Magnitud escalar: en qué consiste, características y ejemplos
Una magnitud escalar es una cantidad numérica cuya determinación solo requiere el conocimiento de su valor respecto de una cierta unidad de medida de su misma especie. Algunos ejemplos de magnitudes escalares son la distancia, el tiempo, la masa, la energía y la carga eléctrica.
Las magnitudes escalares generalmente se representan con una letra o con el símbolo de valor absoluto, por ejemplo A ó ǀAǀ. La magnitud de un vector es una magnitud escalar y puede ser obtenida matemáticamente por métodos algebraicos.
Así mismo, las cantidades escalares se representan gráficamente con una línea recta de cierta longitud, sin dirección específica, relacionada con un factor de escala.
Índice del artículo
- 1 ¿En qué consiste una magnitud escalar?
- 2 Características de una magnitud escalar
- 3 Ejemplos de magnitudes escalares
- 4 Referencias
En Física una cantidad escalar es una magnitud física representada por un valor numérico fijo y una unidad patrón de medida, que no depende del sistema de referencia. Las magnitudes físicas son valores matemáticos relacionados con propiedades físicas medibles de un objeto o sistema físico.
Por ejemplo, si se quiere obtener la rapidez de un vehículo, en Km/h, solo basta con dividir la distancia recorrida entre el tiempo transcurrido. Ambas cantidades son valores numéricos acompañados de una unidad, por lo tanto la rapidez es una magnitud física escalar. Una magnitud física escalar es el valor numérico de una propiedad física medible sin una orientación ni sentido específico.
No todas las magnitudes físicas son cantidades escalares, algunas se expresan por medio de un vector que tiene valor numérico, dirección y sentido. Por ejemplo si se quiere obtener la velocidad del vehículo, se debe determinar los desplazamientos realizados durante el tiempo transcurrido.
Estos desplazamientos se caracterizan por tener un valor numérico, una dirección y un sentido específico. En consecuencia la velocidad del vehículo es una magnitud física vectorial al igual que el desplazamiento.
-Se describe con un valor numérico.
-Las operaciones con magnitudes escalares se rigen por los métodos del álgebra básica tales como suma, resta, multiplicación y división.
-La variación de una magnitud escalar solo depende del cambio en su valor numérico.
-Se representa gráficamente con un segmento que tienen un valor específico asociado a una escala de medida.
-El campo escalar permite determinar el valor numérico de una magnitud física escalar en cada punto del espacio físico.
El producto escalar es el producto de dos magnitudes vectoriales multiplicado por el coseno del ángulo θ que forman entre sí. Cuando se calcula el producto escalar de dos vectores el resultado que se obtiene es una magnitud escalar.
El producto escalar de dos magnitudes vectoriales a y b es:
a.b= ǀaǀǀbǀ.cosθ =ab.cos θ
a= es el valor absoluto del vector a
b=valor absoluto del vector b
Un campo escalar se define asociando en cada punto del espacio o región una magnitud escalar. En otras palabras el campo escalar es una función que muestra una posición para cada magnitud escalar dentro del espacio.
Algunos ejemplos de campo escalar son: la temperatura en cada punto sobre la superficie de la Tierra en un instante de tiempo, el mapa topográfico, el campo de presiones de un gas, la densidad de carga y el potencial eléctrico. Cuando el campo escalar no depende del tiempo se llama campo estacionario
Al representar gráficamente el conjunto de puntos del campo que tienen una misma magnitud escalar se forman las superficies equipotenciales. Por ejemplo, las superficies equipotenciales de las cargas eléctricas puntuales son superficies esféricas concéntricas centradas en la carga. Cuando una carga eléctrica se mueve alrededor de la superficie el potencial eléctrico es constante en cada punto de la superficie.
A continuación se mencionan algunos ejemplos de magnitudes escalares que son propiedades físicas de la naturaleza.
Es la energía cinética promedio de las partículas de un objeto. Se mide con un termómetro y los valores que se obtienen en la medición son cantidades escalares asociadas a cuán caliente o cuán frío se encuentra un objeto.
La longitud consiste en la dimensión de un objeto considerando su extensión en línea recta. La unidad de medida utilizada en el Sistema Internacional de Unidades (SIU) es el metro y es denotado por la letra m.
Uno de los usos más comunes es el del tiempo. Puede medirse en segundos, minutos y horas. Es una magnitud que se utiliza para medir el intervalo en el que ocurren los eventos.
Por ejemplo, la duración de un partido de fútbol es 90 minutos.
La presión es una magnitud física escalar que mide la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie. La unidad de medida utilizada es el Pascal y se denota con la sílaba Pa o simplemente por la letra P.
Un ejemplo es la presión ambiental, la cual es el peso que la masa de aire de la atmósfera ejerce sobre las cosas.
La energía se define como la capacidad de la materia para actuar química o físicamente. La unidad de medida utilizada son julios (joule) y se denota por la letra J.
Para obtener la masa de un cuerpo u objeto se necesita contar cuantas partículas átomos, moléculas que posee, o medir qué cantidad de material integra el objeto. Se puede obtener un valor de la masa al pesar el objeto con una balanza y no se necesita establecer la orientación del cuerpo para medir su masa.
Está asociado al espacio tridimensional que ocupa un cuerpo o sustancia. Se puede medir en litros, mililitros, centímetros cúbicos, decímetros cúbicos entre otras unidades y es una cantidad escalar.
La medición de la rapidez de un objeto en kilómetros por hora es una magnitud escalar, solo se requiere establecer el valor numérico del recorrido del objeto en función del tiempo transcurrido.
Los protones y neutrones de las partículas subatómicas poseen carga eléctrica que se manifiesta mediante la fuerza eléctrica de atracción y repulsión. Los átomos en su estado neutro poseen carga eléctrica nula, es decir poseen igual valor numérico de protones como neutrones.
La energía es una medida que caracteriza la capacidad que tiene un cuerpo para realizar un trabajo. Por el primer principio de la Termodinámica se establece que la energía en el universo se mantiene constante, no se crea ni se destruye solo se transforma en otras formas de energía.
El potencial eléctrico en cualquier punto en el espacio es la energía potencial eléctrica por unidad de carga, se representa mediante superficies equipotenciales. La energía potencial y la carga eléctrica son cantidades escalares, por consiguiente el potencial eléctrico es una cantidad escalar y depende del valor de la carga y del campo eléctrico.
Es la medida de la cantidad de masa de un cuerpo, partículas o sustancias en un cierto espacio y se expresa en unidades de masa por unidades de volumen. El valor numérico de la densidad se obtiene, matemáticamente, dividiendo la masa entre el volumen.
La intensidad luminosa es el flujo luminoso en una determinada dirección, radiado por una unidad de ángulo sólido. La unidad de medida es la candela, denotada por la forma cd.
Más cotidianamente, la intensidad luminosa es lo que se llama brillo. Este se encuentra presente en objetos como un bombillo, un teléfono o cualquier objeto que emita luz.
La unidad de medida que se utiliza para medir la cantidad de sustancia es el mol. Esta es una magnitud escalar muy importante en el ámbito de la química.
Un mol contiene el número de Avogadro de partículas, y su masa es su masa atómica o molecular expresada en gramos.
La frecuencia es el número de veces o repeticiones de un fenómeno o suceso periódico, realizado en una unidad de tiempo determinada. La unidad de medida que se utiliza para esta magnitud escalar son los hertz o hercio y se denota con las letras Hz.
Por ejemplo, una persona joven puede escuchar sonidos que estén entre los 20 Hz y 20 000 Hz. Cuando el sonido se sale de esa banda, las personas no pueden percibirlo.
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