magnitud

adimensional

adimensional — de la anatomía de las fórmulas
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Descripción

Una cantidad adimensional es un número sin unidades físicas: no depende del sistema de medida elegido. En física, estas cantidades surgen de forma natural al dividir dos magnitudes con las mismas unidades, como una razón de longitudes o de fuerzas. Son fundamentales para la idea de escalado: ya sea que trabajes en metros o en millas, la razón adimensional permanece igual, revelando la física subyacente independientemente de las convenciones humanas.

Historia

El uso sistemático de números adimensionales se remonta a finales del siglo XIX y principios del XX, con figuras como Osborne Reynolds (década de 1880) y más tarde Edgar Buckingham (1914), quien formalizó el teorema π de Buckingham, que establece cómo construir tales números a partir de variables físicas.

Cómo funciona

Los números adimensionales surgen del álgebra de las fórmulas físicas. Por ejemplo, en dinámica de fluidos, el número de Reynolds es una razón entre fuerzas de inercia y fuerzas viscosas, ambas medidas en newtons, por lo que las unidades se cancelan y queda un número puro. Este número predice si el flujo es laminar o turbulento, independientemente de las propiedades específicas del fluido o del tamaño de la tubería. Al agrupar variables en combinaciones adimensionales, los físicos pueden reducir problemas complejos a unos pocos parámetros clave y comparar experimentos en escalas muy diferentes.

En la práctica

Los números adimensionales se utilizan en todas partes en ingeniería, desde el diseño de alas de avión (número de Mach) hasta el escalado de reactores químicos (número de Péclet), lo que permite que los modelos probados a pequeña escala predigan el comportamiento a escala real.

Dato curioso

La constante de estructura fina, un número adimensional de aproximadamente 1/137, es tan fundamental que los físicos han dedicado décadas a intentar derivarla de las matemáticas puras, y sin embargo sigue siendo una de las grandes constantes inexplicadas de la física.

Concept graph →

Fórmulas

$$\Delta Q = \nu \frac{e \Delta \Phi}{\Phi_0}$$
Charge quantization in superconductors relates flux change to accumulated charge.
Qué hay en la fórmula
\Delta QvariableAccumulated charge change in the superconductor — carga eléctrica coulomb
\Delta \PhivariableChange in magnetic flux through the superconducting loop — flujo magnético weber
\nuvariableFilling factor (integer or fractional) of the quantum Hall state — adimensional
econstanteMagnitude of the electric charge of a single electron or proton — carga elemental = 1.602176634e-19 coulomb
\Phi_0constanteSuperconducting flux quantum, h/(2e), the fundamental unit of magnetic flux in a superconductor — cuanto de flujo magnético = 2.067833848e-15 weber
$$\tilde{\mu} = \mu (1 + A_D (\hat{n} \cdot \hat{p}))$$
Adds dipole modulation to a distance or magnitude measure.
Qué hay en la fórmula
\tilde{\mu}variableCorrected distance modulus or magnitude — distance modulus
\muvariableOriginal distance modulus or magnitude — distance modulus
A_DvariableAmplitude of dipole anisotropy — adimensional
\hat{n}variableUnit vector in the direction of observation — direction
\hat{p}variableUnit vector pointing toward the dipole axis — direction
\cdotoperadorScalar product of two vectors — producto escalar
$$[\text{X/Y}] = a[\text{Z/Y}] + b$$
Linear correlation between elemental abundances indicates different nucleosynthetic sources.
Qué hay en la fórmula
[\text{X/Y}]variableAbundance ratio of element X to Y relative to solar — relación de abundancia
[\text{Z/Y}]variableAbundance ratio of element Z to Y relative to solar — relación de abundancia
avariableSlope of the correlation — adimensional
bvariableIntercept of the correlation — adimensional
$$\Phi_X = f_X \frac{\rho_{\mathrm{DM}}}{m_X} v_{\mathrm{DM}}$$
Flux of dark matter particles depends on density, mass, and velocity.
Qué hay en la fórmula
Φ_Xvariabledark matter particle flux — particle flux per square metre per second
f_Xvariablefraction of dark matter in the form of particle X — adimensional
ρ_DMvariabledark matter mass density — densidad de masa kilogram per cubic metre
m_Xvariablemass of the dark matter particle — masa kilogram
v_DMvariabletypical speed of dark matter particles — velocidad metre per second
$$F(\nu) = F_{\nu_p} \left[ \left(\frac{\nu}{\nu_p}\right)^{-\beta_1} + \left(\frac{\nu}{\nu_p}\right)^{-\beta_2} \right]^{-1/s}$$
A smooth transition between two power-law spectral indices.
Qué hay en la fórmula
Fvariableflux density — spectral flux density joule per second per metre squared per hertz
νvariablefrequency — frecuencia hertz
ν_pvariablebreak frequency — frecuencia hertz
F_νpvariableflux density at break frequency — spectral flux density joule per second per metre squared per hertz
β_1variablelow-frequency spectral index — adimensional
β_2variablehigh-frequency spectral index — adimensional
svariablesmoothness parameter — adimensional
$$\eta = -\frac{\nabla_n v_{\rm pec}}{aH}$$
Rate of change of radial peculiar velocity component.
Qué hay en la fórmula
ηvariablepeculiar velocity gradient — adimensional
v_pecvariableradial peculiar velocity — velocidad metre per second
nvariableradial direction coordinate — longitud metre
avariablescale factor of the universe — adimensional
HvariableHubble parameter — frecuencia per second
∇_noperadorgradient along the radial direction — nabla operator

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