Magnitud física para niños
Una magnitud física es algo que podemos medir en el mundo que nos rodea. Es una característica de un objeto o de un sistema que se le puede asignar un valor numérico. Por ejemplo, la longitud de una mesa, la temperatura de tu cuerpo o el tiempo que tardas en correr.
Para medir una magnitud física, usamos una unidad de medida. Esta unidad es como un "patrón" que nos ayuda a comparar. Por ejemplo, para medir la longitud, usamos el metro como unidad principal en el Sistema Internacional de Unidades.
Existen diferentes tipos de magnitudes físicas. Algunas son básicas, como la masa, la longitud y el tiempo. Otras son derivadas, lo que significa que se forman combinando las básicas, como la velocidad o la densidad. En resumen, cualquier cosa que se pueda medir en un objeto o sistema es una magnitud física.
La Oficina Internacional de Pesas y Medidas define una magnitud como una cualidad de algo que se puede reconocer y medir con números. Cuando escribimos una magnitud física, la ponemos en cursiva. Por ejemplo, la masa se escribe como m. Si decimos "una masa de 3 kilogramos", lo escribimos como m = 3 kg.
Contenido
Tipos de Magnitudes Físicas
Las magnitudes físicas se pueden clasificar de varias maneras, según cómo se expresen o cómo se comporten.
Magnitudes Escalares, Vectoriales y Tensoriales
- Las magnitudes escalares son las más sencillas. Se definen completamente con un número y su unidad de medida. No tienen dirección. Ejemplos de magnitudes escalares son la masa, la temperatura o la densidad. Su valor puede ser independiente de quién lo observe o depender de la posición o el movimiento.
- Las magnitudes vectoriales son más complejas. Necesitan una cantidad (llamada "módulo" o "intensidad"), una dirección y un sentido para estar completamente definidas. Imagina una flecha: la longitud de la flecha es el módulo, hacia dónde apunta es la dirección y el sentido. Ejemplos de magnitudes vectoriales son la velocidad, la aceleración y la fuerza.
- Las magnitudes tensoriales son aún más complejas y se usan para describir propiedades físicas que cambian de manera especial cuando se mira desde diferentes puntos de vista o sistemas de coordenadas. Son importantes en campos avanzados de la física, como la teoría de la relatividad.
Es importante saber qué tipo de magnitud es para entender cómo se relacionan las medidas hechas por diferentes observadores.
Magnitudes Extensivas e Intensivas
- Una magnitud extensiva es aquella que depende de la cantidad de material que tiene un objeto o sistema. Si juntas dos partes de un sistema, el valor total de una magnitud extensiva es la suma de los valores de cada parte. Ejemplos son la masa y el volumen.
- Una magnitud intensiva es aquella cuyo valor no depende de la cantidad de material. Tienen el mismo valor para un sistema completo que para cualquiera de sus partes. Ejemplos son la densidad, la temperatura y la presión. Curiosamente, si divides una magnitud extensiva entre otra extensiva, a menudo obtienes una intensiva.
Cantidades Derivadas Comunes
Las magnitudes derivadas son aquellas que se definen a partir de otras magnitudes físicas, que llamamos magnitudes base.
Espacio y Tiempo
Aquí te mostramos algunas magnitudes importantes relacionadas con el espacio y el tiempo. El área y el volumen son derivadas de la longitud, pero son muy comunes.
| Cantidad | Unidad SI | Dimensiones | |
|---|---|---|---|
| Descripción | Símbolos | ||
| Posición (Espacial) | r, R, a, d | m | L |
| Posición angular, ángulo de rotación | θ, θ | rad | None |
| Área, sección transversal | A, S, Ω | m2 | L2 |
| Vector de área | Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): \mathbf{A} \equiv A\mathbf{\hat{n}}, \quad \mathbf{S}\equiv S\mathbf{\hat{n}} \,\! | m2 | L2 |
| Volumen | τ, V | m3 | L3 |
Densidades, Flujos y Gradientes
Hay muchas magnitudes derivadas útiles como las densidades, los flujos y los gradientes. A veces, los nombres pueden parecer similares, pero tienen significados específicos.
Para entenderlas mejor, imaginemos que "q" es cualquier magnitud. La siguiente tabla muestra algunos símbolos, definiciones y cómo se usan.
| Cantidad | Símbolos típicos | Definición | Significado, uso | Dimensión |
|---|---|---|---|---|
| Cantidad | q | q | Cantidad de una propiedad | [q] |
| Tasa de cambio de una cantidad | Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): \dot{q} | Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): \dot{q} \equiv \frac{\mathrm{d} q}{\mathrm{d} t} | Qué tan rápido cambia una propiedad con el tiempo. | [q]T-1 |
| Densidad espacial de la cantidad | ρ = densidad de volumen, σ = densidad de superficie, λ = densidad lineal. | Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): q = \int \rho_n \mathrm{d} V_n | Cantidad de propiedad por unidad de espacio (longitud, área, volumen). | [q]L-n |
| Cantidad específica | qm | Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): q_m = \frac{\mathrm{d} q}{\mathrm{d} m} | Cantidad de propiedad por unidad de masa. | [q]M-1 |
| Cantidad molar | qn | Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): q_n = \frac{\mathrm{d} q}{\mathrm{d} n} | Cantidad de propiedad por mol de sustancia. | [q]N-1 |
| Gradiente de cantidad | Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): \nabla q | Qué tan rápido cambia una propiedad con respecto a la posición. | [q]L-1 | |
| Cantidad espectral | qv, qν, qλ. | Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): q=\int q_\lambda \mathrm{d} Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): q=\int q_\nu \mathrm{d} \nu |
Cantidad de propiedad por unidad de longitud de onda o frecuencia. | [q]L-1 (qλ) [q]T (qν) |
| Flujo, caudal | ΦF, F | Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): q = \iiint F \mathrm{d} A \mathrm{d} t Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): \Phi_F = \iint_S \mathbf{F} \cdot \mathrm{d} |
Flujo de una propiedad a través de una superficie. | [q]T-1L-2, [F]L2 |
| Densidad de flujo | F | Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): \mathbf{F} \cdot \mathbf{\hat{n}} = \frac{\mathrm{d} \Phi_F}{\mathrm{d} A} \,\! | Flujo de una propiedad por unidad de área de superficie. | [F] |
| Corriente | i, I | Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): I = \frac{\mathrm{d} q}{\mathrm{d} t} | Tasa de flujo de propiedad a través de una sección. | [q]T-1 |
| Densidad de corriente | j, J
Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): I = \iint \mathbf{J} \cdot \mathrm{d}\mathbf{S} |
Tasa de flujo de la propiedad por unidad de área. | [q]T-1L-2 | |
| Momento de cantidad | m, M | Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): \mathbf{m} = \mathbf{r} q Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): \mathbf{m} = \mathbf{r} \times \mathbf{q} |
La tendencia de una cantidad a causar rotación o su energía potencial. | [q]L |
Sistema Internacional de Unidades (SI)
El Sistema Internacional de Unidades es el sistema de medidas más usado en el mundo. Se basa en dos tipos de magnitudes:
- Unidades fundamentales: Son siete magnitudes básicas de las que se derivan todas las demás.
- Unidades derivadas: Son las que se forman combinando las unidades fundamentales.
Unidades Básicas o Fundamentales del SI
Estas son las siete magnitudes básicas y sus unidades en el Sistema Internacional:
- Longitud: metro (m). Se define por la distancia que la luz recorre en el vacío en un tiempo muy, muy corto.
- Tiempo: segundo (s). Se define por las vibraciones de un átomo de cesio-133.
- Masa: kilogramo (kg). Se define usando una constante fundamental de la naturaleza, la constante de Planck.
- Intensidad de corriente eléctrica: amperio (A). Se define por la fuerza que se produce entre dos cables con corriente.
- Temperatura: kelvin (K). Se define a partir del punto triple del agua (donde el agua puede ser hielo, líquido y vapor al mismo tiempo).
- Cantidad de sustancia: mol (mol). Se usa para contar un número muy grande de partículas, como los átomos en 12 gramos de carbono-12.
- Intensidad luminosa: candela (cd). Mide la cantidad de luz que emite una fuente en una dirección específica.
Otros Sistemas de Unidades
Existen otros sistemas de unidades, aunque el SI es el más común:
Sistema Cegesimal (C.G.S.)
- Longitud: centímetro (cm). Es la centésima parte de un metro.
- Tiempo: segundo (s). Igual que en el SI.
- Masa: gramo (g). Es la milésima parte de un kilogramo.
Sistema Gravitacional Métrico Técnico
- Longitud: metro (m). Igual que en el SI.
- Tiempo: segundo (s). Igual que en el SI.
- Fuerza: kilogramo-fuerza (kgf). Es el peso de una masa de 1 kg bajo la gravedad normal de la Tierra.
Magnitudes Físicas Derivadas
Una vez que tenemos las magnitudes básicas, podemos crear otras combinándolas.
Algunas magnitudes derivadas comunes y sus unidades son:
- Fuerza: newton (N). Es igual a kilogramo por metro dividido por segundo al cuadrado (kg·m/s²).
- Energía: julio (J). Es igual a kilogramo por metro cuadrado dividido por segundo al cuadrado (kg·m²/s²).
Véase también
En inglés: Physical quantity Facts for Kids
