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Análisis Dimensional Física, Apuntes de Física

Apuntes sobre el análisis dimensional en física, con ejercicios resueltos

Tipo: Apuntes

2019/2020

Subido el 17/03/2020

muya03
muya03 🇪🇸

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MAGNITUDES.
INTRODUCCIÓN AL ANÁLISIS DIMENSIONAL
IES La Magdalena.
Avilés. Asturias
Sistema Internacional de Unidades (S.I)
Magnitud fundamental Símbolo Unidad Símbolo
Longitud L Metro m
Masa M Kilogramo kg
Tiempo T Segundo s
Intensidad de corriente I Amperio A
Temperatura  Kelvin K
Cantidad de sustancia N Mol mol
Intensidad luminosa J Candela cd
Magnitud
es todo aquello que puede ser medido. Por ejemplo una longitud, la tempe
ratura, la intensidad
de corriente, la fuerza… etc.
Medir
una magnitud consiste en compararla con
otra de la misma especie (elegida arbitrariamente)
llamada unidad y ver cuantas veces está
contenida dicha unidad en la magnitud medida.
Ejemplo.
Si tratamos de medir la longitud de una mesa
(magnitud), deberemos primero elegir una unidad
de medida y ver después cuántas veces esa
unidad está contenida en la magnitud a medir.
El resultado de la medida debe ser, por tanto,
el resultado numérico y la unidad empleada en
la medición.
Para medir la longitud de la mesa se
ha elegido como unidad de medida
“el boli”. Miramos cuántas veces el
bolígrafo está contenido en la mesa.
El resultado es 7 bolis.
Aunque existe un número muy grande de magnitudes y se puede elegir para su medida una cantidad
enorme de unidades, la medida de cualquier magnitud se reduce a la medida de un número muy
pequeño de magnitudes llamadas magnitudes fundamentales.
El Sistema Internacional de Unidades (S.I.), creado en 1960, es el sistema mundialmente aceptado.
Está basado en el Sistema Métrico y consta de siete magnitudes fundamentales y sus correspondientes
unidades de medida (todas basadas en fenómenos físicos fundamentales, excepto la unidad de masa: el
kilogramo)
de dimensiones de una magnitud derivada es expresar ésta como producto
de las magnitudes fundamentales.
Para obtener la ecuación dimensional de una magnitud derivada:
Deberemos partir de su ecuación de definición.
Hay que manipular la ecuación de definición hasta lograr que se pueda expresar en función de las
magnitudes fundamentales.
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¡Descarga Análisis Dimensional Física y más Apuntes en PDF de Física solo en Docsity!

MAGNITUDES.

INTRODUCCIÓN AL ANÁLISIS DIMENSIONAL

IES La Magdalena.

Avilés. Asturias

Sistema Internacional de Unidades (S.I)

Magnitud fundamental Símbolo Unidad Símbolo

Longitud L Metro m

Masa M Kilogramo kg

Tiempo T Segundo s

Intensidad de corriente I Amperio A

Temperatura (^)  Kelvin K

Cantidad de sustancia N Mol mol

Intensidad luminosa J Candela cd

Magnitud es todo aquello que puede ser medido. Por ejemplo una longitud, la temperatura, la intensidad

de corriente, la fuerza… etc.

Medir una magnitud consiste en compararla con

otra de la misma especie (elegida arbitrariamente)

llamada unidad y ver cuantas veces está

contenida dicha unidad en la magnitud medida.

Ejemplo.

Si tratamos de medir la longitud de una mesa

(magnitud), deberemos primero elegir una unidad

de medida y ver después cuántas veces esa

unidad está contenida en la magnitud a medir.

El resultado de la medida debe ser, por tanto,

el resultado numérico y la unidad empleada en

la medición.

Para medir la longitud de la mesa se

ha elegido como unidad de medida

“el boli”. Miramos cuántas veces el

bolígrafo está contenido en la mesa.

El resultado es 7 bolis.

Aunque existe un número muy grande de magnitudes y se puede elegir para su medida una cantidad

enorme de unidades, la medida de cualquier magnitud se reduce a la medida de un número muy

pequeño de magnitudes llamadas magnitudes fundamentales.

El Sistema Internacional de Unidades (S.I.), creado en 1960, es el sistema mundialmente aceptado.

Está basado en el Sistema Métrico y consta de siete magnitudes fundamentales y sus correspondientes

unidades de medida (todas basadas en fenómenos físicos fundamentales, excepto la unidad de masa: el

kilogramo)

Obtener la ecuación de dimensiones de una magnitud derivada es expresar ésta como producto

de las magnitudes fundamentales.

Para obtener la ecuación dimensional de una magnitud derivada:

 Deberemos partir de su ecuación de definición.

 Hay que manipular la ecuación de definición hasta lograr que se pueda expresar en función de las

magnitudes fundamentales.

F y Q 1.º Bachillerato. IES La Magdalena. Avilés. Asturias Análisis dimensional

Ejemplo 1.

Obtener la ecuación dimensional de la velocidad.

La velocidad es una magnitud derivada.

Su ecuación de definición es:

Su ecuación de dimensión, será:

e v

t

1

L

v L T

T

  ^ ^   

Ejemplo 2.

Obtener la ecuación dimensional de la aceleración.

La aceleración es una magnitud derivada.

Su ecuación de definición es:

Su ecuación de dimensión, será:

v a

t

1

2

L T

a L T

T

Ejemplo 3.

Obtener la ecuación dimensional de la fuerza

La fuerza es una magnitud derivada.

Su ecuación de definición es:

Su ecuación de dimensión, será:

F  m a

2 2 F M L T M L T

          

Ejemplo 4.

Obtener la ecuación dimensional de la energía

cinética

La energía es una magnitud derivada.

Su ecuación de definición es:

Su ecuación de dimensión, será:

es un número sin dimensiones.

1 2 2 2

c

E M L T M L T

   ^ ^ ^     

2 c

E m v

2

Utilidad del análisis dimensional

La ecuación de dimensiones puede servir para determinar la unidad de medida de la

magnitud considerada.

Por ejemplo, a partir de la ecuación de dimensiones de la fuerza (ejemplo 3) se deduce que la

unidad de fuerza en el S.I. es el kg. m. s

  • o newton (N). Es decir N = kg. m. s -

También puede servirnos para comprobar si una ecuación es correcta o no , ya que cualquier

ecuación debe ser dimensionalmente homogénea o, lo que es lo mismo, ambos miembros han

de tener la misma ecuación de dimensiones.

Ejemplo. ¿Cuál de las ecuaciones siguientes es correcta?

Para todas ellas el primer miembro tiene como ecuación dimensional:

Veamos cual es la ecuación dimensional del segundo miembro:

2 2

s a t ; s v t ; s a t

2 2

 s^  L

v t L T T L T

2

2 1 a t L T T L T

   ^ ^ ^     

a t L T T L

2

Por tanto la ecuación correcta es la última pues es la única

que cumple la condición de homogeneidad (ambos miembros

tienen la misma ecuación de dimensiones)