MAGNITUDES
–MEDICIONES- UNIDADES
MAGNITUDES:
Las Ciencias llamadas exactas (ej.: Física,
Química, Astronomía) se basan en la
medición, que es su característica
principal.
Todo aquello que puede medirse se llama MAGNITUD,
así la masa, la longitud, la velocidad, la fuerza, el
volumen, son magnitudes.
Medir es comparar una cantidad de una determinada
magnitud, con otra la misma magnitud, que elegimos como unidad.
El resultado de una medición será siempre un
número seguido de la unidad correspondiente.
Ejemplo: 4 m, 8 seg, etc.
Clasificación de las
magnitudes:
Las magnitudes físicas se clasifican en:
escalares, y vectoriales. Fundamentales y derivadas.
Magnitudes escalares: Son aquellas que quedan
perfectamente determinadas por un número y su unidad
correspondiente. Por ej.: Si a Ud. le piden un recipiente de 2
litros no tendrá dudas sobre el pedido; o le indican que
quedan tres horas para que termine el día, etc.
Magnitudes vectoriales: Son aquellas, que para
quedar determinadas, además del número y la unidad
que lo acompaña, necesitan ser representadas por un
vector.
Por ejemplo: si a Ud. le piden que desplace un bulto,
realizando una fuerza de 5 kg, con el número y su unidad
no queda claro lo que debe realizar ya que ignora donde
aplicará la fuerza, en qué dirección la
desplazará N, S, E. O y aún conociéndola
poco tampoco se sabe el sentido: hacia el norte o hacia el
sur.
O sea que para realizar dicha fuerza es necesario
indicar cuatro características:
a- Punto de aplicación
b- Dirección
c- Sentido
d- Intensidad o medida.
Por lo tanto son magnitudes vectoriales: la fuerza,
velocidad, aceleración, etc.
Magnitudes fundamentales: Son aquellas que se
pueden medir directamente y no necesitan de otras, para quedar
determinadas.
Ej. : Longitud, masa, tiempo, peso o fuerza.
Magnitudes derivadas: Son aquellas que se
determinan a partir de las fundamentales.
Ej. : Superficie, velocidad, presión,
etc.
SISTEMAS DE
UNIDADES:
Los físicos eligiendo tres magnitudes
fundamentales constituyeron los sistemas de unidades. Los tres
más importantes son: CGS- MKS-TECNICO.
El sistema CGS y MKS:
Utilizaron como magnitudes fundamentales: LONGITUD, MASA
Y TIEMPO
Las siglas CGS y MKS son las iniciales de las unidades
fundamentales usadas (centímetro, gramo, segundo) (metro,
kilogramo, segundo)
El siguiente cuadro nos condensa estos
sistemas:
SISTEMAS | MAGNITUDES | |||
Longitud | Masa | Tiempo | ||
CGS | Cm | Gr | Segundo | |
MKS | m | kg | Segundo | |
De estas magnitudes fundamentales se obtienen las
magnitudes derivadas. Por ejemplo:
Velocidad = espacio/tiempo luego las unidades de
velocidad son: cm/seg en el CGS, y m/seg en el MKS.
Sistema Técnico:
Utilizó como magnitudes fundamentales longitud
(medida en metro) tiempo (medida en segundo) y peso o fuerza en
vez de masa como en los anteriores.
En este sistema la unidad de fuerza es fundamental: el
kilogramo-fuerza (Kg), que es el peso del kilogramo patrón
a 45 º de latitud.
El siguiente cuadro condensa este sistema:
SISTEMAS | MAGNITUDES | |||
Longitud | Fuerza | Tiempo | ||
TECNICO | m | kg | Segundo | |
De estas magnitudes fundamentales, se obtienen las
magnitudes derivadas, por ejemplo:
La masa se calcula a partir de la fuerza, cuya magnitud
es la Unidad Técnica de Masa (UTM) que definiremos
más adelante.
CINEMATICA:
Es la parte de la mecánica que estudia los
movimientos sin considerar las causas que los
producen.
MOVIMIENTO:
Es el cambio de posición de un cuerpo respecto a
un punto considerado fijo, a medida que transcurre el
tiempo.
Decimos entonces que un punto o un cuerpo está en
movimiento, respecto de un sistema de coordenadas considerado
fijo, cuando las coordenadas de ese punto varían respecto
al tiempo recorrido.
Un cuerpo en movimiento, describe una trayectoria.
Trayectoria es la figura formada por los distintos puntos que va
ocupando el móvil (cuerpo en movimiento) a medida que
transcurre el tiempo.
MOVIMIENTO RECTILINEO
UNIFORME:
Por definición movimiento rectilíneo
uniforme es aquel en el cual el móvil describe una
trayectoria rectilínea y recorre espacios iguales en
tiempos iguales. Por ejemplo un automóvil por una
carretera rectilínea.
En un movimiento uniforme, la definición de
velocidad es la siguiente:
Velocidad es el espacio o distancia recorrido en cada
unidad de tiempo.
También es:
El cociente entre el espacio recorrido y el tiempo
empleado.
En símbolos:
V=e/t
Donde:
V = velocidad
e= espacio
t= tiempo
Unidades de velocidad
A) Para e medido en centímetros y t en
segundos es v = cm/seg.
B) Para e medido en kilómetros y t en
segundos es v = Km/seg
C) Para e medido en Km y t en horas es
V= km/h
La velocidad es una magnitud vectorial.
En el movimiento rectilíneo la velocidad es
constante.
Partiendo desde la fórmula de velocidad que
expresamos anteriormente, podemos despejar las expresiones para
espacio y tiempo.
Si:
V=e/t
Entonces:
e=v.t
Y
t=e/v
MOVIMIENTO RECTILINEO
UNIFORMEMENTE VARIADO:
Hasta ahora analizamos solo movimientos con velocidad
constante. Pero no siempre ocurre así, un automóvil
puede desplazarse durante un tramo a 80 Km/h y durante otro a 60
Km/h.
Estos movimientos en los que la velocidad no
permanece constante no son movimientos uniformes son movimientos
variados.
En el movimiento variado, debemos hablar de velocidad
media o promedio de velocidad.
Por ejemplo si en un circuito de carreras que tiene una
longitud total de 6,5 Km un competidor completa 50 vueltas en el
tiempo total de 2 horas 15 minutos, su velocidad media o promedio
de velocidad será:
Entonces podemos decir que:
Velocidad media es la que debe poseer un
móvil para que con movimiento uniforme emplee, para hacer
un trayecto, el mismo tiempo que el que emplearía con
movimiento variado
La variación de velocidad con el paso del tiempo
permite definir una nueva magnitud:
La aceleración:
Es el cociente o razón entre la variación
o incremento de velocidad e intervalo de tiempo
transcurrido.
Donde
a= aceleración
La variación de velocidad ?v es siempre la
diferencia entre la segunda y la primera velocidad
considerada.
O sea que
Unidades de aceleración:
Si
Las unidades de aceleración
serán:
a = Unidad de velocidad/Unidad de tiempo
Por lo tanto pueden ser
a= m/seg²
a = km/ h²
En este caso la aceleración es
constante.
FÓRMULAS:
Hasta ahora desarrollamos solo las fórmulas para
velocidad media y aceleración, dejando de lado la del
espacio, que a continuación analizaremos.
En este tipo de movimiento, el espacio se calcula
mediante la siguiente expresión:
CAIDA DE LOS
CUERPOS:
Todos sabemos que si desde una cierta altura soltamos un
cuerpo, este cae.
Galileo Galilei (1564-1642) realizó en Pisa una
experiencia con dos esferas de igual radio (igual resistencia del
aire) y diferente peso que fueron dejadas caer libremente desde
uno de los balcones de la célebre torre.
Ambas esferas llegaron al mismo tiempo al
suelo.
Esto le permitió a Galileo determinar
que:
Todos los cuerpos caen en el vacío, siguiendo
la dirección de la vertical, con la misma
velocidad.
Sin embargo la velocidad de caída no es
constante; por lo tanto la caída libre de los cuerpos en
el vacío es un movimiento rectilíneo
uniformemente acelerado.
Entonces si todos los cuerpos, en el vacío, caen
con igual velocidad y con movimiento uniformemente acelerado,
la aceleración para todos será la
misma.
La aceleración debida a la gravedad se llama
aceleración de la gravedad y no tiene el mismo
valor para todos los puntos de la Tierra. A nivel del mar y a
45º de latitud, la aceleración de la gravedad vale
980, 6 cm/s² = 9,8 m/s².
Este valor se denomina aceleración de la gravedad
normal.
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