Cantidades Físicas

 Mediciones

La palabra física significa “la naturaleza de las cosas”, y trata principalmente del estudio del universo material. También se le define como aquella que estudia la materia y la energía, sus interacciones y sus cambios. Puede decirse que esta ciencia abarca una inmensa cantidad de mediciones: desde los miles de años luz que separan a las galaxias en el universo, hasta las distancias increíblemente pequeñas que existen entre las partículas subatómicas.

La física es una ciencia que trata de comprender, modelar y explicar los fenómenos físicos del universo y para esos se proponen un número limitado de leyes fundamentales que los expliquen cualitativa y cuantitativamente.

Estas leyes se usan en el desarrollo de teorías que explican los fenómenos observados, así como las nuevas predicciones que emanan de la formulación de estas nuevas teorías. Afortunadamente, el comportamiento de algunos sistemas físicos puede ser explicado con unas cuantas leyes fundamentales.

La observación de un fenómeno, debe dar lugar a información cuantitativa de algún parámetro, como la fuerza, la velocidad, el tiempo, etc, (cantidad física). Para obtener dicha información se requiere la medición de una propiedad física, por ejemplo el diámetro de una pelota, la temperatura del agua, la densidad del acero, la energía generada por un panel de celdas solares, etc. 

Cantidad física.- Es aquel parámetro que se utiliza en la descripción de cualquier fenómeno y que se le puede asignar un valor numérico y por lo tanto, existe en el mundo real, como el tiempo, la masa, la longitud, la energía, etc.

La medición es la técnica por medio de la cual asignamos un número a una propiedad física, como resultado de una comparación de dicha propiedad con otra similar tomada como patrón, la cual se ha adoptado como unidad.

Unidad fundamental (patrón).- Magnitud que se toma como referencia para medir otras cantidades del mismo género, cuyo valor es invariable y es conocido y establecido bajo normas internacionales.

Por ejemplo, ¿podemos tratar de dar un número aproximado para representar la altura del árbol mostrado en la figura? ¿Medirá 1m? o ¿5m? o ¿tal vez 50m? mientras no tengamos algo con que compararlo, es imposible pretender estimar la altura del árbol. 

Pero, ¿qué pasaría ahora si ponemos otro elemento cuya altura podamos estimar? Por ejemplo, en la misma imagen vemos ahora que un hombre aparece en ella, aunque la estatura de un hombre no puede ser utilizado como un estándar de medición, si nos permite tener un estimado del orden de magnitud de la altura del árbol. En este caso, el hombre aparece como una medida de referencia. Podríamos estimar que el árbol es equivalente a la altura que tendrían 3 hombres. No es una media exacta pero sabemos que 1m no es y 50m mucho menos, por el contrario, 5m si es una medida posible. 

Consideremos ahora el siguiente caso. ¿Qué longitud tiene el perno mostrado en la figura? 

Al igual que en caso anterior, mientras no tengamos un elemento de comparación, no es posible responder a la pregunta. ¿Trae con usted una moneda de 10 pesos? 

¿Podría medir el diámetro de esta? Una vez que lo haga, comprobará que su diámetro es de 2.8cm, por lo tanto, podemos utilizar este elemento para compararlo con la longitud del perno. Cuando los comparamos, vemos que el perno es equivalente de 2 monedas de 10 pesos una junto a la otra, tal como se ve en la figura. 

Esto nos indica que el perno tendrá una longitud igual al doble del diámetro de la moneda. En conclusión la longitud del perno será 2 x 2.8cm = 5.6cm de longitud.

Si la situación hubiese sido que se requieran 3 monedas para igualar la longitud del perno, podríamos afirmar que, la longitud del perno sería de 3 x 2.8cm = 8.4cm

La existencia de un gran número de diversas unidades, creaba dificultades en las relaciones internacionales de comercio, en el intercambio de resultados de investigaciones científicas, etc, lo cual creaba la necesidad de homologar la manera en que las mediciones eran hechas.

Durante la Revolución Francesa se creó el Sistema Métrico Decimal o Sistema Internacional de Unidades (SI). La Conferencia General de Pesas y Medidas es el organismo encargado de la unificación mundial de las mediciones físicas. Sus reuniones se llevan a cabo cada cuatro años en las instalaciones de la Oficina Internacional de Pesas y Medidas, con sede en Paris.

En sus orígenes (20 de mayo 1875), solo dos unidades fueron consideradas como necesarias para remediar los conflictos que se ocasionaban por las discordancias que existían entre los diversos métodos de mediciones, estos fueron el metro para la longitud y el kilogramo para la masa. Conforme fueron anexándose las diferentes áreas del conocimiento, se fueron requiriendo más unidades de referencia.

La Conferencia General de Pesas y Medidas reconoce 7 unidades físicas fundamentales. Son las mínimas necesarias para explicar todos los fenómenos observables.