Magnitud Fisica

Magnitud física

Una magnitud física es una propiedad o cualidad medible de un sistema físico, es decir, a la que se le pueden asignar distintos valores como resultado de una medición. Las magnitudes físicas se miden usando un patrón que tenga bien definida esa magnitud, y tomando como unidad la cantidad de esa propiedad que posea el objeto patrón. Por ejemplo, se considera que el patrón principal de longitud es el metro en el Sistema Internacional de Unidades.

Las primeras magnitudes definidas estaban relacionadas con la medición de longitudes, áreas, volúmenes, masas patrón, y la duración de periodos de tiempo.

Existen magnitudes básicas y derivadas, y constituyen ejemplos de magnitudes físicas: la masa, la longitud, el tiempo, la carga eléctrica, la densidad, la temperatura, la velocidad, la aceleración, y la energía. En términos generales, es toda propiedad de los cuerpos que puede ser medida. De lo dicho se desprende la importancia fundamental del instrumento de medición en la definición de la magnitud.1

La Oficina Internacional de Pesos y Medidas, por medio del Vocabulario Internacional de Metrología (International Vocabulary of Metrology, VIM), define a la magnitud como un atributo de un fenómeno; un cuerpo o sustancia que puede ser distinguido cualitativamente y determinado cuantitativamente.2

A diferencia de las unidades empleadas para expresar su valor, las magnitudes físicas se expresan en cursiva: así, por ejemplo, la "masa" se indica con "m", y "una masa de 3 kilogramos" la expresaremos como m = 3 kg.

Medición directa

La medida o medición diremos que es directa, cuando disponemos de un instrumento de medida que la obtiene comparando la variable a medir con una de la misma naturaleza física. Así, si deseamos medir la longitud de un objeto, se puede usar un calibrador. Obsérvese que se compara la longitud del objeto con la longitud del patrón marcado en el calibrador, haciéndose la comparación distancia-distancia. También, se da el caso con la medición de la frecuencia de un ventilador con un estroboscopio, la medición es frecuencia del ventilador (nº de vueltas por tiempo) frente a la frecuencia del estroboscopio (nº de destellos por tiempo).

Medición indirecta

No siempre es posible realizar una medida directa, porque existen variables que no se pueden medir por comparación directa, es decir, con patrones de la misma naturaleza, o porque el valor a medir es muy grande o muy pequeño y depende de obstáculos de otra naturaleza, etc.

Medición indirecta es aquella que realizando la medición de una variable, podemos calcular otra distinta, por la que estamos interesados.

Ejemplo 1:

Se quiere medir la temperatura de un litro de agua, pero no existe un medidor de comparación directa para ello. Así que se usa una termopar, la cual, al ingresar los alambres de metal al agua, se dilatan y dicha dilatación se convierte en una diferencia de voltaje gracias a un transductor, que es función de la diferencia de temperatura. En síntesis, un instrumento de medición indirecta mide los efectos de la variable a medir en otra instancia física, cuyo cambio es análogo de alguna manera.

Ejemplo 2:

Queremos medir la altura de un edificio muy alto, dadas las dificultades de realizar la medición directamente, emplearemos un método indirecto. Colocaremos en las proximidades del edificio un objeto vertical, que sí podamos medir, así como su sombra. Mediremos también la longitud de la sombra del edificio. Dada la distancia del Sol a la tierra los rayos solares los podemos considerar paralelos, luego la relación de la sombra del objeto y su altura, es la misma que la relación entre la sombra del edificio y la suya.

Llamaremos:

 So: a la sombra del objeto

 Ao: a la altura del objeto

 Se: a la sombra del edificio

 Ae: a la altura del edificio

Luego

Esto nos permite calcular la altura del edificio a partir de las medidas directas tomadas.

ALGUNOS INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN

PARA MEDIR MASA:

•Balanza

•Báscula

•Espectrómetro de masa

•Catarómetro

PARA MEDIR TIEMPO:

•Calendario

•Cronómetro

•Reloj

•Reloj atómico

•Datación radiométrica

PARA MEDIR LONGITUD:

•Metro y regla

•Calibre

•Vernier

•Micrómetro

•Reloj comparador

•Interferómetro

•Para medir ángulos:

•Sextante

•Transportador

PARA MEDIR TEMPERATURA:

•Termómetro

•Termopar

•Pirómetro

PARA MEDIR PRESIÓN:

•Barómetro

•Manómetro

•Tubo de Pitot (utilizado para determinar la velocidad)

•Anemómetro (utilizado para determinar la velocidad del viento)

PARA MEDIR FLUJO:

•Caudalímetro (utilizado para medir caudal de un flujo)

PARA MEDIR PROPIEDADES ELÉCTRICAS:

•E (mide la carga)

•Amperímetro (mide la corriente eléctrica)

•Galvanómetro (mide la corriente)

•Ohmetro (mide la resistencia)

•Voltímetro (mide la tensión)

•Wattmetro (mide la potencia eléctrica)

•Multímetro (mide todos los anteriores valores)

•Puente de Wheatstone

•Osciloscopio

PARA MEDIR MAGNITUDES SIN CLASIFICAR:

•Colorímetro

•Espectroscopio

•Microscopio

•Espectrómetro

•Contador Geiger

•Radiómetro de Nichols

•Sismógrafo

•pHmetro Medidor del pH

•Pirheliómetro

La Balanza: Es una palanca de primer género de brazos iguales que mediante el establecimiento de una situación de equilibrio entre los pesos de dos cuerpos permite medir masas; es junto con la romana y la báscula, uno de los tres instrumentos u operadores técnicos que se han inventado para medir la masa de un cuerpo.

Sin embargo, el uso más frecuente es utilizarlas asociando la masa al peso correspondiente, por lo cual suele referirse a esta magnitud en la superficie terrestre.

Así como la báscula se utiliza para pesar masas grandes y voluminosas, la balanza se usa para pesar masas más pequeñas de solo unos kilos, siendo habitual en laboratorios.

La evolución de las balanzas en los últimos tiempos ha sido radical, pues se ha pasado de utilizar las balanzas tradicionales, de funcionamiento mecánico, a balanzas electrónicas de lectura directa y precisa.

Uso de la balanza: La principal utilidad de las balanzas es para pesar los alimentos que se venden a granel, al peso: carne, pescado, frutas, etc. Estas balanzas llevan incorporado una máquina calculadora donde el vendedor introduce el precio de la materia que pesa y realiza automáticamente elcálculo del coste, que el cliente puede ver en una pantalla, y al final de la compra emite una factura de todas las mercancías pesadas.

La Báscula: también llamada en algunos lugares Pesa, juntamente con la romana y la balanza son los tres instrumentos u operadores técnicos que se han diseñado e inventado para el peso de masas. La báscula fue el operador que se inventó para pesar las masas que no se podían pesar en las romanas, bien porque fuesen demasiado pesadas o bien porque no se pudiesen colgar de los ganchos de las romanas. Así que lo característico de las básculas es que tienen una plataforma a ras de suelo, donde resulta fácil colocar la masa que se quiere pesar. El sistema original de funcionamiento estaba basado en un juego de palancas que se activaban al colocar la masa en la plataforma y que luego se equilibraba con el desplazamiento de un pilón a lo largo de una barra graduada donde se leía el peso de la masa.

Espectrómetro de masas: Es un instrumento que permite analizar con gran precisión la composición de diferentes elementos químicos e isótopos atómicos, separando los núcleos atómicos en función de su relación masa-carga (m/z). Puede utilizarse para identificar los diferentes elementos químicos que forman un compuesto, o para determinar el contenido isotópico de diferentes elementos en un mismo compuesto. Con frecuencia se encuentra como detector de un cromatógrafo de gases, en una técnica híbrida conocida por sus iniciales en inglés, GC-MS.

El espectrómetro de masas mide razones carga/masa de iones, calentando un haz de material del compuesto a analizar hasta vaporizarlo e ionizar los diferentes átomos. El haz de iones produce un patrón específico en el detector, que permite analizar el compuesto. En la industria es altamente utilizado en el análisis elemental de semiconductores, biosensores y cadenas poliméricas complejas.

Espectrómetro

Componentes de un Espectrómetro

Catarómetro es un instrumento utilizado para la determinación de la composición de una mezcla de gas.

El equipo se compone de dos tubos paralelos que contienen el gas de las bobinas de calefacción. Los gases son examinados comparando el radio de pérdida de calor de las bobinas de calefacción en el gas. Las bobinas son dispuestas dentro de un circuito de puente que tiene resistencia a los cambios debido al desigual enfriamiento que puede ser medido. Un canal contiene normalmente una referencia del gas y la mezcla que se probará se pasa a través del otro canal.

El principio de funcionamiento se basa en la conductividad térmica de un gas, que es inversamente proporcional con su peso molecular. Puesto que varios de los componentes de las mezclas de gas tienen masa generalmente diversa es posible estimar las concentraciones

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