Un 1 2. magnitudes físicas y su medida

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  • 1. Química y Física 1ºUn.1 El Método Científico Medida de magnitudes físicas _______________________________________________________________Las magnitudes físicas. Magnitudes intensivas y extensivas Las magnitudes Las magnitudes físicas físicas • Las magnitudes físicas son propiedades relativas a los cuerpos cuyo valor puede establecerse de forma objetiva. • Ejemplos: La longitud, la masa, el volumen, la carga eléctrica o la velocidad son ejemplos de magnitudes físicas • La medida de una magnitud física se realiza con un aparato de medida que proporciona un valor numérico en una escala que se ha establecido como unidad de referencia (unidad de medida) • El resultado de una medida es siempre un número seguido de una unidad Magnitudes Magnitudes intensivas intensivas y y extensivas extensivas • Magnitud física intensiva es aquella cuyo valor no cambia al considerar diversas porciones de un cuerpo. Por ejemplo, la temperatura o la densidad. • Magnitud física extensiva es aquella cuyo valor depende de la porción de cuerpo considerada. Por ejemplo, el volumen o la masa 13/09/12 20:54 Departamento de Física y Química 1
  • 2. Química y Física 1ºUn.1 El Método Científico Medida de magnitudes físicas _______________________________________________________________Magnitudes escalares y vectoriales Clasificación de magnitudes físicas Las magnitudes físicas se clasifican en: • Magnitudes escalares: Son aquellas que quedan perfectamente determinadas mediante un valor numérico y su correspondiente unidad. Ejemplo: el tiempo, la temperatura o la presión. • Magnitudes vectoriales: Son aquellas para las que, además del valor numérico y la correspondiente unidad, se necesita especificar la dirección y sentido en que actúan. Se representan mediante vectores . Ejemplo: la fuerza o la velocidad, ya que no quedan bien determinadas con solo un valor numérico; muchos móviles poseen el mismo valor numérico de la velocidad pero viajan en diferentes direcciones 13/09/12 20:54 Departamento de Física y Química 2
  • 3. Química y Física 1ºUn.1 El Método Científico Medida de magnitudes físicas _______________________________________________________________Magnitudes físicas fundamentales y derivadasTipos de Magnitudes Magnitudes físicas fundamentales • Solo son necesarias tres magnitudes físicas fundamentales (básicas) para el estudio de la mecánica: masa, longitud y tiempo • Sin embargo, al estudiar termodinámica, electricidad y fotometría es necesario introducir otras magnitudes físicas fundamentales (complementarias): la temperatura, la intensidad de corriente, la intensidad luminosa y la cantidad de sustancia Magnitudes físicas derivadas • El resto de magnitudes físicas se denominan magnitudes físicas derivadas y se pueden expresar mediante fórmulas que relacionan las magnitudes fundamentales • Cualquier magnitud derivada se puede expresar como un producto de magnitudes fundamentales; éstas expresiones se denominan Ecuación de dimensiones • Para que una ley física sea correcta, es necesario que sea homogénea, es decir, que las ecuaciones dimensionales de sus dos miembros sean idénticas 13/09/12 20:54 Departamento de Física y Química 3
  • 4. Química y Física 1ºUn.1 El Método Científico Medida de magnitudes físicas _______________________________________________________________Unidades fundamentales y complementarias del S.I. Sistema Internacional El número total de magnitudes fundamentales debe ser tan reducido como sea posible: en el S.I. de unidades se eligen 7 Unidades fundamentales Unidad Simbolo Magnitud El metro (m) Es la unidad de longitud El kilogramo (kg) Es la unidad de masa El segundo (s) Es la unidad de tiempo El amperio (A) Es la unidad de intensidad de corriente eléctrica El kelvin (K) Es la unidad de temperatura termodinámica La candela (cd) Es la unidad de intensidad luminosa El mol (mol) Es la unidad de cantidad de sustancia 13/09/12 20:54 Departamento de Física y Química 4
  • 5. Química y Física 1ºUn.1 El Método Científico Medida de magnitudes físicas _______________________________________________________________Múltiplos y divisores decimales de las unidades del S.I. MÚLTIPLOS Y DIVISORES DECIMALES Múltiplos decimales de Divisores decimales las unidades del SI de las unidades del SI Factor Factor Prefijo |Símbolo Prefijo |Símbolo Multiplicador Multiplicador tera (T) 1012 deci (d) 10−1 giga (G) 109 centi (c) 10−2 mega (M) 106 10−3 mili (m) kilo (k) 103 micro (μ) 10−6 hecto (h) 102 nano (n) 10−9 deca (da) 101 pico (p) 10−12 13/09/12 20:54 Departamento de Física y Química 5
  • 6. Química y Física 1ºUn.1 El Método Científico Medida de magnitudes físicas _______________________________________________________________Ecuación de dimensiones de algunas magnitudes Las magnitudes derivadas se expresan en función de las magnitudes fundamentales, masa, longitud y tiempo, mediante los símbolos M, L y T respectivamente, a través de la Ecuación de Dimensiones. Ejemplo: Volumen : [V] = L3 Magnitud Derivada Ec. Dimensión Aceleración [a] = L T−2 Fuerza [F] = M L T−2 Trabajo (T = F d) [W] = M L2 T−2 Energía potencial (Ep = mgh) [Ep] = M L2 T−2 Energía cinética (Ec = ½ mv2) [Ec] = M L2 T−2 Potencia (P = T / t) [P] = M L2 T−3 Densidad (d = m/V) [d] = M L−3 Presión (p = F / S) [p] = ML−1T−2 Momento lineal (mv) [mv] = MLT−1 13/09/12 20:54 Departamento de Física y Química 6
  • 7. Química y Física 1ºUn.1 El Método Científico Medida de magnitudes físicas _______________________________________________________________Cálculos numéricos. La notación científica • Para que el manejo números muy grandes o muy pequeños sea más fácil, se emplea la denominada notación científica que consiste en escribir los números mediante una parte entera de una sola cifra, seguida de una parte decimal y una potencia de 10 con exponente entero, positivo o negativo según corresponda. Ejemplos: Carga eléctrica del electrón : −1,6 · 10−19 C Masa del electrón : 9,1·10−31 kg Velocidad de la luz en el vacío : 2,998 · 108 m s−1 Número de Avogadro : 6,022 · 1023 mol−1 • Las calculadoras científicas pueden operar con números en notación científica. Si el resultado de una operación es un número con más cifras que las disponibles en la pantalla, el resultado pasa automáticamente a notación científica 13/09/12 20:54 Departamento de Física y Química 7
  • 8. Química y Física 1ºUn.1 El Método Científico Medida de magnitudes físicas _______________________________________________________________Factores de conversión • La conversión entre unidades de una misma magnitud se realiza mediante las relaciones de equivalencia entre ellas. Ejemplo: se desea expresar el valor de una longitud de 25 mm en m: 1  m  -2 25 mm =25 (mm) ·   = 0,025 m =2,5 · 10 m 1000  mm  • Cada una de las unidades de las magnitudes derivadas, se deben transformar en las unidades de las magnitudes fundamentales involucradas. Ejemplo: se desea expresar en m/s una velocidad de 72 km / h: km  km   m  1 h m 72 = 72   · 1000  ·   = 20 h  h   km  3600  s  s • Los factores de conversión, son fracciones que expresan la equivalencia entre dos unidades de una misma magnitud. La fracción representa la unidad. 13/09/12 20:54 Departamento de Física y Química 8