Magnitudes Unidades FÍSICA Y QUÍMICA 3 E.S.O. Tema 2 8
Magnitudes Físicas y Unidades MAGNITUD FÍSICA Es toda propiedad de un objeto susceptible de ser medida por un observador o un aparato de medida y, por tanto, de ser expresada mediante un número y una unidad. Las magnitudes físicas se expresan como el producto de un número por la unidad de medida correspondiente. Por ejemplo, V = 2 L: Las magnitudes se representan por un símbolo, que suele ser una letra. En la tabla siguiente se exponen ejemplos de algunas de las magnitudes físicas y de sus símbolos: Sobre la base de estas unidades se construyen las unidades de las otras magnitudes. Así la superficie se medirá en m2 y la densidad en kg/m3. MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS DECIMALES DE LAS UNIDADES SI Se ha adoptado una serie de prefijos y símbolos de prefijos para formar nombres y símbolos de múltiplos y submúltiplos decimales de las unidades SI. MEDIR La operación de medir una magnitud física consiste en compararla con un patrón o cantidad de la misma magnitud previamente definida como unidad, determinando el número de veces que la contiene. El resultado se expresa como un número seguido de la correspondiente unidad. EL SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES Su origen se encuentra en el establecimiento del sistema métrico, que es posiblemente el aspecto de la ciencia aplicada que más ha afectado al curso de la actividad humana. Los dos principios fundacionales del sistema internacional de unidades fueron que el sistema estuviera basado en la observación científica y que fuera un sistema decimal. Así al definir la unidad de longitud se le dio el nombre de metro, definido el 26 de marzo de 1791 como una diezmillonésima de la cuarta parte del meridiano terrestre que pasa por París. Las unidades del Sistema Internacional de Unidades fueron fijadas en la XI Conferencia General de Pesas y Medidas de París (1960). Sus siete unidades fundamentales se corresponden con las magnitudes indicadas en la tabla: 9 Entre las unidades básicas del Sistema Internacional, la unidad de masa (el kilogramo) es la única cuyo nombre contiene un prefijo por razones históricas. Los nombres y los símbolos de los múltiplos y submúltiplos decimales de la unidad de masa están formados por la unión de prefijos a la palabra «gramo» y de símbolos de estos prefijos al símbolo de la unidad «g». Por ejemplo, 10 6 kg = 1 mg (1 miligramo) pero no 1μkg (1 microkilogramo).
Notación Científica Definición de las unidades del SI Para facilitar los cálculos y evitar poner una gran cantidad de cifras se usa la notación científica que utiliza las potencias de 10. En la tabla 2 se muestran ejemplos de notación científica. UNIDAD DE LONGITUD - METRO (m): - El metro es la longitud de trayecto recorrido en el vacío por la luz durante un tiempo de 1/299 792 458 de segundo. UNIDAD DE MASA: - El kilogramo (kg) es igual a la masa del prototipo internacional del kilogramo. UNiDAD DE TIEMPO: Como norma, la notación científica de un número requiere una cifra seguida de una coma, dos decimales como máximo y la potencia de diez correspondiente. - El segundo (s) es la duración de 9192631770 periodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133. Examinemos algunos ejemplos de notación UNIDAD DE INTENSIDAD DE CORRIENTE ELÉCTRICA: 354 = 3,54 102 - El amperio (A) es la intensidad de una corriente constante que manteniéndose en dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable y situados a una distancia de un metro uno de otro en el vacío, produciría una fuerza igual a 2 10 7 newton por metro de longitud. 0,0002 = 2 10 4 4230 = 4,23 103 50000 = 5 104 0,35 = 3,5 10 1 0,0000012 = 1,2 10 6 UNIDAD DE TERMODINÁMICA: Cuando se tienen muchas cifras significativas, se redondea para cumplir la norma anterior. En el redondeo, al eliminar cifras, se sigue el criterio siguiente: T E M P E R AT U R A - El kelvin (K), unidad de temperatura termodinámica, es la fracción 1/273,16 de la tempe- ratura termodinámica del punto triple del agua. Si la primera cifra de las eliminadas es menor que 5, simplemente se quita la cifra y todas las que hay a su derecha: 3534623 se redondearía a 3530000 y en notación científica 3,53 106. UNIDAD DE CANTIDAD DE SUSTANCIA: El mol (mol) es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas entidades elementales como átomos hay en 0,012 kilogramos de carbono 12. Si la primera cifra eliminada es 5 o mayor que 5, se aumenta en una unidad la última cifra: 458962 se redondearía a 459000 y en notación científica 4,59 105. UNIDAD DE INTENSIDAD LUMINOSA: La candela (cd) es la unidad luminosa, en una dirección dada, de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 540 1012 hertz y cuya intensidad energética en dicha dirección es 1/683 watt por estereorradián. 10
NOTACIÓN CIENTÍFICA FÍSICA Y QUÍMICA 3 E.S.O. EJERCICIOS 1. Indica si las siguientes expresiones son correctas o no y por qué: a. 23 cms b. 10 Km c. 1200 cd d. 4,318 j 2. Expresa en notación científica las siguientes medidas y conviértelas en gramos: a. 0,0045 mg b. 12 000 000 μg c. 0,009 Gg d. 300 kg 3. Expresa las siguientes medidas en unidades del SI: a. 35 ps b. 75 dam 2 c. 25 mg d. 12,63 g/cm 3 e. 8,6 10 2 m 4. Expresa en unidades del SI la capacidad de un prisma hueco de las siguientes dimensiones: 8 cm x 24 mm x 3,7 cm. Expresa el resultado también en submúltiplos del litro. 5. Expresa las siguientes presiones en unidades del SI. a. 702 mmhg b. 930 mb c. 0,98 atm 6. Completa la tabla como se muestra en el ejemplo de la cuarta fila: 0,000 000 567 m 3 200 000 g 0,0089 s NOTACIÓN CIENTÍFICA CAMBIO DE UNIDADES 6 700 J 6,7 10 3 J 6,7 kj 0,000 090 m 460 m 7. Completa el siguiente texto con las unidades adecuadas: «Vivo en un casa grande, la parcela mide 15... por 20... y tiene una superficie construida de 200... en dos plantas. El único inconveniente es que está a las afueras de la ciudad, a unos 15.... Cuando voy al centro utilizo el transporte público y suelo tardar unos 40.... En cambio, cuando utilizo mi vehículo tardo casi 1..., ya que la velocidad a la que circulo es de unos 60.... Y no es porque mi vehículo no funcione bien, pasa de 0 a 100... en 6..., lo que supone una aceleración de..., sino por el tráfico y el aparcamiento. No hace mucho, hice una piscina en la parte trasera. No es muy grande, aproximadamente tiene un volumen de 80..., lo que supone que para llenarla hay que echar unos 80 000... de agua. Le instalé unas bombillas de 100... para poder utilizarla p o r l a n o c h e. P a r a s u mantenimiento tengo que echar cloro diluido en agua con una densidad de 1,3.... El viernes pasado compré una caja de cloro en polvo; pesaba 500..., a ver para cuánto tiempo tengo! En la tienda me dijeron que para 3..., espero que me dure todo el verano». 11
NOTACIÓN CIENTÍFICA EJERCICIOS 8. Completa las siguientes tablas de múltiplos y submúltiplos: 1 km 1 hm 1 dam 1 m 1 dm 1 cm 1 mm m m m 1 m m m m 1 km 2 1 hm 2 1 dam 2 1 m 2 1 dm 2 1 cm 2 1 mm 2 m 2 m 2 m 2 1 m 2 m 2 m 2 m 2 1 km 3 1 hm 3 1 dam 3 1 m 3 1 dm 3 1 cm 3 1 mm 3 m 3 m 3 m 3 1 m 3 m 3 m 3 m 3 9. Busca información y contesta a las siguientes preguntas, utilizando las unidades adecuadas: a. Cuántos litros de sangre tiene el cuerpo humano? b. Qué cantidad de agua hay en la Tierra? c. Qué superficie ocupa la piel del cuerpo humano? d. A qué velocidad crece el cabello humano? e. Cuál es la velocidad que lleva una persona al caminar? f. Cuál es el volumen de la Tierra? 10. Escribe las cantidades siguientes en notación a. 0,000 05 g b. 0,000 052 g c. 2000000m d. 25000000m e. 3010000 f. 0,000 205 11. Escribe las siguientes cantidades utilizando la notación a. 20000000m b. 25 000 000 m c. 7820000000m d. 0,0001s e. 0,000035kg f. 0,000001m 12. Indica la unidad en el SI de las magnitudes fundamentales: a. Masa b. Longitud c. Tiempo d. Temperatura e. Intensidad de corriente f. Cantidad de sustancia 13. Expresa las siguientes medidas en las unidades fundamentales del SI, utilizando la notación a. 76hm b. 3 mg c. 9dam d. 25ns e. 82 cg f. 40hm 14. Expresa las siguientes capacidades en litros utilizando la notación a. 0,5mL b. 0,001 ml c. 33,3mL d. 10 000 L 13