Medición

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Magnitudes escalares y vectoriales

Dentro de la física podemos encontrar magnitudes que pueden quedar perfectamente definidas con el valor de su medida y su unidad. Este tipo de magnitudes reciben el nombre de magnitudes escalares. Al igual, podemos encontrar magnitudes que necesitan también una dirección y un sentido para quedar totalmente definidas, a las cuales se le llaman magnitudes vectoriales.

Tipos de magnitudes.

  • Escalares.

Masa
Tiempo
Rapidez
Distancia
Corriente eléctrica
Longitud
Temperatura

  • Vectoriales.

Desplazamiento
Velocidad
Aceleración
Fuerza

Vectores y su representación

Dentro de la física se conoce un vector cómo una magnitud física definida en un sistema de referencia que se caracteriza por tener módulo (o longitud) y una dirección (u orientación).

Se llama vector ejemplo b04153f9681e5b06066357774475c04aaef3a8bd Vectores y su representación, que indican su origen y extrema de dimensión 205e33e6845813cc72ca346b896a7945f90ca373 Vectores y su representación a una tupla de 205e33e6845813cc72ca346b896a7945f90ca373 Vectores y su representación números reales (que se llaman componentes del vector). El conjunto de todos los vectores de dimensión 205e33e6845813cc72ca346b896a7945f90ca373 Vectores y su representación se representa como c510b63578322050121fe966f2e5770bea43308d Vectores y su representación (formado mediante el producto cartesiano).

Así, un vector 938604e64c1ad8f446b3866942a73f3990ed6171 Vectores y su representación perteneciente a un espacio c510b63578322050121fe966f2e5770bea43308d Vectores y su representación.

Un vector también se puede ver desde el punto de vista de la geometría como vector geométrico (usando frecuentemente el espacio tridimensional f936ddf584f8f3dd2a0ed08917001b7a404c10b5 Vectores y su representación ó bidimensional e150115ab9f63023215109595b76686a1ff890fd Vectores y su representación).

Un vector fijo del plano euclídeo es un segmento orientado, en el que hay que distinguir tres características:

  • módulo: la longitud del segmento
  • dirección: la orientación de la recta
  • sentido: indica cual es el origen y cual es el extremo final de la recta.

Los vectores fijos del plano se denotan con dos letras mayúsculas.

Características de los vectores.

Un vector se puede definir por sus coordenadas, si el vector esta en el plano xy.

Si un vector es de tres dimensiones reales, representado sobre los ejes x, y, z.

Si representamos el vector gráficamente podemos diferenciar la recta soporte o dirección.

Algunos ejemplos de magnitudes físicas que son magnitudes vectoriales: la velocidad con que se desplaza un móvil, ya que no queda definida tan solo por su módulo que es lo que marca el velocímetro, en el caso de un automóvil, sino que se requiere indicar la dirección (hacia donde se dirige), la fuerza que actúa sobre un objeto, ya que su efecto depende además de su magnitud o módulo, de la dirección en la que actúa; también, el desplazamiento de un objeto, pues es necesario definir el punto inicial y final del movimiento.

Medida de la masa

La masa es una magnitud que expresa la cantidad de materia de un cuerpo, medida por la inercia de este, que determina la aceleración producida por una fuerza que actúa sobre él. Es una propiedad extrínseca de los cuerpos que determina la medida de la masa inercial y de la masa gravitacional. La unidad utilizada para medir la masa en el Sistema Internacional de Unidades es el kilogramo(kg). Es una magnitud escalar.

El tornillo micrómetro o palmer

Es un instrumento de medición  basado en un tornillo micrométrico que sirve para valorar el tamaño de un objeto con gran precisión, en un rango del orden de centésimas o de milésimas de milímetro (0,01 mm y 0,001 mm, respectivamente).

El micrómetro usa el principio de un tornillo para transformar pequeñas distancias que son demasiado pequeñas para ser medidas directamente, en grandes rotaciones que son lo suficientemente grandes como para leerlas en una escala. La precisión de un micrómetro se deriva de la exactitud del tornillo roscado que está en su interior.

El calibrador o vernier

El calibre, también denominado calibrador, cartabón de corredera o pie de rey, es un instrumento de medición, principalmente de diámetros exteriores, interiores y profundidades, utilizado en el ámbito industrial. El vernier es una escala auxiliar que se desliza a lo largo de una escala principal para permitir en ella lecturas fraccionales exactas de la mínima división. Para lograr lo anterior, una escala vernier está graduada en un número de divisiones iguales en la misma longitud que n-1 divisiones de la escala principal; ambas escalas están marcadas en la misma dirección.

Es un instrumento sumamente delicado y debe manipularse con habilidad, cuidado, delicadeza, con precaución de no rayarlo ni doblarlo (en especial, la colisa de profundidad). Deben evitarse especialmente las limaduras, que pueden alojarse entre sus piezas y provocar daños.

Consta de una “regla” con una escuadra en un extremo, sobre la cual se desliza otra destinada a indicar la medida en una escala. Permite apreciar longitudes de 1/10, 1/20 y 1/50 de milímetro utilizando el nonio. Mediante piezas especiales en la parte superior y en su extremo, permite medir dimensiones internas y profundidades. Posee dos escalas: la inferior milimétrica y la superior en pulgadas.

  1. Mordazas para medidas externas.
  2. Mordazas para medidas internas.
  3. Sonda para medida de profundidades.
  4. Escala con divisiones en centímetros y milímetros.
  5. Escala con divisiones en pulgadas y fracciones de pulgada.
  6. Nonio para la lectura de las fracciones de milímetros en que esté dividido.
  7. Nonio para la lectura de las fracciones de pulgada en que esté dividido.
  8. Botón de deslizamiento y freno.

Medición de la longitud

La longitud es un concepto métrico definible para entidades geométricas sobre la que se ha definido una distancia. Podemos calcular la longitud concretamente, dado un segmento, curva o línea fina, de la cual podemos definir su longitud a partir de la noción de distancia.

La longitud es una medida de una dimensión (lineal; por ejemplo la distancia en m), mientras que el área es una medida de dos dimensiones (al cuadrado; por ejemplo m²), y el volumen es una medida de tres dimensiones (cúbica; por ejemplo m³).

El largo o longitud dimensional de un objeto es la medida de su eje tridimensional y. Esta es la manera tradicional en que se nombraba a la parte más larga de un objeto (en cuanto a su base horizontal y no su alto vertical). En coordenadas cartesianas bidimensionales, donde solo existen los ejes xy no se denomina «largo». Los valores x indican el ancho (eje horizontal), y los y el alto (eje vertical).

Nota: Para la medición de la longitud se pueden emplear las nociones matemáticas y las físicas.

Proceso de mediciones

El proceso de medición se requiere para determinar  caracterizaciones, el cual puede realizarse bajó algunos criterios como:

Definición 1. Determinar la magnitud de un objeto en cuanto a cantidad.

Definición 2.  Comparar la cantidad desconocida que queremos determinar y una cantidad conocida de la misma magnitud, que elegimos como unidad.

Los procesos de medición de magnitudes físicas que no son dimensiones geométricas entrañan algunas dificultades adicionales, relacionadas con la precisión y el efecto provocado sobre el sistema. Así cuando se mide alguna magnitud física se requiere en muchas ocasiones que el aparato de medida interfiera de alguna manera sobre el sistema físico en el que se debe medir algo o entre en contacto con dicho sistema. En esas situaciones se debe poner mucho cuidado, en evitar alterar seriamente el sistema observado.

Hay muchas formas de realizar la medición, para obtener una medida deseada, entré las cuáles tenemos:

  • Medición directa.

La medida o medición directa se obtiene con un instrumento de medida que compara la variable a medir con un patrón. Así, si se desea medir la longitud de un objeto, puede usarse un calibrador. Obsérvese que se compara la longitud del objeto con la longitud del patrón marcado en el calibrador, haciéndose la comparación distancia-distancia. También, se da el caso con la medición de la frecuencia de un ventilador con un estroboscopio, La medición es la frecuencia del ventilador (número de vueltas por tiempo) frente a la frecuencia del estroboscopio (número de destellos por tiempo).

  • Medición indirecta.

Medición indirecta es aquella en la que una magnitud buscada se estima midiendo una o más magnitudes diferentes, y se calcula la magnitud buscada mediante cálculo a partir de la magnitud o magnitudes directamente medidas.

Ejemplo 1: Se quiere medir la temperatura de un litro de agua, pero no existe un medidor de comparación directa para ello. Así que se usa un termopar, del cual, al ingresar los alambres de metal al agua, se dilatan y dicha dilatación se convierte en una diferencia de potencial gracias a un transductor, que es función de la diferencia de temperatura.