CAPÍTULO 2 / TEMA 6 La materia y sus propiedades ...
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CAPÍTULO 2 / TEMA 6
La materia y sus propiedades
INSTRUMENTOS Y ESCALAS DE MEDICIÓNDesde la Antigüedad ha existido la necesidad de medir magnitudes, sin embargo, es a partir de inicios del siglo XVIII que se crearon sistemas absolutos de unidades. Hoy en día existen diversos sistemas e instrumentos de medición basados en patronesaceptados universalmente.
Es un proceso en el que se comparan magnitudes con una unidad estandarizada. Una medida no es más que el producto de un número con la unidad patrón, por ejemplo, si la longitud de una cuerda es de 2 metros, quiere decir que la cuerda es 2 veces más larga que la unidad patrón denominada metro.
Por lo tanto, toda magnitud física es medible y su medición va acompañada del valor numérico junto a la unidad que le corresponda.
¿QUÉ ES LA MEDICIÓN?
Longitud
La longitud es la mayor de las dos dimensiones principales de las cosas o figuras planas. Su unidad fundamental es el metro.
UNIDADES BÁSICAS DEL SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI)
Es una colección de unidades de medidas estandarizadas, consistentes y uniformes. Éstas surgieron de la necesidad de establecer características o condiciones específicas para poder medir y contabilizar las cosas.
En la actualidad existen diversos sistemas de unidades:
• El Sistema Internacional de Unidades (SI), el más utilizado actualmente.• El Sistema Cegesimal de Unidades (CGS), cuyas siglas representan sus unidades básicas: el centímetro, el gramo y el segundo.• El Sistema Anglosajón de Unidades, basado en la libra, la yarda y el segundo.
¿QUÉ ES UN SISTEMA DE UNIDADES?
MARS CLIMATE ORBITER
La NASA envió este satélite en 1998, el cual se destruyó durante el
lanzamiento por un error en la conversión
de unidades.
La altura humana se mide de pies a cabeza.
Es una propiedad de los cuerpos que puede medirse, como la longitud, el tamaño y
el peso.
¿QUÉ ES UNA MAGNITUD?
- La exactitud se refiere a la cercanía del valor real con las mediciones de un sistema
de medición.
- La precisión se refiere a la cercanía de las mediciones entre ellas.
CARACTERÍSTICAS DE UN SISTEMA DE MEDIDAS
MAGNITUD SISTEMAINTERNACIONAL
Longitud
SISTEMACEGESIMAL
SISTEMA ANGLOSAJÓN
Masa
Tiempo
Superficie
Volumen
Fuerza
metro (m)
kilogramo (kg)
segundo (s)
metro cuadrado (m2)
metro cúbico (m3)
newton (N)
centímetro (cm)
gramo (g)
segundo (s)
centímetro cuadrado (cm2)
centímetro cúbico (cm3)
dina (dyn)
yarda (yd)
libra (lb)
segundo (s)
pulgada cuadrada (in2)
pulgada cúbica (in3)
libra (lbf)
Metro (m)Se define como la longitud del trayecto que recorre la luz en el vacío durante un tiempo de 1/299.792.458 de segundo.
Kilogramo (kg)Es igual a la masa del prototipo internacional del kilogramo que fue adoptado en la Conferencia General de Pesas y Medidas y se encuentra en la Oficina Internacional de Pesas y Medidas.
La forma del prototipo es cilíndrica con 39 mm de altura y 39 mm de diámetro. Su composición consiste en una aleación de 90 % de platino y 10% de iridio, con21.500 kg/m³ de densidad.
¿Con qué instrumento se mide la longitud?La longitud puede medirse con una cinta métrica, calibrador vernier o regla graduada.
Masa
La masa es aquella propiedad extensiva que indica la cantidad de materia que posee un cuerpo. Su unidad fundamental es el kilogramo.
QUIERO SABER SOBRE...
Las unidades de medida que usamos para medir la cantidad de agua, para preparar una taza de té o la cantidad de jabón necesaria para lavar ropa son casos comunes de la medición de magnitudes físicas en la vida cotidiana.
QUIERO SABER SOBRE...
El método escalera sirve para calcular los distintos tipos de equivalencia en la conversión de unidades de longitud.
El Sistema Internacional de Unidades es el sistema de unidades aceptado en la mayoría
de países y por ende el más usado. Es conocido también como Sistema Internacional
de Medidas y fue creado en 1960 por la Conferencia General de Pesas y Medidas.
SISTEMA INTERNACIONALDE UNIDADES
La masa es la cantidad de materia que posee un cuerpo, en cambio, el peso es la
fuerza que ejerce la gravedad sobre un cuerpo de determinada masa.
MASA ≠ PESO
Estados Unidos, Liberia y Birmania son los únicos países del mundo que no han adoptado elSistema Internacional de Unidades.
¿SABÍAS QUÉ?
Una de las características de las ondas del espectro electromagnético es su longitud. Ésta permite conocer la frecuencia de las mismas y realizar un estudio para conocer otras características de los cuerpos que la emiten, por ejemplo, las estrellas.
UNIDAD SÍMBOLO
Kilómetro
EQUIVALENCIA EN METROS
Hectómetro
Decámetro
Metro
Decímetro
Centímetro
km
hm
dam
m
dm
cm
1.000 m
100 m
10 m
1 m
0,1 m
0,01 m
Milímetro mm 0,001 m
INSTRUMENTOS PARA MEDIR LA LONGITUD
Metro Vernier Regla graduada
También conocida como flexómetro o metro, es una cinta con líneas marcadas a lo largo de ella. Estas líneas representan
las unidades de medida con las subdivisiones correspondientes.
CINTA MÉTRICA
¿Con qué instrumento se mide la masa?La masa se puede medir con una balanza, báscula o espectrómetro de masas.
Tiempo
El tiempo es un concepto físico que permite medir los cambios de los cuerpos. Su unidad fundamental es el segundo.
Segundo (s)Es la duración de 9.192.631.770 períodos de la transición durante los dos niveles hiperfinos del átomo de cesio 133 en su estado fundamental.
¿Con qué instrumento se mide el tiempo?El tiempo se mide con el reloj, el cronómetro y los calendarios.
Intensidad de corriente eléctrica
La corriente eléctrica es el movimiento de la electricidad a lo largo de un conductor. Para medir su intensidad la unidad fundamental es el amperio.
UNIDAD SÍMBOLO
Kilogramo
EQUIVALENCIA EN GRAMOS
Hectogramo
Decagramo
Gramo
Decigramo
Centigramo
kg
hg
dag
g
dg
cg
1.000 g
100 g
10 g
1 g
0,1 g
0,01 g
Miligramo mg
UNIDAD EQUIVALENCIA1 minuto
1 hora
1 día
1 semana
1 quincena
1 mes
60 segundos
60 minutos =3.600 segundos
24 horas
7 días
15 días
De 28 a 31 días
1 trimestre 3 meses
1 semestre
1 año
1 bienio
1 trienio
1 lustro
1 década
6 meses
365 días
2 años
3 años
5 años
10 años
1 siglo 100 años
1 milenio 1.000 años
0,001 g
Kilogramo prototipo hecho con una aleación de platino e iridio.
INSTRUMENTOS PARA MEDIR LA MASA
Balanza electrónica Báscula Espectrómetro de masas
INSTRUMENTOS PARA MEDIR EL TIEMPO
QUIERO SABER SOBRE...
La balanza es un instrumento de laboratorio usado para determinar la masa de un cuerpo por medio de una
operación denominada “pesada”.
QUIERO SABER SOBRE...
Las medidas de tiempo se emplean para establecer períodos de duración
de sucesos o eventos. La unidad básica para medir el tiempo es el
segundo (s).
Reloj Cronómetro Calendario
CORRIENTEELECTRICA
Electroneslibres
Cable sin corriente Cable con corriente
Dirección dela corriente
Átomo metálico
Cable
Flujo deelectrones
La corriente eléctrica se define en sentido contrario al desplazamiento de electrones.
Amperio (A)
La Oficina Internacional de Pesas y Medidas adopta la siguiente definición: “el amperio es aquella corriente constante que circula en dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de una sección circular despreciable y que están situados a una distancia de 1 m de distancia uno del otro, que produciría entre estos conductores una fuerza igual a 2 x 10-7 newton por cada metro de longitud”.
1 A = C = Coulomb s segundo
¿Con qué instrumentos se mide la intensidad de corriente eléctrica?La corriente eléctrica se mide con amperímetros o galvanómetros.
Temperatura
La temperatura es el grado mayor o menor de calor que tienen los cuerpos. Su unidad fundamental de medida es el kelvin.
Kelvin (K)Es una unidad de temperatura termodinámica y se considera como la fracción 1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua.
Otras unidades de temperatura
°C = K - 273,15
°F = K 9 - 459,67 5
¿Con qué instrumentos se mide la temperatura?La temperatura se mide con termómetros o pirómetro.
¿SABÍAS QUÉ?
La unidad año-luz, se refiere a la distancia que la luz puede recorrer en el periodo de un año; el símbolo que lo representa es “ly” (por sus siglas en inglés).
QUIERO SABER SOBRE...
La corriente eléctrica consiste en el desplazamiento ordenado de cargas eléctricas a través de un conductor. Estas cargas son generalmente electrones.
QUIERO SABER SOBRE...
El calor y la temperatura son dos conceptos muy relacionados que permiten explicar por qué podemos percibir lo frío de la nieve o lo caliente del agua hirviendo. En base a ciertos principios científicos, el ser humano diseñó varias escalas que permiten medir la temperatura de los cuerpos.
NOMBREAndré-Marie Ampère
FECHA DE NACIMIENTO20 de enero de 1775
LUGARFrancia
OCUPACIÓNFilosofo, físico, matemáticoe ingeniero
En su honor la unidad de medida de intensidad de corriente eléctrica se llama amperio.
Es un instrumento que detecta cantidades de corriente con una resistencia en
paralelo, llamada "resistencia shunt".
¿QUÉ ES UN AMPERÍMETRO?
UNIDAD SÍMBOLO
Milikelvin
EQUIVALENCIA EN KELVIN
Microkelvin
Nanokelvin
Kilokelvin
Megakelvin
mK
µK
nK
kK
MK
0,001 K
0.000001K
10−9 K
1.000 K
1.000.000 K
INSTRUMENTOS PARA MEDIR LA TEMPERATURA
Termómetro Pirómetro
Cantidad de sustancia
La cantidad de sustancia es igual a la cantidad de átomos, moléculas, iones o partículas subatómicas presentes. Su unidad fundamental es el mol.
Mol (mol)Es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas entidades elementales como átomos hay en 0,0012 kilogramos de carbono-12, el cual equivale a 6,02 x 1023 formas microscópicas. Este valor es llamado constante o número de Avogadro.
1 mol de cualquier sustancia = 6,022 x 1023 unidades elementales1 mol de gas ideal = 22,4 L del gas (a 0 °C y 1 atm)
Conversión de moles
Intensidad luminosa
La intensidad luminosa es la cantidad de flujo luminoso que se distribuye en cada dirección del espacio emitida por una fuente de luz. Su unidad fundamental es la candela.
Candela (cd)
Es la intensidad luminosa, en cierta dirección, proveniente de una fuente que emite una radiación monocromática con una frecuencia de 540x1012 Hz, la cual tiene una intensidad energética en esa dirección de 1/683 W por estereorradián.
cd = lm = flujo luminoso sr esteroradián
¿Con qué se mide la intensidad luminosa?La intensidad luminosa se mide con un luxómetro.
La masa molecular del agua es 18 g/mol. Es decir, por cada mol de agua existen 18 g de agua.
La luz es una onda transversal y electromagnética porque se puede propagar en el vacío. Alcanza una
velocidad máxima en el vacío de 3.108 m/s. En cualquier otro medio la velocidad de la
luz es inferior. En el agua es de225.000 km/s, y en el vidrio
de 200.000 km/s.
¿QUÉ ES LA LUZ?
El flujo luminoso es la medida de la potencia luminosa.
Es un instrumento que permite medir la luminosidad. Funciona con unas celdas
fotovoltaicas y un circuito integrado que recibe la luz y la transforma
en electricidad.
¿QUÉ ES UN LUXÓMETRO?
Presión
La presión es la fuerza que ejerce un cuerpo sobre una superficie. Su unidad de medida es el pascal.
ALGUNAS UNIDADES DERIVADAS
Pascal (Pa)
Es la presión uniforme que al actuar en una superficie plana de 1 metro cuadrado ejerce perpendicularmente a dicha superficie una fuerza total de 1 newton.
Pa = N m2
Otras unidades de presión
Newton (N)Es la fuerza que acelera a 1 metro por segundo una masa de 1 kilogramo.
N = kg . m s2
¿Con qué instrumento se mide la presión?La presión se mide con barómetros y manómetros.
Es la presión ejercida por la sangre sobre las paredes de las arterias. Se mide con un
estetoscopio y un esfigmomanómetro.
PRESIÓN ARTERIAL
UNIDAD SÍMBOLO
Pascal
EQUIVALENCIA EN OTRAS UNIDADES
Bar
Atmósfera
Torr
Libra por pulgada
cuadrada
1 Pa
1 bar
1 atm
1 Torr
1 PSI
1 N/m2
10N/cm2
760 Torr
1 mmHg
0,068 atm
EQUIVALENCIA EN PA
1
100.000
101.325
133,32
6.894,75
INSTRUMENTOS PARA MEDIR PRESIÓN
VacuómetroBarómetro Manómetro
Fuerza
El término fuerza hace referencia a la capacidad que presenta un agente de cambiar o alterar la forma de algún material o cuerpo que presenta cierta masa, así como su movimiento. Su unidad de medida es el newton.
La fuerza es la acción de halar o empujar un cuerpo.
NOMBREIsaac Newton
FECHA DE NACIMIENTO25 de diciembre de 1642
LUGARInglaterra
OCUPACIÓNAstrónomo, físico y matemático
Gracias a sus aportaciones en la física se nombró en su honor a la unidad de medida de la fuerza.
Es un instrumento inventado por Isaac Newton que se utiliza para medir fuerzas.
Está constituido por dos ganchos y un muelle que se estira al colgar en uno de los extremos un cuerpo, lo que provoca que el
cursor se mueva e indique el valor de la fuerza en la escala de medida.
¿QUÉ ES UN DINAMÓMETRO?
Otras unidades de fuerza
El litro también es usado para medir volúmenes de líquidos o recipiente, y aunque está aceptado en el SI, no forma parte de este sistema.
1 m3 = 1.000 dm3 = 1.000 L1 dm3 = 1.000 cm3 = 1 L = 1.000 mL1 cm3 = 1 mL
¿Con qué instrumento de mide la fuerza?La fuerza se mide con dinamómetros.
Superficie
La superficie representa la extensión de un cuerpo y considera dos dimensiones: largo y ancho. Su unidad de medida es el metro cuadrado.
Metro cuadrado (m2)Es una unidad derivada del metro. Se define como el área de un cuadrado con lados que miden un metro.
Volumen
El volumen es una propiedad que depende de la cantidad de materia y que indica el espacio que ocupa la misma. Su unidad de medida es el metro cúbico.
Metro cúbico (m3)Es una unidad derivada del metro. Se define como el volumen que ocupa un cuerpo de forma cúbica de un metro por lado.
UNIDAD SÍMBOLO
Dina
EQUIVALENCIA A NEWTON
Kilopondio
Libra-fuerza
dyn
kp
lbf
0,00001 N
9,806 N
4,448 N
UNIDAD SÍMBOLO
Kilómetro cuadrado
EQUIVALENCIA EN METRO CÚBICO
Hectómetro cuadrado
Decámetro cuadrado
km2
hm2
dam2
1.000.000 m2
10.000 m2
100 m2
Metro cuadrado
Decímetro cuadrado
Centímetro cuadrado
m2
dm2
cm2
1 m2
0,01 m2
0,0001 m2
Milímetro cuadrado mm2 0,000001 m2
UNIDAD SÍMBOLO
Kilometro cúbico
EQUIVALENCIA EN METRO CÚBICO
Hectómetro cúbico
Decámetro cúbico
km3
hm3
dam3
1.000.000.000 m3
1.000.000 m3
1.000 m3
Metro cúbico
Decímetro cúbico
Centímetro cúbico
m3
dm3
cm3
1 m3
0,001 m3
0,000001 m3
Milímetro cúbico mm3 0,000000001 m3
QUIERO SABER SOBRE...
La superficie de una figura plana se entiende como la región del plano
delimitada por esa figura y el área es la medida de una superficie. Para
determinar esa magnitud se establece un sistema de medida, con
sus respectivas unidades.
Se observan montañas, cráteres y otras formaciones. Las montañas suelen
encontrarse tanto en forma aislada como en forma de grandes cadenas. Los cráteres
son consecuencia del impactode meteoritos.
¿CÓMO ES LASUPERFICIE LUNAR?
La geometría es una rama de la matemática que se encarga de estudiar todo lo referente a las figuras o cuerpos
geométricos y sus propiedades físicas. Una de ellas es el volumen: espacio que ocupa
un cuerpo y puede medirse demanera cuantitativa.
VOLUMEN DEFIGURAS GEOMÉTRICA
¿Con qué instrumento se mide el volumen?El volumen se mide con probetas, buretas y matraces aforados, entre otros.
Es un instrumento utilizado para medir y dispensar con exactitud volúmenes
variados y conocidos de líquidos. Por esta razón, su uso es muy frecuente en
las titulaciones.
¿QUÉ ES LA BURETA?
INSTRUMENTOS PARA MEDIR EL VOLUMEN
Vaso de precipitado Pipeta
Cilindro graduado
Matraz Erlenmeyer