MAGNITUD

Magnitudes 

Las magnitudes son propiedades físicas que pueden ser medidas, como por ejemplo temperatura, longitud, fuerza, corriente eléctrica, etc. Encontramos dos tipos de magnitudes, las escalares y las vectoriales

 

Magnitudes escalares

Las magnitudes escalares tienen únicamente como variable a un número que representa una determinada cantidad.

La masa de un cuerpo, que en el Sistema Internacional de Unidades se mide en kilogramos, el volumen, que se mide en metros cúbicos, la temperatura o la longitud, son algunos ejemplos de magnitudes escalares.

Magnitudes vectoriales

En muchos casos las magnitudes escalares no nos dan información completa sobre una propiedad física.

Por ejemplo una fuerza de determinado valor puede estar aplicada sobre un cuerpo en diferentes sentidos y direcciones. Tenemos entonces las magnitudes vectoriales que, como su nombre lo indica, se representan mediante vectores, es decir que además de un módulo (o valor absoluto) tienen una dirección y un sentido.

Ejemplos de magnitudes vectoriales son la velocidad, la fuerza, la aceleración y el campo eléctrico.

Según el modelo físico con el que estemos trabajando, se utilizan vectores con diferente número de componentes. Los más utilizados son los de dos y tres coordenadas que permiten representar valores en el plano y en el espacio respectivamente.

En el apartado de matemática se pueden consultar las operaciones con vectores más utilizadas (suma, resta, producto escalar, producto vectorial, etc.).

FUERZA

Definición de Fuerza

Denominamos fuerza a toda acción capaz de producir cambios en el movimiento o en la estructura de un cuerpo.

Si empujamos una bola con el dedo le estaremos aplicando una fuerza. Tras aplicarla caben varias posibilidades, una de ellas es que empiece a moverse o que por ejemplo, se deforme. Dependiendo de donde la apliquemos, en qué dirección, sentido o cantidad, la bola se moverá o deformará hacia un lado o a otro. Por tanto, es lógico pensar que las fuerzas tienen un carácter vectorial, de hecho son magnitudes vectoriales.

Como vector que es, las fuerzas se representan como una flecha, que se caracterizan por su longitud (módulo), donde se aplica (punto de aplicación), su dirección y sentido.

Dependiendo de donde se golpee la bola blanca, con que intensidad, y hacia qué dirección o sentido la bola irá hacia un lado u otro. Por tanto, la fuerza es una magnitud vectorial y como tal se representa por medio de una flecha.

La fuerza es una magnitud vectorial que representa toda causa capaz de modificar el estado de movimiento o de reposo de un cuerpo o de producir una deformación en él.

Su unidad en el Sistema Internacional es el Newton (N). Un Newton es la fuerza que al aplicarse sobre una masa de 1 Kg le provoca una aceleración de 1 m/s2.

Efectos de las fuerzas

Tal y como hemos visto anteriormente, las fuerzas son las responsables de producir:

Cambios de velocidad, o lo que es lo mismo, aceleración

    Deformaciones en un cuerpo.

En el primer caso, si la dirección de la fuerza que se aplica a un cuerpo libre no pasa por su centro de gravedad, le producirá un movimiento de rotación (giro) y un movimiento de traslación (desplazamiento). ¿Has probado a golpear un balón con el pié justo por el borde y no por el centro? ¿A qué la pelota a parte de salir disparada comienza a girar? La combinación de ambos movimientos hace que describa una parábola.

MOVIMIENTO

El movimiento es relativo

Cuando viajamos en un tren con un compañero de viaje en el asiento de al lado, no tenemos dudas en afirmar que éste permanece quieto. A la vez, podemos afirmar que la azafata que pasa a repartir comida se encuentra en movimiento. Desde nuestro punto de vista o sistema de referencia la azafata se mueve, nuestro compañero y nosotros mismos estamos en reposo.

Imaginemos por un momento que un observador externo, situado fuera del tren, viera pasar al mismo y lo siguiera por unos segundos con la mirada. Para él, todos los elementos del tren estarían en movimiento: El tren, nuestro compañero, la azafata y nosotros mismos.

Para poder decir que un cuerpo se mueve, hemos de tomar un sistema de referencia y observar la posición del cuerpo respecto de él. Si su posición cambia con el tiempo, decimos que ese objeto se mueve respecto del sistema de referencia tomado.

En definitiva, el movimiento es el cambio de posición de los cuerpos a lo largo del tiempo respecto a un sistema de referencia dado.

En este tema se hará una introducción al concepto del movimiento. Para ello debes tener en cuenta que consideramos cualquier objeto como si estuviera formado por un único punto en el que se concentra toda su masa. A dicho punto le llamaremos partícula puntual, punto material, masa puntual o simplemente partícula.

POSICIÓN

Existen dos conceptos clave para describir los movimientos de los cuerpos: el lugar en el que se encuentra el cuerpo ó, dicho de otra forma, su posición y el momento en el que se encuentra en ese lugar ó, dicho de otro modo, el instante de tiempo. Vamos a explicar esos dos conceptos.

Instante

El instante de tiempo es uno de los parámetros usados para describir los movimientos en Física. Se representa por la letra t, en ocasiones acompañada por uno o varios subíndices que pueden indicar el lugar que ocupa el dato en un conjunto de medidas. Por ejemplo, para denotar dos instantes de tiempo consecutivos se puede utilizar el subíndice 1 y 2, quedando la representación de los mismos como t1 y t2. En otras ocasiones para indicar un instante inicial y otro final se puede indicar por ti y tf respectivamente. Su unidad de medida en el Sistema Internacional (S.I.) es el segundo [s].

Para indicar el tiempo transcurrido entre dos instantes concretos se suele usar Δt. Δ es la letra griega 'delta' mayúscula que solemos usar en Física para indicar incrementos (o decrementos si es negativa) de una magnitud.

Imagina que obtienes una serie de datos por la lectura directa del cronómetro de tu teléfono móvil: 0s, 5 s, 10 s, 15 s, 20 s. Estos datos podrían representarse de la siguiente forma en una tabla:

Posición

Para determinar la posición de un cuerpo primero establecemos el sistema de referencia. En un plano, en dos dimensiones, la coordenada X corresponde al eje de abcisa, eje horizontal y la coordenada Y al eje de ordenada, eje vertical. El observador se sitúa en el origen del Sistema de referencia (SR) y mediante un aparato de medida adecuado o a través de relaciones matemáticas, se determina el valor de cada posición (X,Y). Ese par, (X,Y), son las coordenadas del vector posición, ó simplemente posición, que une el punto en el que se encuentra el cuerpo con el origen de coordenadas.

En Física, la posición o vector de posición de un cuerpo respecto a un sistema de referencia se define como el vector que une el lugar ocupado por el cuerpo con el origen del sistema de referencia.

La unidad de medida en el Sistema Internacional es el metro [m]. Si conoces la posición de un cuerpo en cada instante de tiempo, el movimiento del mismo queda perfectamente descrito.

El vector posición, como todo vector, cuenta con un módulo, una dirección y un sentido.

    Módulo: Su expresión viene dada por:

Módulo = x2+y2−−−−−−−√

Representa la distancia al origen de coordenadas. Gráficamente se corresponde con el tamaño del vector. El vector se corresponde con la hipotenusa de un triángulo rectángulo que tiene como catetos las coordenadas X e Y. De ahí que podamos usar el teorema de Pitágoras para su cálculo:

    Dirección: Se trata de la recta que contiene al vector.

    Sentido: El sentido, marcado por la punta de la flecha, apuntando al objeto en movimiento.