PATRONES DE MASA, TIEMPO Y LONGITUD En física, es necesario emplear unas cantidades básicas que permitan el cálculo de longitudes, de áreas, volúmenes, fuerzas y velocidades entre otros. Existen algunas otras derivadas de las básicas. Entre estas últimas tenemos unos patrones que permiten mediciones y comparaciones con dichos patrones, He aquí los patrones de masa, tiempo y longitud descritas en la Física de Serway sexta edición en el tomo 1:
LONGITUD Un metro es la distancia recorrida por la luz en el vacío en un intervalo de tiempo de tiempo de 1/299 792 458 segundos “
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MASA La unidad de masa del Sistema Internacional de unidades (SI), el kilogramo (kg) se define como la masa de un cilindro fabricado fabricado en una aleación de platino-Iridio que se conserva en la Oficina Internacional de Pesas y Medidas (International Boureau of Wieghts and Measures), en Sèvres, Francia “
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TIEMPO Un segundo (s) es el tiempo que requiere un átomo de cesio-133 para realizar 9 192 631 770 vibraciones, correspondientes a la transición entre dos niveles hiperfinos de su estado fundamental “
” ”
TABLA DE CONVERSIÓN DE UNIDADES Unidades de Longitud Métrico
Imperial
1 milímetro
=
0.0394 pulgadas
1 centímetro
=
0.3937 pulgadas
1 metro
=
1.0936 yardas
1 kilómetro
=
0.6214 millas
Imperial
Métrico
1 pulgada
=
2.54 centímetros
1 pie
=
0.3048 metros
1 yarda
=
0.9144 metros
1 milla
=
1.6093 kilómetros
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Unidades de Área Imperial
Métrico
1 pulgada cuadrada
=
6.4516 centímetros cuadrados
1 pie cuadrado
=
0.0929 metros cuadrados
1 yarda cuadrada
=
0.8361 metros cuadrados
1 acre
=
4046.9 metros cuadrados
1 milla cuadrada
=
2.59 kilómetros cuadrados
Métrico
Imperial
1 centímetro cuadrado
=
0.1550 pulgadas cuadradas
1 metro cuadrado
=
1.1960 yardas cuadradas
1 hectárea
=
2.4711 acres
1 kilómetro cuadrado
=
0.3861 millas cuadradas
Unidades de Peso Métrico
Imperial
1 miligramo
=
0.0154 granos
1 gramo
=
0.0353 onzas
1 kilogramo
=
2.2046 libras
1 tonelada
=
0.9842 toneladas
Imperial
Métrico
1 onza
=
28.35 gramos
1 libra
=
0.4536 kilogramos
1 stone
=
6.3503 kilogramos
1 hundredweight
=
50.802 kilogramos
1 tonelada
=
1.016 tonelada métrica
Unidades de Temperatura Centígrados a Fahrenheit [Grados centígrados] x 9 : 5 + 32 Fahrenheit a Centígrados [Grados Fahrenheit] - 32 x 5 : 9
Unidades de Volumen Métrico
Imperial
1 centímetro cúbico
=
0.0610 pulgada
1 decímetro cúbico
=
0.0353 pies cúbicos
1 metro cúbico
=
1.3080 yardas cúbicas
1 litro
=
1.76 pintas
1 hectolitro
=
21.997 galones
Imperial 1 pulgada cúbica
Métrico =
16.387 centímetros cúbicos
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1 pie cúbico
=
0.0283 metros cúbicos
1 onza líquida
=
28.413 mililitros
1 pinta
=
0.5683 litros
1 galón
=
4.5461 litros
Imperial EEUU
Imperial Reino Unido
1 onza líquida
=
1.0408 onzas líquidas R.U.
1 pinta
=
0.8327 pintas R.U.
1 galón
=
0.8327 galones R.U.
Imperial EEUU
Métrico
1 onza líquida
=
29.574 mililitros
1 pinta
=
0.4731 litros
1 galón
=
3.7854 litros
TALLER # 1 1.
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Convierta el volumen 8.50 in 3 a m 3, recordando que 1 in = 2.54 cm y 1 cm = 10~2 m. Un terreno rectangular tiene 100.0 ft por 150.0 ft. Determine el área del terreno en m2. Un objeto en forma de paralelepípedo paralelepíped o rectangular mide 2.0 in x 3.5 in x 6.5 in. Determine el volumen del objeto en m 3. Una criatura se mueve a una rapidez de 5 estadios por quincena (no es una unidad muy común para la rapidez). Dado que 1 estadio = 220 yardas y 1 quincena = 14 días, determine la rapidez de la criatura en m/s. (La criatura es probablemente un caracol). Una sección de tierra tiene un área de una milla cuadrada y contiene 640 acres. Determine el número de metros cuadrados que hay en 1 acre. Una pieza sólida de plomo tiene una masa de 23.94 g y un volumen de 2.10 cm3. De estos datos, calcule la densidad del plomo en unidades SI (kg/m 3). Un contenedor de helado, de un cuarto de galón, está hecho en forma de un cubo. ¿Cuál será la longitud de un lado en cm? (Use la conversión 1 galón = 3.786 litros.) El protón, que es el núcleo del átomo de hidrógeno, se puede imaginar como una esfera cuyo diámetro es 3 x 10 -13 cm, y con una masa de 1.67 x 10 -24 g. Determine la densidad del protón en unidades SI y compare este número con la densidad del plomo, la cual tiene un valor de 11.3 x 10 3 kg/m3. Usando el hecho de que la rapidez de la luz en el vacío vacío es aproximadamente aproximadam ente 8 3.00 x 10 m/s, determine cuántas millas viajará el pulso (o la luz) de un láser en una hora. Un pintor está recubriendo las paredes de un cuarto de 8 ft de altura y 12 ft de cada lado. ¿Cuál es la superficie en metros cuadrados que debe recubrir? a) Encuentre un factor de conversión para convertir de mi/h a km/h. b) Hasta hace poco, la ley federal asignó por mandato que la rapidez en las carreteras
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debería ser de 55 mi/h. Utilice el factor de conversión de la parte a) para encontrar la rapidez en km/h. c) La máxima rapidez en las carreteras ha sido elevada a 65 mi/h en algunos lugares. ¿Cuánto aumentó, en km/h, respecto al límite de 55 mi/h? a) ¿Cuántos segundos hay en un año? b) Si un microme-teorito microme -teorito (una esfera -6 con un diámetro de 10 m) golpea un metro cuadrado de la Luna, por cada segundo, ¿cuántos años se llevaría en cubrir toda la Luna, a una profundidad de 1 m? (Sugerencia: Considere una caja cúbica sobre la Luna de 1 m por lado, y determine cuánto se tardará en llenar la caja.) Una casa tiene 50 ft de largo, 26 ft de ancho y 8 ft de altura. ¿Cuál es el volumen de la casa en metros cúbicos y en centímetros cúbicos? La base de una pirámide cubre un área de 13 acres (1 acre = 43 560 ft 2), y tiene una altura de 481 ft. Si el volumen de una pirámide está dada por la expresión V = (l/3)Bh, donde B es el área de la base y h es la altura, encuentre el volumen de esta pirámide en metros cúbicos. La pirámide descrita en el problema 32 contiene aproximadamente dos millones de bloques de piedra que en promedio pesan 2.50 toneladas cada una. Determine el peso de esta pirámide en libras. Una parte de un motor para una aeronave se fabrica de acero (de igual densidad que el hierro), y tiene una masa de 4.86 kg. Si se fabricara dicha parte con una aleación de magnesio-aluminio (p = 2.55 g/cm 3), ¿cuál sería su masa? Las ondas de radio son ondas electromagnéticas y viajan a una rapidez de aproximadamente 3.0 x 108 m/s en el vacío. Use este hecho y los datos de la tabla 1.2 para determinar el tiempo que le tomaría a un pulso electromagnético hacer un recorrido de ¡da y vuelta desde la Tierra a la Próxima Centauri, la estrella más cercana al Sol. El radio promedio de la tierra es de 6.37 X 10 6 m, y el de la Luna es de 1.74 x 108 cm. Con estos datos, calcule: a) la razón entre el área superficial de la Tierra y la de la Luna. Recuerde que el área superficial de una esfera es 4irr2 y el volumen de una esfera es 4/3 π3. Del hecho de que la densidad de la Tierra es de 5.5 g/cm 3 y su radio promedio es de 6.37 x 10 6 m, calcule la masa de la Tierra. El aluminio es un metal muy ligero, con una densidad de 2.7 g/cm 3. ¿Cuál es el peso en libras de una esfera sólida de aluminio de un radio igual a 50 cm? El resultado lo puede sorprender. (Nota: Una masa de 1 kg corresponde a un peso de 2.2 libras.)
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