Modelos de la mecánica clásica obtenidos por experimentos. Sistemas de unidades y conversiones
Introducción
¡Hola!
Es un gusto encontrarte nuevamente, espero que estés aprendiendo mucho, sobre todo, que tu ánimo no decaiga y sigas conociendo más acerca de los temas que se te presentan.
En esta sesión, conocerás lo que estudia la mecánica clásica y su aplicación en la ingeniería; además, aprenderás a utilizar esta rama de la mecánica para describir el movimiento de objetos, en la ciencia, la ingeniería y la tecnología.
También conocerás los sistemas de unidades de medida y los factores para hacer el cambio equivalente entre las unidades de diferentes sistemas.
Al concluir esta clase digital, serás capaz de conocer y aplicar la transformación de unidades para convertir unidades de un sistema, en unidades equivalentes de otro sistema y aplicar correcta y adecuadamente las unidades en la ingeniería. En ingeniería, es de vital importancia identificar el tipo de propiedad física que se está midiendo, ya que al determinar la medición de las unidades, nos permite tener una noción del espacio y tiempo a nuestro alrededor.
¡Demos inicio a la clase!
Desarrollo del tema
La mecánica clásica estudia el movimiento de los objetos que son grandes en relación con los átomos y se mueven con una rapidez mucho más lenta que la de la luz. Mecánica, luz, calor, sonido, electricidad y magnetismo constituyen lo que se denomina física clásica.
El sistema internacional de unidades
En física es importante usar un conjunto consistente de unidades. En el Sistema Internacional SI, hay siete magnitudes fundamentales:
| Cantidad | Nombre | Símbolo |
| Tiempo | Segundo | s |
| Longitud | Metro | m |
| Masa | Kilogramo | kg |
| Cantidad de sustancia | Mol | mol |
| Temperatura termodinámica | Kelvin | K |
| Corriente eléctrica | Ampere | A |
| Intensidad Lumínica | Candela | cd |
Otros sistemas de unidades
Sistema cgs, basado en el centímetro, el gramo y el segundo.
dina → unidad de fuerza
erg → unidad de energía
Sistema técnico inglés
Longitud pie ft
Tiempo segundo s
Fuerza libra lb
Conversión de unidades
Todos los factores de conversión tienen el valor de 1 y se utilizan para pasar una magnitud expresada en una unidad de medida a su equivalente en otra unidad de medida.
Revisemos la forma de convertir unidades con los siguientes ejemplos:
1 . Convertir 240 km a millas
Solución:
Nota. Las operaciones implicadas podrán tener diferente cantidad de cifras significativas, el resultado será con la cantidad de cifras de acuerdo a la operación (multiplicación o división, suma y resta, potencia) y al criterio de la cantidad representativa empleada.
2. Un empleado de una empresa con sede en Estados Unidos ha de viajar a un país donde las señales de tráfico muestran la distancia en kilómetros y los velocímetros de los coches están calibrados en kilómetros por hora. Si con su vehículo viaja a 90 km por hora, ¿a cuánto equivale su velocidad expresada en a) metros por segundo y b) en millas por hora?
Solución:
3. Un litro (L) es el volumen de un cubo de 10 cm x 10 cm x 10 cm. Si una persona bebe un litro de agua, ¿qué volumen en: a) centímetros cúbicos y b) metros cúbicos ocupará este líquido en el estómago?
Solución:
4. Se convierte la cantidad de 300 lb.s a las unidades SI apropiadas.
Solución:
a) 3.45555 m
b) 45.556 s
c) 5555 N
d) 4525 kg
e) 2500 g
f) 0.00546 m
Solución:
a) 3.45555 = 3.46 m
b) 45.556 s = 45.6 s
c) 5555 N = 5560 N = 5.56 x 103 N = 5.56 kN
d) 4525 kg = 4520 kg = 4.52 x 103 kg = 4.52 x 106 g =4.52 Mg
e) 2500 g = 2.50 x 103 g = 2.50 kg
f) 0.00546 m = 5.46 x 10-3 m = 5.46 mm
6. Aquí se representa cada una de las siguientes combinaciones de unidades en la forma SI correcta usando un prefijo apropiado:
a) m/ms
b) mkm
c) ks/mg
d) km.mN
Solución:
7. ¿Cuántos granos de arena hay en una playa que ocupa una zona de 2 km de longitud y de 500 m de anchura? Suponer que la arena ocupa un espesor de 3.00 m y que el diámetro medio de los granos de arena es de 1.0 mm.
Solución:
8. Una milla cuadrada tiene 640 acres. ¿Cuántos metros cuadrados tiene un acre?
Solución:
es de 1.20 kg/m3. ¿Cuáles son a) el volumen de la habitación en pies cúbicos y b) el peso en libras del aire en la habitación?
Solución:
a) Volumen en pies cúbicos
Conclusión
Espero que los conocimientos expuestos sean de utilidad para tu formación. Para recordar, te dejo una serie de puntos relevantes:
- El sistema internacional es reconocido mundialmente.
- El sistema internacional es el precedente de un sistema llamado métrico decimal (metro, gramo y segundo).
- Es posible convertir cualquier medición de un sistema a otro empleando las equivalencias apropiadas.
- La conversión de unidades es la transformación del valor numérico de una magnitud física.
- La importancia de la medición permite tener una noción del espacio y tiempo de nuestro alrededor y su aplicación en la ingeniería.
Es así como finalizamos nuestra clase. ¡Vas avanzando muy bien, te felicito! No olvides que para concluir la sesión debes hacer la tarea asignada y enviarla. Te encuentro en la siguiente clase, hasta luego.
Fuentes de información
- Resnick, R., Halliday, D. & Walker, J. (2013). Física. Patria.
- Marion, J. B. (2003). Dinámica clásica de las partículas y sistemas. Barcelona: Reverté.
- Young, H. D. y Freedman, R. A. (2009). Sears, Zemansky: Física Universitaria. Pearson Educación.
- Serway, R. A. (2006). Física para Ciencias e Ingeniería. Thomson
- Alonso. (2000). Física. Addison-Wesley.