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Magnitudes Físicas

Magnitudes Físicas

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

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 Masa 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.

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:

  • 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 × 1023 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:

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:

Por lo tanto, el peso en la Tierra será mayor que en 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 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 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. Área = largo · ancho (longitud · longitud) Volumen = largo · ancho · altura (longitud · longitud · longitud)

  • Velocidad y aceleración: relacionadas con la longitud y el tiempo. Velocidad = longitud / tiempo , Aceleración = longitud / tiempo2.

  • Densidad: relacionada con la longitud y la masa.Densidad = masa/longitud3.

  • 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). Peso = masa · 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).Presión = fuerza/longitud2.

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 StudySmarter

Fig. 2: Un termómetro puede mostrar un valor por debajo de cero.
Fuente: Wikipedia (CC BY 2.5).

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 importantes porque nos permiten describir un objeto. Los objetos tienen una determinada masa, una determinada longitud y una determinada cantidad de átomos. Las unidades son los valores de referencia que utilizamos para medir las propiedades 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.

References

  1. Fig. 2: Alcohol-In-Glass Taylor Thermometer (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Alcohol-In-Glass_Taylor_Thermometer.jpg) by Rollcloud (https://commons.wikimedia.org/wiki/User:Rollcloud) licensed by CC BY 2.5 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5/deed.en).

Preguntas frecuentes sobre Magnitudes Físicas

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.

Las magnitudes básicas de la física son aquellas magnitudes que no se pueden expresar en términos de otras. Estas son: la masa, el espacio, el tiempo, la carga eléctrica, la temperatura, los moles y la luminosidad.

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

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.

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 básica es la que divide las magnitudes entre básicas y derivadas.

Cuestionario final de Magnitudes Físicas

Pregunta

 ¿Qué es una magnitud física?

Mostrar respuesta

Answer

Una propiedad que podemos medir.

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Pregunta

¿Puede una medida de temperatura ser inferior a cero?

Mostrar respuesta

Answer

Sí, puede. Depende de la temperatura de referencia.

Show question

Pregunta

¿Qué ocurre en un flujo de carga negativo?


Mostrar respuesta

Answer

La carga fluye en sentido contrario.

Show question

Pregunta

¿La velocidad está compuesta por magnitudes escalares o vectoriales?

Mostrar respuesta

Answer

La velocidad está compuesta por la longitud y el tiempo. Ambas son magnitudes escalares.

Show question

Pregunta

¿Es la velocidad una cantidad vectorial?

Mostrar respuesta

Answer

Sí, lo es.

Show question

Pregunta

¿Es el tiempo una cantidad escalar?

Mostrar respuesta

Answer

Sí, lo es.

Show question

Pregunta

¿Qué es un vector?

Mostrar respuesta

Answer

Un vector es una cantidad de la que se necesita la dirección y el valor para saber lo que ocurre. El valor de la cantidad se conoce como magnitud.

Show question

Pregunta

¿Qué es una cantidad escalar?

Mostrar respuesta

Answer

Una cantidad escalar puede describirse sin conocer su dirección. La cantidad se llama magnitud y es sólo un número.

Show question

Pregunta

¿El peso y la masa son lo mismo, o son diferentes?

Mostrar respuesta

Answer

Son diferentes. La masa es la cantidad de materia que contiene un objeto. El peso es una fuerza e incluye la atracción de la gravedad.

Show question

Pregunta

¿Están relacionadas las magnitudes físicas y las unidades en física?

Mostrar respuesta

Answer

Sí, lo están.

Show question

Pregunta

Define la masa de un objeto.

Mostrar respuesta

Answer

La masa es la cantidad de materia de un objeto.

Show question

Pregunta

¿De qué están compuestas las magnitudes físicas derivadas?

Mostrar respuesta

Answer

Las magnitudes físicas derivadas se componen de magnitudes físicas elementales.

Show question

Pregunta

¿Es la fuerza una magnitud física elemental?

Mostrar respuesta

Answer

No, no lo es.

Show question

Pregunta

¿Las magnitudes intensivas dependen de la masa y el tamaño de un objeto?

Mostrar respuesta

Answer

No, no dependen.

Show question

Pregunta

¿Cómo se relacionan las magnitudes físicas y las unidades?

Mostrar respuesta

Answer

Una es la propiedad que medimos, mientras que la otra es la cantidad de esa propiedad.

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