Fundamentos de la Física: Magnitudes, Unidades y Clasificación

¿Qué es la Física?

Física: estudio de la materia, la energía, el espacio, el tiempo y sus interacciones.

Clasificación de la Física

Física Clásica (Siglo XIX)

Se divide en óptica, acústica, termodinámica, mecánica y electricidad + magnetismo (electromagnetismo).

Física Moderna (Siglo XX)

Se divide en cuántica, relativista, atómica, nuclear, de las partículas y del plasma.

Galileo Galilei introdujo el método científico experimental en el estudio de los fenómenos físicos.

Conceptos Fundamentales de Medición

Medición: comparación de una propiedad o magnitud física con otra de la misma clase que se toma como referencia, mediante un dispositivo diseñado para ello, asignándole un valor numérico al resultado de dicha medición y agregándole una unidad de medida, la cual nos proporciona una medida precisa.

Magnitud física: propiedad de extensión que tienen los cuerpos (término asociado con alguna propiedad o característica medible de alguna forma, sin especificar ningún valor numérico ni ninguna unidad de medida).

Unidad de medida:

Patrón: referencia sobre la cual vamos a medir lo que deseamos; este conlleva en sí mismo y define la unidad de medida una vez que es establecido.

Tipos de Magnitudes Físicas

Magnitudes Fundamentales

Son aquellas que no dependen de ninguna otra magnitud física; también se conocen como magnitudes básicas y se miden de forma directa.

Ejemplos:

• Longitud: metro
• Masa: kilogramo
• Tiempo: segundo
• Temperatura: kelvin
• Cantidad de sustancia: mol
• Intensidad luminosa: candela (cd)
• Intensidad de corriente eléctrica: ampere (A)

Magnitudes Derivadas

Son aquellas que se forman mediante la combinación de dos o más magnitudes físicas fundamentales.

Ejemplos:

• Área
• Volumen
• Velocidad
• Aceleración
• Fuerza
• Trabajo
• Potencia

Cantidad física: resultado de la medición; es un valor numérico que se obtiene como resultado de realizar la comparación de la magnitud física del objeto a medir con el patrón de medición correspondiente.

Sistemas de Unidades y Conversión

• Sistema Internacional (SI): se estableció en Francia en 1875.
• Sistema CGS (Sistema Cegesimal): propuesto en 1832 por Karl Gauss (centímetro, gramo, segundo).
• Sistema Inglés: originado en el Reino Unido (pie [ft], libra [lb], segundo [s]).

Factor de conversión: relación entre dos cantidades físicas del mismo tipo.

Instrumentos de Medición

Existen diversos instrumentos como el vernier, regla, probeta, micrómetro, termómetro clínico, báscula y cronómetro.

• De longitud: paso, palmo, braza, pulgada, pie.
• De masa: balanza.
• De tiempo: reloj mecánico, reloj de cuarzo, cronómetro digital, reloj atómico (1949) NBS.

Clasificación por su Naturaleza

Las magnitudes físicas se clasifican en escalares y vectoriales:

• Escalares: se precisan por completo mediante un valor numérico y una unidad de medida. No tienen dirección, tal como lo indican Jewett y Serway.
• Vectoriales: se precisan mediante un valor numérico, la unidad de medición correspondiente y, además, poseen una dirección.