3. Magnitudes fundamentales y derivadas
Recuerda
- Las magnitudes fundamentales se definen por sí mismas.
- Medir una magnitud es compararla con otra de la misma naturaleza, llamada unidad.
Se distinguen siete magnitudes fundamentales y, en función de estas, se pueden expresar o definir las magnitudes derivadas mediante distintas operaciones matemáticas.
Para medir una magnitud es necesario elegir una cantidad que sirva de elemento comparador: la unidad. La comunidad científica ha establecido un sistema internacional de unidades (SI) universal. En las dos siguientes tablas se muestran las magnitudes fundamentales y derivadas en el SI, así como sus unidades.
| MAGNITUDES Y UNIDADES FUNDAMENTALES DEL SI |
| Magnitud |
Símbolo de la magnitud |
Unidad de la magnitud |
Símbolo de la unidad |
| Longitud |
l |
metro |
m |
| Masa |
m |
kilogramo |
kg |
| Tiempo |
t |
segundo |
s |
| Temperatura |
T |
kelvin |
K |
| Intensidad de corriente |
I |
amperio |
A |
| Intensidad luminosa |
IV |
candela |
cd |
| Cantidad de sustancia |
n |
mol |
mol |
| MAGNITUDES Y UNIDADES DERIVADAS DEL SI |
| Magnitud |
Símbolo de la magnitud |
Símbolo de la unidad |
Otras unidades* |
| Superficie |
S, A |
m2 |
— |
| Volumen |
V |
m3 |
L (litro) |
| Densidad |
ρ |
kg/m3 |
g/mL g/L |
| Velocidad |
v |
m/s |
km/h |
| Aceleración |
a |
m/s2 |
— |
| Fuerza |
F |
N (newton) 1 N = 1 kg ⋅ m/s2 |
— |
| Presión |
p |
Pa (pascal) 1 Pa = 1 N/m2 |
mmHg atm |
| Energía |
E |
J (julio) 1 J = 1 N ⋅ m |
eV (electrón voltio) |
* Unidades que no forman parte del SI, pero cuyo uso está permitido.
3.1. Transformación de unidades
Cuando las magnitudes vienen expresadas en unidades distintas a las del SI, es necesario realizar la correspondiente transformación a unidades del SI. Por ejemplo, es frecuente que la densidad de una sustancia aparezca expresada en g/cm3, por lo que hay que realizar una transformación de unidades al SI y expresarla en kg/m3.
- En el Gran Premio de Qatar 2015 se superó por primera vez la velocidad de 350 km/h en una carrera oficial. Expresa esta velocidad en m/s.
- El osmio, Os, es el elemento con mayor densidad, 22,6 g/cm3. Expresa esta densidad en kg/m3.
3.2. La notación científica
La distancia entre la Tierra y la Luna es de 384 400 000 m. ¿Cómo podemos escribir esta cantidad de un modo más simple?
La notación científica consiste en escribir una magnitud determinada mediante un número decimal con una sola cifra entera, la de las unidades, y una potencia de base 10 con exponente positivo o negativo.
Para escribir números utilizando la notación científica, hay que situar la coma decimal de manera que aparezca una sola cifra, distinta de cero, a su izquierda. Después, se cuentan los lugares que se ha desplazado la coma y se utiliza este número como exponente de la potencia de diez.
Por ejemplo, la distancia Tierra–Luna en notación científica se puede expresar así:
La distancia entre un átomo de hidrógeno y uno de oxígeno en la molécula de agua es 0,000000000097 m. En notación científica, se escribe del siguiente modo:
Ideas claras
- Las magnitudes deben expresarse en unidades del SI, para lo cual pueden ser necesarias ciertas transformaciones de unidades.
- La notación científica consiste en escribir una magnitud determinada mediante un número decimal con una sola cifra entera, la de las unidades, y una potencia de base 10 con exponente positivo o negativo.
3.3. Múltiplos y submúltiplos de unidades
Para algunas medidas es preciso utilizar los múltiplos o submúltiplos de las unidades, ya que no resulta útil, por ejemplo, expresar en metros la distancia que hay entre un átomo de hidrógeno y uno de oxígeno en la molécula de agua. En estos casos se mantienen el nombre y el símbolo de la unidad del SI, precedidos de un prefijo que indica si dicha unidad básica está reducida o aumentada.
| PREFIJOS DEL SISTEMA INTERNACIONAL |
| Factor por el que se multiplica la unidad |
Prefijo |
Factor por el que se multiplica la unidad |
Prefijo |
| Nombre |
Símbolo |
Nombre |
Símbolo |
| 1018 |
exa |
E |
10−1 |
deci |
d |
| 1015 |
peta |
P |
10−2 |
centi |
c |
| 1012 |
tera |
T |
10−3 |
mili |
m |
| 109 |
giga |
G |
10−6 |
micro |
µ |
| 106 |
mega |
M |
10−9 |
nano |
n |
| 103 |
kilo |
k |
10−12 |
pico |
p |
| 102 |
hecto |
h |
10−15 |
femto |
f |
| 10 |
deca |
da |
10−18 |
atto |
a |
En el ejemplo de la molécula de agua, podríamos expresar la distancia como:
9,7 ⋅ 10−11 m = 97 ⋅ 10−12 m = 97 pm
