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Hola
Andrés. Deseo que discutamos un poco sobre lo que
conocemos como análisis dimensional. |
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No hay
problema, Jorge. Es un tema interesante. Chicas, ¿ustedes
desean participar? |
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Me encantaría
, pero debo acompañar a mi madre a realizar unas compras
al supermercado. |
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Yo participo.
Tranquila Juliana, luego lo discutiremos tú y yo. |
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Para
empezar nuestra discusión recordemos que hemos convenido
escoger como magnitudes fundamentales a la longitud, a
la masa, al tiempo y a la corriente eléctrica. Ahora sí
Jorge, dime, ¿qué entiendes por dimensión de una
magnitud física? |
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El
tema es algo abstracto. Pero concentrémonos en los
siguientes párrafos que alguna vez extraje de un buen
texto de física (L.A. Sena. Unidades de la magnitudes
físicas y sus dimensiones. Editorial MIR. Moscú1977).
"Si
con la variación de la unidad de longitud en n veces
varía la unidad derivada en np veces, ésta
(la unidad derivada) será de dimensión p respecto
a la unidad de longitud. Análogamente se podría
decir con la dimensión de la unidad derivada respecto
a la unidad de masa y a la unidad de tiempo.
En
definitiva si cierta magnitud A es de dimensión p, q,
r respecto a las unidades de longitud, masa y tiempo
entonces , simbólicamente, esto se escribe en forma
[A]=(L)P(M)q(T)r
donde
los corchetes , entre los cuales se ha puesto
el símbolo de la magnitud A, significan que se trata
de la dimensión de la unidad de esta magnitud, mientras
que los símbolos L. M y T representan en sí las designaciones
generalizadas de las unidades de longitud, masa y tiempo
sin indicar la dimensión concreta de las unidades". |
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Oye Jorge,
¿esto significa que la dimensión de la magnitud
área es 2 respecto a la unidad longitud?. |
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Correcto,
Vanesa, le has dado una buena interpretación a los párrafos
que les he leído. Además, según dichos párrafos, deberíamos
escribir la ecuación dimensional de área así:
[A]=
L2 |
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Visto
así, el asunto parece sencillo. Pero, Jorge ¿Esto significaría
que uno podría rellenar una figura plana (por ejemplo,
un rectángulo) con hilos sin ningún espesor? Si
es así, no veo como se puede hacer. |
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No
Vanesa. Aquí es donde se puede llegar a confusiones
muy severas. La ecuación dimensional de área es una
representación de ella en función de la unidad longitud,
pero no representa la esencia física de la magnitud
área.
Así por ejemplo,
la rapidez se obtiene de realizar el cociente entre
la longitud recorrida por un cuerpo y el tiempo empleado
en recorrerla. Es decir, la ecuación dimensional de
la magnitud rapidez V es:
[V]=L/T
o sea, [V]=LT-1
Sin embargo cada
magnitud conserva su identidad física independiente
de las otras. Una cosa es longitud, otra cosa es tiempo
y otra cosa muy diferente es velocidad.. |
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Esa
interpretación me parece compleja. |
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Estoy
de acuerdo. Otros físicos interpretan el asunto de otra
forma. Pero es interesante filosofar un poco.
De todas formas
escribir las ecuaciones dimensionales de las magnitudes
físicas es en general sencillo. ¿Qué opinas Andrés?
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Estoy
de acuerdo. |
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En
la siguiente tabla hay algunos ejemplos, que de todas
formas iremos aclarando en la medida que avancemos con
nuestro curso de Física Preuniversitaria.
| Area:
[A]=L2 |
Aceleración:
[A]=LT-2 |
Potencia
[P]=ML2T-3 |
| Volumen:
[V]=L3 |
Fuerza:
[F]=MLT-2 |
Coeficiente
de rozamiento:
[µ]=1 |
| Velocidad:
[V]=LT-1 |
Energía:
[E]=ML2T-2 |
Momentum
lineal:
[P]=MLT-1 |
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Jorge,
veo en la tabla anterior que el coeficiente de rozamiento
no tiene dimensiones . ¿Tiene relación eso
con lo que he escuchado que algunas magnitudes son adimensionales?.¿
Es esto cierto? y si así lo es, ¿qué significa? |
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Vanesa,
eso es cierto.
Si una magnitud
derivada no dependen de la dimensión de cualquiera
de las unidades fundamentales, se dice que
ella es de dimensión nula respecto a la unidad fundamental
correspondiente.Además puede resultar que la
magnitud no dependa de ninguna de las unidades fundamentales.
A semejante magnitud se le denomina adimensional o de
dimensión nula respecto a todas las magnitudes admitidas
como fundamentales. Este es el caso de la unidad radián
utilizada en la medida del ángulo plano. A estas magnitudes
se les coloca como ecuación dimensional la unidad. Así:
[Angulo
Plano]=1 |
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Jorge,
algunos autores de prestigio le dan dimensionalidad al
ángulo plano. ¿Tú que opinas? |
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Si,
eso he leído. En este caso estos autores agregan el
ángulo plano como una magnitud física fundamental ,
por lo que le dan dimensión 1 respecto a ella misma,
de manera análoga a, como la longitud es de dimensión
1 respecto a ella. Pero nuevamente recordemos que el
asunto es de convenir cuales serán las magnitudes fundamentales.
En nuestro caso ( y en el
caso del SI) , no hemos considerado al ángulo plano
como magnitud fundamental. |
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Oye Jorge,
y ¿para qué se usan las ecuaciones dimensionales? |
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Vanesa,
eso sí es lo que podríamos llamar una pregunta
pragmática.
Mira, uno de sus
principales usos es para chequear si algún análisis
físico nos ha llevado a un resultado equivocado.
Por ejemplo: supongamos
que el resultado de un análisis debe tener dimensiones
de velocidad (LT-1); pero al escribir la
ecuación dimensional de la magnitud obtenida nos
da
[magnitud
obtenida]= LT
que
no es la ecuación dimensional de velocidad. Esto nos
hace concluir que algo anda mal y debemos revisar los
cálculos. Obviamente un análisis dimensional
correcto no significa necesariamente la validez definitiva
del resultado; pero, en todo caso, nos dice que estamos
bien orientados. |
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Comprendo.
Bueno señores,
ahora es a mí a quien le toca invitar a un sabroso café
colombiano. |
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Conversión
de unidades
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Agradecemos al docente de la Esculela
de Física de la Universidad Nacional de Colombia sede
Medellín. profesor Jairo Orlando López, quien
revisó cuidadosamente el contenido de esta página
(junio de 2002).
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