A menudo nos referimos a la física diciendo que es la ciencia que estudia aquellos fenómenos en los que no cambia la naturaleza de la materia que en ellos interviene. Esta definición no es tan clara y precisa como parece, e incluso es inexacta. Los fenómenos en los que más cambia la naturaleza de la materia y sus propiedades también son objetivo de la física: las
transmutaciones nucleares.
La etimología de la palabra nos orienta un poco más: las cosas de la naturaleza es el significado de la palabra griega de la que deriva. Pero ¿acaso no es éste el objeto de cualquier ciencia de la naturaleza (biología, geología, química..,)? Tal vez lo más exacto fuera decir que la física estudia aquellas cosas de la naturaleza de las cuales no se ocupan específicamente otras ciencias naturales, a las que, además, suministra sus últimas y básicas explicaciones.
Su Medida
Cuando en física se pretende estudiar un fenómeno, por ejemplo el paso de una corriente eléctrica por un hilo metálico, se empieza por observar todos aquellos aspectos que pueden ser modificados en el proceso: longitud del hilo, temperatura, tiempo, etc. Las variaciones de estos factores son los efectos visibles del fenómeno. Para precisar su valor, se realiza la operación de medirlos.
Todas las características de un fenómeno que son medibles, se denominan magnitudes. La longitud, la velocidad, el tiempo, la fuerza son magnitudes.
El dolor es un factor que acompaña a algunos procesos naturales, pero no es una magnitud, no es medible.
Medir una magnitud consiste en compararla con otra magnitud patrón que se toma como unidad. El resultado de la medida es una cantidad, es decir, un número seguido de la unidad utilizada, por ejemplo, 2 minutos, 7 metros, 35 gramos, etc. Decir que una distancia es 7, carece de significado.
La elección de la unidad es, en principio arbitraria. En la práctica se emplean indistintamente diferentes unidades para medir algunas magnitudes. El kilogramo y la kilogramo, el metro y la pulgada, son unidades igualmente corrientes, según las naciones.
La elección de las unidades de medida no influye en las leyes físicas, sin embargo para la comunicación de los conocimientos aparece la necesidad de unificar las unidades que se emplean.
En cada nación existen organismos o comisiones oficiales que trabajan en la definición y adopción de unidades. También existen lugares cuya misión es conservar los patrones de unidades, es decir, objetos físicos en los que se han materializado las principales unidades.
Todos estos trabajos se realizan para que las unidades, aunque arbitrarias, sean precisas e invariables. Hoy en día, todas las unidades están definidas de forma clara y con mucha precisión.
Los nombres y símbolos de las unidades tienen que cumplir una serie de normas que trataremos de seguir ya que se trata de un lenguaje internacional.
Cada unidad tiene un símbolo que lo caracteriza y no debe utilizarse otro. Los nombres de las unidades se escriben en minúsculas, excepto si son nombres propios, por ejemplo, las unidades que han tomado los nombres de físicos famosos como Newton, Pascal o Joule se escriben N, Pa y J, etc. Los símbolos no van seguidos del punto que acompaña a las abreviaturas.
Pero ¿qué es un fenómeno? Intuitivamente sabemos que se ha producido un fenómeno cuando «ha pasado algo», es decir, cuando se ha modificado alguna propiedad. Estas propiedades que se pueden modificar se llaman magnitudes físicas. Pero la física intenta estudiar los fenómenos y sus leyes; para ello se reproducen los fenómenos de manera controlada (en el laboratorio) y se modifica una a una cada magnitud, con el objeto de ver cómo varían los resultados –efectos– . De esta forma se obtienen leyes que permiten hacer predicciones, es decir, conocer a priori los resultados ante nuevas situaciones. Esto nos exige intentar cuantificar cada magnitud, expresarla con un valor que permita compararla con otras situaciones, relacionarla con otras magnitudes, en fin calcular. Por decirlo en dos palabras: necesitarnos medir.
Y, ¿qué es medir? Medir es comparar una magnitud con otra de la misma especie que nos sirve de unidad. La unidad la podemos elegir de forma totalmente arbitraria. Al comparar una magnitud con la unidad, algunas veces obtenemos un número: una una variación de temperatura, un volumen, la masa un cuerpo, una cierta energía; son magnitudes escalares. Otras veces, en cambio, esto no es así. El principal de estos casos, es el de aquellas magnitudes de las que deberemos indicar la dirección, el sentido y el punto de aplicación, además de cuantas veces son mayores que la unidad, para caracterizarlas; no basta con decir cuánto nos hemos desplazado, hay que indicar desde y hacia dónde para saber dónde estamos: son las magnitudes vectoriales; aparte del desplazamiento también lo son, entre otras, la velocidad y la fuerza.
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