Sistema de Unidades Físicas por Exponente de Exentación

Asignación Fundamental

Base del sistema:

  • T¹ = T (Tiempo)
  • T² = L (Longitud)
  • T³ = M (Masa)

1. Exponentes Fundamentales

Exponentes Positivos (Dimensiones Directas)

k n Tᵏ Dimensión Unidad SI Significado Físico
0 1 T⁰ 1 Adimensional (números puros, radianes)
1 2 T s Tiempo, duración, periodo
2 4 L m Longitud, distancia, desplazamiento
3 6 M kg Masa, cantidad de materia
4 8 T⁴ Tiempo al cuadrado
5 10 T⁵ Área, superficie
6 12 T⁶ kg² Masa al cuadrado
7 14 T⁷ Tiempo al cubo
8 16 T⁸ Volumen

Exponentes Negativos (Dimensiones Inversas)

k n Tᵏ Dimensión Unidad SI Significado Físico
-1 3 T⁻¹ T⁻¹ s⁻¹ = Hz Frecuencia, tasa temporal
-2 5 T⁻² L⁻¹ m⁻¹ Número de onda, densidad lineal
-2 5 T⁻² L⁻² m⁻² Curvatura, densidad superficial
-3 7 T⁻³ M⁻¹ kg⁻¹ Masa específica inversa
-4 9 T⁻⁴ T⁻² s⁻² Aceleración temporal
-5 11 T⁻⁵ L⁻³ m⁻³ Densidad volumétrica inversa
-6 13 T⁻⁶ M⁻² kg⁻² Masa al cuadrado inversa

2. Unidades Físicas por Nivel de Exentación

Nivel k = -1 (n = 3): Variación Temporal

Dimensión: T⁻¹ = 1/T

Magnitud Unidad SI Símbolo Aplicaciones
Frecuencia hertz Hz = s⁻¹ Ondas, oscilaciones, radiación
Velocidad angular radian/segundo rad/s Rotaciones, movimiento circular
Tasa de eventos eventos/segundo s⁻¹ Procesos estocásticos
Constante de decaimiento inverso de segundo s⁻¹ Decaimiento radiactivo, vida media
Actividad radiactiva becquerel Bq = s⁻¹ Desintegraciones por segundo
Frecuencia de refresco hertz Hz Pantallas, procesadores

Interpretación general: “Cuántas veces por unidad de tiempo”


Nivel k = -2 (n = 5): Variación Espacial

Dimensión: L⁻¹ y L⁻²

Variación Lineal (L⁻¹)

Magnitud Unidad SI Símbolo Aplicaciones
Número de onda metro inverso m⁻¹ Óptica (k = 2π/λ)
Dioptrías metro inverso m⁻¹ Potencia de lentes
Gradiente lineal por metro m⁻¹ Variaciones espaciales
Concentración lineal partículas/metro m⁻¹ Densidad en una dimensión

Variación Superficial (L⁻²)

Magnitud Unidad SI Símbolo Aplicaciones
Curvatura gaussiana metro cuadrado inverso m⁻² Geometría de superficies
Densidad superficial de masa kilogramo/m² kg/m² Masa por unidad de área
Densidad de carga superficial coulomb/m² C/m² Electrostática
Irradiancia watt/m² W/m² Flujo de energía por área
Iluminancia lux lx = lm/m² Luz por unidad de superficie
Presión pascal Pa = N/m² Fuerza por unidad de área
Tensión superficial newton/metro N/m Interfases líquidas

Interpretación general: “Cuánto por unidad de espacio (lineal o superficial)”


Nivel k = -3 (n = 7): Variación Másica

Dimensión: M⁻¹

Magnitud Unidad SI Símbolo Aplicaciones
Masa específica inversa kg inverso kg⁻¹ Relaciones por unidad de masa
Razón carga/masa coulomb/kg C/kg Física de partículas (e/m)
Capacidad calorífica específica joule/(kg·K) J/(kg·K) Termodinámica

Interpretación general: “Cuánto por unidad de masa”


Nivel k = -5 (n = 11): Variación Volumétrica

Dimensión: L⁻³

Magnitud Unidad SI Símbolo Aplicaciones
Densidad volumétrica (masa) kilogramo/m³ kg/m³ Densidad de materiales
Densidad de carga volumétrica coulomb/m³ C/m³ Electrostática
Concentración numérica partículas/m³ m⁻³ Densidad de partículas
Densidad de energía joule/m³ J/m³ Energía por unidad de volumen

Interpretación general: “Cuánto por unidad de volumen”


3. Unidades Compuestas (Combinaciones)

Cinemática

Magnitud Dimensión Combinación Tᵏ Unidad SI Expresión
Velocidad L/T T²·T⁻¹ m/s L·T⁻¹
Aceleración L/T² T²·T⁻¹·T⁻¹ m/s² L·T⁻²
Velocidad angular 1/T T⁻¹ rad/s T⁻¹
Aceleración angular 1/T² T⁻¹·T⁻¹ rad/s² T⁻²
Tirón (jerk) L/T³ T²·T⁻¹·T⁻¹·T⁻¹ m/s³ L·T⁻³

Dinámica

Magnitud Dimensión Combinación Tᵏ Unidad SI Expresión
Momento lineal M·L/T T³·T²·T⁻¹ kg·m/s M·L·T⁻¹
Fuerza M·L/T² T³·T²·T⁻¹·T⁻¹ N (Newton) M·L·T⁻²
Momento angular M·L²/T T³·T²·T²·T⁻¹ kg·m²/s M·L²·T⁻¹
Impulso M·L/T T³·T²·T⁻¹ N·s M·L·T⁻¹
Par/Torque M·L²/T² T³·T²·T²·T⁻¹·T⁻¹ N·m M·L²·T⁻²

Energía y Trabajo

Magnitud Dimensión Combinación Tᵏ Unidad SI Expresión
Energía/Trabajo M·L²/T² T³·T²·T²·T⁻¹·T⁻¹ J (Joule) M·L²·T⁻²
Potencia M·L²/T³ T³·T²·T²·T⁻¹·T⁻¹·T⁻¹ W (Watt) M·L²·T⁻³
Acción M·L²/T T³·T²·T²·T⁻¹ J·s M·L²·T⁻¹
Densidad de energía M/(L·T²) T³·T⁻²·T⁻¹·T⁻¹ J/m³ M·L⁻¹·T⁻²

Mecánica de Fluidos y Termodinámica

Magnitud Dimensión Combinación Tᵏ Unidad SI Expresión
Presión M/(L·T²) T³·T⁻²·T⁻¹·T⁻¹ Pa (Pascal) M·L⁻¹·T⁻²
Densidad M/L³ T³·T⁻²·T⁻²·T⁻² kg/m³ M·L⁻³
Viscosidad dinámica M/(L·T) T³·T⁻²·T⁻¹ Pa·s M·L⁻¹·T⁻¹
Viscosidad cinemática L²/T T²·T²·T⁻¹ m²/s L²·T⁻¹
Tensión superficial M/T² T³·T⁻¹·T⁻¹ N/m M·T⁻²
Caudal volumétrico L³/T T²·T²·T²·T⁻¹ m³/s L³·T⁻¹
Caudal másico M/T T³·T⁻¹ kg/s M·T⁻¹

Ondas y Oscilaciones

Magnitud Dimensión Combinación Tᵏ Unidad SI Expresión
Frecuencia 1/T T⁻¹ Hz T⁻¹
Número de onda 1/L T⁻² m⁻¹ L⁻¹
Velocidad de onda L/T T²·T⁻¹ m/s L·T⁻¹
Impedancia acústica M/(L²·T) T³·T⁻²·T⁻²·T⁻¹ Pa·s/m M·L⁻²·T⁻¹
Intensidad acústica M/T³ T³·T⁻¹·T⁻¹·T⁻¹ W/m² M·T⁻³

Gravitación

Magnitud Dimensión Combinación Tᵏ Unidad SI Expresión
Constante gravitacional G L³/(M·T²) T²·T²·T²·T⁻³·T⁻¹·T⁻¹ m³/(kg·s²) L³·M⁻¹·T⁻²
Campo gravitacional L/T² T²·T⁻¹·T⁻¹ m/s² L·T⁻²
Potencial gravitacional L²/T² T²·T²·T⁻¹·T⁻¹ m²/s² L²·T⁻²

4. Resumen por Tipo de Variación

Tabla Sintética de Interpretaciones

Exponente k Nivel n Dimensión Tipo de Variación Magnitudes Típicas
0 1 1 Ninguna Constantes adimensionales, ángulos
1 2 T Temporal directa Duración, periodo
2 4 L Espacial directa Distancia, longitud
3 6 M Másica directa Masa, cantidad
-1 3 T⁻¹ Temporal inversa Frecuencia, tasa, ritmo
-2 5 L⁻¹, L⁻² Espacial inversa Curvatura, densidad superficial
-3 7 M⁻¹ Másica inversa Razón por unidad de masa
-4 9 T⁻² Aceleración temporal Cambio de frecuencia
-5 11 L⁻³ Volumétrica Densidad, concentración

5. Observaciones Clave

Coherencia con Sistema MLT

El sistema T¹=T, T²=L, T³=M reproduce exactamente el sistema MLT (Masa-Longitud-Tiempo) del análisis dimensional clásico:

✅ Todas las magnitudes mecánicas son expresables
✅ Los exponentes negativos generan tasas, densidades y variaciones
✅ La estructura es consistente con la física dimensional estándar
✅ Las combinaciones producen todas las unidades SI derivadas

Patrón de Exponentes Negativos

  • k = -1: Variación temporal (¿cuántas veces por segundo?)
  • k = -2: Variación espacial lineal/superficial (¿cuánto por metro/metro²?)
  • k = -3: Variación másica (¿cuánto por kilogramo?)
  • k = -5: Variación espacial volumétrica (¿cuánto por metro³?)

Dualidad Fundamental

Cada exponente positivo tiene su “dual” negativo:

  • T¹ (tiempo) ↔ T⁻¹ (frecuencia)
  • T² (longitud) ↔ T⁻² (curvatura)
  • T³ (masa) ↔ T⁻³ (por unidad de masa)

6. Magnitudes Físicas Completas por Categoría

Mecánica Clásica

  • Posición: L
  • Velocidad: L·T⁻¹
  • Aceleración: L·T⁻²
  • Fuerza: M·L·T⁻²
  • Energía: M·L²·T⁻²
  • Potencia: M·L²·T⁻³
  • Momento: M·L·T⁻¹
  • Presión: M·L⁻¹·T⁻²

Termodinámica

  • Temperatura: (requiere extensión del sistema)
  • Entropía: M·L²·T⁻²·K⁻¹ (con temperatura)
  • Calor: M·L²·T⁻²
  • Capacidad calorífica: M·L²·T⁻²·K⁻¹

Electromagnetismo

(Requeriría añadir dimensión de carga eléctrica Q como T⁴ o equivalente)

Óptica y Ondas

  • Frecuencia: T⁻¹
  • Longitud de onda: L
  • Velocidad de fase: L·T⁻¹
  • Número de onda: L⁻¹
  • Intensidad: M·T⁻³

Sistema ArXe — Arquitectura Exentacional Recursiva
Mapeo dimensional completo desde estructura lógica fractal

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