Magnitudes Físicas

La física está presente en nuestro día a día, aunque no nos demos cuenta.: 

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    Por ejemplo, cuando nos vamos de vacaciones, calculamos cuánto tiempo tardaremos desde nuestra casa hasta el hotel donde nos tomaremos un refresco, nada más llegar. O, sin ir más lejos, el teléfono o el ordenador en el que estás leyendo este artículo hay una batería, que se carga gracias a un corriente eléctrico mediante una energía que se genera en algún lugar.

    Asimismo, frecuentemente hablamos de que algo "pesa un poco" o "una luz es poco brillante". Pero, para realmente comprenderlo o saber medirlo necesitamos definir qué son estas propiedades; esto lo hacemos con las magnitudes físicas.

    • En este artículo, primero entenderemos qué son las magnitudes físicas.
    • A continuación, veremos el primer tipo de magnitudes físicas: las magnitudes físicas fundamentales, y algunos ejemplos.
    • Luego, diferenciaremos entre magnitudes físicas extensivas e intensivas.
    • Una vez hecho esto, estudiaremos el segundo tipo de magnitudes físicas: las magnitudes físicas derivadas.
    • También, entenderemos las principales características de las magnitudes físicas.
    • Finalmente, repasaremos la relación entre las magnitudes físicas y sus unidades.
      • Del tema de las unidades puedes encontrar otros artículos aquí, en StudySmarter, donde lo estudiamos en más profundidad.

    ¿Qué son las magnitudes físicas?

    Una magnitud física es una propiedad de un objeto; algo que podemos medir con instrumentos o, incluso, utilizando nuestros sentidos.

    Magnitudes físicas ¿Qué son las magnitudes físicas? StudySmarterFig. 1: La masa es la magnitud física de un objeto. La masa por la aceleración de la gravedad nos da el peso del objeto.

    Dos ejemplos sencillos de magnitudes físicas son la masa de un objeto o su temperatura. Podemos medirlas con instrumentos, pero también podemos percibirlas con las manos, levantando el objeto o tocándolo.

    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.

    Una pelota tiene un peso diferente en Marte que en la Tierra. Sin embargo, la materia que compone la pelota sigue siendo la misma. Y si la materia no cambia, tampoco lo hace la masa.

    El peso es la cantidad de fuerza que la gravedad ejerce sobre la masa; es la fuerza por masa. Una balanza, por tanto, mide la fuerza gravitatoria que arrastra la masa de un objeto.

    Esto también puede explicarse mediante la fórmula de la fuerza de gravedad que determina el peso de un objeto:

    \[P=m\cdot g\]

    Por lo tanto, como la cantidad de materia de la bola no cambia, la masa es una constante. La principal diferencia es la gravedad, porque la gravedad en la Tierra es mayor que la de Marte:

    \[\text{gravedad (Tierra) > gravedad (Marte)}\]

    Por lo tanto, el peso en la Tierra será mayor que en Marte:

    \[\text{peso (Tierra) > peso (Marte)}\]

    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:

    1. Si tienes dos pesas de acero con la misma densidad y una es el doble de grande que la otra, la más grande tendrá el doble de masa.
    2. Si las partículas de un objeto tienen alguna carga eléctrica, su número nos indica cuánta carga eléctrica tiene el objeto. Por eso, si el objeto aumenta su masa, también aumentará su número de partículas y, por tanto, la carga eléctrica será mayor.

    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:

    Podemos medir el tiempo que tardan dos objetos de diferente masa en desplazarse del punto \(A\) al punto \(B\). En ambos casos, el tiempo fluye de la misma manera, independientemente de la composición o el tamaño de los objetos.

    Imaginemos, ahora, que tenemos un objeto con una temperatura de \(100 \,\mathrm{Kelvin}\), el cual dividimos por la mitad. En circunstancias ideales, en las que no hay transferencia de calor, las dos mitades seguirán teniendo cada una la misma temperatura de \(100\,\mathrm{Kelvin}\).

    Magnitudes físicas derivadas

    Las magnitudes físicas derivadas son las propiedades de un objeto que se obtienen a partir de magnitudes físicas elementales.

    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.

      Magnitudes físicas Características de las magnitudes físicas StudySmarterFig. 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

    Las magnitudes físicas son aquellas que nos permiten describir un objeto.

    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.

    Las unidades son los valores de referencia que utilizamos para medir las magnitudes (propiedades físicas) de los objetos.

    Imagina que mides el peso de dos rocas. Al sostenerlas en las manos, puedes saber que una pesa más que la otra. Sin embargo, para determinar su peso exacto, tienes que compararlas con un valor estándar (unidad); en este caso, ese valor es el kilogramo.

    Magnitudes físicas - Puntos clave

    • Las magnitudes físicas y las unidades son diferentes. Las magnitudes físicas son las propiedades físicas de un objeto, mientras que las unidades son una referencia que utilizamos para medir esas propiedades.
    • Hay dos tipos de magnitudes físicas: las elementales y las derivadas. Las derivadas se componen de las magnitudes elementales.
    • Las siete magnitudes físicas elementales son: la masa, el tiempo, la temperatura, el mol, la longitud, la luminosidad y la carga eléctrica.
    • Algunas magnitudes físicas derivadas son: la velocidad, el calor, la densidad, la presión y el momento.
    • Las magnitudes físicas extensivas dependen de la cantidad de sustancia o del tamaño del objeto.
    • Las magnitudes físicas intensivas no dependen de la cantidad de sustancia, ni del tamaño del objeto.
    Preguntas frecuentes sobre Magnitudes Físicas

    ¿Cuáles son las magnitudes derivadas de la física?

    Las magnitudes derivadas de la física son muchas; son aquellas que se construyen a partir de las magnitudes fundamentales. Por ejemplo, la energía es una cantidad derivada de la masa, el espacio y el tiempo.

    ¿Cuál es la magnitud asociada a la materia?

    La magnitud asociada a la materia, como medida de la cantidad de materia en una cierta muestra, se conoce como mol o moles. 

    ¿Qué son las magnitudes y sus medidas?

    Las magnitudes en física son aquellas propiedades físicas de los cuerpos o sistemas que podemos medir. Las medidas son, precisamente, la caracterización de estas propiedades a través de cantidades numéricas dadas en un sistema de unidades concreto.

    ¿Qué es una magnitud y cuáles son sus tipos?

    Una magnitud física es toda propiedad física de un cuerpo o sistema que se pueda medir o utilizar para caracterizar al mismo. La clasificación más fundamental es la que divide las magnitudes entre básicas y derivadas.

    ¿Qué es una magnitud física?

    Una magnitud física es una propiedad de un objeto; algo que podemos medir con instrumentos o, incluso, utilizando nuestros sentidos. 

    ¿Qué son las magnitudes básicas?

    Las magnitudes básicas son aquellas que podemos medir directamente y que su unión forman las magnitudes derivadas.

    ¿Qué relación hay entre las magnitudes y las unidades?

    Las unidades son los valores de referencia que utilizamos para medir las magnitudes físicas de los objetos.

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    ¿Puede una medida de temperatura ser inferior a cero?

    ¿Qué ocurre en un flujo de carga negativo?

    ¿La velocidad está compuesta por magnitudes escalares o vectoriales?

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