sábado, 9 de mayo de 2009

Cantidades Físicas Fundamentales y Derivadas. Magnitudes y Errores

Las cantidades físicas fundamentales son aquellas que se definen por si solas y no se pueden medirse en función de otras. Son ejemplos de cantidades físicas fundamentales: el tiempo, la temperatura, el espacio (longitud) y la masa. Estas cantidades pueden describirse conceptualmente y pueden ser medidas experimentalmente.

El tiempo es la medida de dos sucesos cualquiera, es decir, la duración de dos sucesos. La temperatura se define como el grado de calor de un cuerpo. El espacio es la distancia que separa a dos puntos. La masa es la cantidad de materia de un cuerpo. Estas cantidades físicas tienen unidades de medida regulados por el sistema internacional de medidas (SI), las cuales son: el segundo (s) para el tiempo; grados Kelvin (°K) para temperatura; el metro (m) para el espacio y el kilogramo (Kg) para la masa.

Por otro lado, las cantidades físicas derivadas como su nombre lo indica son aquellas que se expresan en función de las cantidades físicas fundamentales (longitud, masa y tiempo), mediante leyes válidas en cada dominio. Por ejemplo: volumen, densidad, fuerza, entre otros.

El volumen o metro cúbico (m3), resultado de combinar tres veces la longitud, una de las magnitudes fundamentales. La densidad o cantidad de masa por unidad de volumen, resultado de combinar la masa (magnitud fundamental) con el volumen (magnitud derivada). Se expresa en kilogramos por metro cúbico (Kg/m3). La fuerza magnitud que se define a partir de la segunda ley de Newton (Fuerza=masa x aceleración), la masa es una de las magnitudes fundamentales pero la aceleración es derivada. Por tanto, la unidad resultante (kg × m/s2) es derivada. Esta unidad derivada tiene nombre propio, el newton.

Ahora bien, a partir de las cantidades físicas surgen las magnitudes, entendiéndose por magnitud toda aquella propiedad de los sistemas físicos que se puede medir o estimar por un observador. Se expresan por un número y la respectiva unidad de medida.

Existen diferentes tipos de magnitudes, entre las cuales tenemos: escalares, vectoriales y tensoriales. Las magnitudes escalares son caracterizadas por un valor fijo independiente del observador y carecen de dirección y sentido, como por ejemplo, la masa. En física clásica la masa, la energía, la temperatura o la densidad de un cuerpo son magnitudes escalares que contienen un valor fijo para todos los observadores. Las magnitudes vectoriales, son aquellas que cuentan con cantidad, dirección y sentido como por ejemplo, la velocidad, la fuerza, la aceleración. Las magnitudes tensoriales, caracterizan propiedades o comportamientos físicos modelizables mediante un conjunto de números que cambian tensorialmente al elegir otro sistema de coordenadas asociado a un observador con diferente estado de movimiento o de orientación.
Las mediciones exactas son parte importante de la física.
Pero ninguna medición tiene precisión absoluta, hay una incertidumbre asociada con cada medición. Esta incertidumbre permite conocer el error de la medición. Por lo tanto, la medición se debe realizar varias veces con el fin de minimizar el error experimental, e igualmente calcular la media de las mediciones para obtener el valor más cercano a la realidad.

Con estos valores, se puede calcular el error absoluto y relativo: la diferencia entre la medida y el valor real da el valor absoluto; mientras que el cociente entre le valor absoluto y el valor real da el error relativo expresado en porcentaje.

3 comentarios: