Cantidades fundamentales frente a cantidades derivadas
La experimentación es un aspecto central de la física y otras ciencias físicas. Las teorías y otras hipótesis se verifican y establecen como verdad científica por medio de experimentos realizados. Las mediciones son una parte integral de los experimentos, donde las magnitudes y las relaciones entre diferentes cantidades físicas se utilizan para verificar la verdad de la teoría o hipótesis probada.
Hay un conjunto muy común de cantidades físicas que a menudo se miden en física. Estas cantidades se consideran cantidades fundamentales por convención. Usando las medidas de estas cantidades y las relaciones entre ellas, se pueden derivar otras cantidades físicas. Estas cantidades se conocen como cantidades físicas derivadas.
Cantidades fundamentales
En todo sistema de unidades se define un conjunto de unidades fundamentales, y las magnitudes físicas correspondientes se denominan magnitudes fundamentales. Las unidades fundamentales se definen de forma independiente y, a menudo, las cantidades se pueden medir directamente en un sistema físico.
En general, un sistema de unidades requiere tres unidades mecánicas (masa, longitud y tiempo). También se requiere una unidad eléctrica. Aunque el conjunto anterior de unidades puede ser suficiente, por conveniencia, algunas otras unidades físicas se consideran fundamentales. c.g.s (centímetro-gramo-segundo), m.k.s (metro-kilogramo segundo) y f.p.s (pies-libra-segundo) son sistemas utilizados anteriormente con unidades fundamentales.
El sistema de unidades SI ha reemplazado gran parte de los sistemas de unidades más antiguos. En el sistema de unidades SI, por definición, las siguientes siete cantidades físicas se consideran cantidades físicas fundamentales y sus unidades como unidades físicas fundamentales.
| Cantidad | Unidad | Símbolo | Dimensiones |
| Longitud | Metro | m | L |
| Misa | Kilogramo | kg | M |
| Hora | Segundos | s | T |
| Corriente eléctrica | Amperios | A | |
| Temperatura termodinámica | Kelvin | K | |
| Cantidad de sustancia | Mole | mol | |
| Intensidad luminosa | Candela | cd |
Cantidades derivadas
Las cantidades derivadas se forman por producto de potencias de unidades fundamentales. En otras palabras, estas cantidades se pueden derivar usando unidades fundamentales. Estas unidades no se definen de forma independiente; dependen de la definición de otras unidades. Las cantidades adjuntas a las unidades derivadas se denominan cantidades derivadas.
Por ejemplo, considere la cantidad vectorial de velocidad. Al medir la distancia recorrida por un objeto y el tiempo que tarda, se puede determinar la velocidad promedio del objeto. Por lo tanto, la velocidad es una cantidad derivada. La carga eléctrica también es una cantidad derivada donde está dada por el producto del flujo de corriente y el tiempo empleado. Cada cantidad derivada tiene unidades derivadas. Se pueden formar cantidades derivadas.
| Cantidad física | Unidad | Símbolo | ||
| ángulo plano | Radián (a) | rad | – | m·m-1 =1 (b) |
| ángulo sólido | Estereorradián (a) | sr (c) | – | m2·m-2 =1 (b) |
| frecuencia | Hercios | Hz | – | s-1 |
| fuerza | Newton | N | – | m·kg·s-2 |
| presión, estrés | Pascal | Pa | N/m2 | m-1·kg·s-2 |
|
energía, trabajo, cantidad de calor |
Julios | J | N·m | m2·kg·s-2 |
| potencia, flujo radiante | vatio | M | J/s | m2·kg·s-3 |
| carga eléctrica, cantidad de electricidad | Culombio | C | – | A·s |
| diferencia de potencial eléctrico, fuerza electromotriz | Voltaje | V | Con/A | m2·kg·s-3·A-1 |
| capacitancia | Faradio | F | C/V | m-2·kg-1·s4·A 2 |
| resistencia eléctrica | Ohmio | V/A | m2·kg·s-3·A-2 | |
| conductancia eléctrica | Siemens | S | A/V | m-2·kg-1·s3·A 2 |
| flujo magnético | Weber | Wb | V·s | m2·kg·s-2·A-1 |
| densidad de flujo magnético | Tesla | T | Wb/m2 | kg·s-2·A-1 |
| inductancia | Enrique | H | Bb/A | m2·kg·s-2·A-2 |
| Temperatura Celsius | Grado Celsius | °C | – | K |
| flujo luminoso | Lumen | película |
cd·sr (c) |
m2·m-2·cd=cd |
| iluminancia | Lujo | lx | lm/m2 | m2·m-4·cd=m-2·cd |
| actividad (de un radionucleido) | Becquerelio | Bq | – | s-1 |
| dosis absorbida, energía específica (impartida), kerma | Gris | Gy | J/kg | m2·s-2 |
| dosis equivalente (d) | Sievert | Sv | J/kg | m2·s-2 |
| actividad catalítica | Katal | kat | s-1·mol | |
¿Cuál es la diferencia entre cantidades fundamentales y derivadas?
• Las cantidades fundamentales son las cantidades base de un sistema de unidades y se definen independientemente de las otras cantidades.
• Las cantidades derivadas se basan en cantidades fundamentales y se pueden dar en términos de cantidades fundamentales.
• En las unidades SI, las unidades derivadas a menudo reciben nombres de personas como Newton y Joule.
