magnitudes fundamentales y derivadas

MAGNITUDES FUNDAMENTALES
UNIDADES DERIVADAS
Las magnitudes fundamentales son aquellas magnitudes físicas que,
gracias a su combinación, dan origen a las magnitudes derivadas. Tres de
las magnitudes fundamentales son la masa, la longitud y el tiempo.
Estas son:
El concepto no debe confundirse con los múltiplos y submúltiplos, los
que son utilizados tanto en las unidades fundamentales como en las
unidades derivadas, sino que debe relacionarse siempre a las magnitudes
que se expresan. Si estas son longitud, masa, tiempo, intensidad de
corriente eléctrica, temperatura, cantidad de sustancia o intensidad
luminosa, se trata de una magnitud fundamental, y todas las demás son
derivadas.
UIDADES EN EL SI
Las unidades usadas en el SI para estas magnitudes fundamentales son las
siguientes:
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Para la masa se usa el kilogramo (kg)
Para la longitud se usa el metro (m)
Para el tiempo se usa el segundo (s)
Para la temperatura el kelvin (K)
Para la Intensidad de corriente eléctrica el Amperio (A)
Para la cantidad de sustancia el Mol (mol)
Para la Intensidad luminosa la Candela (cd)
Ejemplos de unidades derivadas:
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
MAGNITUDES DERIVADAS DEL SI
Todas las magnitudes físicas restantes se definen como combinación de
las magnitudes físicas definidas como fundamentales. Por ejemplo:
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
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
v (velocidad) = L/T
V (Volumen) = M³
D (Densidad) = M/L³
A (Aceleración) = L/T²
F (Fuerza) = M • L/T²

Unidad de volumen o metro cúbico, resultado de combinar tres
veces la longitud, una de las magnitudes fundamentales.
Unidad de densidad o cantidad de masa por unidad de volumen,
resultado de combinar la masa (magnitud fundamental) con el
volumen (magnitud derivada). Se expresa en kilogramos por
metro cúbico y no tiene nombre propio.
Unidad de fuerza, magnitud que se define a partir de la Segunda
ley de Newton (Fuerza = masa × aceleración). La masa es una de
las magnitudes fundamentales pero la aceleración es derivada.
Por tanto, la unidad resultante (kg × m × s-2) es derivada. Esta
unidad derivada tiene nombre propio, Newton.1
Unidad de energía, por definición es la fuerza necesaria para
mover un objeto en una distancia de un metro, es decir fuerza
por distancia. Su nombre es el Joule y se expresa con J. Siendo
entonces que J = N × m.
En cualquier caso, siempre es posible establecer una relación entre las
unidades derivadas y las básicas o fundamentales mediante las
correspondientes ecuaciones dimensionales.
SISTEMAS DE UNIDADES
Un sistema de unidades es un conjunto consistente de unidades de
medida. Definen un conjunto básico de unidades de medida a partir del
cual se derivan el resto. Existen varios sistemas de unidades:

Sistema Internacional de Unidades o SI: es el sistema más usado. Sus
unidades básicas son: el metro, el kilogramo, el segundo, el ampere,
el kelvin, la candela y el mol. Las demás unidades son derivadas del
Sistema Internacional.

Sistema métrico decimal: primer sistema unificado de medidas.

Sistema cegesimal o CGS: denominado así porque sus unidades
básicas son el centímetro, el gramo y el segundo.

Sistema Natural: en el cual las unidades se escogen de forma que
ciertas constantes físicas valgan exactamente 1.

Sistema técnico de unidades: derivado del sistema métrico con
unidades del anterior. Este sistema está en desuso.

Sistema anglosajón de unidades: aún utilizado en algunos países
anglosajones. Muchos de ellos lo están reemplazando por el Sistema
Internacional de Unidades.
Además de éstos, existen unidades prácticas usadas en diferentes campos
y ciencias. Algunas de ellas son:

Unidades atómicas

Unidades usadas en Astronomía

Unidades de longitud

Unidades de superficie

Unidades de volumen

Unidades de masa

Unidades de medida de energía

Unidades de temperatura

Unidades de densidad
Sistema internacional
cgs
Técnico
Longitud
m
cm
m
Tiempo
s
s
s
masa
kg
g
utm
UNIDADES DE LONGITUD
Las unidades de longitud permiten medir el largo, ancho y alto de
diferentes objetos, es decir, medidas en una sola dimensión.
UNIDADES DE MASA
En el sistema cgs, la unidad fundamental es el gramo, que se simboliza
con la letra g. Sus múltiplos y submúltiplos se presentan en la siguiente
tabla. El tratamiento de los datos es equivalente al utilizado para las
unidades de longitud.
UNIDADES DE SUPERFICIE
La unidad convencional de superficie es el metro cuadrado (m2). Un
metro cuadrado es la superficie de un cuadrado que tiene 1 m x 1m. Al
igual que para el resto de las unidades estudiadas, existen múltiplos y
submúltiplos del m2. Ejemplos: 1 m2 es igual a (103mm)2, 1 cm2 es igual
a (10-2 m)2
UNIDADES DE VOLUMEN
La unidad convencional de volumen es el metro cúbico (m3). Un
metro cúbico es el volumen de un cubo que tiene 1 m x 1m x 1 m. Al
igual que para el resto de las unidades estudiadas, existen múltiplos y
submúltiplos del m3. Ejemplos: 1 m3 es igual a (103 mm)3, 1 cm3 es igual
a (10-2 m)3
MEDICION DIRECTA
Hay un gran número de procedimientos mediante los cuales podemos
realizar una medición directa. Uno de ellos es el que se realiza a través de
un instrumento de medición indirecta que actúa por desplazadores.
Esta clase de instrumentos se utiliza cuando se quiere llevar a cabo la
medición en lugares sumamente remotos o para controlar el nivel.
Asimismo, se los emplea como una forma de indicador de modo
directo. En lo que respecta a su constitución, poseen un desplazador,
una palanca y también un tubo encargado de la torsión. Su
funcionamiento, por otra parte, está basado en el principio de
Arquímedes, es decir, el peso del desplazador va a generar una fuerza
sobre el tubo de torsión, pero cuando sube de nivel, dicho desplazador
va a desplazar mucho más líquido, con lo cual éste va a ejercer, a su vez,
un empuje sobre el desplazador, haciendo que se torne más liviano de lo
que originalmente era. Lo que se genera con estas acciones es que el
tubo de torsión pueda girar porque la torsión en sí ha disminuido. El
giro, por su parte, se aprovecha cuando se acopla a la aguja, que es la
indicadora directa del nivel.
MEDICION INDIRECTA
En el momento en el que uno está determinando la proporción
establecida entre la dimensión de un objeto y la unidad de medida, se
está llevando a cabo el procedimiento de medición, siempre y cuando
dicha dimensión y dicha unidad cuenten con una idéntica magnitud.
Cuando se efectúa la medición nunca se está exento de que se generen
errores en el análisis. Por otro lado, hay dos tipos de medidas: directas e
indirectas, ambas susceptibles al surgimiento de errores.
En el primer caso, una medida directa es que aquella que se produce con
la disposición de un instrumento de medida que puede obtener el peso
de la masa. Por esta razón, cuando se quiere efectuar una medición de la
distancia que hay entre un punto “a” y un punto “b” se puede realizar de
manera directa solo cuando disponemos de dicho instrumento.
En segundo término, tenemos las medidas indirectas, que se realizan
con instrumentos de medición indirecta, el tema que nos ocupa. La
misma se produce cuando es imposible, desde ya, realizar una medición
directa del peso, debido a que no poseemos la instrumentación
necesaria como para realizarla. Esto debe a que el valor que se quiere
medir es o bien demasiado grande o bien demasiado pequeño, e incluso
porque surgen una serie de obstáculos de otra naturaleza que frenan el
pesaje. Pero para contrarrestar estas limitaciones, el proceso indirecto lo
que hace es medir una variable al tiempo que se puede calcular otra
variable distinta que nos interese.
Para medir masa:
 balanza
 báscula
 espectrómetro de masa
 catarómetro
Para medir tiempo:
 calendario
 cronómetro
 reloj
 reloj atómico
 datación radiométrica
Para medir longitud:
 Cinta métrica
 Regla graduada
 Calibre
 vernier
 micrómetro
 reloj comparador
 interferómetro
 odómetro
Para medir ángulos:
 goniómetro
 sextante
 transportador
Para medir temperatura:
 termómetro
 termopar
 pirómetro
Para medir presión:
 barómetro
 manómetro
 tubo de Pitot (utilizado para determinar la velocidad)