¿Cuáles son las magnitudes derivadas?

Las magnitudes derivadas son aquellas cuyas unidades que están en función de las existentes para las magnitudes fundamentales. Las unidades utilizadas en  estas magnitudes son las recomendadas por el Sistema Internacional de Unidades (IU).

Así pues, las magnitudes físicas derivadas vienen expresadas en función de las fundamentales: longitud (m), tiempo (s), masa (kg), intensidad de corriente eléctrica (A), temperatura (K), cantidad de sustancia (mol) e intensidad luminosa (cd); todas siguiendo lo establecido por el Sistema Internacional de Unidades.

Entre las magnitudes derivadas tenemos las siguientes: la superficie, el volumen, la densidad, la fuerza, la aceleración, la velocidad, el trabajo, la concentración, la viscosidad, la presión, etc.

A diferencia de las magnitudes fundamentales, las derivadas ayudan no solo a cuantificar las variables de un sistema físico, sino a describirlo y clasificarlo. Con estas se obtiene una descripción más específica de los cuerpos durante una acción o fenómeno físico.

Respecto a la química, todas las unidades de concentraciones molares (osmolaridad, molaridad y molalidad) son asimismo magnitudes derivadas, pues dependen del mol, una magnitud fundamental, y del volumen, una magnitud derivada.

Lista de magnitudes derivadas

Superficie

Unidad (SI) y en función de la unidad de magnitud fundamental, longitud: m².

Se obtiene la superficie de un cuadrado, elevando al cuadrado la longitud de un lado expresada en metros (m). Igualmente se hace lo mismo con la superficie de un triángulo, una circunferencia, un rombo, etc. Todas vienen expresadas en m². Es una magnitud de tipo extensiva.

Volumen

Unidad (SI) y en función de la unidad de magnitud fundamental, longitud: m³.

Se obtiene el volumen de un cubo, elevando al cubo la longitud de un lado expresado en metros (m). El volumen de un cilindro, una esfera, un cono, etc., viene expresado en m³. Es una magnitud de tipo extensiva.

Densidad

Unidad (SI) y en función de las unidades de magnitud fundamental: kg·m^-3

Se calcula dividiendo la masa de un cuerpo entre el volumen que ocupa dicho cuerpo. Usualmente se expresa la densidad en gramos/centímetros cúbicos (g/cm³). La densidad es una propiedad de tipo intensivo.

Velocidad

Unidad (SI) y en función de las unidades de magnitud fundamental: m·s^-1

La velocidad es el espacio recorrido (m) en una unidad de tiempo (s). Se calcula dividiendo el espacio recorrido por un móvil entre el tiempo que tarda en hacer este recorrido. La velocidad es una propiedad de tipo intensivo.

Aceleración

Unidad (SI) y en función de las unidades de magnitud fundamental: m·s^-2

La aceleración es el aumento o la disminución que experimenta la velocidad de un móvil en un segundo. La aceleración es una propiedad de tipo intensivo.

Fuerza

Unidad (SI): Newton. En función de las unidades de magnitud fundamental: kg·m·s^-2

Es una acción ejercida sobre un cuerpo de masa 1 kilogramo, para sacarlo de reposo, detenerlo o modificar su velocidad en 1 segundo. La fuerza equivale al producto de la masa del móvil por el valor de la aceleración que este experimenta. La fuerza, al depender de la masa, es una propiedad extensiva.

Trabajo

Unidad (SI): julio. En función de las unidades de magnitud fundamental: kg·m²·s^-2

El trabajo es la energía que debe desarrollar una fuerza para transportar un cuerpo de una masa de 1 kilogramo a una distancia de 1 metro. El trabajo es el producto de la fuerza ejercida por la distancia recorrida por la acción de esa fuerza. Esta es una propiedad de tipo extensivo.

Potencia

Unidad (SI): vatio (w=julio/s). En función de las unidades de magnitud fundamental: kg·m²·s^-3

Un vatio (w) se expresa como la potencia que es capaz de entregar o generar una energía de un julio por segundo. Expresa la tasa de generación de energía por unidad de tiempo.

Presión

Unidad (SI): Pascal (Pa). Pa = N/m². En función de las unidades de magnitud fundamental: kg·m^-1·s^-2

La presión es la fuerza ejercida por un líquido o gas por unidad de superficie del recipiente que lo contiene. Para una misma fuerza, mientras mayor sea la superficie del recipiente, menor será la presión que experimenta dicha superficie.

Caudal o flujo volumétrico

Unidad (SI) y en función de las unidades de magnitud fundamental: m³·s^-1

Es el volumen de fluido que atraviesa una sección transversal de un tubo cilíndrico por unidad de tiempo (segundo).

Carga eléctrica

Unidad (SI): coulombio. En función  de las unidades de magnitud fundamental: A·s (A = amperio).

Un coulombio es definido como la cantidad de carga que es transportada por una corriente eléctrica de una intensidad de un amperio en un segundo.

Resistencia eléctrica

Unidad (SI): ohmio (Ω). En función de las unidades de magnitud fundamental:       kg·m²·s^-2·A^-2.

Un ohmio es la resistencia eléctrica medida entre dos puntos de un conductor, cuando al existir una diferencia de voltaje de 1 voltio entre esos puntos, se origina una corriente eléctrica de una intensidad de 1 amperio.

R = V / I

Donde R es la resistencia, V la diferencia de voltaje, e I la intensidad de corriente.

Diferencia de potencial eléctrico

Unidad (SI): voltio (V). En función de las unidades de magnitud fundamental:        kg·m²·A^-1·s^-3

El voltio es la diferencia de potencial existente entre dos puntos de un conductor, que hace necesario un trabajo de un julio para el transporte de una carga de 1 coulombio entre esos puntos.

Conductancia térmica

Unidad (SI): w·m^-2K^-1. En función de las unidades de magnitud fundamental: m²·kg·s^-3

La conductancia térmica se define como la transferencia de calor a través de un material cuando la diferencia de temperatura entre las superficies consideradas es de un Kelvin, en un tiempo y superficies unitarias.

Capacidad calórica

Unidad (SI): J·K^-1. En función de las unidades de magnitud fundamental: kg·m·s^-2·K^-1

La capacidad calórica (C) es la energía necesaria para aumentar la temperatura de una sustancia determinada en un grado Celsius o Kelvin.

Frecuencia

Unidad (SI): hertcio, hertz (Hz). En función de las unidades de magnitud fundamental: s^-1

Un hertcio representa el número de oscilaciones en un movimiento del tipo ondulatorio en un período de tiempo de un segundo. También puede definirse como el número de ciclos por segundo.

Período

En unidad (SI) y en unidades de la magnitud fundamental: s

Es el tiempo entre puntos equivalentes de dos ondas sucesivas.

Periodo (T) = 1/f

Donde f es la frecuencia del movimiento ondulatorio.

Referencias

1. Serway & Jewett. (2009). Física: para ciencias e ingeniería con Física Moderna. Volumen 2. (Séptima edición). Cengage Learning.
2. Glenn Elert. (2019). International System of Units. The Physics Hypertextbook. Recuperado de: physics.info
3. Nelson, Ken. (2019). Physics for Kids: Scalars and Vectors. Ducksters. Recuperado de: ducksters.com
4. Ángel Franco García. (s.f.). Unidades básicas. Recuperado de: sc.ehu.es
5. Ingemecánica. (s.f.). Sistema Internacional de unidades de medida. Recuperado de: ingemecanica.com