Magnitud física

Toda medición consiste en atribuir un valor numérico cuantitativo a alguna propiedad de un cuerpo, como la longitud o el área. Estas propiedades, conocidas bajo el nombre de magnitudes físicas, pueden cuantificarse por comparación con un patrón o con partes de un patrón. Constituyen ejemplos de magnitudes físicas, la masa, la longitud, el tiempo, la densidad, la temperatura, la velocidad y la aceleración.

Tipos de magnitudes físicas

Las magnitudes físicas se pueden clasificar de acuerdo a varios criterios:

• Según su forma matemática, las magnitudes se clasifican en escalares, vectoriales o tensoriales.
• Según su aditividad, se clasifican en magnitudes extensivas e intensivas.

Escalares, vectores y tensores

Las magnitudes físicas se clasifican en tres tipos:

• Magnitudes escalares: son las 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 ya que contienen un valor fijo para todos los observadores (en cambio en teoría de la relatividad la energía o la temperatura dependen del observador y por tanto no son escalares).

• Magnitudes vectoriales: son las magnitudes que cuentan con: cantidad (o módulo), dirección y sentido como, por ejemplo, la velocidad, la fuerza, la aceleración, etc. Además, al considerar otro sistema de coordenadas asociado a un observador con diferente estado de movimiento o de orientación, las magnitudes vectoriales no presentan invariancia de cada uno de los componentes del vector y, por tanto, para relacionar las medidas de diferentes observadores se necesitan relaciones de transformación vectorial. En mecánica clásica también el campo electrostático se considera un vector; sin embargo, de acuerdo con la teoría de la relatividad esta magnitud, al igual que el campo magnético, debe ser tratada como parte de una magnitud tensorial.

• Magnitudes tensoriales (propiamente dichas): son las que 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.

De acuerdo con el tipo de magnitud, debemos escoger leyes de transformación de las componentes físicas de las magnitudes medidas, para poder ver si diferentes observadores hicieron la misma medida o para saber qué medidas obtendrá un observador conocidas las de otro cuya orientación y estado de movimiento respecto al primero sean conocidos.

A diferencia de las unidades, las magnitudes, al abreviarse, se expresan en cursiva: por ejemplo la "masa" se indica con "m".

Magnitudes extensivas e intensivas

Una magnitud extensiva es una magnitud aditiva. Si se tiene un sistema físico formado por dos partes el valor total de una magnitud extensiva resulta ser la suma de los valores de cada una de las dos partes. Por ejemplo la masa y el volumen son magnitudes extensivas.

En cambio una magnitud intensiva es una aquella cuyo valor no depende del tamaño ni la cantidad de materia del sistema. Es decir, tiene el mismo valor para un sistema que para cada una de sus partes consideradas como subsistemas abiertos. Por ejemplo, la densidad es una magnitud intensiva, también la temperatura de un sistema termodinámico en equilibrio es una mangitud intensiva. En general, el cociente entre dos magnitudes extensivas nos da una magnitud intensiva, por ejemplo la división entre masa y volumen nos da la densidad.

== Sistema Internacional de Unidades ==

El Sistema Internacional de Unidades se basa en dos tipos de magnitudes físicas, las siete que toma como fundamentales (longitud, tiempo, masa, intensidad de corriente eléctrica, temperatura, cantidad de sustancia e intensidad luminosa) y las derivadas, que son las restantes y que pueden ser expresadas con una combinación matemática de las anteriores.

Unidades básicas o fundamentales del SI

Las magnitudes básicas no derivadas del SI son las siguientes:

• Longitud: metro [m]. El metro es la distancia recorrida por la luz en el vacío en 1/299 792 458 segundos. Este patrón fue establecido en el año 1983.
• Tiempo: segundo [s]. El segundo es la duración de 9 192 631 770 períodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del cesio-133. Este patrón fue establecido en el año 1967.
• Masa: kilogramo [kg]. El kilogramo es la masa de un cilindro de aleación de Platino-Iridio depositado en la Oficina Internacional de Pesas y Medidas. Este patrón fue establecido en el año 1887.
• Intensidad de corriente eléctrica: amperio [A]. El amperio o ampere 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.
• Temperatura: kelvin [K]. El kelvin es la fracción 1/273,16 de la temperatura del punto triple del agua.
• Cantidad de sustancia: mol [mol]. 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.
• Intensidad luminosa: candela [cd]. La candela es la unidad luminosa, en una dirección dada, de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 540×10¹² Hz y cuya intensidad energética en dicha dirección es 1/683 vatios por estereorradián.

Unidades en el sistema Cegesimal C.G.S.

• Tiempo: Segundo (s).
• Longitud: Centímetro (cm).
• Masa: Gramo (g).
• Fuerza: Dina (dyn).

Unidades en el sistema Gravitacional Métrico Técnico

• Tiempo: Segundo (s).
• Longitud: Metro (m).
• Masa: unidad técnica de masa (u.t.m.)=(kgf·s²/m).

Magnitudes físicas derivadas

Una vez definidas las magnitudes que se consideran básicas, las demás resultan derivadas y se pueden expresar como combinación de las primeras.

Las unidades derivadas más se usan para las siguientes magnitudes: superficie, volumen, velocidad, aceleración, densidad, frecuencia, periodo, fuerza, presión, trabajo, calor, energía, potencia, carga eléctrica, diferencia de potencial, potencial eléctrico, resistencia eléctrica, etcétera.

Algunas de las unidades usadas para esas magnitudes derivadas son:

• Fuerza: Newton [N] que es igual a [kg·m·s^-2].
• Energía: Joule [J] que es igual a [kg·m²·s^-2].

Véase también

• Sistema de unidades
• Principio de Fourier

Enlaces externos

• Wikisource contiene obras originales de o sobre Patrones oficiales de las magnitudes (España).