Física (también “Fundamentos Físicos de la Ingeniería”, “Electricidad”).

Herramienta para el análisis de las dimensiones de magnitudes físicas.

Marcos H. Giménez Valentín, Isabel Salinas Marín y Juan Antonio Monsoriu Serra.

Creado con Easy Java Simulations


Introducción

           El applet permite que el usuario complete la ecuación de dimensiones de una amplia biblioteca de magnitudes físicas. Para facilitar dicha tarea, se incluye un sistema de pistas que va reduciendo el problema a partes cada vez más simples. Cuando se completa correctamente la ecuación, se da acceso a una ficha de la magnitud que indica su unidad de medida en el Sistema Internacional, su definición si procede, y su expresión en unidades SI básicas.

           Los menús del applet proporcionan información sobre las unidades básicas del Sistema Internacional y sus definiciones, las unidades adimensionales más habitualmente utilizadas, y los prefijos que se emplean.

Objetivos


Instrucciones

  1. Situando el puntero del ratón sobre la mayor parte de los elementos de la interfaz aparece un globo con su descripción.
  2. El menú “Magnitudes” incluye un gran número de magnitudes físicas, agrupadas por campos, que se pueden seleccionar para tratar de determinar sus correspondientes ecuaciones de dimensiones. Al comienzo de dicho menú se encuentra la opción “Aleatorio”, que proporciona aleatoriamente una de las magnitudes incluidas en la biblioteca.
  3. Al teclear cualquier entrada en un cuadro de texto de la ecuación de dimensiones, dicho cuadro se muestra con fondo amarillo. Es obligatorio pulsar la tecla INTRO para validar la entrada, tras lo que el fondo pasa a ser blanco. Si en lugar de eso el fondo pasa a ser rojo, el valor introducido no es correcto.
  4. El objetivo del applet es completar la ecuación de dimensiones correspondiente a la magnitud seleccionada. Para ello hay que escribir los exponentes correspondientes a las siete magnitudes básicas del Sistema Internacional: longitud L, tiempo T, masa M, corriente eléctrica I, temperatura termodinámica θ, intensidad luminosa Iv, y cantidad de sustancia N. Téngase en cuenta que una magnitud elevada a cero es la unidad. Por ejemplo, dado que la magnitud de la fuerza es [F]=MLT-2, en el formato dado por el applet será [F]=L1T-2M1I0θ0Iv0N0.
  5. Para verificar si la ecuación de dimensiones escrita es correcta, púlsese sobre “Comprobar”. Si no es cierta, aparecerá el aviso “Erróneo” a la derecha; si lo es, se indicará “Correcto” y se activará al lado un botón con el icono de una ficha. Pulsando dicho botón se muestra una ficha de la unidad SI correspondiente a la magnitud analizada indicando su símbolo, nombre si lo tiene, definición si procede, y expresión en unidades SI básicas.
  6. El applet incluye un sistema de pistas para facilitar la obtención de la ecuación de dimensiones de una magnitud, incluso si el usuario no conoce dicha magnitud. Para ello aparece sobre la ecuación de dimensiones un panel indicando una ecuación representativa de la magnitud en función de otras. Además, bajo la ecuación de dimensiones aparece una lista de esas otras magnitudes, siempre que no sean básicas. Pulsando sobre una de ellas se proporciona en la parte inferior su correspondiente ficha, y las nuevas magnitudes implicadas se incorporan a la lista de posibles pistas.
  7. Cada vez que se solicita una pista nueva, se muestra junto a ella un candado abierto, y se contabiliza la petición. Se puede pulsar sobre una pista ya desbloqueada sin que el contador se incremente.
  8. Siguiendo el proceso de solicitud de pistas, se puede llegar en caso necesario a relacionar todas las magnitudes implicadas con magnitudes básicas del Sistema Internacional.
  9. El menú “Definiciones” incluye dos submenús, “Unidades básicas SI” y “Unidades adimensionales SI”. El primero proporciona acceso a información de las siete magnitudes básicas del Sistema Internacional, y el segundo a la del radián, el estereorradián y el belio. Dicha información incluye el símbolo de la unidad, su definición, y la magnitud a la que corresponde.
  10. El menú “Prefijos” proporciona una tabla con los prefijos de las unidades, indicando su significado, nombre y símbolo.

Ejemplo

  1. Utilizando el submenú “Unidades básicas SI” del menú “Definiciones”, memorícese la lista de unidades básicas del Sistema Internacional, sus símbolos, y las magnitudes fundamentales a las que corresponden.
  2. Selecciónese “Potencia” en el submenú “Dinámica” del menú “Magnitudes”.
  3. Inténtese completar la ecuación de dimensiones de la potencia, pulsando después “Comprobar” para saber si es correcta. Recuérdese que al escribir un valor en un cuadro de texto, no queda realmente introducido hasta haber pulsado la tecla INTRO para validar la entrada. Si la entrada es válida, el fondo del cuadro pasa de ser amarillo a blanco, siempre que el texto escrito sea un número válido. Téngase en cuenta que el proceso de pulsar INTRO ha de hacerse tras cada entrada nueva.
  4. En caso de no acertar con la respuesta, o de querer experimentar, utilícese el sistema de pistas. Nótese que la expresión representativa de la potencia es trabajo dividido por tiempo, por lo que aparece un botón “Trabajo” en el área de pistas. El tiempo no aparece en esa área, ya que es una magnitud básica.
  5. Pulsando sobre “Trabajo” aparece en la zona inferior una ecuación representativa, trabajo igual a fuerza por distancia. Además aparece un botón “Fuerza” en el área de pistas. La distancia no aparece porque su magnitud, la longitud, es básica.
  6. En caso necesario, solicítense nuevas pistas. El límite del proceso se da cuando todas las magnitudes implicadas quedan relacionadas con las magnitudes básicas del Sistema Internacional. Téngase en cuenta que se puede volver a pulsar sobre el botón de una pista ya desbloqueada para acceder de nuevo a la información correspondiente.
  7. Si no se ha hecho aún, introdúzcase la ecuación de dimensiones [P]=L2T-3M1I0θ0Iv0N0 y púlsese “Comprobar”. Púlsese sobre el icono de la ficha, ahora habilitado, para acceder a información sobre la unidad de la potencia en el Sistema Internacional.
  8. Selecciónese “Capacidad” en el submenú “Circuitos” del menú “Magnitudes”.
  9. Inténtese completar la ecuación de dimensiones de la capacidad de un condensador, incluso si el usuario no conoce dicha magnitud. En caso necesario, utilícese el sistema de pistas.
  10. Púlsese el menú “Prefijos” y estúdiese la información que aparece en la tabla.

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