando sobre una superficie plana de 1 metro cuadrado, ejerce perpendicularmente a esta superficie una fuerza total de 1 newton.

Unidad de energa, trabajo, cantidad de calorUn joule (J) es el trabajo producido por una fuerza de 1 newton, cuyo punto de aplicacin se desplaza 1 metro en la direccin de la fuerza.

Unidad de potencia, flujo radianteUn watt (W) es la potencia que da lugar a una produccin de energa igual a 1 joule por segundo.

Unidad de cantidad de electricidad, carga elctricaUn coulomb (C) es la cantidad de electricidad transportada en 1 segundo por una corriente de intensidad 1 ampere.

Unidad de potencial elctrico, fuerza electromotrizUn volt (V) es la diferencia de potencial elctrico que existe entre dos puntos de un hilo conductor que transporta una corriente de intensidad constante de 1 ampere cuando la potencia disipada entre estos puntos es igual a 1 watt.

Unidad de resistencia elctricaUn ohm (W) es la resistencia elctrica que existe entre dos puntos de un conductor cuando una diferencia de potencial constante de 1 volt aplicada entre estos dos puntos produce, en dicho conductor, una corriente de intensidad 1 ampere, cuando no haya fuerza electromotriz en el conductor.

Unidad de capacidad elctricaUn farad (F) es la capacidad de un condensador elctrico que entre sus armaduras aparece una diferencia de potencial elctrico de 1 volt, cuando est cargado con una cantidad de electricidad igual a 1 coulomb.

Unidad de flujo magnticoUn weber (Wb) es el flujo magntico que, al atravesar un circuito de una sola espira produce en la misma una fuerza electromotriz de 1 volt si se anula dicho flujo en un segundo por decaimiento uniforme.

Unidad de induccin magnticaUna tesla (T) es la induccin magntica uniforme que, repartida normalmente sobre una superficie de 1 metro cuadrado, produce a travs de esta superficie un flujo magntico total de 1 weber.

Unidad de inductanciaUn henry (H) es la inductancia elctrica de un circuito cerrado en el que se produce una fuerza electromotriz de 1 volt, cuando la corriente elctrica que recorre el circuito vara uniformemente a razn de un ampere por segundo.

Como dijimos, los smbolos de las unidades pueden verse afectados de prefijos que actan como mltiplos y submltiplos decimales. Estos prefijos se colocan delante del smbolo de la unidad correspondiente sin espacio intermedio.El conjunto del smbolo ms el prefijo equivale a una nueva unidad que puede combinarse con otras unidades y elevarse a cualquier exponente (positivo o negativo). Los prefijos decimales se muestran en las tablas siguientes.Mltiplos decimales

Prefijo SmboloFactor

decada101

hectoh102

kilok103

megaM106

gigaG109

teraT1012

petaP1015

exaE1018

zettaZ1021

yottaY1024

Submltiplos decimales

Prefijo SmboloFactor

decid10-1

centic10-2

milim10-3

micro10-6

nanon10-9

picop10-12

femtof10-15

attoa10-18

zeptoz10-21

yoctoy10-24

Unidades en uso junto con el SI

El Comit Internacional (1969) ha reconocido que los usuarios podan tener necesidad de utilizar las unidades SI en asociacin con algunas unidades que no pertenecen al Sistema Internacional pero que juegan un papel importante y que son ampliamente extendidas. Estas unidades, que fueron clasificadas en tres categoras: las unidades en uso junto con el SI; las unidades mantenidas temporalmente; las unidades a desaconsejar. Reconsiderando esta clasificacin, el Comit Internacional (1996) aprob una nueva clasificacin de las unidades de fuera del SI que pueden ser utilizadas con el SI: las unidades de uso con el SI; las unidades en uso junto con el SI cuyo valor es obtenido experimentalmente; otras unidades de uso junto con el SI, correspondiente a necesidades especficas.

La lista de las unidades fuera del SI en uso junto con el SI, que incluimos abajo, comprende unidades empleadas cotidianamente, en particular las unidades usuales de tiempo y de ngulo, as como otras unidades cada vez ms importantes desde el punto de vista tcnico.

Unidades fuera del Sistema Internacional en uso con el Sistema InternacionalNombreSmboloValor en unidad SI

minutomin1 min = 60 s

horah1 h = 60 min = 3.600 s

dad1 d = 24 h = 86.400 s

grado1 = (/180) rad

minuto'1' = (1/60) = (/10.800) rad

segundo''1'' = (1/60)' = (/648.000) rad

litrol, L1 l = 1 dm3 = 10- 3 m3

toneladat1 t = 103 kg

belioB1 B = (1/2) ln 10 (Np)

neperNp1 Np = 1

Sistema Cegesimal de UnidadesEl Sistema Cegesimal de Unidades, tambin llamado sistema CGS, es un sistema de unidades basado en el centmetro, el gramo y el segundo. Su nombre es el acrnimo de estas tres unidades.El sistema CGS ha sido casi totalmente reemplazado por el Sistema Internacional de Unidades. Sin embargo an perdura su utilizacin en algunos campos cientficos y tcnicos muy concretos, con resultados ventajosos en algunos contextos. As, muchas de las frmulas del electromagnetismo presentan una forma ms sencilla cuando se las expresa en unidades CGS.Unidades del sistema cegesimalUnidades del sistema cegesimal o sistema CGS

MagnitudNombreSmboloDefinicinEquivalencia

longitudcentmetrocmcm0,01 m

masagramogg0,001 kg

tiemposegundoss1 s

aceleracingalGalcm/s20,01 m/s2

fuerzadinadyng.cm/s210-5 N

energaergioergdyn cm10-7 J

potenciaergio por segundoerg s-110-7 W

presinbariabariadyn/cm20,1 Pa

viscosidad dinmicapoisePg (cm s)-10,1 Pa s

viscosidad cinemticastokesStcm2s-110-4 m2s-1

carga elctricafranklin o estatculombioFrdyncm3,336 641 10-10 C

potencial elctricoestatvoltiostatV299,7925 V

campo elctricoestatvoltio por cmdyne Fr-1

flujo magnticomaxwellMxG cm210-8 Wb

densidad de flujo magnticogaussGs, GMx cm-210-4 T

intensidad de campo magnticooerstedOe(103/4) A/m

intensidad de corrienteestatamperiostatA3.335 641 10-10 A

resistenciaestatohmiostat8.987 552 1011

Capacidad elctricaestatfaradio o centmetrocm1,113 10-12 F

inductanciaestathenriostatH;8,988 1011 H

nmero de ondakayser1 cm-1