Tema 1 - Magnitudes físicas.

1.1- Magnitudes físicas.

Magnitud: Es toda propiedad de los cuerpos que se puede medir. Por ejemplo: temperatura,

velocidad, masa, peso, etc.

Medir: Es comparar la magnitud con otra similar, llamada unidad, para averiguar cuántas

veces la contiene.

Unidad: Es una cantidad que se adopta como patrón para comparar con ella cantidades de la

misma especie. Ejemplo: Cuando decimos que un objeto mide dos metros, estamos

indicando que es dos veces mayor que la unidad tomada como patrón, en este caso el metro.

1.2- Sistema internacional de unidades.

Para resolver el problema que suponía la utilización de unidades diferentes en distintos

lugares del mundo, en la XI Conferencia General de Pesos y Medidas (París, 1960) se

estableció el Sistema Internacional de Unidades (SI).

Para ello, se actuó de la siguiente forma:

En primer lugar, se eligieron las magnitudes fundamentales y la unidad correspondiente a

cada magnitud fundamental. Una magnitud fundamental es aquella que se define por sí

misma y es independiente de las demás (masa, tiempo, longitud, etc.).

En segundo lugar, se definieron las magnitudes derivadas y la unidad correspondiente a cada

magnitud derivada. Una magnitud derivada es aquella que se obtiene mediante expresiones

matemáticas a partir de las magnitudes fundamentales (densidad, superficie, velocidad).

En el cuadro siguiente puedes ver las magnitudes fundamentales del SI, la unidad de cada una

de ellas y la abreviatura que se emplea para representarla:

Magnitud fundamental

Unidad Abreviatura

Longitud metro m

Masa kilogramo kg

Tiempo segundo s

Temperatura kelvin K

Magnitud fundamental

Unidad Abreviatura

Intensidad de corriente

amperio A

Intensidad luminosa

candela cd

Cantidad de sustancia

mol mol

En la siguiente tabla aparecen algunas magnitudes derivadas junto a sus unidades:

Magnitud Unidad Abreviatura Expresión SI

Superficie metro cuadrado m2 m2

Volumen metro cúbico m3 m3

Velocidad metro por segundo

m/s m/s

Fuerza newton N Kg·m/s2

Energía, trabajo julio J Kg·m2/s2

Densidad kilogramo/metro cúbico

Kg/m3 Kg/m3

Múltiplos y submúltiplos de las unidades del SI

Prefijo Símbolo Potencia Prefijo Símbolo Potencia

giga G 109 deci d 10-1

mega M 106 centi c 10-2

kilo k 103 mili m 10-3

hecto h 102 micro µ 10-6

deca da 101 nano n 10-9

Actividad

1.3- La medida en Física: órdenes de magnitud y estimación de errores.

El orden de magnitud de un número es la potencia decimal del valor relativo de su cifra

significativa. Por tanto, se dice por ejemplo que dos números difieren 2 órdenes de

magnitud si uno es 100 veces más grande que el otro.

Medir es comparar con un patrón. Por ejemplo, si medimos la anchura del laboratorio

poniendo un pie delante de otro, podemos decir que la anchura del laboratorio es 18

pies, siendo nuestro patrón un pie. Ahora bien, una medida nunca puede ser exacta, es

decir, siempre cometemos un error, por lo que nuestra medida no será completa sin la

estimación del error cometido. Unas veces ese error será debido a los instrumentos de

medida, otras a nuestra propia percepción, etc. Los errores al medir son inevitables.

En función de la naturaleza del error podemos definir dos tipos de error:

o Errores sistemáticos: Son debidos a problemas en el funcionamiento de los aparatos

de medida o al hecho de que al introducir el aparato de medida en el sistema, éste

se altera y se modifica, por lo tanto, la magnitud que deseamos medir cambia su

valor. Normalmente actúan en el mismo sentido.

o Errores accidentales: Son debidos a causas imponderables que alteran

aleatoriamente las medidas. Al producirse aleatoriamente las medidas se

distribuyen alrededor del valor real, por lo que un tratamiento estadístico permite

estimar su valor.

Debido a la existencia de errores es imposible conocer el valor real de la magnitud a

medir. Si somos cuidadosos podemos controlar los errores sistemáticos, en cuanto a los

errores accidentales podemos reducirlos si tomamos un conjunto de medidas y

calculamos su valor medio. Tomaremos como valor estimado de la medida el valor

medio de las distintas medidas realizadas.

Supongamos que se pretende medir la longitud L de una barra y se obtienen dos

conjuntos de medidas:

Grupo a : 146 cm, 146 cm, 146 cm

Grupo b : 140 cm, 152 cm, 146 cm

En ambos casos el valor estimado es el mismo (146 cm). Sin embargo, la precisión de

las medidas no es la misma. ¿Cómo podemos diferenciar la precisión de dos medidas?

Mediante el concepto de error o incertidumbre que definiremos más adelante.

A la hora de expresar una medida siempre se ha de indicar el valor observado junto con

su error y la/s unidad/es correspondiente/s. Podemos decir que el valor verdadero de

la medida se encuentra con una alta probabilidad en un intervalo cuyos límites son la

estimación de la medida más/menos el error estimado.

Medida = Valor observado ± Error Unidad

En el ejemplo anterior, una vez estimado el error se escribiría: L = 146 ± 4 cm

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Problemas Estimación de Errores