Magnitudes Físicas

¿Qué son las magnitudes físicas?

Fig. 1: La masa es la magnitud física de un objeto. La masa por la aceleración de la gravedad nos da el peso del objeto.

Magnitudes físicas fundamentales y ejemplos

Hay una serie de magnitudes físicas que podemos medir. Todas estas propiedades están relacionadas con las dimensiones de un objeto o su constitución. Las siete magnitudes físicas fundamentales son:

• Masa: nos indica la cantidad de materia que contiene el objeto. Un objeto con mayor cantidad de materia tiene mayor masa. El peso es la fuerza que ejerce la gravedad sobre la masa de un objeto. La ecuación del peso es: \[P=m\cdot g,\]donde \(P\) es el peso; \(m\) es la masa y \(g\) es la gravedad que en la Tierra tiene un valor de \(9,8\,\mathrm{m/s^2}\).

• Longitud: nos indica qué tan largo es un objeto. Esta propiedad está relacionada con las propiedades de área y volumen.

• Tiempo: está relacionado con el flujo de eventos; siempre va en aumento. Al igual que la masa, el tiempo es una de las propiedades que no puede ser negativa. El tiempo nos indica el flujo de las cosas en el universo.

• Carga eléctrica: es una magnitud física, que puede ser positiva o negativa; cosa que únicamente afecta a la polaridad. Esta carga eléctrica provoca una fuerza que actúa sobre la materia cuando se coloca en un campo eléctrico.

• Temperatura: mide la cantidad de calor de una sustancia u objeto. El calor está relacionado con el movimiento de las partículas que compone un objeto.

• Mol: es una cantidad física fija que mide el número de partículas de una sustancia. Un mol representa un número exacto de \(6,02214076 \cdot 10^{23}\) partículas de X substancia.

• Luminosidad: es una medida de energía, al igual que la temperatura. La luminosidad mide la cantidad de energía electromagnética emitida por un objeto en forma de luz radiada por unidad de tiempo.

La diferencia entre peso y masa

La gente confunde constantemente peso y masa. La mejor manera de explicar la diferencia es utilizando el ejemplo de una pelota.

Magnitudes físicas extensivas e intensivas

Las propiedades físicas tienen dos categorías: extensivas e intensivas. Esta clasificación está relacionada con la masa de un objeto. Las magnitudes extensivas dependen de la masa o el tamaño del objeto, mientras que las intensivas no.

Ejemplos de magnitudes físicas extensivas

La masa depende del tamaño del objeto. La masa y la carga eléctrica son ejemplos de magnitudes físicas extensivas:

Ejemplos de magnitudes físicas intensivas

Las magnitudes físicas intensivas no dependen de la masa o el tamaño del objeto. Algunos ejemplos sencillos son el tiempo y la temperatura:

Magnitudes físicas derivadas

Las magnitudes derivadas pueden ser el resultado de una relación de la misma magnitud física elemental (por ejemplo, el área) o de la relación de dos diferentes (por ejemplo, la velocidad). Estos son algunos casos de magnitudes físicas derivadas:

• Área y volumen: relacionados con la longitud. \[\begin{align} \acute{\text{A}}\text{rea}&=\text{largo}\cdot\text{ancho }(l^2) \\ \text{Volumen}&=\text{largo}\cdot\text{ancho}\cdot\text{altura }(l^3) \end{align}\]

• Velocidad y aceleración: relacionadas con la longitud y el tiempo. \[\begin{align} \text{Velocidad}&=\text{longitud/tiempo} \\ \mathrm{Aceleraci\acute{o}n}&=\text{longitud/tiempo}^2 \end{align}\]

• Densidad: relacionada con la longitud y la masa.\[\text{Densidad}=\text{masa/longitud}^3\]

• Peso: relacionado con la aceleración y la masa (en un planeta, cuando nos referimos a su aceleración, nos referimos a su aceleración gravitatoria o gravedad). \[\text{Peso}=\text{masa}\cdot\text{gravedad}\]

• Presión: relacionada con la fuerza y la longitud (para la presión, la fuerza puede ser el peso ejercido por un objeto; y el área sobre la que actúa esta fuerza está relacionada con la longitud, ya que es el producto de dos longitudes).\[\mathrm{Presi\acute{o}n}=\text{fuerza}/\text{longitud}^2\]

Características de las magnitudes físicas

Las magnitudes físicas tienen varias características relacionadas con sus propiedades:

• Ninguna magnitud física puede ser menor que cero, excepto los valores de la carga eléctrica y la temperatura.

• Algunas magnitudes físicas pueden tener un valor cero, como la carga eléctrica o la masa. En estos casos, el objeto es eléctricamente neutro (no tiene carga) o no tiene masa ( un ejemplo son las partículas que componen la luz, conocidas como fotones).

• Algunas magnitudes físicas son escalares, lo que significa que sólo tienen un valor pero no una dirección. Algunos ejemplos de estas magnitudes son el volumen, la masa y el mol.

• Otras magnitudes físicas son vectoriales, en cuyo caso se necesita la dirección para entender lo que ocurre. Algunos ejemplos de magnitudes vectoriales son la velocidad y la aceleración.

  Fig. 2: Un termómetro puede mostrar un valor por debajo de cero.

Las temperaturas por debajo de cero son el resultado de considerar como valor cero (\(0\)) la temperatura a la que se congela el agua. En Celsius, toda temperatura por debajo del punto de congelación del agua es negativa. Sin embargo, hay una escala denominada Kelvin, en la cual no puede haber físicamente una temperatura menor que \(0\).

Magnitudes físicas y sus unidades

Estas magnitudes, que son muy importantes para una gran cantidad de casos de la vida cotidiana y científica, se relacionan con lo siguiente: Los objetos tienen una determinada masa, una determinada longitud y una determinada cantidad de átomos. Pero, para poder comunicar los valores de estas propiedades necesitamos lo que conocemos como unidades físicas.