Dimensión física

En física , una magnitud es la propiedad de un fenómeno , cuerpo o sustancia , que se puede expresar cuantitativamente mediante un número y una referencia ^[1] (o que se puede medir cuantitativamente).

Descripción

Definición

En la segunda edición del Vocabulario Internacional de Metrología ( 1993 ) se definió una cantidad como " la propiedad medible de un fenómeno , cuerpo o sustancia , que puede distinguirse cualitativamente y determinarse cuantitativamente " ^[2] ; por lo tanto, la medición no se puede aplicar a propiedades nominales, que por lo tanto no se pueden definir como "cantidades" ^[3] . En la definición del VIM 3 de "cantidad", el término "referencia" puede ser una unidad de medida , un procedimiento de medición o un material de referencia , o una combinación de ellos ^[4] . Aunque según esta definición, el concepto de "cantidad" coincide con el de " cantidad física escalar ", un vector cuyos componentes son cantidades también puede ser considerado "cantidad" ^[5] . Además, el concepto de cantidad se puede especificar progresivamente en varios niveles de conceptos específicos ^[6] . Por ejemplo, el concepto de la cantidad " longitud " se puede especificar, por ejemplo, en los de:

" Radio " (que a su vez se puede especificar en eso, por ejemplo, de "radio de un círculo")
" Longitud de onda " (que a su vez se puede especificar en la de, por ejemplo, la "longitud de onda de la radiación D de sodio")

Comparar e informar

En el SI (Sistema Internacional de Unidades de Medida), adoptado por ley en Italia desde 1976 y obligatorio en los documentos públicos, las cantidades se dividen en 7 cantidades básicas y numerosas cantidades derivadas de las anteriores. Una condición necesaria para que una propiedad (clase de equivalencia de) sea medible es poder establecer una relación de orden entre esas propiedades en diferentes sistemas: poder juzgar qué sistema exhibe "más" propiedades que el otro. Si esta comparación puede basarse en la relación , expresada por un número, entre las propiedades de los dos sistemas, entonces la clase de equivalencia de esas propiedades constituye una cantidad física .

En este caso, es posible elegir la propiedad de un sistema en particular y elegirla como unidad de medida para esa cantidad física. Una vez fijada la unidad de medida, la cantidad de esta cantidad para cualquier otro sistema puede, por tanto, especificarse unívocamente mediante un valor numérico obtenido de la relación con la propiedad elegida como muestra de referencia. Por tanto, podemos expresar el valor de una cantidad física $METRO.$ ${\ Displaystyle M}$ $METRO.$ como el producto de un valor numérico {M} y una unidad de medida [M]:

METRO.

{\ Displaystyle M}

METRO.

= {M} x [M]

También hay cantidades adimensionales , para las que no es necesario definir una unidad de medida (por ejemplo, la fracción molar y el número de Reynolds ). Como se mencionó, poder comparar propiedades homogéneas simplemente significa poder establecer una relación de orden entre esas propiedades en diferentes sistemas. La posibilidad de evaluar una relación numérica entre las dos propiedades es en cambio una condición más fuerte .

El contraejemplo típico de propiedad física que no constituye una cantidad física (propiamente dicha) viene dado por la temperatura . Aunque, dados dos cuerpos, siempre es posible juzgar cuál está a una temperatura más alta o más baja que el otro (por ejemplo, midiendo la dirección en la que fluye el calor ), no tendría ningún significado físico decir que un cuerpo está en temperatura., es decir, el doble que la del otro. En el caso de la temperatura, o en el caso de una propiedad física que manifiesta solo una relación de orden, es posible aplicar métodos cuantitativos solo definiendo una escala (de medida), que en este caso llamaremos termométrica . Incluso si hablamos de la unidad de medida de temperatura con abuso del lenguaje, en realidad es una correspondencia (arbitraria) entre la propiedad exhibida por diferentes fenómenos y una porción del eje de los números reales .

La arbitrariedad de tal elección es mucho mayor que la arbitrariedad de la elección de una unidad de medida para una (verdadera) cantidad física: de hecho, cualquier transformación monótona de una escala termométrica elegida en particular constituiría una alternativa completamente legítima al problema de cuantificar la propiedad física en cuestión, la temperatura. El caso de las cantidades físicas propiamente dichas, en este sentido, es especial, porque existe una escala natural de comparación, dada precisamente por la relación recíproca: si un sistema tiene el doble de una propiedad dada en comparación con otro sistema, los valores numéricos Q reflejarán esta relación, cualquiera que sea la unidad de medida elegida para esta cantidad.

Ejemplo

La longitud de un objeto se puede comparar con la de otro objeto. La longitud, en abstracto, constituye una cantidad física porque es posible establecer la proporción o la razón entre la longitud específica de dos objetos. Luego podemos elegir la longitud de un objeto en particular, como la muestra del medidor , y usarlo como unidad de medida para la longitud de cualquier otro objeto.

Clasificación

Las cantidades físicas pueden ser:

intrínsecos : no dependen del sistema de referencia elegido (presión, volumen, posición absoluta)
extrínsecos : dependen del sistema de referencia elegido (posición, velocidad)
global : se refiere a todo el sistema físico o partes de él (volumen, masa)
local : se refiere a una vecindad específica del sistema físico (presión, temperatura)
extenso : dependen de la cantidad de materia en el sistema (volumen V, entalpía H, entropía S, cantidad de sustancia n)
intensivos : no dependen de la cantidad de materia en el sistema (presión p, temperatura T, composición χ _i , potencial químico μ o μ _i ). Se obtienen a partir de la relación de cantidades extensivas y pueden ser adimensionales.
específico (o masa o peso ): se refieren a una unidad de masa
molares : se refiere a un mol de sustancia pura (volumen molar V _m , entalpía molar H _m , potencial químico G _m o μ, capacidad calorífica molar a constante C _{p, m} ). En el caso de una mezcla de sustancias, las cantidades molares parciales también se definen con referencia a un mol de un solo componente.

Cantidades basicas

La elección de las cantidades básicas es el punto de partida de todo análisis dimensional . El sistema internacional considera fundamentales estas siete magnitudes físicas ^[7] :

Cantidad fundamental SI	Símbolo de grandeza	Símbolo del tamaño correspondiente	Unidad SI de cantidad	Símbolo de la unidad SI
largo	l , x , r , etc.	[L]	metro	metro
masa	metro	[METRO]	kilogramo	kg
tiempo ^[7] , duración ^[7]	t	[T]	de acuerdo a	s
corriente eléctrica ^[7]	Yo , yo	[LOS]	amperio	PARA
temperatura ^[7]	T.	[Θ]	Kelvin	K.
cantidad de sustancia	norte	[NORTE]	Topo	mol
intensidad de luz	Yo _v	[J]	vela / lumen	CD

Cantidades derivadas

Todas las demás cantidades físicas son homogéneas a un producto de potencias de cantidades fundamentales llamado dimensión (física) , y las cantidades (unidades de medida) con la misma dimensión son homogéneas entre sí para la transitividad, incluso si solo algunas de sus combinaciones tienen sentido físicamente.

Tabla de relaciones dimensionales (22 tamaños ^[7] )
Dimensión física	Símbolo de grandeza	Nombre de la unidad SI	Símbolo de la unidad SI	Unidades a juego
frecuencia ^[7]	f, ν	hercios ^[7]	Hz ^[7]	s ⁻¹
fuerza ^[7]	F.	newton ^[7]	N ^[7]	kg m s ⁻²
presión ^[7] , tensión ^[7] , presión de vapor	pag	pascal ^[7]	Pa ^[7]	N m ⁻²	= kg m ⁻¹ s ⁻²
energía ^[7] , trabajo ^[7] , cantidad de calor ^[7]	E, Q	julio ^[7]	J ^[7]	N m	= kg m ² s ⁻²
potencia ^[7] , flujo radiante ^[7]	P, W	vatios ^[7]	W ^[7]	J s ⁻¹	= kg m ² s ⁻³
carga eléctrica ^[7] , cantidad de electricidad ^[7]	q	culombio ^[7]	C ^[7]	Como
diferencia de potencial eléctrico ^[7] , fuerza electromotriz ^[7] , voltaje eléctrico	V, E	voltios ^[7]	V ^[7]	J C ⁻¹	= m ² kg s ⁻³ A ⁻¹
resistencia eléctrica ^[7]	R.	ohmios ^[7]	Ω ^[7]	V A ⁻¹	= m ² kg s ⁻³ A ⁻²
conductancia eléctrica ^[7]	GRAMO.	siemens ^[7]	S ^[7]	A · V ⁻¹	= s ³ A ² m ⁻² kg ⁻¹
capacidad eléctrica ^[7]	C.	faradio ^[7]	F ^[7]	C V ⁻¹	= s ⁴ A ² m ⁻² kg ⁻¹
densidad de flujo magnético ^[7]	B.	tesla ^[7]	T ^[7]	V s m ⁻²	= kg s ⁻² A ⁻¹
flujo magnético ^[7]	Φ (B)	weber ^[7]	Wb ^[7]	V s	= m ² kg s ⁻² A ⁻¹
inductancia ^[7]	L	Enrique ^[7]	H ^[7]	V · s · A ⁻¹	= m ² kg s ⁻² A ⁻²
Temperatura Celsius ^[7]	T.	grado Celsius ^[7]	° C ^[7]	K ^[7] ^[8]
esquina plana ^[7] ^[9]	φ, θ	radiante ^[7]	rad ^[7]	1	= m m ⁻¹
ángulo sólido ^[7] ^[9]	Ω	estereorradián ^[7]	sr ^[7]	1	= m ² m ⁻²
flujo luminoso ^[7]		lumen ^[7]	lm ^[7]	cd · sr
iluminancia ^[7]		lux ^[7]	lx ^[7]	cd sr m ⁻²
actividad relacionada con un radionúclido ^[7] ^[10]	PARA	becquerel ^[7]	Bq ^[7]	s ⁻¹
dosis absorbida ^[7] , energía específica (impartida) ^[7] , kerma ^[7]	D.	gris ^[7]	Gy ^[7]	J kg ⁻¹	= m ² s ⁻²
dosis equivalente ^[7] , dosis equivalente ambiental ^[7] , dosis equivalente direccional ^[7] , dosis equivalente personal ^[7]	H.	sievert	SV	J kg ⁻¹	= m ² s ⁻²
dosis efectiva	Y	sievert	SV	J kg ⁻¹	= m ² s ⁻²
actividad catalítica ^[7]		katal ^[7]	kat ^[7]	mol · s ⁻¹
otras cantidades físicas
zona	PARA	metro cuadrado	m²	m ²
volumen	V.	metro cúbico	m³	m ³
velocidad	v	metro por segundo	Sra	m s ⁻¹
velocidad angular	ω			s ⁻¹ rad s ⁻¹
aceleración	para			m · s ⁻²
momento mecánico				N m	= m ² kg s ⁻²
número de oleada	norte			m ⁻¹
densidad	ρ	kilogramo por metro cúbico	kg / m³	kg m ⁻³
volumen específico				m ³ kg ⁻¹
molaridad SI ^[11]				mol dm ⁻³
volumen molar	V _m			m ³ mol ⁻¹
capacidad calorífica , entropía	C, S			J K ⁻¹	= m ² kg s ⁻² K ⁻¹
calor molar, entropía molar	C _m , S _m			J K ⁻¹ mol ⁻¹	= m ² kg s ⁻² K ⁻¹ mol ⁻¹
calor específico, entropía específica	c, s			J K ⁻¹ kg ⁻¹	= m ² s ⁻² K ⁻¹
energía molar	Y _m			J mol ⁻¹	= m ² kg s ⁻² mol ⁻¹
energía específica	Y			J kg ⁻¹	= m ² s ⁻²
Densidad de energia	U			J m ⁻³	= m ⁻¹ kg s ⁻²
tensión superficial	σ			N m ⁻¹	= J m ⁻² = kg s ⁻²
densidad de flujo calórico, irradiancia	σ			W m ⁻²	= kg s ⁻³
conductividad térmica				W m ⁻¹ K ⁻¹	= m kg s ⁻³ K ⁻¹
viscosidad cinemática	η			m ² s ⁻¹
viscosidad dinámica	ρ			N s m ⁻²	= Pa s = m ⁻¹ kg s ⁻¹
densidad de carga eléctrica				C m ⁻³	= m ⁻³ s A
densidad de corriente eléctrica	j			A m ⁻²
conductividad eléctrica	ρ			S m ⁻¹	= m ⁻³ kg ⁻¹ s ³ A ²
conductividad molar	ρ			S m ² mol ⁻¹	= kg ⁻¹ mol ⁻¹ s ³ A ²
permitividad eléctrica	ε			F m ⁻¹	= m ⁻³ kg ⁻¹ s ⁴ A ²
permeabilidad magnética	μ			H m ⁻¹	= m kg s ⁻² A ⁻²
(intensidad) del campo eléctrico	F, E			V m ⁻¹	= m kg s ⁻³ A ⁻¹
(intensidad) del campo magnético	H.			A m ⁻¹
magnetización	METRO.			A m ⁻¹
luminancia		^[12]		cd m ⁻²
exposición (rayos X y rayos gamma)				C kg ⁻¹	= kg ⁻¹ s A
tasa de dosis absorbida				Gy s ⁻¹	= m ² s ⁻³

Nota

^ Comité Conjunto de Guías en Metrología (JCGM), Vocabulario internacional de metrología, conceptos básicos y generales y términos asociados ( VIM ), III ed., Pavillon de Breteuil: JCGM 200: 2008, 1.1 (en línea )
^ ISO Technical Advisory Group 4 (TAG 4), Vocabulario internacional de términos básicos y generales en metrología , segunda edición, 1993, Ginebra: Organización Internacional de Normalización, 1993, 1.1
^ Vocabulario internacional de metrología , 2008, 2.1
^ Vocabulario internacional de metrología , 2008, 1.1 nota 2
^ Vocabulario internacional de metrología , 2008, 1.1 nota 5
^ Vocabulario internacional de metrología , 2008, 1.1 nota 1
^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h ⁱ ^j ^k ^l ^m ⁿ ^o ^p ^q ^r ^s ^t ^u ^v ^w ^x ^y ^z ^aa ^ab ^ac ^ad ^ae ^af ^ag ^ah ^ai ^aj ^ak ^al ^am ^an ^ao ^ap ^aq ^ar ^como ^en ^au ^av ^aw ^ax ^ay ^az ^ba ^bb ^bc ^bd ^be ^bf ^bg ^bh ^bi ^bj ^bk ^bl ^bm ^bn ^bo ^bp ^bq ^br ^bs ^bt ^bu ^bv ^bw ^bx ^by ^bz ^ca ^cb ^cc ^cd El sistema internacional de unidades (octava edición) , BIPM, 2008.
^ Una temperatura dada difiere en las dos escalas de 273.15 (escala Celsius = escala Kelvin + 273.15), pero la diferencia de temperatura de 1 grado Celsius = 1 kelvin
^ ^a ^b Inicialmente, estas unidades crearon una categoría separada llamada "Unidades suplementarias". Esta categoría fue derogada en 1995 por la 20ª Conferencia General de Pesas y Medidas ( CGPM ), y ahora el radianes y el estereorradián se consideran unidades derivadas.
^ A veces se llama incorrectamente radiactividad (la radiactividad es el fenómeno físico involucrado, mientras que la actividad es la correspondiente cantidad física derivada).
^ En la práctica, la molaridad se sigue midiendo en mol / L
^ Usó el nombre no SI de Nit

Otros proyectos

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enlaces externos

(EN) La unidad de medida SI, Publicación especial 330, NIST 2008 (PDF), en physics.nist.gov.
( EN ) Guía SI para unidades de medida, publicación especial 811, NIST 2008 ( PDF ), en physics.nist.gov .

Control de autoridad	Tesauro BNCF 7417 · GND (DE) 4076117-4

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[1] Comité Conjunto de Guías en Metrología (JCGM), Vocabulario internacional de metrología, conceptos básicos y generales y términos asociados ( VIM ), III ed., Pavillon de Breteuil: JCGM 200: 2008, 1.1 (en línea )

[2] ISO Technical Advisory Group 4 (TAG 4), Vocabulario internacional de términos básicos y generales en metrología , segunda edición, 1993, Ginebra: Organización Internacional de Normalización, 1993, 1.1

[3] Vocabulario internacional de metrología , 2008, 2.1

[4] Vocabulario internacional de metrología , 2008, 1.1 nota 2

[5] Vocabulario internacional de metrología , 2008, 1.1 nota 5

[6] Vocabulario internacional de metrología , 2008, 1.1 nota 1

[Brochure8-7] ^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h ⁱ ^j ^k ^l ^m ⁿ ^o ^p ^q ^r ^s ^t ^u ^v ^w ^x ^y ^z ^aa ^ab ^ac ^ad ^ae ^af ^ag ^ah ^ai ^aj ^ak ^al ^am ^an ^ao ^ap ^aq ^ar ^como ^en ^au ^av ^aw ^ax ^ay ^az ^ba ^bb ^bc ^bd ^be ^bf ^bg ^bh ^bi ^bj ^bk ^bl ^bm ^bn ^bo ^bp ^bq ^br ^bs ^bt ^bu ^bv ^bw ^bx ^by ^bz ^ca ^cb ^cc ^cd El sistema internacional de unidades (octava edición) , BIPM, 2008.

[8] Una temperatura dada difiere en las dos escalas de 273.15 (escala Celsius = escala Kelvin + 273.15), pero la diferencia de temperatura de 1 grado Celsius = 1 kelvin

[angolo-9] Inicialmente, estas unidades crearon una categoría separada llamada "Unidades suplementarias". Esta categoría fue derogada en 1995 por la 20ª Conferencia General de Pesas y Medidas ( CGPM ), y ahora el radianes y el estereorradián se consideran unidades derivadas.

[10] A veces se llama incorrectamente radiactividad (la radiactividad es el fenómeno físico involucrado, mientras que la actividad es la correspondiente cantidad física derivada).

[11] En la práctica, la molaridad se sigue midiendo en mol / L

[12] Usó el nombre no SI de Nit

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V · D · M Conceptos fundamentales de metrología, estadística y metodología de la investigación
Definiciones basicas	Medición Probabilidad de medición física de Propiedad Física Cantidad de parámetros estadísticas Población verdadero valor de la muestra de medición Exactitud Precisión Repetibilidad Reproducibilidad Importancia Tolerancia de sensibilidad resolución ( lateral Resolución ) homocedasticidad Heterocedasticidad hipótesis estadística · Hipótesis nula · Aproximación · significativa cifra · Variable aleatoria · Normalización · Normalización
Manejo de errores	Incertidumbre de medición Error de medición Error sistemático Error estadístico Error de sensibilidad Falso negativo Falso positivo Error absoluto Error relativo Error de propagación Sesgo
Minimización de errores	Calibración analítica en blanco Relación señal / ruido de calibración Comparación entre laboratorios Valor atípico de la calidad de los datos
Muestreo	Espacio de muestreo Muestreo estadístico Plan de muestreo Muestreo razonado Muestreo por cuotas Muestreo aleatorio ( Muestreo sistemático Muestreo estratificado Muestreo por conglomerados Muestreo multietapa ) Muestreo probabilístico
Parámetros de varianza	Varianza · Covarianza · Desviación estándar · Desviación · Rango dinámico · Coeficiente de variación
Prueba	Prueba de hipótesis ( Prueba paramétrica · Prueba no paramétrica ) · Intervalo de confianza · Valor p