Guía N 7: MAGNITUDES FÍSICAS, SISTEMA DE UNIDADES

Transcripción

1 I. MAGNIUDES FÍSICAS Guía N 7: MAGNIUDES FÍSICAS, SISEMA DE UNIDADES Las ciencias experimentales como la Física miden muchos fenómenos. Los aspectos medibles de los fenómenos se denominan magnitudes. La medida de cualquier magnitud se expresa con un número seguido de su respectiva unidad. Magnitud física es todo aquello que se puede medir, ejemplo: la longitud, la masa, el tiempo, etc. Cada magnitud física se puede considerar correctamente expresada por un número y una unidad de medida. Existen, dos tipos de magnitudes físicas: a) MAGNIUDES FUNDAMENALES: Las leyes de la física relacionan entre si cantidades de distintas magnitudes. Sin embargo, siempre es posible escoger un conjunto de magnitudes que no estén relacionados entre sí por ninguna ley física, es decir, que sean independientes. Estas son las magnitudes fundamentales y dentro del Sistema Internacional se encuentran: Longitud Masa iempo emperatura L M b) MAGNIUDES DERIVADAS: Se consideran derivadas aquellas magnitudes que se obtienen a partir de operar matemáticamente las magnitudes fundamentales o básicas. Por ejemplo, en el Sistema Internacional de Unidades es posible obtener: Superficie = Longitud x Longitud Rapidez = Volumen = Longitud x Longitud x Longitud II. SISEMA DE UNIDADES a) UNIDADES Las unidades son patrones que se utilizan para realizar medidas de distintas magnitudes, las cuales pueden ser arbitrarias pero entre mundo científico se llega a un consenso buscando patrones en común. A un conjunto de unidades que representan las magnitudes físicas de interés se les llama SISEMA DE UNIDADES, y se utilizan para medir otras cantidades de las magnitudes correspondientes. Existen distintos Sistemas de Unidades, pero los más utilizados son:

2 b) SISEMA INERNACIONAL DE UNIDADES: En 1960 se aceptó como Sistema Internacional de Unidades el que había propuesto el científico italiano Giorgi, quien lo propuso en la XI Conferencia de Pesas y Medidas. Magnitudes y unidades fundamentales. MAGNIUD UNIDAD SÍMBOLO Longitud Metro m Masa Kilogramo kg iempo Segundos s Corriente Eléctrica Amperio A emperatura Kelvin K Cantidad de Sustancia Mol mol Intensidad Luminosa Candela cd c) SISEMA SEXAGECIMAL MAGNIUD UNIDAD SÍMBOLO Longitud Centímetro cm Masa Gramo gr iempo Segundos s Corriente Eléctrica emperatura Cantidad de Sustancia Intensidad Luminosa III. ANÁLISIS DIMENSIONAL A las siete magnitudes fundamentales se les asocia unívocamente el concepto de dimensión y a cada una se le asocia un símbolo. MAGNIUD SÍMBOLO DIMENSIONAL Longitud L Masa M iempo Corriente Eléctrica I emperatura K Cantidad de Sustancia N Intensidad Luminosa Ir Ejemplo: El análisis dimensional de la ecuación descrita para la rapidez:

3 MAGNIUD FÍSICA SISEMA INERNACIONAL DE SISEMA CEGECIMAL. UNIDADES Longitud Metro Centímetro Masa Kilogramo Gramo iempo Segundo Segundos Rapidez m/s cm/s Aceleración m/s 2 cm/s 2 Fuerza Newton = kg x m/s 2 Dina = gr x cm/s 2 emperatura ºK ºC IV. APLICACIONES FUERZA Y MOVIMIENO 1.- Camila recorre 10 km en 1 hora y 25 minutos mejorando así su nueva marca personal en el maratón. Cuál es la rapidez con la cual Camila avanza durante la maratón, si consideramos que se mantiene a un ritmo constante? Expresa la rapidez en [m/s] 2.- Javiera desea mover un mueble ejerciendo una fuerza paralela al suelo de F = 200 [N]. Si consideramos que la fuerza de roce ejercida por el suelo es de Cuál es la fuerza neta sobre el mueble expresado en Dinas? 3.- Lisset va al médico, dentro de los exámenes de rutina el doctor le pide medir su masa corporal. La balanza indica que su masa es de 60 [kg], entonces Cuál es su peso expresado en Dinas? Considera g = Un automóvil de masa 15 x 10 6 [gr] logra una aceleración de 2 x 10 4 [m/s 2 ] eso quiere decir que se aplicó una fuerza neta expresada en Newton de:

4 V. APLICACIONES CALOR Y EMPERAURA. Para poder comparar el estado calórico de los cuerpos, es necesario tener puntos de referencia, los cuales se consiguen con los termómetros, los que se gradúan de diferentes maneras, obteniéndose las distintas escalas termométricas, de las cuales las más utilizadas son las siguientes: - Escala Celsius o centígradas (tºc) - Escala Fahrenheit (tºf) - Escala Absoluta o Kelvin (tºk) ºF = 9/5(ºC) + 32 ºK = ºC res objetos M, N, y P se encuentran respectivamente a la temperatura 20ºC, 20ºF, 20ºK. Entonces el orden decreciente de ellas es: 2.- Se calienta una olla con agua de 25 a 80 C. La variación de temperatura expresada en las escalas Kelvin y Fahrenheit respectivamente es: 3.- Un estudiante de enfermería observa que la temperatura de un paciente, varía 5 C. Dicha variación corresponde a la escala Fahrenheit en: 4.- A qué temperatura, en escala Celsius, el módulo de la escala Fahrenheit mide el doble del módulo de la escala Celsius? UNIDADES BÁSICAS UNIDADES BÁSICAS Y FACORES DE CONVERSIÓN El sistema SI se basa en 7 (siete) magnitudes físicas, cada una con su propia unidad básica. Cantidad ó Magnitud física Unidad Símbolo Símbolo de la magnitud Longitud Metro mt l Masa kilogramo kg m iempo Segundo s t Intensidad de corriente eléctrica Amperio A I emperatura Kelvin K Cantidad de una sustancia Mol mol n Intensidad luminosa candela candela Iv ALGUNAS UNIDADES DERIVADAS Cantidad Física Unidad Símbolo Definición Fuerza Newton N Kg m/s 2 Energía Julio J K m 2 /s 2 Presión Pascal Pa Kg/m s 2 = N m 2 Carga eléctrica Culombio C As Diferencia de potencial Voltio V J/As Frecuencia Hertz Hz s -1

5 PREFIJOS Y SUFIJOS DEL SI Prefijo Símbolo Multiplo o submultiplo exa E peta P tera giga G 10 9 mega M 10 6 kilo K 10 3 hecto H 10 2 deca da 10 1 deci d 10-1 centi c 10-2 mili m 10-3 micro µ 10-6 nano n 10-9 pico p femto f atto a FACORES DE CONVERSIÓN U nidad Metro (m) Pie Pulgada (pulg) Milla (mi) Kilómetro (Km) Angstrom (Å) Nanómetro (nm) Picómetro (pm) LO NGIU D 1 m = 100 cm = 1000 mm = 10 6 µm = pulg = 3.28 pies 1 pie = 12 pulg = cm = m 1 pulg = 2.54 cm 1 mi = Km = 5280 pies 1 Km = 1000 m = mi 1 Å = 10-8 cm = m = 0.1 nm = 100 pm 1 nm = 10-9 m = 10-7 cm = 10 Å 1 pm = m = cm = 10-2 Å SUPERFICIE (AREA) U nidad Metro cuadrado (m 2 ) 1 m 2 = 1000 cm 2 Centímetro cuadrado (cm 2 ) 1 cm 2 = pulg 2 Área (a) 1 a = 100 m 2 Hectárea (ha) 1 ha = m 2

6 U nidad VOLUMEN Litro (L) 1 L = 1000 cm 3 = 1000 ml = 1 dm 3 = 10 µl = 1.06 cuartos Mililitro (ml) 1 ml = 1 cm 3 Microlitro (µl) 1 µl = 10-6 L Metro cúbico (m 3 ) 1 m 3 = 1000 L = 10 6 cm 3 = 10 6 ml Galón (U.S) 1 gal = L = 4 cuartos = 8 pintas = 128 oz líquidas Pie cúbico 1 pie 3 = 7.48 gal = L Pinta 1 pinta = L = 16 oz líquidas Cuarto 1 cuarto = 946 ml = L = 2 pintas = 32 oz líquidas Onza líquida 1 oz = ml Unid ad Unidad de masa atómica (uma) MASA 1 uma = 1.66 x g Gramo (g) 1 g = 1000 mg = 10 6 µg = 10 9 ng = pg = 6.02 x uma Libra (lb) 1 lb = g = 16 onzas Onza (oz) 1 oz = g Kilogramo (kg) 1 kg = 1000 g = lb onelada corta onelada larga onelada métrica 1 ton corta = 2000 lb = kg 1 ton larga = 2240 lb 1 ton métrica = toneladas cortas Nota: La libra en mención es la libra inglesa y no la métrica de 500 g FUERZ A Unidad Newton (N) 1 N = 10 5 dina = 1 kg m /s 2 Dina (din) 1 dina = 10-5 N = 1 g cm /s 2 Gramo - fuerza 1 gramo fuerza = 980 dinas Kilogramo fuerza 1 kg fuerza = 9.8 N EMPERAURA K = C C = K F = 9/5 C + 32 C = 5/9 ( F 32)