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.

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).

El análisis dimensional permite:

·         Verificar si una fórmula es correcta.

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

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.

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.

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

• 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.