Ingenieria

2. Magnitudes físicas
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2. MAGNITUDES FÍSICAS
Cuando la física estudia algún aspecto de la naturaleza lo primero que hace es deslindar lo más
claramente posible cuál es la parte de la naturaleza que le interesa, separándola del resto. La
parte que está bajo estudio se llama sistema. Qué es lo que forma parte del sistema y qué es lo
que no lo integra es una cuestión que se debe decidirclaramente desde el comienzo. Esta decisión
está librada al criterio del estudioso y es en gran medida arbitraria. Aunque muchas veces se
toma por razones prácticas o de conveniencia, una decisión juiciosa sobre esta cuestión es fundamental
para que el tratamiento sea sencillo y a la vez útil. Como veremos, en muchos casos la
definición del sistema queda implícita ya que es bastante obvia, peroesto no debe llevar al lector
a creer que el tema se pueda soslayar: una afirmación puede ser cierta o falsa según como se
haya definido al sistema. Por ejemplo si afirmamos que al chocar una bocha contra otra se conserva
la energía mecánica, tal afirmación es cierta1 si se entiende que el sistema (cuya energía
mecánica decimos que se conserva) es el conjunto de las dos bochas, pero es falsa sise considera
que el sistema está formado por la primera (o la segunda) de las bochas.
Al estudiar un sistema físico estamos interesados en una o varias de sus características, a las que
denominamos sus propiedades físicas, cuya descripción se hace en términos de lo que llamamos
magnitudes. Por ejemplo si el sistema que consideramos es un gas encerrado en un recipiente las
magnitudes físicasque lo describen serán la presión p del gas, el volumen V que ocupa, su cantidad
(o sea su masa m, o bien el número n de moles), su temperatura T, etc.
El objeto de las leyes físicas es establecer relaciones entre las magnitudes que caracterizan al
sistema, de modo tal que conocidos los valores de algunas de ellas se puedan calcular o predecir
los valores de las otras y su evolución con elcorrer del tiempo. En el caso de un gas en un recipiente
citado antes, p, V, T y n están relacionadas, en el equilibrio, por medio de la fórmula
aproximada
pV = nRT (2.1)
donde R es una constante universal2. Esta fórmula expresa una ley física3, llamada ecuación de
estado de los gases ideales. Otro ejemplo de ley física es la ley del resorte (ec. (1.1)) que presentamos
en el Capítulo anterior ymás adelante se verán muchas otras. La Física es una ciencia
experimental y esto quiere decir que sus leyes se obtienen de la observación y la experimentación.
Fue por medio de la experimentación que se encontraron las leyes que se acaban de mencionar.
Las leyes que rigen el comportamiento de sistemas complejos son lógicamente complicadas, lo
que hace difícil la tarea del físico. Sin embargohay una estrategia extraordinariamente útil y
fructífera que permite atacar estas dificultades. Consiste en dividir un sistema complejo en partes
más simples, estudiar cada parte por separado, y deducir las propiedades del conjunto a partir de
las propiedades de las partes que lo componen y de sus interacciones. Por ejemplo, si se consi-
1 Con buena aproximación.
2 La constante universal delos gases, cuyo valor es de 8.3143 joule/˚K (el significado de las unidades joule y ˚K se
verá más adelante).
3 Notar que hemos definido el significado de los símbolos que figuran en la (2.1). Si no se hiciera esto la fórmula
carecería de contenido físico.
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dera el gas de antes como un conjunto de moléculas, se puede deducir la ley (2.1) a partir de las
propiedades delas moléculas4.
La importancia de este enfoque no es sólo práctica (porque permite abordar problemas que se
presentan como sumamente complicados) sino también conceptual, ya que permite una enorme
síntesis del conocimiento porque condensa muchas leyes y relaciones en pocas leyes más fundamentales
referidas a sistemas simples, a partir de las cuales se deducen todas las demás mediante...