I.E.E “José Granda”
aULa dE
InnoVaCIÓn PEdaGÓGICa rEVIsTa ELECTrÓnICa
MaGnITUdEs físICas InTEGranTEs: -MonsEfU
BarrIEnTos anGELy -hUaMan CarrasCo nICoLE -LEVITa QUIsPE dUaLy ProfEsora: IsaBEL PorTILLa ríos, EILEEn WUsT CUrso: C. T. a. año y sECCIÓn: 1ro “d” año:
2016
IndICE -¿QUé Es Una MaGnITUd fIsICa?
-¿QUé Es MEdIr? -InsTrUMEnTos dE MEdICIon -CLasEs dE MaGnITUdEs fIsICas *MaGnITUdEs fUndaMEnTaLEs y dErIVadas -sIsTEMa InTErnaCIonaL dE UnIdadEs a) hIsTorIa B) IMPorTanCIa C) UnIdadEs= fUndaMEnTaLEs y dErIVadas
-¿QUé Es Una MaGnITUd físICa? Una magnitud física es un valor asociado a una propiedad física o cualidad medible de un sistema físico, es decir, a la que se le pueden asignar distintos valores como resultado de una medición o una relación de medidas. Las magnitudes físicas se miden usando un patrón que tenga bien definida esa magnitud, y tomando como unidad la cantidad de esa propiedad que posea el objeto patrón.
Por ejemplo, se considera que el patrón principal de longitud es el metro en el Sistema Internacional de Unidades.
Las magnitudes físicas se clasifican en tres: escalares, vectoriales y tensoriales, las escalares son las que poseen valores independientes del observador, como la masa, la energía, la densidad o la temperatura, estas no poseen dirección ni sentido. Las vectoriales dependen del observador y poseen dirección y sentido, por ejemplo, la fuerza, la velocidad o la aceleración. Las tensoriales varían de acuerdo al observador, y sus números cambian de acuerdo al sistema de coordenadas elegidas. Fue en la antigua Grecia cuando se empezó a hablar de Magnitudes, los astrónomos de ese entonces comenzaron a clasificar las estrellas de acuerdo a la magnitud de su brillo, a partir de allí, si origino una escala de magnitudes en las que se comprendían los estudios basados en Grecia, actualmente otros estándares son tomados en cuenta para este
tipo de estudios, dado que la tecnologĂa ha avanzado de manera tal que se pueden determinar mayores caracterĂsticas de un astro a millones aĂąos luz de la tierra.
En FĂsica, se llaman magnitudes a aquellas propiedades que pueden medirse y expresar su resultado mediante un nĂşmero y una unidad.
Son magnitudes las longitudes, la masa, el volumen, la cantidad de sustancia, el voltaje, etc. Las siguientes magnitudes se denominan magnitudes físicas fundamentales. Si a estas magnitudes se les añaden dos magnitudes complementarias: el ángulo sólido y el ángulo plano, a partir de ellas pueden expresarse TODAS las demás magnitudes físicas.
¿QUé Es MEdIr? La medición es un proceso básico de la ciencia que consiste en comparar un patrón seleccionado con el objeto o fenómeno cuya magnitud física se desea medir para ver cuántas veces el patrón está contenido en esa magnitud.1
¡ProCEso dE La MEdICIon! La tecnología convencional, modelizable mediante la mecánica clásica no plantea problemas serios para el proceso de medición. Así para algunos autores el proceso de medición requiere caracterizaciones relativamente simples como por ejemplo: Definición 1. Una medición es un acto para determinar la magnitud de un objeto en cuanto a cantidad. [cita requerida]
Aunque caben definiciones más complejas y descriptivas de como es el proceso como la siguiente definición sobre la medición de una magnitud geométrica: Definición 2. Una medición es comparar la cantidad desconocida que queremos determinar y una cantidad conocida de la misma magnitud, que elegimos como unidad. Al resultado de medir se le denomina medida. Los procesos de medición de magnitudes físicas que no son dimensiones geométricas entrañan algunas dificultades adicionales, relacionadas con la precisión y el efecto provocado sobre el sistema. Así cuando se mide alguna magnitud física se requiere en muchas ocasiones que el aparato de medida interfiera de alguna manera sobre el sistema físico en el que se debe medir algo o entre en contacto con dicho sistema. En esas situaciones se debe poner mucho cuidado, en evitar alterar seriamente el sistema observado. De acuerdo con la mecánica clásica no existe un límite teórico a la precisión o el grado de perturbación que dicha medida provocará sobre el sistema (esto contrasta seriamente con la mecánica cuántica o con ciertos experimentos en ciencias sociales donde el propio experimento de medición puede interferir en los sujetos participantes). Por otro lado, no hemos de perder de vista que las medidas se realizan con algún tipo de error, debido a imperfecciones del instrumental o a limitaciones del medidor, errores experimentales, por eso, se ha de realizar la medida de forma que la alteración producida sea mucho menor que el error experimental que pueda cometerse. Por esa razón una magnitud medida se considera como una variable aleatoria, y se acepta que un proceso de medición es adecuado si la media estadística de dichas medidas converge hacia la media poblacional. En mecánica clásica las restricciones para el grado de precisión son siempre de carácter tecnológico o práctico, sin embargo, en mecánica cuánticaexisten límites teóricos para el grado de precisión que puede alcanzarse (véase principio de incertidumbre, teorema de Kochen-Specker)
¡MEdICIÓn dIrECTa!
La medida o medición directa, se obtiene con un instrumento de medida que compara la variable a medir con un patrón. Así, si deseamos medir la longitud de un objeto, se puede usar un calibrador. Obsérvese que se compara la longitud del objeto con la longitud del patrón marcado en el calibrador, haciéndose la comparación distancia-distancia. También, se da el caso con la medición de la frecuencia de un ventilador con un estroboscopio, la medición es frecuencia del ventilador (nº de vueltas por tiempo) frente a la frecuencia del estroboscopio (nº de destellos por tiempo).
¡MEdICIon IndIrECTa! No siempre es posible realizar una medida directa, porque existen variables que no se pueden medir por comparación directa, es por lo tanto con patrones de la misma naturaleza, o porque el valor a medir es muy grande o muy pequeño y depende de obstáculos de otra naturaleza, etc. Medición indirecta es aquella en la que una magnitud buscada se estima midiendo una o más magnitudes diferentes, y se calcula la magnitud buscada mediante cálculo a partir de la magnitud o magnitudes directamente medidas.
ยกInsTrUMEnTos dE MEdICIon!
¿ QUE son Los
InsTrUMEnTos dE MEdICIon? Un instrumento de medición es un aparato que se usa para comparar magnitudes físicas mediante un proceso de medición. Como unidades de medida se utilizan objetos y sucesos previamente establecidos como estándares o patrones, y de la medición resulta un número que es la relación entre el objeto de
estudio y la unidad de referencia. Los instrumentos de medición son el medio por el que se hace esta lógica conversión.
CLasEs dE
MaGnITUdEs fIsICas 1.2 Clases de magnitudes En nuestra labor habitual tratamos con magnitudes, por ejemplo cuando vamos al mercado y compramos 1 kilogramo de naranjas, 3/4 kg de arroz, un litro de aceite; si viajamos en un auto podemos medir la velocidad del auto, el tiempo que te demoras en trasladarte de tu colegio a casa y otras situaciones más. Las magnitudes las podemos clasificar por su origen y por su naturaleza:
CLasEs dE
MaGnITUdEs : MaGnITUdEs fUndaMEnTaLEs Magnitudes fundamentales: son aquellas magnitudes establecidas arbitrariamente y consideradas independientes, que sirven de base para escribir las demás magnitudes, como es el caso de la longitud, masa, tiempo, intensidad de corriente eléctrica, temperatura termodinámica, intensidad luminosa y cantidad de sustancia.
CLasEs dE MaGnITUdEs: MaGnITUdEs dErIVadas sIsTEMa InTErnaCIonaL dE UnIdadEs La observación de un fenómeno es en general, incompleta a menos que dé lugar a una información cuantitativa. Para obtener dicha información, se requiere la medición de una propiedad física. Así, la medición constituye una buena parte de la rutina diaria del físico experimental. cual como resultado de una dicha propiedad con otra como patrón, la cual se ha unidad.
La medición es la técnica por medio de la asignamos un número a una propiedad física, comparación de similar tomada adoptado como
Supongamos una habitación cuyo suelo está baldosas, tal como se ve en la figura, tomando una unidad, y contando el número de baldosas medimos habitación, 30 baldosas. En la figura inferior, la misma superficie da una cantidad diferente 15
cubierto de baldosa como la superficie de la medida de la baldosas.
La medida de una misma magnitud física (una lugar a dos cantidades distintas debido a que se han unidades de medida.
superficie) da empleado distintas
Este ejemplo, nos pone de manifiesto la necesidad de única unidad de medida para una magnitud dada, de modo que la
establecer una información sea comprendida por todas las
personas.
s. I. U. : hIsTorIa El Sistema Internacional de Unidades (SI) Métrico Decimal. El Sistema Métrico Decimal fue la I Conferencia General de Medidas (CGPM) y ratificado 15 naciones. Para ese organizó la Convención del que asistieron representantes de 8 países, nombró un Comité de Pesas y medidas (CIPM), finalidad de:
proviene del Sistema adoptado en Pesas y en 1875 por entonces se Metro, a la y en la que se Internacional con la
Estudiar el establecimiento de un conjunto de reglas para las unidades de medida. Conocer la opinión de los círculos científicos, técnicos y educativos en todos los países. Brindar recomendaciones para el establecimiento de un sistema práctico de unidades de medida para ser adoptado por todos los firmantes de la Convención del Metro. Con el transcurso del tiempo se desarrollaron otros sistemas de medidas como: El Sistema CGS sus siglas representan las unidades: centímetro, gramo y segundo, que fue utilizada principalmente por los físicos. El sistema Giorgio conocido como el Sistema MKS, sus siglas representan al metro, el kilogramo y el segundo. En el siglo XIX se desarrollaron las llamadas unidades eléctricas absolutas: el ohm, el volt y el ampere, impulsadas por el crecimiento de la industria electrotécnica, la cual buscaba la unificación internacional de las unidades eléctricas y magnéticas. A mediados del siglo XX, después de diversos intercambios entre los medios científicos y técnicos del mundo, la X CGPM adoptó como unidades básicas: el metro, el kilogramo, el segundo, el ampere, el kelvin y la candela. Finalmente, en el año 1960 la resolución XII de la XI CGPM adoptó el nombre de Sistema
Internacional de Unidades, cuya abreviatura es SI. A partir de entonces, a través de las reuniones del CGPM y CIPM se le han añadido modificaciones de acuerdo con los avances de la ciencia y las necesidades de los usuarios del sistema. Las ventajas que ofrece el SI, sobre todo los demás son múltiples. Entre ellas resaltaremos dos: Es universal, ya que abarca todos los campos de la ciencia, la técnica, la economía y el comercio. Es coherente, porque no necesita de coeficientes de conversión y todas sus unidades guardan proporcionalidad entre sí, simplificando la estructura de las unidades de medida y sus cálculos, lo que evita errores en su interpretación.
s.I.U.: IMPorTanCIa La importancia es que garantiza la uniformidad y equivalencia en las mediciones, así como facilitar las actividades tecnológicas industriales y comerciales en diversas naciones del mundo. Además, de que necesitamos de las medidas y de que se rigieran las medidas, tanto como las unidades, en todas sus dimensiones, siempre han estado presentes en nuestras vidas, ya que como todo lo que nos rodea tiene un tamaño exacto y dentro de estos no caben los errores por lo cual es muy importante un sistema de medición.
s.I.U.: UnIdadEs
s.I.U.: UnIdadEs dErIVadas Mediante esta denominación se hace referencia a las unidades utilizadas para expresar magnitudes físicas que son resultado de combinar magnitudes físicas básicas.
No se debe confundir este concepto con los de múltiplos y submúltiplos, que se utilizan tanto en las unidades básicas como en las derivadas, sino que siempre se le ha de relacionar con las magnitudes expresadas. Si estas son longitud, masa, tiempo, intensidad de corriente eléctrica, temperatura, cantidad de substancia o intensidad luminosa, se trata de una magnitud básica. Todas las demás son derivadas. Ejemplos de unidades derivadas
Unidad de volumen o metro cúbico, resultado de combinar tres veces la longitud.
Unidad de densidad o cantidad de masa por unidad de volumen, resultado de combinar masa (magnitud básica) con volumen (magnitud derivada). Se expresa en kilogramos por metro cúbico. Carece de nombre especial.
Unidad de fuerza, magnitud que se define a partir de la segunda ley de Newton (fuerza = masa × aceleración). La masa es una de las magnitudes básicas; la aceleración es derivada. Por tanto, la unidad resultante (kg · m · s−2) es derivada, de nombre especial: newton.nota 3
Unidad de energía. Es la energía necesaria para mover un objeto a una distancia de un metro aplicándole una fuerza de un newton; es decir, fuerza por distancia. Se le denomina julio (unidad) (en inglés, joule). Su símbolo es J. Por tanto: J = N · m.
En cualquier caso, mediante las ecuaciones dimensionales correspondientes, siempre es posible relacionar unidades derivadas con básicas .
s.I.U: UnIdadEs fUndaMEnTaLEs El SI define siete unidades básicas o unidades físicas fundamentales, las cuales son descritas por una definición operacional y son independientes desde el punto de vista dimensional. Todas las demás unidades utilizadas para expresar magnitudes físicas se pueden derivar de estas unidades básicas y se conocen como unidades derivadas. La derivación se lleva a cabo por medio del análisis dimensional.
Los InsTrUMEnTos dE MEdICIÓn
Un instrumento de medición es aquel elemento empleado con el propósito de contrastar magnitudes físicas distintas a través de un procedimiento de medición. Se clasifican de acuerdo a la magnitud física que se desee medir: Instrumentos desarrollados para medir la masa: BALANZA: es un tipo de palanca constituida por brazos análogos, la cual a través del equilibrio obtenido entre pesos de dos elementos permite la medición de masas. CATARÓMTERO: con este término se designa al instrumento capaz de medir ciertas concentraciones de gas, teniendo en cuenta una comparación de la conductividad térmica. BÁSCULA: la palabra proviene del francés bascule y se refiere a un dispositivo empleado para estipular la masa de un cuerpo. Suelen constituirse por una base en posición horizontal, en la cual se ubica el cuerpo a pesar. Gracias a este sistema, es posible establecer el peso de elementos de gran magnitud de manera sencilla.
Instrumentos utilizados para medir el tiempo: CALENDARIO: consiste en un elemento creado con el propósito de llevar una contabilización del tiempo. La mayor parte de éstos se llaman calendarios solares. Esto es porque toman como referencia el período empleado por la tierra para dar una vuelta alrededor del sol. CRONÓMETRO: es un elemento ubicado dentro de las categorías de los relojes cuyo objetivo consiste en la medición de fracciones mínimas de tiempo. RELOJ: el término se refiere al elemento capaz de medir el tiempo, por medio de la división del mismo en horas, minutos y segundos. DATACIÓN RADIOMÉTRICA: a través de esta proceso es posible fijar con exactitud la edad de los minerales, rocas, etc. consiste en la realización de un análisis tanto de un isótopo padre como un hijo, cuya vida media es conocida. Un ejemplo de este procedimiento es la datación por radiocarbono, llevada a cabo a partir de la desintegración del carbono 14. Instrumentos empleados para la medición de longitud: CINTA MÉTRICA: a través de la misma es posible la medición de una superficie determinada. Se basa en una cinta graduada y de gran maleabilidad, lo cual permite medir áreas formadas por curvas. CALIBRADOR: este instrumento se emplea con el fin de medir extensiones de aquellos elementos de tamaño reducido. Otorga la posibilidad de apreciar tanto centímetros como unidades milímetricas. REGLA GRADUADA: este instrumento de forma rectangular y plana, formado por una escala de graduación dividida en una determinada unidad de longitud, permite la medición de longitudes. ODÓMETRO: la palabra deviene del griego y significa caminomedida. A través del odómetro se revela la distancia del trayecto realizado por un vehículo determinado.
MICRÓMETRO O PALMER: el micrómetro consta de un tornillo de carácter micrométrico a partir del cual es posible la estimación precia de la dimensión de un elemento. El rango incluye unidades milimétricas y de milésima de milímetro. INTERFERÓMETRO: con este término se designa a aquel instrumento capaz de aprovechar la interferencia de ondas de luz, con el objetivo de medir longitudes de onda de manera exacta. Instrumentos que permiten la medición de la velocidad: VELOCÍMETRO: el velocímetro es un dispositivo cuyo objetivo es la medición de la rapidez llevada a cabo por un vehículo. ANEMÓMETRO: con este nombre se designa al aparato capaz de medir la velocidad del viento, y de esta manera predecir el tiempo. Para la medición de temperatura: TERMÓMETRO: este instrumento se emplea para conocer la temperatura de un cuerpo determinado. A pesar de que las escalas utilizadas son variadas, la más divulgada es la de grados Celsius, en la cual el cero alude al punto de congelación y los cien grados centígrados hacen referencia el punto de ebullición del agua. PIRÓMETRO: a través del pirómetro es posible tener conocimiento acerca de la temperatura de una sustancia, con la ventaja de que no es necesario establecer contacto con la misma. Suelen medir temperaturas que superan los 500 grados Celsius. Para medir presión los instrumentos son: BARÓMETRO: el barómetro es un dispositivo capaz de medir la presión atmosférica. La misma corresponde a la presión ejecutada por el aire sobre la atmósfera.
MANÓMETRO: por medio del manómetro es posible medir la presión de un líquido ubicado en un recipiente cerrado.
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