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Tema 1 - Magnitudes físicas.
1.1- Magnitudes físicas.
Magnitud: Es toda propiedad de los cuerpos que se puede medir. Por ejemplo: temperatura,
velocidad, masa, peso, etc.
Medir: Es comparar la magnitud con otra similar, llamada unidad, para averiguar cuántas
veces la contiene.
Unidad: Es una cantidad que se adopta como patrón para comparar con ella cantidades de la
misma especie. Ejemplo: Cuando decimos que un objeto mide dos metros, estamos
indicando que es dos veces mayor que la unidad tomada como patrón, en este caso el metro.
1.2- Sistema internacional de unidades.
Para resolver el problema que suponía la utilización de unidades diferentes en distintos
lugares del mundo, en la XI Conferencia General de Pesos y Medidas (París, 1960) se
estableció el Sistema Internacional de Unidades (SI).
Para ello, se actuó de la siguiente forma:
En primer lugar, se eligieron las magnitudes fundamentales y la unidad correspondiente a
cada magnitud fundamental. Una magnitud fundamental es aquella que se define por sí
misma y es independiente de las demás (masa, tiempo, longitud, etc.).
En segundo lugar, se definieron las magnitudes derivadas y la unidad correspondiente a cada
magnitud derivada. Una magnitud derivada es aquella que se obtiene mediante expresiones
matemáticas a partir de las magnitudes fundamentales (densidad, superficie, velocidad).
En el cuadro siguiente puedes ver las magnitudes fundamentales del SI, la unidad de cada una
de ellas y la abreviatura que se emplea para representarla:
Magnitud fundamental
Unidad Abreviatura
Longitud metro m
Masa kilogramo kg
Tiempo segundo s
Temperatura kelvin K
Magnitud fundamental
Unidad Abreviatura
Intensidad de corriente
amperio A
Intensidad luminosa
candela cd
Cantidad de sustancia
mol mol
En la siguiente tabla aparecen algunas magnitudes derivadas junto a sus unidades:
Magnitud Unidad Abreviatura Expresión SI
Superficie metro cuadrado m2 m2
Volumen metro cúbico m3 m3
Velocidad metro por segundo
m/s m/s
Fuerza newton N Kg·m/s2
Energía, trabajo julio J Kg·m2/s2
Densidad kilogramo/metro cúbico
Kg/m3 Kg/m3
Múltiplos y submúltiplos de las unidades del SI
Prefijo Símbolo Potencia Prefijo Símbolo Potencia
giga G 109 deci d 10-1
mega M 106 centi c 10-2
kilo k 103 mili m 10-3
hecto h 102 micro µ 10-6
deca da 101 nano n 10-9
Actividad
1.3- La medida en Física: órdenes de magnitud y estimación de errores.
El orden de magnitud de un número es la potencia decimal del valor relativo de su cifra
significativa. Por tanto, se dice por ejemplo que dos números difieren 2 órdenes de
magnitud si uno es 100 veces más grande que el otro.
Medir es comparar con un patrón. Por ejemplo, si medimos la anchura del laboratorio
poniendo un pie delante de otro, podemos decir que la anchura del laboratorio es 18
pies, siendo nuestro patrón un pie. Ahora bien, una medida nunca puede ser exacta, es
decir, siempre cometemos un error, por lo que nuestra medida no será completa sin la
estimación del error cometido. Unas veces ese error será debido a los instrumentos de
medida, otras a nuestra propia percepción, etc. Los errores al medir son inevitables.
En función de la naturaleza del error podemos definir dos tipos de error:
o Errores sistemáticos: Son debidos a problemas en el funcionamiento de los aparatos
de medida o al hecho de que al introducir el aparato de medida en el sistema, éste
se altera y se modifica, por lo tanto, la magnitud que deseamos medir cambia su
valor. Normalmente actúan en el mismo sentido.
o Errores accidentales: Son debidos a causas imponderables que alteran
aleatoriamente las medidas. Al producirse aleatoriamente las medidas se
distribuyen alrededor del valor real, por lo que un tratamiento estadístico permite
estimar su valor.
Debido a la existencia de errores es imposible conocer el valor real de la magnitud a
medir. Si somos cuidadosos podemos controlar los errores sistemáticos, en cuanto a los
errores accidentales podemos reducirlos si tomamos un conjunto de medidas y
calculamos su valor medio. Tomaremos como valor estimado de la medida el valor
medio de las distintas medidas realizadas.
Supongamos que se pretende medir la longitud L de una barra y se obtienen dos
conjuntos de medidas:
Grupo a : 146 cm, 146 cm, 146 cm
Grupo b : 140 cm, 152 cm, 146 cm
En ambos casos el valor estimado es el mismo (146 cm). Sin embargo, la precisión de
las medidas no es la misma. ¿Cómo podemos diferenciar la precisión de dos medidas?
Mediante el concepto de error o incertidumbre que definiremos más adelante.
A la hora de expresar una medida siempre se ha de indicar el valor observado junto con
su error y la/s unidad/es correspondiente/s. Podemos decir que el valor verdadero de
la medida se encuentra con una alta probabilidad en un intervalo cuyos límites son la
estimación de la medida más/menos el error estimado.
Medida = Valor observado ± Error Unidad
En el ejemplo anterior, una vez estimado el error se escribiría: L = 146 ± 4 cm
Ejercicios Órdenes de Magnitud
Problemas Estimación de Errores