Magnitú física

Magnitú física
	cantidá xeneral
	propiedá física y cantidá individual

Una magnitú física ye un valor acomuñáu a una propiedá física o cualidá medible d'un sistema físicu, esto ye, a la que se-y pueden asignar distintos valores como resultáu d'una midida o una rellación de midíes. Les magnitúes físiques se miden usando un patrón que tenga bien definida esa magnitú, y tomando como unidá la cantidá d'esa propiedá que tenga l'oxetu patrón. Por casu, considérase que'l patrón principal de llargor ye'l metru nel Sistema Internacional d'Unidaes.

Esisten magnitúes básiques y derivaes, que constitúin exemplos de magnitúes físiques: la masa, el llargor, el tiempu, la carga llétrica, la densidá, la temperatura, la velocidá, l'aceleración y la enerxía. En términos xenerales, ye toa propiedá de los cuerpos o sistemes que puede ser midida. De lo dicho esprender la importancia fundamental del preséu de midida na definición de la magnitú.^[1]

La Oficina Internacional de Peses y Midíes, per mediu del Vocabulariu Internacional de Metroloxía (International Vocabulary of Metrology, VIM), define a la magnitú como un atributu d'un fenómenu, un cuerpu o sustancia que puede ser distinguíu cualitativamente y determináu cuantitativamente.^[2] A diferencia de les unidaes emplegaes pa espresar el so valor, les magnitúes físiques espresar en cursiva: asina, por casu, la masa» indicar con m, y «una masa de 3 quilogramos espresar como m = 3 kg.

Tipos de magnitúes físiques

Les magnitúes físiques pueden ser clasificaes d'alcuerdu a dellos criterios:

Según la so espresión matemática, les magnitúes clasificar n'esguilares, vectoriales y tensoriales
Según la so actividá, clasificar en magnitúes estensives ya intensives

Magnitúes esguilares, vectoriales y tensoriales

Les magnitúes esguilares son aquelles que queden dafechu definíes por un númberu y les unidaes utilizaes pa la so midida. Esto ye, les magnitúes esguilares tán representaes pol ente matemáticu más simple, por un númberu. Podemos dicir que tienen un módulu pero escarecen de direición. El so valor puede ser independiente del observador (v.g.: la masa, la temperatura, la densidá, etc.) o depender de la posición (v.g.: la enerxía potencial), o estáu de movimientu del observador (v.g.: la enerxía cinética).
Les magnitud vectoriales son aquelles que queden caracterizaes por una cantidá (intensidá o módulu), una direición y un sentíu. Nun espaciu euclidianu, de non más de tres dimensiones, un vector representar por aciu un segmentu empobináu. Exemplos d'estes magnitúes son: la velocidá, l'aceleración, la fuercia, el campu llétrico, intensidá lluminosa, etc.

Amás, al considerar otru sistema de coordenaes acomuñáu a un observador con distintu estáu de movimientu o d'orientación, les magnitúes vectoriales nun presenten invariancia de cada unu de los componentes del vector y, por tanto, pa rellacionar les midíes de distintos observadores precísense rellaciones de tresformamientu vectorial. En mecánica clásica'l campu electrostático considérase un vector; sicasí, acordies cola teoría de la relatividá esta magnitú, al igual que'l campu magnéticu, ten de ser tratada como parte d'una magnitú tensorial.

Les magnitúes tensoriales son les que caractericen propiedaes o comportamientos físicos modelizables por aciu un conxuntu de númberos que camuden tensorialmente al escoyer otru sistema de coordenaes acomuñáu a un observador con distintu estáu de movimientu (marcu móvil) o d'orientación.

Acordies con el tipu de magnitú, tenemos d'escoyer lleis de tresformamientu (por ex. la tresformamientu de Lorentz) de les componentes físiques de les magnitúes midíes, pa poder ver si distintos observadores fixeron la mesma midida o pa saber qué midíes va llograr un observador, conocíes les d'otru que la so orientación y estáu de movimientu respeuto al primeru sían conocíos.

Magnitúes estensives ya intensives

Una magnitú estensiva ye una magnitú que depende de la cantidá de sustancia que tien el cuerpu o sistema. Les magnitúes estensives son aditivas. Si consideramos un sistema físicu formáu por dos partes o subsistemas, el valor total d'una magnitú estensiva resulta ser la suma de los sos valores en caúna de les dos partes. Exemplos: la masa y el volume d'un cuerpu o sistema, la enerxía d'un sistema termodinámicu, etc.

Una magnitú intensiva ye aquella que'l so valor nun depende de la cantidá de materia del sistema. Les magnitúes intensives tienen el mesmu valor pa un sistema que pa caúna de les sos partes consideraes como subsistemas. Exemplos: la densidá, la temperatura y la presión d'un sistema termodinámicu n'equilibriu.

Polo xeneral, el cociente ente dos magnitud estensives da como resultáu una magnitú intensiva. Exemplu: masa estremada por volume representa densidá.

Representación covariante y contravariante

Les magnitúes tensoriales d'orde igual o superior a unu almiten delles formes de representación tensorial según el númberu d'índices contravariantes y covariantes. Esto nun ye bien importante si'l espaciu ye euclídeo y empléguense coordenaes cartesianes, anque si'l espaciu nun ye euclídeo o s'usen coordenaes non cartesianes ye importante estremar ente diverses representaciones tensoriales que físicamente representen la mesma magnitú. En relatividá xeneral yá que polo xeneral l'espaciu-tiempu ye curvu l'usu de representaciones convariantes y cotravariantes ye inevitable.

Asina un vector puede ser representáu por aciu un tensor 1-covariante o por aciu un tensor 1-contravariante. Más xeneralmente, una magnitú tensorial d'orde k almite 2^k representaciones tensoriales esencialmente equivalentes. Esto debe a que nun espaciu físicu representable por aciu una variedá riemanniana (o semiriemanninana como nel caso relativista) esiste un isomorfismu ente tensores de tipu $\scriptstyle (m,n)$ y los de tipu $\scriptstyle (m',n')$ siempres y cuando $\scriptstyle m+n=m'+n'$ . El pasu d'una representación a otra d'otru tipu llevar a cabu por aciu la operación de "baxar y xubir índices".

Magnitúes oxetives y non oxetives

Una magnitú dizse oxetiva si les midíes de dicha magnitú por observadores distintes pueden rellacionase de manera sistemática. Nel contestu de la mecánica newtoniana acútase'l tipu d'observador, y considérase qu'una magnitú ye oxetiva si pueden rellacionase sistemáticamente les midíes de dos observadores que'l so movimientu relativu nun intre dau ye un movimientu de sólidu ríxidu. Esisten bonos argumentos pa sostener qu'una llei física fayadiza ten de tar formulada en términos de magnitúes físiques oxetives. Nel contestu de la teoría de la relatividá la oxetividá física s'amplia al conceutu de covariancia de Lorentz (en relatividá especial) y covariancia xeneral (en relatividá xeneral).

Sistema Internacional d'Unidaes

El Sistema Internacional d'Unidaes basar en dos tipos de magnitúes físiques:

Los siete que toma como unidaes fundamentales, de les que deriven toles demás. Son llargor, tiempu, masa, intensidá de corriente llétrica, temperatura, cantidá de sustancia y intensidá lluminosa.
Les unidaes derivaes, que son les restantes y que pueden ser espresaes con una combinación matemática de les anteriores.

Unidaes básiques o fundamentales del Sistema Internacional d'Unidaes

Les magnitúes básiques derivaes del SI son les siguientes:

Llargor: metru (m). El metru ye la distancia percorrida pola lluz nel vacíu en 1/299 792 458 segundos. Esti patrón foi establecíu nel añu 1983.
Tiempu: segundu (s). El segundu ye la duración de 9 192 631 770 periodos de la radiación correspondiente a la transición ente los dos niveles hiperfinos del estáu fundamental del cesio-133. Esti patrón foi establecíu nel añu 1967.
Masa: quilogramu (kg). El quilogramu ye la masa d'un cilindru d'aleación de Platino-Iridiu depositáu na Oficina Internacional de Peses y Midíes. Esti patrón foi establecíu nel añu 1887.
Intensidá de corriente llétrica: amperiu (A). L'amperiu o ampere ye la intensidá d'una corriente constante que, calteniéndose en dos conductores paralelos, rectillinios, de llargor infinitu, de seición circular despreciable y asitiaos a una distancia d'un metru unu d'otru, nel vacíu, produciría una fuercia igual a 2×10⁻⁷ newton por metru de llargor.
Temperatura: kelvin (K). El kelvin ye la fracción 1/273,16 de la temperatura del puntu triple de l'agua.
Cantidá de sustancia: mol (mol). El mol ye la cantidá de sustancia d'un sistema que contién tantes entidaes elementales como átomos hai en 12 gramos de carbonu-12.
Intensidá lluminosa: candela (cd). La candela ye la unidá lluminosa, nuna direición dada, d'una fonte qu'emite una radiación monocromática de frecuencia 540×10¹² Hz y que la so intensidá enerxética en dicha direición ye 1/683 vatios por estereorradián.

Unidaes Fundamentales nel Sistema Ceguesimal C.G.S.

Llargor: centímetru (cm): 1/100 del metru (m) S.I.
Tiempu: segundu (s): La mesma definición del S.I.
Masa: gramu (g): 1/1000 del quilogramu (kg) del S.I.

Unidaes Fundamentales nel Sistema Gravitacional Métricu Téunicu

Llargor: metru (m). La mesma definición del Sistema Internacional.
Tiempu: segundu (s).La mesma definición del Sistema Internacional.
Fuercia: quilogramu-fuercia (kg_f). El pesu d'una masa de 1 kg (S.I.), en condiciones normales de gravedá (g = 9,80665 m/s²).

Magnitúes físiques derivaes

Una vegada definíes les magnitúes que se consideren básiques, les demás resulten derivaes y pueden espresase como combinación de les primeres.

Les unidaes derivaes usar pa les siguientes magnitúes: superficie, volume, velocidá, aceleración, densidá, frecuencia, periodo, fuercia, presión, trabayu, calor, enerxía, potencia, carga llétrica, diferencia de potencial, potencial llétricu, resistencia llétrica, etcétera.

Dalgunes de les unidaes usaes pa eses magnitúes derivaes son:

Fuercia: newton (N) que ye igual a kg·m/s²
Enerxía: xuliu (J) que ye igual a kg·m²/s²

Ver tamién

Referencies

↑ Monsó Ferré, Fernando (2009). Física y Química 3º ESO. Barcelona (España): edebé, páx. 1998. ISBN 9788423692460.
↑ JCGM. «International Vocabulary of Metrology – Basic and General Concepts and Associated Terms (VIM) 3rd Ed.» (inglés) páx. 16. Consultáu'l 7 de marzu de 2010.

Enllaces esternos

Ye obligatoriu indicar l'idioma de Wikisource.

Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) - The International System of Mesures.

[1] Monsó Ferré, Fernando (2009). Física y Química 3º ESO. Barcelona (España): edebé, páx. 1998. ISBN 9788423692460.

[2] JCGM. «International Vocabulary of Metrology – Basic and General Concepts and Associated Terms (VIM) 3rd Ed.» (inglés) páx. 16. Consultáu'l 7 de marzu de 2010.

[1]

[2]