Magnitudes, Unidades y Medidas

Cuando analizamos un determinado sistema nos interesa conocer algunas de sus propiedades como por ejemplo el volumen que ocupa, su masa, el tiempo que tarda en recorrer una determinada distancia, la temperatura a la que se encuentra, etc. Llamamos magnitud física a la propiedad de un sistema que se puede medir, como el volumen, la masa, el tiempo, la distancia entre dos puntos o la temperatura.

El sistema que estemos considerando tendrá otras propiedades como pueden ser la belleza o la utilidad, que no son medibles, por lo que no las podemos considerar como magnitudes físicas.

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Medir supone comparar, para ello se debe escoger previamente la cantidad de esa magnitud que vamos a utilizar como unidad. La unidad se establece por convenio entre los científicos.

Cuando medimos la longitud de la clase, lo que hacemos es compararla con la de un instrumento (vara rígida, cinta flexible, etc.) en la que hemos señalado la distancia entre dos marcas. Suponiendo que la unidad elegida sea el metro, si decimos que la clase mide 12 m, lo que estamos diciendo es que la longitud de la clase es igual a 12 veces la longitud unidad (la que llamamos metro). Al número se le llama cantidad.

Entonces, en la frase, "La longitud de la clase es 12 veces mayor que un metro":

Longitud = Magnitud

12 = Cantidad

Metro = Unidad

Una unidad no debemos expresarla sólo con un número. Siempre debemos expresar también la unidad, pues el número sólo no tiene ningún significado.

Sistema internacional de Unidades

Para facilitar su uso, las magnitudes y sus unidades están organizadas en un sistema de unidades. Durante mucho tiempo, en Gran Bretaña y otros países se usaba un sistema de unidades diferente al que se utilizaba en el continente europeo. Era una situación poco acorde con el carácter universal de la ciencia. Esta situación comenzó a cambiar a raíz de la Conferencia General de Pesas y Medidas, celebrada en París en 1960, en la que se aceptó como Sistema Internacional de Unidades (SI) el que había propuesto, a principios del Siglo XX, el italiano Giorgi. En España fue declarado legal en 1967. Ese sistema está siendo aceptado por otros países.

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Los científicos eligen algunas magnitudes como básicas. Las magnitudes y unidades básicas del Sistema Internacional son:

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Magnitud derivada es cualquier magnitud que puede definirse a partir de las anteriores. Un ejemplo de magnitud derivada es la velocidad. En la definición de la velocidad participa tanto la magnitud longitud como la magnitud tiempo. La velocidad representa la distancia recorrida en cada unidad de tiempo y se calcula su valor medio como el cociente entre la distancia recorrida y el tiempo empleado en recorrer la distancia. Su unidad es el metro recorrido en cada segundo. El símbolo que representa a esa unidad es m/s.

Otras magnitudes derivadas son la aceleración, la fuerza, la presión, el volumen, la superficie, etc.

Múltiplos y submúltiplos del SI

En ocasiones la unidad básica del Sistema Internacional no es adecuada para ser utilizada en una determinada medida. ¿Crees adecuado el metro como unidad para medir el grosor de una moneda?

En casos como el anterior se utilizaban los múltiplos y submúltiplos de esas unidades. Para expresar el grosor de una moneda es más adecuado el milímetro. En la tabla siguiente se recoge el símbolo, el prefijo y la equivalencia con la unidad de los múltiplos y submúltiplos de las unidades que se incluyen en el Sistema Internacional.

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Unidades de Superficie, volumen y masa

SUPERFICIE

La superficie es una magnitud derivada que está relacionada con la magnitud básica de longitud. La unidad de superficie se puede considerar derivada de la unidad de longitud. Como unidad de superficie en el SI se emplea el metro cuadrado que es la superficie encerrada en un cuadrado de 1 metro de lado; el símbolo que la representa es m^2.

Las equivalencias de las unidades de superficie con los múltiplos y los submúltiplos más utilizados son:

Una unidad muy utilizada para medir grandes superficies es la hectárea que equivale a 1hm^2, es decir a 10000m^2.

VOLUMEN

El volumen es también una magnitud derivada que está relacionada con la magnitud básica de longitud. La unidad de volumen en el SI es una unidad derivada que recibe el nombre de metro cúbico que es el volumen de un cubo que tiene 1 metro de ancho, 1 metro de alto y 1 metro de profundidad; el símbolo que lo representa es m^3.

Las equivalencias de la unidad con los múltiplos y los submúltiplos más utilizados son:

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Otras unidades de volumen muy utilizadas son: el litro (L), y el mililitro (mL). Equivalen a:

1L= 1 dm^3 = 10 ^-3 m^3 

1mL= 1cm^3 = 10^-6 m^3

LA MASA

Una unidad que utilizamos con mucha frecuencia para describir un sistema es la masa. Se mide con la balanza. En la balanza se compara la masa del sistema con las masas de referencia de las pesas. Las balanzas tradicionales de brazos iguales, evolucionaron a balazas monoplatos y en la actualidad se utilizan balanzas electrónicas.

La unidad de masa en el SI es el kilogramo (kg). Un submúltiplo es el gramo (g). La equivalencia entre ambos es: 1kg = 1000g

Errores en las medidas

Siempre que se realiza una medición de cualquier magnitud se cometen errores. Estos errores pueden ser accidentales, debidos a la impericia del manipulador o a determinados factores que pueden afectar a la medida y que no se pueden controlar o pueden ser sistemáticos, debidos a defectos del aparato, al propio proceso de medida o a la sensibilidad del aparato. Los errores producidos por defectos de los aparatos se pueden corregir, sis se conocen, pero la sensibilidad nos impone límites a los que podemos medir con cada aparato.

La sensibilidad de un aparato de medida es la mínima cantidad que podemos apreciar con él.

Cuando hacemos una medida, es muy importante fijarse en la sensibilidad del aparato utilizado e indicarla al expresar el resultado.

Si hacemos una medida, el valor que proporcionemos no debe tener nunca más decimales que los que indique la sensibilidad.

La Densidad

La masa, la superficie o el volumen son magnitudes que dependen de la cantidad que hayamos tomado del sistema. Hay propiedades que no dependen de la cantidad que tengamos del sistema, sino que están relacionadas con su constitución. Las llamamos propiedades características y una de ellas es la densidad.

Llamamos densidad de una sustancia al cociente entre su masa y el volumen que ocupa. Este cociente significa, la masa que tiene la unidad de volumen de la sustancia.

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Su unidad en el SI se representa como kg/m^3, pero con mucha frecuencia se expresa en g/cm^3.

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