fisica

PRÁCTICA I: Magnitudes Físicas. Unidades y dimensiones. Estimación de valores e Incertidumbres: Determinación de la resistencia interna de una batería.
Ángeles Marrero Díaz y Alicia Tejera Cruz

Alumnos





Objetivos:
Conocer el concepto de magnitud física, los sistemas de unidades y la ecuación de dimensiones.
Saber realizar conversión de unidades.
Conocer la diferencia entreprecisión y exactitud.
Identificar el número de cifras significativas de un valor, conocer las reglas del redondeo y expresar adecuadamente un número según el valor de la incertidumbre asociada al mismo.
Aplicar reglas sencillas para estimar el número de cifras significativas en los resultados de operaciones sencillas.
Estimación de la incertidumbre en magnitudes determinadas indirectamente.Aplicar estos conceptos en un ejercicio donde se determina la fuerza electromotriz y la resistencia interna de una batería.


Introducción teórica
1.- Magnitudes físicas. Unidades y dimensiones
De todas las cualidades que pueden observarse, se denominan magnitudes físicas a aquellas que se pueden medir objetivamente, utilizando un valor patrón de la misma magnitud para indicar su valor. Porejemplo, la belleza no sería una magnitud física ya que no se le puede asignar un valor objetivo. Sin embargo, la longitud sería una magnitud física ya que cualquier observador estaría de acuerdo con otro en que determinado cuerpo es más largo que otro.
Unidades
Para determinar el valor de una magnitud física debe compararse con cierto valor unitario de la misma. Por ejemplo, para medir ladistancia entre dos puntos debe utilizarse una medida patrón, supongamos el metro, de forma que si la distancia entre estos dos puntos es 5 veces el valor del metros decimos que están distanciados 5 metros. Por tanto, es indispensable expresar cualquier magnitud física como su valor seguido de las unidades adecuadas ( d=5m).

Muchas de las magnitudes físicas pueden expresarse en función de otrasmagnitudes, a las que se denominan magnitudes fundamentales. Normalmente se toman como magnitudes fundamentales: la longitud, la masa, el tiempo, la temperatura, la cantidad de sustancia, la cantidad de corriente y la intensidad luminosa.

La asignación de las unidades patrón para cada una de las magnitudes fundamentales da origen a los diferentes sistemas de unidades. Nosotros utilizaremos elSistema Internacional de Unidades, SI, que toma como unidades fundamentales las que aparecen en la tabla 1. En ocasiones la magnitud a medir es mucho mayor o mucho menor que su unidad patrón y entonces se utilizan prefijos para indicar la unidad. Los más comunes aparecen en la Tabla 2

Magnitud
Unidad
Símbolo
longitud
metro
m
masa
kilogramo
kg
tiempo
segundo
s
temperatura
Kelvin
Kcantidad de sustancia
mol
mol
corriente eléctrica
Amperio
A
intensidad luminosa
candela
cd

Tabla 1: Unidades fundamentales, SI




Múltiplo
Prefijo
Símbolo
109
giga
G
106
mega
M
103
kilo
k
102
hecto
h
101
deca
da
10-1
deci
d
10-2
centi
c
10-3
mili
m
10-6
micro

10-9
nano
n
10-12
pico
p

Tabla 2: Prefijos para potencias de 10

Aunque las unidadesfundamentales son las que aparecen en la Tabla 1, hay algunas magnitudes cuyas unidades tienen nombre propio, aún cuando se puedan expresar en función de estas magnitudes fundamentales. Por ejemplo, la unidad de fuerza en el SI es el Newton (N), cuya relación con las unidades de la tabla 1 es: 1N=1kg m s-2.

Operar con magnitudes físicas. Conversión de unidades
Cuando se realizan operacionesalgebraicas con magnitudes físicas, estas operaciones afectan tanto al valor de la magnitud como a sus unidades, y se opera con las unidades como con cualquier otra magnitud algebraica.
Por ejemplo, sea un rectángulo de 5 cm de largo por 2 cm de ancho. Su superficie será , de donde operando con los valores y sus unidades se obtiene una nueva magnitud física, la superficie, con sus unidades...