CONCEPTO DE POSICIÓN Hoy día podemos decir que la posición de un objeto es aquella información que permite localizarlo en el espacio en un instante de tiempo determinado. Necesitamos obtener doble información, una que tiene que ver con medidas espaciales y otra con una medida del tiempo; ambas son necesarias pues los cuerpos materiales constantemente cambian de posición según transcurre el tiempo.
¿Cómo se determina determina la posición? ? En general, para estudiar el movimiento de un cuerpo y determinar su posición en el espacio en cada instante de tiempo, es necesario recurrir a lo que se denomina en Física, un sistema de referencia .
Relativismo o Relatividad Un aspecto importante que se deriva de este análisis sobre un sistema de referencia, es que la posición depende: de los objetos de referencia que se escojan, del cero de referencia, del sistema de coordenadas y de los patrones de medida; para cada conjunto escogido se tendrán valores numéricos de las coordenadas espacio-temporales particulares, no necesariamente coincidentes. Esta propiedad se llama en Física relativismo o relatividad del movimiento, y lo que se quiere indicar con ello es que el movimiento y las variables que lo caracterizan, dependen del sistema de referencia escogido para estudiarlo.
VELOCIDAD En física, velocidad es la magnitud física que expresa la variación de posición de un objeto en función del tiempo, o distancia recorrida por un objeto en la unidad de tiempo. Se suele representar por la letra . La La velocidad velocidad puede distinguirse distinguir se según el lapso considerado, por lo cual se hace hace referencia a la velocidad instantánea, la velocidad promedio, etcétera. En el Sistema Internacional de Unidades su unidad es el metro por segundo
ó
.
En términos precisos, para definir la velocidad de un objeto debe considerarse no sólo la distancia que recorre por unidad de tiempo sino también la dirección y el sentido del desplazamiento, por lo cual la velocidad se expresa como una magnitud vectorial.
Velocidad media La velocidad media o velocidad promedio informa sobre la velocidad en un intervalo dado. Se calcula dividiendo el desplazamiento (delta x) por el tiempo transcurrido (delta t):
Por ejemplo, si un objeto ha recorrido una distancia de 1 metro en un lapso de 31,63 segundos, el módulo de su velocidad media es:
Al
módulo de la velocidad se le llama rapidez.
Velocidad instantánea Informa sobre la velocidad en un punto dado.
En forma vectorial, la velocidad es la derivada (tangente) del vector posición respecto del tiempo:
donde es un versor (vector de módulo unidad) de dirección tangente a la trayectoria de cuerpo en cuestión y es el vector posición, ya que en el límite los diferenciales de espacio recorrido y posición coinciden.
Unidades de velocidad por segundo ( m/s), unidad de velocidad del Sistema Internacional de Unidades K ilómetro por hora ( k m/h) (uso coloquial) K ilómetro por segundo ( k m/s) (uso coloquial) Metro
y y y
Para medir velocidad:
y y y y
tubo de Pitot (utilizado para determinar la velocidad) velocímetro anemómetro (utilizado para determinar la velocidad del viento) tacómetro (Para medir velocidad de g iro de un eje)
TORQUE llamado momento o momento de fuerza (ver la terminología más adelante), es la tendencia de una fuerza para hacer girar un objeto sobre un eje,[1] punto de apoyo pivote. Al igual También
que una fuerza es un empujón o un tirón, un esfuerzo de torsión puede ser pensado como una vuelta de tuerca. En términos generales, el par es una medida de la fuerza de giro en un objeto, como un tornillo o un volante de inercia. Por ejemplo, empujar o tirar de la palanca de una llave conectada a una tuerca o el tornillo produce un torque (fuerza de giro) que se afloja o aprieta la tuerca o el tornillo. La terminología de este concepto no es sencillo: En los EE.UU., en la física que normalmente se llama "par" y en la ingeniería mecánica se denomina "momento".[2] Sin embargo, fuera de los EE.UU. varía esto. En el Reino Unido, por ejemplo, la mayoría de los físicos utilizan el término "momento". En la ingeniería mecánica, el término "par" significa algo diferente,[3] se describe a continuación. En este artículo la palabra "par" se usa siempre en el sentido de la misma como "momento". El símbolo del esfuerzo de torsión es típicamente , la letra griega tau. Cuando se le llama momento, es comúnmente denotado M . La magnitud del esfuerzo de torsión depende de tres cantidades: En primer lugar, la fuerza aplicada, en segundo lugar, la longitud del brazo de palanca[4] que conecta el eje hasta el punto de aplicación de la fuerza, y en tercer lugar, el ángulo entre los dos. En símbolos:
donde es el vector de par y es la magnitud del par,
r es el vector de desplazamiento (un vector desde el punto de que el par se medirá hasta el punto donde la fuerza se aplica), y r es la longitud (o magnitud) del vector de brazo de palanca, F es el vector de fuerza, y F es la magnitud de la fuerza,
× denota el producto vectorial, es
el ángulo entre el vector de la fuerza y el vector de brazo de palanca.
La longitud del brazo de palanca es particularmente importante, la elección de esta longitud adecuada se encuentra detrás de la operación de las palancas, poleas, engranajes, y la mayoría de las máquinas simples implican una ventaja mecánica. La unidad del SI para el par es el newton metro (Nm). Para más información sobre las unidades de par, ver a continuación.
INSTRUMENTOS DE MEDICION
Medidores de torque PCE-DTA 1 Medidores
de torque para medir hasta 200 Nm, función de memoria para 50 mediciones
Medidores de torque PCE-TM80 Medidores
de torque con transductores externos, hasta máx. 147 Ncm, pico de espera, RS-232, software ...
Medidores de torque PCE-CTM Medidores
de torque de mesa, hasta 20 Nm máx., función Peak-Hold, integrada impresora, RS-232 ...
FUERZA
En física, la fuerza es una magnitud física que mide la intensidad del intercambio de momento lineal entre dos partículas o sistemas de partículas (en lenguaje de la física de partículas se habla de interacción). Según una definición clásica, fuerza es toda causa agente capaz de modificar la cantidad de movimiento o la forma de los cuerpos materiales. No debe confundirse con los conceptos de esfuerzo o de energía. En el Sistema Internacional de Unidades, la fuerza se mide en newtons (N).
Unidades de fuerza En el Sistema Internacional de Unidades (SI) y en el Cegesimal (cgs), el hecho de definir la fuerza a partir de la masa y la aceleración (magnitud en la que intervienen longitud y tiempo), conlleva a que la fuerza sea una magnitud derivada. Por en contrario, en el Sistema Técnico la fuerza es una Unidad Fundamental y a partir de ella se define la unidad de masa en este sistema, la unidad técnica de masa, abreviada u.t.m. (no tiene símbolo). Este hecho atiende a las evidencias que posee la física actual, expresado en el concepto de Fuerzas Fundamentales, y se ve reflejado en el Sistema Internacional de Unidades. y
o y
o y
o y
o o o
Sistema Internacional de Unidades (SI) newton (N) Sistema Técnico de Unidades kilogramo-fuerza (kgf ) o kilopondio ( k p) Sistema Cegesimal de Unidades dina (dyn) Sistema Anglosajón de Unidades Poundal K IP Libra fuerza (lbf )
Equivalencias 1 newton = 100 000 dinas 1 kilogramo-fuerza = 9,806 65 newtons 1 libra fuerza 4,448 222 newton
INSTRUMENTOS DEMEDICION
Se denomina dinamómetro o newtómetro a un instrumento utilizado para medir fuerzas. Fue inventado por Isaac Newton y no debe confundirse con la balanza (instrumento utilizado para medir masas), aunque sí puede compararse a la báscula.
MASA La masa, en física, es la medida de la inercia, que únicamente para algunos casos puede entenderse como la magnitud que cuantifica la cantidad de materia de un cuerpo. La unidad de masa, en el Sistema Internacional de Unidades es el kilogramo (kg). Es una cantidad escalar y no debe confundirse con el peso, que es una cantidad vectorial que representa una fuerza. Se demuestra experimentalmente que la masa inercial y la masa gravitacional son iguales ²con un grado de precisión muy alto². Estos experimentos son esencialmente pruebas del fenómeno ya observado por Galileo de que los objetos caen con una aceleración independiente de sus masas (en ausencia de factores externos como el rozamiento). Supóngase un objeto con masas inercial y gravitacional m y M , respectivamente. Si la gravedad es la única fuerza que actúa sobre el cuerpo, la combinación de la segunda ley de Newton y la ley de la gravedad proporciona su aceleración como:
Por tanto, todos los objetos situados en el mismo campo gravitatorio caen con la misma aceleración si y sólo si la proporción entre masa gravitacional e inercial es igual a una constante. Por definición, se puede tomar esta proporción como 1.
INSTRUMENTOS DE MEDICION la balanza no es bajo ningún punto de vista la única opción con la cual podemos encontrarnos para medir una determinada masa. También está la báscula. Este instrumento de medición de masa se diferencia de aquella, en que en este caso puede soportar grandes pesos y tiene una plataforma ubicada a ras del suelo, lo cual facilita la colocación de la masa destinada a ser pesada. En cuanto a su sistema de operación o de procedimiento, el mismo se basa en un juego de palancas que se activan en el momento en el cual la masa se coloca sobre la plataforma.
Peso El peso de un cuerpo es una magnitud vectorial, el cual se define como la fuerza con la cual un cuerpo actúa sobre un punto de apoyo, a causa de la atracción de este cuerpo por la fuerza de la gravedad. La situación más corriente, es la del peso de los cuerpos en las proximidades de la superficie de un planeta como la Tierra, o de un satélite. El peso de un cuerpo depende de la intensidad del campo gravitatorio y de la masa del cuerpo. En el Sistema Internacional de Magnitudes se establece que el peso, cuando el sistema de referencia es la Tierra, comprende no solo la fuerza gravitatoria local, sino también la fuerza centrífuga local debida a la rotación; por el contrario, el empuje atmosférico 1 no se incluye. En las proximidades de la Tierra, todos los objetos materiales son atraídos por el campo gravitatorio terrestre, estando sometidos a una fuerza ( peso en el caso de que estén sobre un punto de apoyo) que les imprime un movimiento acelerado, a menos que otras fuerzas actúen sobre el cuerpo.
Unidades de peso Como el peso es una fuerza, se mide en unidades de fuerza. Sin embargo, las unidades de peso y masa tienen una larga historia compartida, en parte porque su diferencia no fue bien entendida cuando dichas unidades comenzaron a utilizarse. Sistema Internacional de Unidades Este sistema es el prioritario o único legal en la mayor parte de las naciones (excluidas Birmania, Liberia y Estados Unidos) por lo que en las publicaciones científicas, en los proyectos técnicos, en las especificaciones de máquinas, etc, las magnitudes físicas se expresan en unidades del sistema internacional de unidades (SI). Así, el peso se expresa en unidades de fuerza del SI, esto es, en newtons (N): y
1 N = 1 kg . 1 m/s
Sistema Técnico de Unidades En el Sistema Técnico de Unidades, el peso se mide en kilogramo-fuerza (kgf) o kilopondio (kp), definido como la fuerza ejercida sobre un kilogramo de masa por la aceleración en caída libre (g = 9,80665 m/s )2 . Entonces: y
1kp = 9,80665 N = 9,80665 kg.m/s
Otros Sistemas También
se suele indicar el peso en unidades de fuerza de otros sistemas, como la dina, la librafuerza, la onza-fuerza, etcétera. La dina es la unidad CGS de fuerza y no forma parte del SI. Algunas unidades inglesas, como la libra, pueden ser de fuerza o de masa. Las unidades relacionadas, como el slug, forman parte de sub-sistemas de unidades.
Cálculo del peso El cálculo del peso de un cuerpo a partir de su masa se puede expresar mediante la segunda ley de la dinámica:
donde el valor de cuerpo.
es la aceleración de la gravedad (ver) en el lugar en el que se encuentra el
INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN El micrómetro es una herramienta más que relevante, se trata del elemento que permite la medición de las dimensiones de un determinado objeto. Para realizar esto, se ayuda de dos puntas que se unen por la acción de un tornillo de rosca fina, que tiene impregnado sobre su contorno una escala. Por lo general, el micrómetro se clasifica en distintas categorías: de exteriores, digitales, con platillos, de arco profundo, entre otros. Entre la variedad de instrumentos de medición de peso y longitud también es importante mencionar al gramil, el goniómetro, el
nivel de agua, el polímetro, el tacómetro, el estroboscopio manual y el medidor de rugosidad, que está ya dentro de una tarea mucho más específica.
