Modulo_1

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MEDELLÍN
FACULTAD DE CIENCIAS-ESCUELA DE FÍSICA
FÍSICA MECÁNICA
MÓDULO #1: MAGNITUDES, UNIDADES Y MEDICIÓN
Diego L. Aristizábal R., Roberto Restrepo A., Tatiana Muñoz H.
Profesores, Escuela de Física de la Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín
Última revisión en junio 01 de 2013

Temas
Introducción
¿Qué estudia la Física?
El ISQ y el SI
Sobre elángulo plano
Análisis dimensional
Cifras significativas
Reporte de datos experimentales
Taller

Introducción
La física es esencialmente una teoría de la medida. En éste módulo el objetivo central es todo lo relacionado con el proceso de medición, desde la definición de los sistemas de magnitudes y unidades, hasta el reporte correcto de los resultados experimentales.
Se comenzará el módulodescribiendo un poco de lo que se ocupa la física muy desde la perspectiva de la mecánica.

¿Qué estudia la Física?
La Física estudia las interacciones entre sistemas de partículas, Figura 1, a través del:
Concepto de fuerza (fuerza y aceleración -leyes de Newton-):

Concepto de energía (trabajo W y energía cinética K -principio del trabajo y la energía-):

Concepto de cantidad de movimiento (impulsoy cantidad de movimiento -principio del impulso y el momentum-):


Figura 1
Estos sistemas de partículas pueden estar en cualquier estado de agregación de la materia: sólido, líquido, gas u otro.
El modelo de sistema a utilizar puede ser: partícula (punto material sin dimensiones geométricas), cuerpo rígido (las partículas mantienen las distancias de separación entre ellas constantes), cuerpodeformable. Adicionalmente pueden ser considerados como medios continuos (no hay vacíos al interior) o discretos. El modelo dependerá de la situación física que se analiza.
La física se divide en ramas: Mecánica, electromagnetismo, óptica, termodinámica, mecánica cuántica entre otras.
En este curso corresponde estudiar los fundamentos de la Mecánica: ésta estudia el movimiento.
El ISQ y el SI
Lateoría de la medida se fundamenta en la física. Lo que se puede medir se denomina magnitud.
Según el VIM (Vocabulario Internacional de Metrología) en su definición 1.1, “Magnitud es una propiedad de un fenómeno, de un cuerpo o de una sustancia a la cual se puede asignar un número con relación a una referencia”.
Resumiendo: Magnitud es todo lo que se puede medir. El amor no es una magnitud.
Aunque elVIM no diferencia expresamente entre magnitud y cantidad, es necesario decir que la primera se refiere a la abstracción del concepto y la segunda a una medida concreto. Ejemplo:
Longitud, es una magnitud,
el largo de la mesa es 4 m, es una cantidad.
EL ISQ (Sistema Internacional de Cantidades -VIM 1.6-), por convención considera 7 las magnitudes fundamentales o magnitudes base (-V.I.M. 1.4-,magnitudes con las cuales se pueden construir todas las otras magnitudes, y entre ellas ninguna se puede expresar en función de las otras) y que son: Longitud (L), Masa (M), Tiempo (T), Corriente Eléctrica (I), Temperatura Termodinámica (), Cantidad de Sustancia (N) e Intensidad Luminosa (J). Cualquier magnitud Q se puede expresar como un producto de potencias de éstas 7 magnitudes,

Estas sondenominadas magnitudes derivadas. A la expresión anterior se le denomina ecuación dimensional de la magnitud Q o dimensión de la magnitud Q (VIM 1.7).
El ISQ considera que la Mecánica solo necesita tres magnitudes fundamentales: Longitud (L), Masa (M) y Tiempo (T). Hay otros sistemas de magnitudes (V.I.M 1.3), que utilizan otras magnitudes como fundamentales; un ejemplo es el sistema técnico(ST), muy empleado en ingeniería en el que las magnitudes fundamentales son: la fuerza (F), la longitud (L) y el tiempo (T). En este caso, cualquier magnitud Q de la mecánica se puede expresar como un producto de potencias de estas 3 magnitudes,

Hay magnitudes “sin dimensión” (VIM 1.8), las cuales se denominan adimensionales o de dimensión 1, en las que todos los exponentes de la ecuación...