En física, una cantidad física es cualquier propiedad física que puede cuantificarse, es decir, medirse y expresarse con un número y una unidad. Ejemplos de cantidades físicas son la masa, la cantidad de sustancia, la longitud, el tiempo, la temperatura, la corriente eléctrica, la intensidad de la luz, la fuerza, la velocidad, la densidad y muchas otras. Una cantidad física puede referirse tanto a sistemas inanimados como a sistemas vivos; lo esencial es que la propiedad sea susceptible de medición.

Expresión de una cantidad física

Toda cantidad física se expresa como el producto de un número y una unidad: cantidad = (valor numérico) × (unidad). Por ejemplo: 5 kg, 20 m/s, 300 K. Las unidades proporcionan la escala y el contexto necesarios para interpretar el número.

Magnitudes básicas (Sistema Internacional)

El Sistema Internacional de Unidades (SI) define un conjunto de magnitudes básicas a partir de las cuales se derivan otras magnitudes. Las siete magnitudes base y sus unidades SI son:

  • Longitud — metro (m)
  • Masa — kilogramo (kg)
  • Tiempo — segundo (s)
  • Intensidad de corriente eléctrica — amperio (A)
  • Temperatura termodinámica — kelvin (K)
  • Cantidad de sustancia — mol (mol)
  • Intensidad luminosa — candela (cd)

Magnitudes derivadas

Las magnitudes derivadas se obtienen combinando algebraicamente las magnitudes básicas. Sus unidades son combinaciones de las unidades base. Ejemplos comunes:

  • Velocidad — m/s (longitud/tiempo) — velocidad
  • Aceleración — m/s²
  • Fuerza — newton (N) = kg·m/s² — fuerza
  • Trabajo/Energía — joule (J) = N·m
  • Presión — pascal (Pa) = N/m²
  • Potencia — watt (W) = J/s
  • Frecuencia — hertz (Hz) = 1/s

Escalares y vectoriales

Las cantidades físicas pueden ser:

  • Escalares: se caracterizan sólo por un valor numérico y una unidad (por ejemplo, temperatura, masa, energía).
  • Vectoriales: requieren además dirección y sentido (por ejemplo, fuerza, desplazamiento, velocidad en sentido físico). La distinción condiciona las operaciones matemáticas que se realizan con ellas (suma vectorial, producto escalar, producto vectorial, etc.).

Análisis dimensional

El análisis dimensional estudia las dimensiones (por ejemplo, [L] para longitud, [M] para masa, [T] para tiempo) que subyacen a las magnitudes físicas. Es una herramienta práctica para:

  • Comprobar la coherencia de ecuaciones físicas.
  • Obtener relaciones entre magnitudes por homogeneidad dimensional.
  • Construir fórmulas aproximadas cuando faltan constantes numéricas.

Medición, incertidumbre y precisión

Medir implica comparar una magnitud con un patrón o unidad. Toda medición tiene una incertidumbre asociada debida a limitaciones del instrumento, del procedimiento o de la propia variabilidad física. Es importante:

  • Expresar el valor medido con su incertidumbre (por ejemplo: 12,3 ± 0,1 m).
  • Indicar la precisión y el número de cifras significativas.
  • Calibrar instrumentos y controlar fuentes de error sistemático y aleatorio.

Unidades derivadas y prefijos

Además de las unidades base y derivadas, el SI utiliza prefijos (kilo-, mega-, mili-, micro-, nano-, etc.) para expresar órdenes de magnitud. Por ejemplo: 1 km = 10³ m, 1 μs = 10⁻⁶ s. Las definiciones modernas de las unidades SI se basan en constantes físicas fundamentales (por ejemplo, desde 2019 el kilogramo se define a partir de la constante de Planck).

Intensivas y extensivas

Las magnitudes físicas también se clasifican como:

  • Extensivas: dependen del tamaño del sistema o de la cantidad de materia (por ejemplo, masa, volumen, energía total).
  • Intensivas: no dependen de la cantidad de materia (por ejemplo, temperatura, densidad, presión).

Conclusión

Las cantidades físicas son la base del lenguaje cuantitativo de la física: permiten describir, comparar y predecir fenómenos mediante números y unidades. Conocer su clasificación (básicas y derivadas), su naturaleza (escalar o vectorial), y las reglas de medición y análisis dimensional es esencial para la práctica y el estudio de las ciencias físicas.