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Magnitudes Físicas

 

Unidades fundamentales

Todas las magnitudes utilizadas en Mecánica se pueden obtener combinando adecuadamente tres de ellas, denominadas magnitudes fundamentales, que no tienen por qué ser las mismas en todos los casos.

Magnitudes fundamentales.—Son las que se toman como referencia al objeto de expresar todas las demás en función de ellas.

Cuando se adoptan unas determinadas magnitudes físicas como fundamentales, es preciso establecer las unidades correspondientes, denominadas unidades fundamentales, para, combinándolas adecuadamente, deducir las unidades de las restantes magnitudes.

Ejemplo: Supongamos que se adopta el metro como unidad de longitud. Sabemos que la magnitud física superficie se obtiene multiplicando dos longitudes, y que la unidad de superficie es el área de un cuadrado cuyo lado es la unidad de longitud; por tanto:

Unidad de superficie = 1 metro · 1 metro = 1 metro2

Según las magnitudes y unidades fundamentales que se adopten, resultan distintos sistemas de unidades.

Sistema de unidades.—Es el conjunto de unidades que queda establecido cuando se adoptan unas determinadas magnitudes como fundamentales, y se toma para cada una de ellas una determinada unidad.

En Mecánica, se utilizan tres sistemas de unidades:

Giorgi

Cegesimal

Técnico

Los dos primeros, llamados sistemas científicos, adoptan como magnitudes fundamentales: longitud, masa y tiempo; en tanto que el tercero -técnico- adopta como tales: longitud, tiempo y fuerza.

En el cuadro que figura a continuación se detallan las magnitudes y unidades fundamentales, correspondientes a los sistemas expresados.

Sistema de unidades

MAGNITUDES
Longitud Masa Tiempo Fuerza

Giorgi

m kg s -

Cegesimal

cm g s -

Técnico

m - s kgf

Unidad de longitud (m).- El metro es la longitud igual a 1.650.763,73 longitudes de onda en el vacío, de la radiación correspondiente a la transición entre los niveles 2p10 y 5d5 del átomo de criptón 86.

Unidad de masa (kg).- Kilogramo es la masa del prototipo internacional sancionado por la I Conferencia General de Pesas y Medidas.

Este prototipo es un cilindro de platino e iridio de aproximadamente 39 mm. de altura y 39 mm. de diámetro.

Unidad de tiempo (s).- El segundo es la duración de 9.192.631.770 períodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133.

Unidad de fuerza (kgf).- La fuerza es una de las unidades fundamentales del sistema técnico por lo que no se obtiene a partir de otras, si no que se establece como unidad patrón. El kilogramo fuerza, es la fuerza con la que la Tierra atrae en París al kilogramo-masa.

Unidades derivadas

Las unidades de fuerza en los sistemas giorgi y cegesimal se denominan newton (N) y dina (dyn), respectivamente, y se obtienen a partir de otras unidades fundamentales, en tanto que la unidad de masa del sistema técnico se denomina unidad técnica de masa (utm) y deriva de otras unidades fundamentales del sistema técnico.

Unidad técnica de masa (utm).- Es la masa que debe tener un cuerpo para que, al aplicarle una fuerza de 1 kilogramo-fuerza, adquiera una aceleración de un metro por segundo al cuadrado.

La equivalencia entre la unidad técnica de masa y las unidades de los otros sistemas es:

1 utm = 9,8 kg    ;     1utm = 9.800 g

Sistema Internacional

En España, la Ley 88/1967 declaro de uso legal el llamado Sistema Internacional de
Unidades -Sistema SI-, adoptado por la XI Conferencia General de Pesas y Medidas (C.G.P.M.).

Este sistema establece unidades para todas las magnitudes físicas, siendo sus unidades mecánicas las correspondientes al Sistema Giorgi.

 

 

Ejercicios

1. Considerando que la densidad de un cuerpo es el cociente que resulta de dividir su masa entre su volumen, deducir las unidades de densidad en los sistemas giorgi y cegesimal. kg / m3;     g / cm3
2. Considerando que la presión se obtiene dividiendo una fuerza entre una superficie, deducir la unidad de presión en el sistema técnico. kgf / m2
3. ¿A cuantas unidades giorgi equivale la unidad cegesimal de densidad? 1000
4. Considerando que la velocidad se obtiene dividiendo una longitud entre un tiempo, deducir la unidad de velocidad en cada uno de los tres sistemas. m / s;   cm /s; 
m / s
5. La velocidad de un coche es de 72 km/h. Expresar esta velocidad en unidades giorgi y cegesimales. 20 m / s;
2.000 cm / s
6. ¿A cuantas unidades giorgi corresponde un km / h de velocidad? 5 / 18

© Roberto de Diego   

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