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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