MAGNITUD FÍSICA Una magnitud física es una característica de un cuerpo o de un fenómeno físico que se puede medir. medir. Toda Toda magnitud física se debe expresar como un número (o cantidad) acompañado de su unidad de medida correspondiente, correspondiente, (o símbolo de la unidad) Cantidad: Es Cantidad: Es el valor determinado que toma una magnitud, se indica mediante un número, se escribe antes del símbolo de la unidad de medida. Unidad de medida: Es medida: Es una cantidad fija de la misma naturaleza que la magnitud que se desea medir. medir. Por ejemplo, sean las siguientes magnitudes físicas:
Masa de una persona: 70 kilogramos
70 kg número o cantidad
Símbolo de la unidad de medida
Longitud de una regla: 30 centímetros
30 cm número o cantidad
Símbolo de la unidad de medida
Tiempo que dura una clase: 2 horas
2 h número o cantidad
Símbolo de la unidad de medida
Naturalmente, para cada clase de magnitud deberá fijarse una unidad de medida. Así, hay unidades de longitud, de masa, de tiempo, etc.
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MAGNITUDES FÍSICAS FUNDAMENTALES Y DERIVADAS Según su origen, las magnitudes físicas se clasifican en magnitudes fundamentales y derivadas: 1. Magnitudes Físicas Fundamentales Son independientes entre sí, sirven para definir a las magnitudes físicas derivadas. Son siete: Longitud Masa Tiempo Temperatura termodinámica Intensidad de corriente eléctrica Intensidad luminosa Cantidad de sustancia 2. Magnitudes Físicas Derivadas Son las que se definen en función de las magnitudes físicas fundamentales. Por ejemplo: área, volumen, densidad, velocidad, aceleración, fuerza.
MEDICIÓN Es la operación que consiste en comparar una magnitud física con una cantidad fija de la misma, a l a que se toma como unidad. Establecida la unidad, para expresar una medición se determinará las veces que la unidad está contenida en aquella magnitud. El resultado será un número que reflejará las veces que es mayor o menor que la unidad escogida. En la antigüedad las mediciones se realizaban tomando como unidad una característica del monarca: 1 yarda
1 pulgada 1 pie
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LA MEDIDA EN LA FÍSICA La medida es necesaria en muchas ciencias y especialmente en la Física. Lord Kelvin (1824-1907), físico inglés, lo puso de manifiesto con las siguientes palabras: ‘‘Suelo decir que cuando se puede medir aquello de lo que se habla y expresarlo en números, se sabe algo más acerca de ello’’ . Esta frase resume la necesidad de la medida en las magnitudes que intervienen en física para llegar a un verdadero conocimiento científico de los fenómenos que se estudian. Bastará, para confirmar la necesidad de la medición, el considerar que muchas veces personas distintas perciben sensaciones de calor diferentes al tocar un cuerpo que está a una temperatura fija, es preciso disponer del termómetro para conocer, de una manera real y objetiva, la temperatura de aquel cuerpo, mediante el número que señala este instrumento. En general, para la correcta interpretación de los fenómenos físicos, se debe emplear instrumentos de medida, que sustituyan a los sentidos humanos siempre ligados a factores de orden personal.
UNIDADES PATRÓN Con objeto de tener constancia de la cuantía de todas y cada una de las unidades, éstas se materializaron mediante objetos que recibieron el nombre de ‘‘unidades patrón’’, siendo fijadas por convenios internacionales. Toda unidad patrón ha de poseer una condición fundamental: ser invariable. A pesar de ello las unidades patrón no han sido siempre las mismas, sino que han ido evolucionando debido a los avances técnicos y científicos. Un ejemplo es la evolución del "metro patrón".
En 1970, en plena Revolución Francesa, la Asamblea Nacional de Francia solicitó a la Academia
Francesa de Ciencias, ‘‘deducir un estándar invariable para todas las medidas y pesos’’. La comisión nombrada por la academia creó un sistema que era simple y científico. El nombre de metro fue designado a la unidad de longitud. Ese vocablo se tomó de la palabra griega ‘‘metron’’, que significa ‘‘medida’’. La longitud del metro patrón se había definido como la distancia entre dos rayas finas sobre una barra hecha de una aleación de platino e iridio y conservada en París. Esa barra se convirtió en el
‘‘metro de los archivos’’, del cual se hicieron copias. El empleo de pesas y medidas del sistema métrico fue legalizado en Estados Unidos durante 1866, y desde 1893 la yarda se ha definido en términos del metro. Las longitudes de barras metálicas del metro se usan como estándares de referencia en las mediciones comunes, pero en esas mediciones influyen las variaciones de temperatura. En 1960, se definió el metro en función de la longitud de onda de la luz. En 1983, se adoptó una nueva definición que relaciona al metro con la distancia que la luz recorre en el vacío.
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Practiquemos Test Indicar la veracidad (V) o falsedad (F) de cada una de las siguientes proposiciones en el casillero correspondiente. Ten en cuenta que si la proposición es falsa deberás sustentar tu respuesta.
Nº
PROPOSICIÓN
SUSTENTACIÓN
1
Magnitud física es todo lo que se puede medir y expresar mediante un número y una unidad.
2
El área de una cancha de fútbol es una magnitud física.
3
La fuerza que se aplica para empujar un auto es una magnitud física.
4
El ángulo que forman dos rectas cuando se cruzan es una magnitud física.
5
Las magnitudes físicas fundamentales son cinco.
6
Las magnitudes físicas derivadas son siete.
7
La temperatura es una magnitud física fundamental.
8
La velocidad es una magnitud física fundamental.
9
Las magnitudes derivadas sirven para definir a las fundamentales.
10
La condición fundamental de una unidad patrón es la de ser invariable.
11
El metro patrón fue definido por primera vez durante la Revolución Francesa.
12
El nombre de metro proviene de la palabra «metrón» que significa longitud.
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CRUCIFÍSICA
H o rizontal
V ertical
3. Es una cantidad fija de la misma naturaleza de la magnitud que se desea medir.
1. Al medir 6 metros, ¿qué magnitud física estamos midiendo?
5. Es una medición de una característica de un cuerpo o fenómeno.
2. Son aquellas magnitudes físicas que sirven para definir a otras, llamadas derivadas. 4. Son aquellas magnitudes físicas que se definen en función de las fundamentales.
6. Al medir 30 segundos, ¿qué magnitud física estamos midiendo?
5. Una magnitud física es una característica de un cuerpo o fenómeno que se puede .............
8. Toda unidad ............... posee la característica de ser invariable.
7. Al medir 70 kg, ¿qué magnitud física estamos midiendo?
10.Es el valor que toma una determinada magnitud física.
9. Según su ............., las magnitudes físicas se clasifican en fundamentales y derivadas.
11.Es la operación que consiste en comparar una cantidad física con una unidad de medida.
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Para investigar... En clase hemos estudiado cómo se define actualmente el metro, que es unidad de longitud. Busca la información necesaria en libros y en Internet acerca de las siguientes unidades y completa en los espacios en blanco a qué magnitud física fundamental pertenecen y cómo están definidos. 1. Unidad de medida: metro
5. Unidad de medida: ampere
Magnitud física: longitud
Magnitud física: _____________________________ Definición: _________________________________ __________________________________________ __________________________________________ __________________________________________
Definición: El metro se define como la distancia recorrida por la luz en el vacío durante 1/299 792 458 de segundo.
2. Unidad de medida: kilogramo Magnitud física: _____________________________ Definición: _________________________________ __________________________________________ __________________________________________ __________________________________________
6. Unidad de medida: candela Magnitud física: _____________________________ Definición: _________________________________ __________________________________________ __________________________________________ __________________________________________
3. Unidad de medida: segundo Magnitud física: _____________________________ Definición: _________________________________ __________________________________________ __________________________________________ __________________________________________
7. Unidad de medida: mol Magnitud física: _____________________________ Definición: _________________________________ __________________________________________ __________________________________________ __________________________________________
4. Unidad de medida: kelvin Magnitud física: _____________________________ Definición: _________________________________ __________________________________________ __________________________________________ __________________________________________
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Tarea domiciliaria I. PARA MARCAR
4. Indicar cuál no es una magnitud derivada:
Indicar si cada una de las magnitudes físicas es fundamental (F) o derivada (D):
a) Fuerza b) Densidad c) Cantidad de sustancia d) Carga Eléctrica e) Energía mecánica
1. Velocidad de un auto .............................. (
)
2. Longitud de una cuerda .......................... (
)
3. Fuerza de gravedad o peso .................... (
)
4. Tiempo de duración de una clase ............ (
)
a) Cantidad de sustancia b) Longitud c) Masa d) Presión e) Intensidad luminosa
5. Densidad del agua ................................. (
)
6. Indicar cuál no es una magnitud física:
6. Temperatura de un líquido ...................... (
)
7. Intensidad de corriente en un conductor .. (
)
8. Área de una cancha de fútbol ................. (
)
9. Aceleración de la gravedad ...................... (
)
10.Masa de un cuerpo ................................ (
)
5. Indicar cuál no es una magnitud derivada:
a) Velocidad c) Felicidad e) Volumen
7. Toda magnitud física debe expresarse mediante: a) Sólo un número b) Sólo una unidad de medida c) Un número y una unidad de medida d) Un ángulo e) Otra magnitud física
II. ALTERNATIVAS MÚLTIPLES 1. Es una característica de un cuerpo o fenómeno, que se puede medir:
8. Es una cantidad fija de la misma naturaleza que la magnitud que se desea medir:
a) Fenómeno Químico b) Fenómeno Físico c) Magnitud Física d) Materia dispersada e) Materia Condensada
a) Cantidad b) Unidad de medida c) Magnitud física d) Número e) Magnitud derivada
2. Las magnitudes se clasifican según su origen en:
9. Las magnitudes ___________ sirven para definir a las magnitudes _______________.
a) Fundamentales y derivadas b) Derivadas y vectoriales c) Escalares y fundamentales d) Escalares y vectoriales e) Fundamentales y vectoriales
a) Derivadas - fundamentales b) Vectoriales - escalares c) Escalares - vectoriales d) Fundamentales - derivadas e) Derivadas - vectoriales
3. Indicar cuál es una magnitud fundamental: a) Volumen c) Velocidad e) Masa
b) Presión d) Densidad
b) Peso d) Aceleración
10.El nombre de "metro" proviene de la palabra griega "metron" que significa: a) Longitud c) Distancia e) Masa
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b) Tiempo d) Medida
III. PARA COMPLETAR Completa correctamente los espacios en blanco. 1. La _____________________ es una operación que consiste en comparar una magnitud física con otra cantidad de la misma magnitud llamada ________________________ de medida. 2. Todo aquello que se puede medir es una __________________________________________. 3. Las magnitudes físicas se dividen, según su origen, en: - _______________________________________________________________________________________ - _______________________________________________________________________________________ 4. Las magnitudes físicas ________________________ son siete. 5. El valor determinado de una magnitud es la _______________________________. 6. La ____________________________ es una cantidad fija de una magnitud. 7. Toda unidad patrón debe cumplir una condición fundamental: Ser ____________________________________. 8. El metro fue definido por primera vez en ______________________ durante la __________________________. 9. El nombre de ‘‘metro’’ fue asignado por la palabra griega _______________ que significa __________________. 10.La definición de metro ha sufrido muchos __________________________. Recién en el año _____________________ se adopta una nueva definición que relaciona al metro con la distancia recorrida por la ______________________ en el vacío.
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Introducción Sistema Internacional es el nombre adoptado por la XI Conferencia General de Pesas y Medidas (celebrada en París en 1960) para un sistema universal, unificado y coherente de unidades de medida, basada en el sistema mks (metro-kilogramo-segundo). Este sistema se conoce como SI, iniciales de Sistema Internacional. En la Conferencia de 1960 se definieron los patrones para seis unidades básicas o fundamentales y dos unidades suplementarias (radián y estereorradián); en 1971 se añadió una séptima unidad fundamental, el mol. Las dos unidades suplementarias se suprimieron como una clase independiente dentro del Sistema Internacional en la XX Conferencia General de Pesas y Medidas (1995); estas dos unidades quedaron incorporadas al SI como unidades derivadas sin dimensiones. Las siete unidades fundamentales se enumeran en la tabla. Los símbolos de la última columna son los mismos en todos los idiomas. El Perú adoptó el SI mediante la ley Nº 23560, con la que se aprobó el Sistema Legal de Unidades de Medida del Perú.
NORMAS PARA ESCRIBIR CORRECTAMENTE LAS UNIDADES •
•
El nombre de la unidad se escribe con letras minúsculas. A cada unidad le corresponde únicamente un símbolo.
•
Detrás del símbolo no se pone un punto.
•
Los símbolos procedentes de nombres propios se escriben con letra mayúscula. Por ejemplo: El símbolo de ampere es ‘‘A’’, proveniente de André Marie Ampere.
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MAGNITUD FÍSICA FUNDAMENTAL
UNIDAD SEGÚN EL SI
Longitud
SÍMBOLO DE LA UNIDAD
metro
m
Masa
kilogramo
kg
Tiempo
segundo
s
Temperatura termodinámica
kelvin
K
Intensidad de corriente eléctrica
ampere
A
Intensidad luminosa
candela
cd
mol
mol
Cantidad de sustancia
Practiquemos I. Marcar la alternativa correcta en cada caso sobre 6. Señale la relación incorrecta: el Sistema Internacional: a) Tiempo - s 1. La unidad de masa es: b) Longitud - mt c) Cantidad de sustancia - mol a) gramo b) tonelada c) kilogramo d) Temperatura - K d) libra e) miligramo e) Masa - kg 2. La unidad de tiempo es: a) hora b) minuto d) milisegundo e) día
7. Al medir 8 metros, debemos escribir correctamente: c) segundo
3. El símbolo de la unidad de la intensidad luminosa es: a) cand d) CD
b) candela e) cd
Tiempo - hora Longitud - kilogramo Cantidad de sustancia - mol Intensidad de corriente eléctrica - amperio Masa - libra
a) 20 Kg d) 20 kg.
c) 8 m.
b) 20 kg e) 20 KG
c) 20 kgr
9. 30 segundos se escribirá correctamente: a) 30 seg d) 30 s
b) 30 seg. e) 30 sg
c) 30 Seg
10.2 moles se escribirá correctamente: a) 2 m d) 2 mol
5. Señale la relación incorrecta: a) b) c) d) e)
b) 8 ms e) 8 M
8. 20 kilogramos se escribirá correctamente:
c) cds
4. Señale la relación correcta: a) b) c) d) e)
a) 8 mts. d) 8 m
Tiempo - hora Longitud - metro Cantidad de sustancia - mol Intensidad de corriente eléctrica - ampere Masa - kilo
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b) 2 MOL e) 2 m.
c) 2 mols
CRUCIFÍSICA
2 3 4
5
6
7
H o rizontal
V ertical
3. Es la unidad de temperatura, según el Sistema Internacional.
2. Es la unidad de longitud, según el Sistema Internacional.
5. Es la unidad de cantidad de sustancia, según el Sistema Internacional.
3. Es la unidad de masa, según el Sistema Internacional. 4. Es la unidad de intensidad luminosa, según el Sistema Internacional.
6. Es la unidad de tiempo, según el Sistema Internacional. 7. Es la unidad de intensidad de corriente eléctrica, según el Sistema Internacional.
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Para investigar... Ya conocemos la unidad correspondiente a cada una de las magnitudes físicas fundamentales según el SI, ahora queremos conocer también con qué unidades se expresan algunas magnitudes derivadas (según el SI). Busca la información correspondiente y completa el siguiente cuadro. Ten en cuenta que las unidades de algunas magnitudes derivadas son combinaciones de las fundamentales y otras reciben un nombre propio. MAGNITUD FÍSICA DERIVADA
UNIDAD SEGÚN EL SI
PERÍODO FRECUENCIA VELOCIDAD ACELERACIÓN FUERZA TRABAJO MECÁNICO ENERGÍA CALOR POTENCIA ÁREA VOLUMEN PRESIÓN DENSIDAD CARGA ELÉCTRICA POTENCIAL ELÉCTRICO RESISTENCIA ELÉCTRICA
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SÍMBOLO DE LA UNIDAD
Tarea domiciliaria I. RELACIONAR CORRECTAMENTE Relacionar correctamente cada alternativa de la columna de la izquierda con su respectivo significado de la columna de la derecha, según el Sistema Internacional.
ALTERNATIVA
SIGNIFICADO
A
ampere
Unidad de medida de la cantidad de sustancia.
B
joule
Unidad de medida de la longitud.
segundo
Unidad de medida de la cantidad de la presión.
D
coulomb
Unidad de medida de la intensidad de corriente eléctrica.
E
metro
Unidad de medida de la temperatura termodinámica.
F
kelvin
Unidad de medida de la energía.
G
mol
Unidad de medida de la masa.
H
candela
Unidad de medida de la carga eléctrica.
I
pascal
Unidad de medida de la intensidad luminosa.
kilogramo
Unidad de medida del tiempo.
C
J
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II. PARA COMPLETAR Completar correctamente en los espacios en blanco como se escribirá la magnitud que se indica usando los símbolos de las unidades adecuadas, según el Sistema Internacional. 1. 4 segundos = .......................................... 2. 9 metros
= ..........................................
3. 2 moles
= ..........................................
a) Presión - m3 b) Caudal - pascal c) Energía - newton d) Calor - joule e) Cantidad de sustancia - mol
= ..........................................
6. 1 segundo = .......................................... 7. 1 candela
= ..........................................
8. 200 kelvin
= ..........................................
9. 1 ampere
= ..........................................
7. Señale la relación correcta, según el Sistema Internacional: a) Longitud - kilómetro b) Masa - libra c) Presión - pascal d) Calor - caloría e) Tiempo - minuto
10. 30 segundos= .......................................... III. ALTERNATIVAS MÚLTIPLES Marca la alternativa correcta en cada caso: 1. ¿Qué unidad pertenece a las unidades de base o fundamentales del Sistema Internacional? a) gramo b) centímetro c) minuto d) ampere e) libra 2. Indicar qué grupo de unidades no corresponde a magnitudes en el Sistema Internacional.
8. Señale la relación correcta, según el Sistema Internacional: a) Fuerza - dina b) Presión - Pa c) Temperatura - ºC d) Volumen - cm3 e) Longitud - milla 9. Señale la alternativa correcta, según el Sistema Internacional:
a) metro, kilogramo, segundo b) kilogramo, mol, ampere c) kilogramo, newton, metro d) ampere, kelvin, candela e) metro, libra, segundo 3. ¿Cuál de las unidades no es del Sistema Internacional? a) metro b) kelvin d) ampere e) libra
a) Resistencia eléctrica b) Iluminación c) Flujo magnético d) Carga eléctrica e) Corriente eléctrica 6. La magnitud derivada _____________ se mide con la unidad ___________, según el Sistema Internacional.
4. 70 kilogramos = .......................................... 5. 1 mol
5. La unidad coulomb (C) es unidad de medida en el Sistema Internacional de:
a) candela (cand) b) metro (mt) c) amperio (A) d) segundo (seg) e) mol (mol) 10.Señale la alternativa correcta, según el Sistema Internacional:
c) mol
a) amperio (A) b) kilogramo (kg) c) julio (J) d) coulombio (C) e) metro (M)
4. Señalar la relación incorrecta. a) Tiempo - segundo b) Longitud - metro c) Frecuencia - hertz d) Potencia - joule e) Temperatura - kelvin
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