Las Magnitudes Físicas
Las magnitudes físicas son muy importantes debido a su amplio uso en la
medición de las propiedades de los cuerpos y/o sistemas, y es por medio
de dicha medición que se puede realizar descripciones precisas (cuantitativas y
cualitativas).
Específicamente se puede aplicar las magnitudes físicas a casi cualquier situación que involucre un medio "Físico", desde actividades muy complejas de investigación como en la vida cotidiana en cosas muy sencillas como por ejemplo, para saber el peso del arroz que se quiere comprar, la altura de una persona o el tiempo que tarda un viaje en avión.
Índice
¿Qué son las Magnitudes Físicas?
Las magnitudes son una cantidad que se ha determinado sobre alguna propiedad de algún fenómeno o sistema físico. Esto quiere decir que la magnitud física ayuda a describir de forma medible (con valores numéricos), las propiedades de algún objeto o sistema que se requiera estudiar, además casi siempre llevan unas unidades de medida que las identifica.
Por ende, las magnitudes físicas sólo son las propiedades que se cuantifican;
aquellas propiedades que no se pueden medir como el olor, el sabor, el color,
lo agradable….
no se deben considerar como magnitudes físicas.
Entre las
magnitudes físicas se encuentran
las magnitudes fundamentales o básicas, se llaman así porque a partir
de ellas se conforman otras magnitudes,
llamadas magnitudes derivadas.
- Algunas magnitudes fundamentales son: el tiempo, la masa, la longitud, la corriente eléctrica, la temperatura, entre otras.
- Algunas magnitudes derivadas son: la densidad, la velocidad, la fuerza, la presión, el área, el volumen, etc.
Además, existen magnitudes que identifican la dirección y el sentido,
por ejemplo, “desplazarse con cierta rapidez hacia el norte”.
Ejemplos
de magnitudes físicas:
- La edad de una persona (define el tiempo que una persona ha vivido en cantidades de años, meses, días, etc.).
- La altura a la que vuela un avión (indica una longitud vertical que puede estar en metros, kilómetros, pies, millas, etc.).
- La velocidad en la que viaja un automóvil de un punto a otro (indica que cantidad de espacio recorre en un tiempo determinado y se dan en metros por segundo, pies por hora, etc.).
- El peso de una manzana que muestra una báscula (define la cantidad de masa que tiene la manzana en cualquier unidad como kilogramos, gramos, libras, etc.)
Magnitudes escalares
Las magnitudes escalares son aquellas que indican una magnitud o cantidad de una propiedad del sistema que se está estudiando, es decir, representan un valor sobre la propiedad del objeto de estudio, y a su vez tienen unas unidades de medida que la identifica.
Como ejemplo tenemos el caso de un frasco de agua que está a una
temperatura de 10 grados Celsius, ese es un caso de
magnitud escalar que si lo descomponemos para entenderlo mejor queda
así:
- El frasco de agua (es el sistema)
- La temperatura (la propiedad)
- Los 10 grados Celsius (la cantidad y unidad de medida que la identifica).
- El tiempo (segundos, minutos, horas, etc.)
- La masa (gramos, libras, etc.)
- La longitud (metros, pulgadas, yardas, etc.)
- La presión (Pascales, mm de Hg, etc.)
- El área (cm^2, m^2, pulg^2, etc.)
- El volumen (cm^3, m^3, pulg^3, L, galones, etc., entre muchos otros.
Operaciones con magnitudes escalares
Las magnitudes escalares son simples cantidades numéricas que representan propiedades, esto significa que las operaciones que se realizan con dichas magnitudes se hacen del mismo modo que con números comunes.
Adición o sustracción
Para desarrollar operaciones de suma o resta en
magnitudes escalares se debe tener en cuenta el principio de
homogeneidad dimensional.
La homogeneidad dimensional
básicamente significa que solamente se pueden hacer estas operaciones (suma
o resta) si las magnitudes tienen la misma unidad de medida, no se
puede sumar un tiempo con una longitud o una masa con un tiempo. ¡Son cosas
distintas!
Una vez identificados los valores con su unidad de medida se realiza la operación como se realiza comúnmente una suma o resta.
Multiplicación o división
La multiplicación o la división de escalares
no requiere del principio de homogeneidad, se pueden dar casos donde la
multiplicación o división es una longitud con un tiempo (obteniendo rapidez) o
una masa con volumen (obteniendo densidad), entre otros casos,
dando como resultado una nueva magnitud con la unión de dos o más unidades
de medida.
La multiplicación relaciona las magnitudes escalares con las
magnitudes vectoriales en muchos casos.
Magnitudes vectoriales
Las magnitudes vectoriales, así como las magnitudes escalares nos indican una magnitud o cantidad sobre una propiedad del sistema que se estudia, pero con la diferencia de que esta propiedad debe indicar una dirección y un sentido, es decir, las magnitudes vectoriales además de representar una cantidad sobre la propiedad del objeto de estudio y tener unidades de medida que las identifica, también señala hacia dónde va dirigida y en qué sentido.
Como ejemplo tenemos el caso de un carro que viaja a una velocidad de 20 metros por segundo hacia el norte, este es un ejemplo de magnitud vectorial que si lo descomponemos para entenderlo mejor queda así:
- El carro que viaja (es el sistema)
- La velocidad (la propiedad)
- 20 metros por segundo (la cantidad y unidad de medida que la identifica)
- va dirigido hacia el norte (la dirección y el sentido).
Algunos otros ejemplos de magnitudes vectoriales son:
- La velocidad (m/s, km/h, etc.)
- La aceleración (cm/s^2, m/s^2, km/h s^2, etc.)
- La fuerza (Newton, Kgf, Poundal, etc.)
- El campo eléctrico (N/C, V/m, etc.), entre otros.
Operaciones con magnitudes vectoriales
Para conocer las operaciones que se pueden realizar con las magnitudes vectoriales primero se debe conocer todo acerca de un vector, debido a que estos cuentan con diferentes reglas, métodos y teorías, haciendo que sus operaciones sean más complejas.
Es precisamente la dirección y el sentido los que vuelven a las operaciones con vectores mucho más complejas que las operaciones con magnitudes escalares, debido a que se deben conocer sistemas de referencia, utilizar planos en el espacio (planos en una, dos, tres o incluso más dimensiones), métodos de solución de ecuaciones, conceptos trigonométricos, entre muchos otros.
Para esto es importante conocer todo a cerca de los Vectores:
Ejercicios Resueltos de Magnitudes Físicas
Si has llegado hasta aquí te felicito, significa has leído la anterior teoría y ya tienes algunas bases para comprender mejor el tema de magnitudes físicas, clasificadas en magnitudes escalares y vectoriales, por lo tanto, a continuación podrás encontrar un listado con algunos ejercicios resueltos de magnitudes físicas.
Espero te sirvan de ayuda <3