Las magnitudes fundamentales y derivadas son las magnitudes físicas que permiten expresar cualquier cantidad o medición de los cuerpos.  

La imagen superior muestra las unidades en las que se miden las magnitudes fundamentales y derivadas. El peso se mide en kilogramo, la distancia en metros, el tiempo en segundos, la corriente en amperios... En el siguiente apartado se explicará más detenidamente.

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.

Tipos de magnitudes: fundamentales y derivadas

Magnitudes fundamentales

En cada sistema de unidades se define un conjunto de unidades fundamentales cuyas magnitudes físicas se denominan magnitudes fundamentales.

Las unidades fundamentales se definen independientemente y, a menudo, las cantidades son directamente medibles en un sistema físico.

En general, un sistema de unidades requiere tres unidades mecánicas (masa, longitud y tiempo). También se requiere una unidad eléctrica.

Las magnitudes que no dependen de ninguna otra magnitud física para su medición se conocen como magnitudes fundamentales, no dependen de ninguna otra cantidad que pueda expresarse. Hay un total de siete magnitudes fundamentales:

1- Masa: kilogramo (kg)

Está definida por la masa de un prototipo de cilindro de platino-iridio mantenido en la Oficina Internacional de Pesas y Medidas en París, Francia.

Copias de este cilindro son guardadas por muchos países que las utilizan para estandarizar y comparar pesos.

2- Longitud: metro (m)

Se define como la longitud del camino recorrido por la luz en un intervalo de exactamente 1/299792458 segundos.

3- Tiempo: segundo (s)

Según el Sistema Internacional de Unidades, es el tiempo de 192.631.770 períodos de oscilaciones de la luz emitida por un cesio -133 átomos corresponde a la transición entre dos niveles hiperfinos del estado fundamental. Esto se determina mediante el uso de relojes atómicos de alta precisión.

4- Corriente eléctrica: amperio (A)

Mide la intensidad de corriente eléctrica. Se define por la corriente constante que si se fluye en dos conductores rectos paralelos de longitud infinita y despreciable sección circula, cuando está a 1 metro de distancia en el vacío, produce una fuerza igual a 2 × 10-7 Newton por metro de longitud entre estos conductores.

Mientras, puede parecer que la carga eléctrica se debe haber utilizado como unidad base, la medición de la corriente es mucho más fácil y por lo tanto se elige como la unidad base estándar.

5- Temperatura: kelvin (K)

Según el Sistema Internacional de Unidades, el kelvin es exactamente 1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua.

El punto triple del agua es una temperatura y una presión fija en la que pueden existir los estados sólido, líquido y gaseoso al mismo tiempo.

6- Intensidad luminosa: candela (cd)

Mide la intensidad de luz de una fuente que emite una radiación de una frecuencia constante de 540 × 1012 Hz con una intensidad radiante de 1/683 vatios por esteremano en cualquier dirección dada.

7- mol (mol)

El mol es la cantidad de sustancia que contiene tantas entidades como átomos en 0,012 kg de carbono-12.

Por ejemplo: la magnitud fundamental masa, se puede medir directamente usando una balanza y por lo tanto, no depende de otra magnitud.

Magnitudes derivadas

Las magnitudes derivadas están formadas por el producto de las potencias de las unidades fundamentales. En otras palabras, estas cantidades derivan del uso de las unidades fundamentales.

Estas unidades no se definen de forma independiente, ya que dependen de la definición de otras unidades. Las cantidades asociadas a las unidades derivadas se denominan magnitudes derivadas.

Por ejemplo, considere la cantidad vectorial de la velocidad. Midiendo la distancia recorrida por un objeto y el tiempo tomado, se puede determinar la velocidad media del objeto. Por lo tanto, la velocidad es una magnitud derivada.

La carga eléctrica es también una cantidad derivada dada por el producto del flujo de corriente y el tiempo tomado.

Excepto las 7 magnitudes fundamentales nombradas anteriormente, todas las demás magnitudes son derivadas. Algunos ejemplos de magnitudes derivadas son:

1- Unidad de trabajo: joule o julio (J)

Es el trabajo realizado cuando el punto de aplicación de la fuerza de un newton (1 N) se desplaza a una distancia de un metro (1 m) en la dirección de la fuerza.

2- Fuerza: newton (N)

Es esa fuerza que, cuando se aplica a un cuerpo con una masa de un kilogramo (1 kg), le da una aceleración de un metro por segundo al cuadrado (1 m x s2).

3- Presión: pascal (Pa)

Es la presión que resulta cuando una fuerza de un newton (1 N), se aplica uniformemente y perpendicularmente a una superficie de un metro cuadrado (1 m2).

4- Potencia: vatio o watt (W)

Es la potencia que genera la producción de energía a razón de un joule por segundo (1 J x s).

5- Carga eléctrica: culombio o coulomb (C)

Es la cantidad de carga eléctrica transportada en un segundo (1 s) por una corriente de un amperio (1 A).

6- Potencial eléctrico: voltio (V)

Es la diferencia de potencial entre dos puntos de un cable de conducción que lleva una corriente constante de un amperio (1 A), cuando la potencia disipada entre estos puntos es de un vatio (1 W).

7- Resistencia eléctrica: ohmio o ohm (Ω)

Mide la resistencia eléctrica. Concreta mente, aquella presente entre dos puntos de un conductor cuando una diferencia de potencial constante de un voltio (1 V), aplicada entre estos dos puntos, produce una corriente de un amperio (1 A), siendo el conductor la fuente de ninguna fuerza electromotriz.

8- Frecuencia: hercio o hertz (Hz)

Es la frecuencia de un fenómeno periódico cuyo período es de un segundo (1 s).