Otras unidades - Longitud, masa y volumen

Al margen de las unidades citadas en anteriores párrafos, existen otras, que por su frecuente uso en el comercio o en algunas ramas técnicas y científicas, aún persisten y de ellas podemos mencionar las siguientes:

De longitud

La pulgada, la yarda, la braza, la legua, la milla terrestre, la milla marina o náutica, el milímetro, el micrón o micra (𝜇), el angstrom, el año luz, el parsec, etc.

De Masa

La onza avoirdupois, la onza troy, la arroba, el quintal, la tonelada métrica, la tonelada larga, la tonelada corta, etc..

De volumen

El litro, el mililitro, el decímetro cúbico, la pulgada cúbica, el barril, el galón americano, el galón inglés, la pinta, etc..

Sistema Inglés Técnico

Considera como unidades y magnitudes fundamentales: al pie de longitud, a la libra-fuerza de fuerza, y a segundo tiempo

De nuevo, la masa es una magnitud derivada, y sus unidades son:

Ventajas y Desventajas: Sistema Internacional contra Sistema Ingles

El Sistema Inglés de unidades está construido en base 12, entonces los submúltiplos son de 12, por ejemplo el pie tiene 12 pulgadas. Ambos, pie y pulgada, son bastante empleados hoy en día, y para transformar una unidad en la otra, digamos 6 pies en pulgadas, es necesario multiplicar seis por doce; efectuemos esta operación mentalmente, seis por dos son 12, escribo 2 y llevo uno; luego seis por uno, seis, seis más uno que llevé son 7, finalmente 6 pues son 72 pulgadas. Intente con otro valor más complicado, 7,65 pies a pulgadas, ¿Qué engorroso verdad?.

Los sistemas, SI, MKS y CGS están construidos en base 10, y esta misma transformación, 6 metros a centímetros, se realiza añadiendo 2 ceros a la derecha luego 6 metros son 600 centímetros; y el valor complicado, 7,65metros, son 765 centímetros ¡sencillamente fácil!

Sistema Inglés Absoluto

Las unidades y magnitudes elegidas en este sistema son: pie de longitud, libra de masa, y segundo de tiempo.

Algunas unidades derivadas en este sistema son:

Sabias que?

• Cuenta la leyenda, que la yarda patrón fue fijada en el siglo XII por Enrique I de Inglaterra como la distancia desde su nariz a la punta de su dedo índice extendido.
• El pie patrón se supone que está basado en el pie de Carlomagno. Pero por supuesto, están también las historias de la sandalia romana y la boca británica.

Sistema Técnico métrico M kgf S

Son unidades y magnitudes fundamentales en este sistema: metro de longitud, kilogramo-fuerza de fuerza y segundo de tiempo.

En este sistema, la masa es una magnitud derivada y se la obtiene a partir de la ecuación de Newton.

F = ma

de donde:                                                                  

                                                                           m = F/a

Como la fuerza se mide en kgf y la aceleración en m/s², las unidades de la masa son:

Nótese que en esta última ecuación, la letra m en cursiva (m) significa masa, en tanto que la m en tipo normal (m) significa metro.

Algunas unidades derivadas en este sistema son:

Sistema CGS

Las magnitudes y unidades fundamentales de este sistema son:

Como unidades de algunas magnitudes derivadas en este sistema podemos mencionar:

Sistema MKS

Acepta como unidades y magnitudes fundamentales al metro de la longitud, al kilogramo de masa, y al segundo de tiempo, es decir:

De hecho, el SI es el sistema MKS ampliado.

Introducción - Problema 2

Expresar las unidades de potencia P como una combinación de las unidades fundamentales

Introducción - Problema 1

Determinar las unidades y dimensiones de la velocidad

SOLUCIÓN

La velocidad se define como la distancia d que recorre un objeto en un cierto tiempo t, luego:

v = d/t

Cuando estamos interesados en señalar solamente las unidades de una magnitud física, es costumbre encerrar entre corchetes la magnitud física en estudio. De esta manera, sabiendo que en el SI la distancia (longitud) se mide en m, y el tiempo en s, las unidades de la velocidad son:

Sistema Internacional de Unidades (S.I.): El estereorradián

Es el ángulo sólido que, teniendo su vértice en el centro de una esfera, recorta de ésta una área equivalente a la de un cuadrado cuyo lado es igual al radio de la esfera ((1ªⱽª CGPM, 1960, ISO R-31-1).

Fijadas las magnitudes y unidades fundamentales, es posible determinar las unidades de las magnitudes derivadas.

Sistema Internacional de Unidades (S.I.): La Candela y El Radián

La Candela

Es la cantidad luminosa, en dirección perpendicular, de una superficie de 1/600 000 de metro cuadrado de un cuerpo  negro a la temperatura de solidificación del platino (2 042 K) y bajo una presión de 101 325 newtons por metro cuadrado (13ªⱽª CGPM, 1967).

El Radián

Es el ángulo plano que, teniendo su vértice en el centro de un círculo, intercepta en la circunferencia del mismo, un arco cuya longitud es igual al radio del círculo  (111ªⱽª CGPM, 1960, ISO R31-1).

Sistema Internacional de Unidades (S.I.): El Kelvin y El Mol

El Kelvin

Es la fracción 1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua (13ªⱽª CGPM, 1967).

El mol

Es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas entidades elementales como átomos hay en 0,012 kilogramos de carbono 12 (1ª CGPM, 1971)

Sistema Internacional de Unidades (S.I.): Segundo y Ampere

Segundo

Es la duración de 9 192 631 770 periodos de la radiación correspondiente a la transición entre los niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133 (13ªⱽª CGPM, 1967). 

Ampere

Es la intensidad de una corriente constante que, mantenida en dos conductores paralelos rectilíneos, de longitud infinita, sección circular despreciable, colocados a un metro de distancia entre sí, en el vacío produciría entre ellos una fuerza igual a 2x10⁻⁷ newtons por metro de longitud (9ⁿª CGPM, 1948). 

Sistema Internacional de Unidades (S.I.): Metro y Kilogramo

Metro

Es la longitud igual a 1 650 763,73 longitudes de onda en el vacío de la radiación correspondiente a la transición entre los niveles 2p₁₀ y 5d₅ del átomo de criptón 86 (11ªⱽª CGPM, 1960).

Kilogramo

Es la masa del prototipo internacional del kilogramo custodiado por el Bureau International Des Poids et Mesures, Séveres, Francia (1ra y 3ra CGPM, 1889 y 1901).

Sistema Internacional de Unidades (S.I.)

El S.I. reconoce a siete magnitudes como fundamentales y a dos como complementarias o suplementarias, éstas se muestran en las siguientes tablas:

Magnitudes fundamentales y derivadas Parte 2

Elegido una magnitud fundamental, digamos longitud, es necesario fijar la unidad de medida en que va a medirse esa magnitud. De acuerdo a la región geográfica específica, para longitud se dispone de diversas unidades como ser: El metro, el kilómetro, la legua, la milla, el año luz, el parsec, la brasa, la yarda, el pie, la pulgada, el centímetro, la micra, el angstrom, etc.

esta amplia variedad de unidades de medida, complica demasiado el intercambio comercial de productos y la transmisión de datos técnicos. Por este motivo, debe elegirse una unidad de medida también fundamental.

En años pasados, cada región o país elegía su propia unidad de medida, dando origen así a varios sistemas de unidades. Sin embargo, desde la onceava Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM) realizada en Francia en 1960, se intenta emplear en todos los países un único sistema de unidades, llamado por eso, Sistema Internacional de Unidades (S.I.).

Magnitudes fundamentales y derivadas Parte 1

Una magnitud física es todo aquello factible de ser medido.

Son magnitudes fundamentales

Las magnitudes que se eligen como base para construir las unidades de un Sistema de Unidades, estas magnitudes quedan definidas por sí solas y son independientes de otras.

Una Magnitud es derivada

Cuando puede expresarse como una combinación de las fundamentales

La Física y las otras ciencias

La física es una ciencia tan amplia que resulta ocioso preguntarse cuáles son sus límites o cuáles son los temas que le pertenecen o no. No es posible definir exactamente donde empieza o donde termina el accionar de la física; de hecho., su inicio y su final se encuentran sumergidos en las profundidades de los campos de acción de las otras ciencias.

Es así que la física es una ciencia fundamental en el desarrollo y en el avance de las otras áreas del saber humano. Ud. Solicitará ejemplos, y aquí le proporcionamos algunos:

• En el lenguaje cotidiano de la química, seguro que están presentes conceptos fundamentales de física como velocidad, aceleración, fuerza, energía, potencia, presión, etc.
• Las diferentes especialidades de la ingeniería no son más que la aplicación práctica de los principios fundamentales de la física y de la química.
• La geología hecha mano de los fundamentos de la acústica para descubrir tanto yacimientos mineralógicos como campos petrolíferos y gasíferos.
• Una de las técnicas de la astronomía, para medir las distancias entre planetas, es trabajar estrechamente con la velocidad de la luz.
• La medicina de hoy, no puede prescindir de herramientas como el láser o los rayos X, los cuales, hace tiempo que son un patrimonio de la física.
• Nuestra vida misma, desde el punto de vista de la biología, es explicada en base a los conceptos básicos de la física y de la química.

De esta manera, puede seguir mencionándose más ejemplos. Ahora bien, que la física contribuya poderosamente al avance de las otras ciencias no quiere decir de ninguna manera que no reciba ayuda de ellas para su propio desarrollo. En resumen, el saber humano es un todo y avanza como tal.

Las Ramas de la Física - Electricidad y electromagnetismo; Nuclear

Electricidad y electromagnetismo

Las manifestaciones eléctricas originadas por la presencia de uno o varios cuerpos cargados eléctricamente, y las manifestaciones magnéticas originadas por la circulación de una corriente eléctrica en un determinado conductor, son aspectos que se estudian en este capítulo.

Física Nuclear

La búsqueda constante del aprovechamiento de nuevas formas de energía, llevó al desarrollo de la física nuclear que tiene que ver con la fisión y fusión de partículas elementales de la materia.

Para decirlo en pocas palabras, la fisión es la rotura de grandes núcleos atómicos, por ejemplo el isótopo (235/92)U, en dos fragmentos de tamaños menores y similares, (95/36)Kr y (138/56)Ba, Esta rotura, que se logra bombardeando sobre el núcleo de uranio, partículas (neutrones) de alta energía cinética que han sido acelerados dentro de un poderos campo magnético, trae consigo una pequeña pérdida de masa y una inmensa cantidad de energía liberada.

Fusión

es la unión de dos núcleos atómicos ligeros, por ejemplo 2 átomos de hidrógeno, para formar un núcleo más pesado, helio. De nuevo, este proceso que se lleva a cabo a temperaturas extremadamente altas, se realiza con una pequeña pérdida de masa y la consiguiente liberación de energía.

Las Ramas de la Física - Calor y energía; Óptica; Acústica

Calor y Energía

Cualquier proceso físico, también químico, se realiza gracias a un intercambio de energía durante ese proceso. Las formas de energía presentes en la naturaleza y las transformaciones de unas formas de energía en otras se estudian ampliamente en este capítulo.

Optica

En óptica se estudia las características de la luz como ser: su naturaleza, su emisión, su transmisión, etc.. Sorprende siempre el enterarse que, en el vacío, la luz viaja a la fantástica velocidad de 300 000 km/s, es decir, 3x10⁸ m/s.

Acústica

Estudia los aspectos relacionados con el sonido como ser: su generación, su frecuencia, su propagación en diferentes medios, etc.. En particular, en el aire, el sonido se propaga como una onda mecánica alcanzando una velocidad de 331 m/s

Estructura y estados de la materia

¿QUÉ ES LA MATERIA?

Es todo lo que ocupa un espacio y posee masa, forma, peso y volumen por lo tanto es observable y medible. Hace referencia también al material, sustancia o producto del que está hecho una cosa. Se puede presentar en estados líquidos, sólidos o gaseosos y según la complejidad funcional o estructural que tenga se dividen en lo que se llama niveles de organización de la materia.

CUERPO

Es conocido también como objeto físico, se caracteriza por tener masa, peso y volumen, entonces un cuerpo u objeto es un conjunto de masas que forman una sola unidad.

Ya que un cuerpo es una porción limitada de materia, y tiene forma; s epuede decir que un cuerpo es: una tiza, un vaso, una mesa, una silla, un lápiz, poncho, aguayo, vasija, una estatua, etc.

SUSTANCIA

Se conoce con este nombre a toda aquella materia cuyas propiedades y características son estables y homogéneas. Entocnes, ya que la sustancia es la clase de materia de la que está hecho un cuerpo, se puede decir que elementos como: madera, cuero, vidrio, lana, piedra arenisca, etc., son sustancias.

ESTRUCTURA DE LA MATERIA

La materia está compuesta de partículas extremadamente pequeñas agrupadas juntas para formar el átomo. Hay unas 90 ocurrencias naturales de estas agrupaciones de partículas llamadas elementos. Estos, fueron agrupados en la tabla periódica de los elementos en secuencia de acuerdo a sus números atómicos y peso atómico.

En un proceso de división de la materia, a partir de un cuerpo cualquiera se puede llegar a las partículas mediante medios mecánicos. Por ejemplo: el martilleo, el desgaste de una tiza con un raspador, etc.

De la partícula se puede llegar a la molécula mediante medios físicos, a través de procesos como la disolución por ejemplo.

Y si se continúa en un proceso de división se llega al átomo por medios químicos, como ser las reacciones químicas.

Finalmente se llega a las partículas subatómicas, mediante medios nucleares o magnéticos.

Las Ramas de la Física - Mecánica

La física es tan amplia que resulta difícil realizar un listado completo de los temas que le pertenecen. Sin embargo, para fines puramente didácticos podemos presentar a la física como dividida en las siguientes ramas:

a) Mecánica

Dividida en:

Mecánica

• De Sólidos
• Cinmática
• Dinámica
• Estática
• De líquidos
• Hidrostática
• Hidrodinámica

1. La cinemática, estudia el movimiento de los cuerpos sin tomar en cuenta las causas que lo provocan.
2. La dinámica, estudia las causas que provocan el movimiento de los cuerpos. En general, dichas causas provienen de la acción del medio ambiente sobre el cuerpo en estudio.
3. En la estática, se estudia las condiciones bajo las cuales un cuerpo permanece en equilibrio, es decir, en reposo.
4. La hidrostática y la hidrodinámica, estudian las características de un fluido en reposo y en movimiento, respectivamente.

Introducción - Qué es la Física?

A la hora de iniciar el estimulante viaje de aprender física, es natural que Ud, se pregunte, y Qué es la Física?

• Física es la ciencia que estudia las leyes que rigen el comportamiento del universo
• Física es la actividad que realizan los físicos hasta altas horas de la noche.

La Primera definición, que suena formal y serio, establece el vasto campo de acción de la física. Física estudia las leyes del universo, en particular del planeta en que vivimos, física estudia desde aspectos tan simples y cotidianos como calcular el tiempo que Ud. emplea en trasladarse desde su domicilio a la Facultad, hasta tópicos tan sorprendentes como calcular la temperatura de la superficie del sol o la energía liberada al explotar una bomba atómica.

La segunda definición, menos formal pero no por eso menos importante, señala que para dedicarse a la física hay que degustar de ella, sólo así es posible sacrificar preciosas horas de descanso en favor de un lento pero reconfortante aprendizaje de la física.