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La distancia, el tiempo y la masa son magnitudes que permiten definir la velocidad y constituyen la base del estudio del movimiento.

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Unidades el SI

La Física se basa en mediciones cuantitativas. Las magnitudes fundamentales son:

·         Longitud (metro, m): hoy definida como la distancia que recorre la luz en el vacío en 1/299 792 458 s.

·         Tiempo (segundo, s): definido por la duración de 9 192 631 770 oscilaciones de la radiación del átomo de cesio-133.

·         Masa (kilogramo, kg): vinculada a un prototipo de platino-iridio y, actualmente, a una constante física (la constante de Planck).

Estas unidades surgieron de la necesidad de estandarizar medidas para el comercio y la ciencia. La velocidad de la luz, la gravedad y las dimensiones de la Tierra sirvieron históricamente como referencias naturales.

Notación científica y prefijos del SI

La notación científica permite expresar números muy grandes o muy pequeños de forma compacta mediante potencias de 10, lo que facilita los cálculos en Física.

Los prefijos del (SI), como kilo (10³), mili (10⁻³) o nano (10⁻⁹), también simplifican la escritura y comprensión de magnitudes, al transformar valores en unidades más prácticas. Ambos sistemas son complementarios y esenciales para representar las diferentes escalas de la Física.

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En Física se usan principalmente las unidades del SI, pero en la práctica a veces es más útil emplear otras, como km/h o litros. Por eso es esencial dominar la conversión de unidades, ya que permite expresar magnitudes muy grandes o muy pequeñas de manera comprensible y precisa.

Sistemas CGS y otros sistemas no SI

Aunque el Sistema Internacional (MKS) es el estándar universal, existen otros sistemas:

·         CGS: usa centímetros (cm), gramos (g) y segundos (s).

·         Sistema británico: millas, pies, libras, etc.

Las conversiones se realizan usando potencias de 10, lo que simplifica los cálculos.

Ejemplo básico: 1 km = 10³ m, 1 cm = 10⁻² m.

En ciencias aplicadas, como astronomía o química, también se usan unidades prácticas (año luz, litro, electrón-voltio).

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Toda ecuación física debe ser coherente en sus dimensiones.

El análisis dimensional permite:

·         Verificar si una fórmula es correcta.

·         Deduce relaciones entre magnitudes cuando no se conocen todas las variables.

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En física, es vital considerar las cifras significativas y las unidades al combinar magnitudes.

Medidas e incertidumbre

El proceso de medición en física siempre conlleva una incertidumbre, que refleja la limitación de la precisión del instrumento utilizado. La exactitud se refiere a cuán cerca está una medición del valor real, mientras que la precisión se refiere a la consistencia de mediciones repetidas.

Cifras significativas

Las cifras significativas son los dígitos de una medida que aportan información confiable sobre su precisión. La cantidad de cifras significativas en un valor medido indica el grado de certeza que se tiene.

·         Ninguna medición es perfecta; siempre existe una incertidumbre.

·         Se deben reportar los resultados con el número apropiado de cifras significativas, respetando el nivel de precisión de los instrumentos.

Ejemplo: si una distancia es 12,34 m ± 0,01 m, no puede expresarse como 12,340 m.

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En el libro se presenta la conversión de la densidad del agua de CGS a SI:

La densidad del agua es 1,0 g/cm³.

1 g = 10⁻³ kg

1 cm³ = (10⁻² m)³ = 10⁻⁶ m³

Este ejemplo evidencia el uso de factores de conversión y potencias de 10 para mantener la coherencia entre diferentes sistemas de unidades.

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El manejo correcto de las unidades, las conversiones y el análisis dimensional no solo evita errores en cálculos, sino que también ayuda a comprender las relaciones entre las magnitudes físicas. La Física no es solo números: cada unidad encierra un significado profundo sobre cómo funciona el universo.

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El joule es la unidad de energía o trabajo

En el Sistema Internacional:

1J =1 N⋅ m

1N = Kg ⋅ m/s²

1J = 1 kg⋅m2/s2

Conversión a CGS:

1Kg = 1000 G = 103 g
1m = 100 cm = 102 cm

Entonces:

1J=(10³ g)×(10² cm)²/s²

1J =(10³ g)×(10⁴ cm)/s²

1J =10⁷ g cm²/s²

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Magnitudes físicas:
Son las propiedades que se pueden medir y expresar con un número y una unidad.
Ejemplo: masa (kg), velocidad (m/s), fuerza (N).
Dependen del sistema de unidades (SI, CGS, etc.).

Dimensiones:
Indican cómo se expresa una magnitud en función de las unidades fundamentales
(M = masa, L = longitud, T = tiempo).
Ejemplo: velocidad → [LT⁻¹], fuerza → [MLT⁻²].
No dependen del sistema de unidades.