Quantitats fonamentals versus quantitats derivades
L'experimentació és un aspecte bàsic de la física i d' altres ciències físiques. Les teories i altres hipòtesis són verificades i establertes com a veritat científica mitjançant experiments realitzats. Les mesures són una part integral dels experiments, on les magnituds i les relacions entre diferents magnituds físiques s'utilitzen per verificar la veritat de la teoria o hipòtesi provada.
Hi ha un conjunt molt habitual de magnituds físiques que sovint es mesuren en física. Aquestes magnituds es consideren magnituds fonamentals per convenció. Utilitzant les mesures d'aquestes magnituds i les relacions entre elles, es poden derivar altres magnituds físiques. Aquestes quantitats es coneixen com a magnituds físiques derivades.
Quantitats fonamentals
En cada sistema d'unitats es defineix un conjunt d'unitats fonamentals, i les magnituds físiques corresponents s'anomenen magnituds fonamentals. Les unitats fonamentals es defineixen de manera independent i sovint les magnituds es poden mesurar directament en un sistema físic.
En general, un sistema d'unitats requereix tres unitats mecàniques (massa, longitud i temps). També es requereix una unitat elèctrica. Tot i que el conjunt d'unitats anteriors pot ser suficient, per comoditat poques altres unitats físiques es consideren fonamentals. c.g.s (centímetre-gram-segon), m.k.s (metre-quilogram segon) i f.p.s (peus-lliura-segon) s'utilitzaven abans sistemes amb unitats fonamentals.
El sistema d'unitats SI ha substituït gran part dels sistemes d'unitats més antics. En el sistema d'unitats SI, per definició, les set magnituds físiques següents es consideren magnituds físiques fonamentals i les seves unitats com a unitats físiques fonamentals.
| Quantitat | Unitat | Símbol | Dimensions |
| Longitud | Metre | m | L |
| Missa | Quilogram | kg | M |
| Hora | segons | s | T |
| Corrent elèctric | Ampère | A | |
| Temperatura termodinàmica | Kelvin | K | |
| Quantitat de substància | Mole | mol | |
| Intensitat lluminosa | Candela | cd |
Quantitats derivades
Les magnituds derivades es formen pel producte de potències d'unitats fonamentals. En altres paraules, aquestes magnituds es poden derivar utilitzant unitats fonamentals. Aquestes unitats no es defineixen de manera independent; depenen de la definició d' altres unitats. Les quantitats associades a les unitats derivades s'anomenen quantitats derivades.
Per exemple, considereu la quantitat vectorial de velocitat. Mitjançant la mesura de la distància recorreguda per un objecte i el temps que triga, es pot determinar la velocitat mitjana de l'objecte. Per tant, la velocitat és una magnitud derivada. La càrrega elèctrica també és una magnitud derivada on ve donada pel producte del flux de corrent i el temps trigat. Cada quantitat derivada té unitats derivades. Es poden formar quantitats derivades.
| Quantitat física | Unitat | Símbol | ||
| angle del pla | Radian (a) | rad | – | m·m-1 =1 (b) |
| angle sòlid | Steradian (a) | sr (c) | – | m2·m-2 =1 (b) |
| freqüència | Hertz | Hz | – | s-1 |
| force | Newton | N | – | m·kg·s-2 |
| pressió, estrès | Pascal | Pa | N/m2 | m-1·kg·s-2 |
|
energia, treball, quantitat de calor |
Joule | J | N·m | m2·kg·s-2 |
| potència, flux radiant | Watt | W | J/s | m2·kg·s-3 |
| càrrega elèctrica, quantitat d'electricitat | Coulomb | C | – | A·s |
| diferència de potencial elèctric, força electromotriu | Volt | V | W/A | m2·kg·s-3·A-1 |
| capacitat | Farad | F | C/V | m-2·kg-1·s4·A 2 |
| resistència elèctrica | Ohm | V/A | m2·kg·s-3·A-2 | |
| conductància elèctrica | Siemens | S | A/V | m-2·kg-1·s3·A 2 |
| flux magnètic | Weber | Wb | V·s | m2·kg·s-2·A-1 |
| densitat de flux magnètic | Tesla | T | Wb/m2 | kg·s-2·A-1 |
| inductància | Henry | H | Wb/A | m2·kg·s-2·A-2 |
| Temperatura Celsius | grau Celsius | °C | – | K |
| flux lluminós | Lumen | lm | cd·sr (c) |
m2·m-2·cd=cd |
| il·luminació | Lux | lx | lm/m2 | m2·m-4·cd=m-2·cd |
| activitat (d'un radionúclid) | Becquerel | Bq | – | s-1 |
| dosi absorbida, energia específica (impartida), kerma | Gris | Gy | J/kg | m2·s-2 |
| equivalent de dosi (d) | Sievert | Sv | J/kg | m2·s-2 |
| activitat catalítica | Katal | kat | s-1·mol | |
Quina diferència hi ha entre les quantitats fonamentals i les derivades?
• Les magnituds fonamentals són les magnituds base d'un sistema d'unitats, i es defineixen independentment de les altres magnituds.
• Les quantitats derivades es basen en magnituds fonamentals i es poden donar en termes de magnituds fonamentals.
• A les unitats SI, les unitats derivades sovint reben noms de persones com Newton i Joule.
