Unidada_01-Medicion y Unidades Del Sistema Internacional-senati

FÍSICA Y QUÍMICA

UNIDAD 01 MEDICION Y UNIDADES DEL SISTEMA INTERNACIONAL. (SI)

CICLO DE ESTUDIOS GENERALES – NIVEL TÉCNICO OPERATIVO

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FÍSICA Y QUÍMICA

MEDICIÓN Y UNIDADES DEL SISTEMA INTERNACIONAL INTERNACION AL (S.I). (S.I) . 1.1. METROL METROLOG OG A. Generalidades. La metrología se aplica a todas las magnitudes determinadas y, en particular, a las dimensiones lineales y angulares de las piezas mecánicas. Ningún proceso de medición medición permite que se obtenga rigurosamente una dimensión prefijada. Por esa razón, es necesario conocer la magnitud del error tolerable, antes de seleccionarse los medios de fabricación y control convenientes.

El control. El control control no tiene por fin, solamente solamente retener retener o reajustar reajustar los producto producto fabricados fabricados fuera fuera de las las normas, normas, se destina destina antes, antes, a orientar orientar l fabricación evitando errores. Representa por consiguiente, un facto importante en la reducción de las pérdidas generales y en la mayor productividad. Un control eficaz debe ser total, esto es, debe ser tomado en las etapas de transformación de la materia, integrándose en las operaciones después de cada fase de utilización. Todas las operaciones de control dimensional son realizadas por medio de aparatos e instrumentos; debiéndose por tanto, controlar no solamente solamente las piezas piezas fabricadas fabricadas,, sino también también los instrumen instrumento to verificadores como: - Desgastes, en los verificadores con dimensiones fijas. - Regulación en los verificadores con dimensiones variables. Esto se aplica también a las herramientas, a los accesorios y a las máquinas herramientas utilizadas en la fabricación.

Medición. El concepto concepto de medir medir en sí da, da, una idea idea de comparaci comparación; ón; como como sólo s pueden pueden comparar comparar cosas cosas de la misma espec especie, ie, cabe present presentar ar para l medición la siguiente definición: “Medir es

comp arar una m agnitud , con o tra de la misma especie, tom ánd ola co m o un idad “


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FÍSICA Y QUÍMICA

Magnitud. Es todo lo que se puede medir, para lo cual usamos una unidad de medida. Por ejemplo: la altura, el peso de un cuerpo, la velocidad o el volumen son ejemplos de magnitudes por que se pueden medir.

1.2. EL SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI). Este sistema nació por acuerdo de la undécima Conferencia General de Pesas y Medidas que se desarrolló en París, Francia en 1960. Este sistema no es otro que la evolución máxima a la que llegó el sistema métrico decimal y está formado por unidades de base, unidades suplementarias y unidades derivadas.

Unidades de base SI. Magnitud

Unidad

Símbolo

longitud

metro

m

masa

kilogramo

kg

tiempo

segundo

s

intensidad de corriente eléctrica

ampere

A

temperatura termodinámica

kelvin

K

intensidad luminosa

candela

cd

cantidad de sustancia

mol

mol

Unidades suplementarias SI. Magnitud

Unidad

Símbolo

ángulo plano

radián

rad

ángulo sólido

estereorradián

sr


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FÍSICA Y QUÍMICA

Unidades derivadas del Sistema Internacional (SI). Son unidades que se forman de la combinación entre las unidades de base y/o las suplementarias.

Magnitud Frecuencia fuerza presión trabajo, energía, cantidad de calor Potencia cantidad de electricidad potencial eléctrico, diferencia de potencial, tensión, fuerza electromotriz capacidad eléctrica resistencia eléctrica conductancia eléctrica flujo de inducción magnética, flujo magnético densidad de flujo magnético, inducción magnética Inductancia flujo luminoso Iluminación Superficie Volumen Velocidad Aceleración

ángulo plano

Tiempo

Unidad

Símbolo

hertz newton pascal joule

Hz N Pa J

1 Hz 1N 1 Pa 1J

= = = =

1 s-1 1kg.m/s 1N/m2 1N.m

watt coulomb volt

W C V

1W 1C 1V

= = =

1 J/s 1A.s 1J/C

farad ohm siemens weber

F

1F

Ω

1Ω

1C/V 1V/A 1 Ω1V.s

tesla henry lumen lux metro cuadrado metro cúbico metro por segundo metro por segundo al cuadrado grado minuto segundo minuto hora día

S Wb

1S 1Wb

= = = =

T

1T

=

1Wb/m

H lm lx 2 m 3 m m/s

1H 1 lm 1 lx

= = =

1Wb/A 1cd.sr 1 lm/m

m/s2

º „ “

min h d

Así mismo se puede formar múltiplos y submúltiplos decimales de cada unidad, mediante el uso de prefijos.


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Prefijos en el SI Prefijo Yotta zetta S O L P I T L Ú M

exa peta tera giga mega kilo

S O L P I T L Ú M B U S

Símbolo Y Z E P T G M k

Factor

Equivalente

10

24

1 000 000 000 000 000 000 000 000

10

21

1 000 000 000 000 000 000 000

10

18

1 000 000 000 000 000 000

10

15

1 000 000 000 000 000

10

12

1 000 000 000 000

10

9

1 000 000 000

10

6

1 000 000

10

3

1 000 100

hecto

k

10

2

deca

da

10

1

10

deci

d

10

-1

0.1

centi

c

10

-2

0.01

mili

m

10

-3

0.001

micro

μ

10

-6

0. 000 001

nano

n

10

-9

0.000 000 001

pico

p

10

-12

0.000 000 000 001

femto

f

10

-15

0.000 000 000 000 001

10

-18

0.000 000 000 000 000 001

10

-21

0.000 000 000 000 000 000 001

10

-24

0.000 000 000 000 000 000 000 001

atto zepto yocto

a z y

Este nuevo sistema se ha constituido desde entonces en un medio de comunicación a nivel internacional que ha permitido que más de 90 países puedan comprender y desarrollar un lenguaje común de medición. El sistema internacional fue aprobado y oficializado en nuestro país por el Instituto de Investigación Tecnológica Industrial y de Normas Técnicas (ITINTEC) en 1972 y tiene carácter de ley 23560 desde el 31 de diciembre de 1982, por lo que su empleo es obligatorio en todo el Perú. Actualmente el instituto del estado encargado de esta labor es el INDECOPI (Instituto Nacional de Defensa de la Competencia y de l Protección de la Propiedad Intelectual) a través de su Servicio Naciona de Metrología (SNM), cuyas funciones son difundir el Sistema Legal d Unidades de Medidas del Perú y absolver las consultas que se pueda presentar tanto desde el sector público como desde el privado. Además debe conservar, custodiar y mantener todos los patrones nacionales de medida. CICLO DE ESTUDIOS GENERALES – NIVEL TÉCNICO OPERATIVO

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Para esto, El Servicio Nacional de Metrología cuenta con laboratorios modernos que ofrecen también los servicios de calibración para la industria, la ciencia y el comercio en general.

1.2. REGLAS PARA EL USO DEL SISTEMA. 1. Los nombres de las unidades del sistema internacional se escriben totalmente con minúsculas con la única excepción de “grado Celsius”. Los nombres que corresponden a unidades con nombre propio se escriben con minúscula, gramaticalmente es considerado como sustantivo común y por consiguiente, jamás se escribe con letra mayúscula, salvo en el caso de comenzar la frase o luego de un punto. Ejemplo:

Correcto

Incorrecto

metro kilogramo newton watt grado Celsius

Metro KILOGRAMO Newton WATT grado celsius

2. Cuando se escribe una cantidad acompañada de una unidad del Sistema Internacional se recomienda escribir la cantidad seguida del símbolo de la unidad. Ejemplo: 34 s 10,5 m 1W 1L 3. Los nombres de las unidades que provienen de nombres de científicos deben conservarse en su forma original.

4. Los símbolos

Correcto

Incorrecto

newton volt ampere grado Celsius,etc.

newtonio voltio amperio grado Celsio, etc.

no

se pluralizan,

siempre se

escriben en

singular

independientemente del valor numérico que los acompañen.


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Singular

Plural

1m 0,5 kg

150 m 2 380 kg

Incorrecto 150 ms 2 380 kgs

5. La escritura de los valores numéricos se hará utilizando las cifras arábigas, se separará la parte entera de la decimal mediante una coma. No se utiliza el punto para separar enteros de decimales. Ejemplo:

Correcto

Incorrecto

184,32 5 512,28 0,331 11

184.32 5 512.28 0.33111

6. Para facilitar la lectura de los valores numéricos se recomienda escribirlos en grupos de tres cifras (contados a partir de la coma decimal hacia la izquierda o derecha) separados por un espacio en blanco. Ejemplo :

Correcto

Incorrecto

6 753 142,30 0,638 44 0,000 113 8

6‟753,142.30 0,63844 0,000‟113‟8

7. Se utiliza el grado Celsius en lugar de grado centígrado. 8. Los nombres de las unidades se escriben en singular cuando la cantidad indicada se encuentre en el intervalo cerrado [-1, 1]. Se escriben en plura cuando la cantidad es mayor que 1 y menor que -1, y siguiendo las reglas d la gramática castellana, con excepción de las unidades hertz, siemens y lux. Ejemplo:

Singular

Plural

1 metro 0,8 radián -0,5 metro -1 metro 1 hertz 0,5 lux

5 metros 20 radianes -1,8 metros -30 metros 30 hertz 8 lux


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FÍSICA Y QUÍMICA 9. Todos los símbolos de las unidades SI se escriben con letr as minúsculas del alfabeto latino con la excepción del ohm (Ω ) (letra mayúscula omega del alfabeto griego) y aquellos que provienen del nombre de científicos (se escriben con mayúscula). Ejemplo: m kg s A K cd mol

: : : : : : :

metro kilogramo segundo ampere kelvin candela mol

V W Pa N Ω

J C

: : : : : : :

volt watt pascal newton ohm joule coulomb

10. Se escribe el prefijo y a continuación el símbolo de la unidad (sin dejar espacio) Por ejemplo : Tm Gm dA cA mA uA

= = = = = =

terámetro gigámetro deciampere centiampere miliampere microampere

1.3. DEFINICIONES DE LAS UNIDADES DE BASE (SI). longitud (metro). Es la longitud del trayecto recorrido en el vacío, por un rayo de luz en un tiempo de 1/299 792 458 segundos.

masa (kilogramo). El kilogramo es la unidad de masa (y no de peso ni de fuerza); igual a la

masa

un cilindro hecho con Sevres, Francia.

del prototipo internacional del

kilogramo. Es

una aleación de Platino – Iridio que se guarda en

tiempo (segundo). Es la duración de 9 192 631 770 períodos de radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133.

corriente eléctrica (ampere). Es la intensidad de corriente constante que mantenida en dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable, y que estando en el vacío a una distancia de un CICLO DE ESTUDIOS GENERALES – NIVEL TÉCNICO OPERATIVO

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FÍSICA Y QUÍMICA metro, el uno del otro, produce entre estos conductores una fuerza igual a 2 x 10-7 newton, por metro de longitud.

temperatura (kelvin). El kelvin, unidad de temperatura termodinámica, es la fracción 1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua. La temperatura 0 K recibe el nombre de “cero absoluto”.

intensidad luminosa (candela). La candela es la intensidad luminosa en una dirección dada, de una fuente que emite radiación monocromática de frecuencia 540 x 10 12 hertz y de la cual la intensidad radiante en esa dirección es 1/683 watt por estereorradián.

cantidad de sustancia (mol). El mol es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas cantidades fundamentales como átomos hay en 0,012 kilogramos de carbono 12.

1.4. UNIDADES DIMENSIONALES LINEALES. Las unidades dimensionales representan valores de referencia, que permiten: 

Expresar las dimensiones de objetos (realización de lecturas de diseños mecánicos).



Confeccionar y enseguida controlar las dimensiones

de estos objetos

(utilización de aparatos e instrumentos de medición). Ejemplo: la altura de la torre Eiffel es de 300 metros; el espesor de una hoja de papel para cigarros es de 30 micrómetros. 

La torre Eiffel y la hoja de papel son los objetos.



La altura y el espesor son las magnitudes.



300 metros y 30 micrómetros son las unidades.

1.5. SISTEMA M TRICO DECIMAL. El metro unidad fundamental del sistema métrico, creado en Francia en 1795, y fue adoptado, el 20 de mayo de 1875, como unidad de medidas por dieciocho naciones. CICLO DE ESTUDIOS GENERALES – NIVEL TÉCNICO OPERATIVO

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Sistema métrico decimal: medidas de longitud UNIDAD

SUBMÚLTIPLO

NOMBRE

Símbolo

Valor en metro

metro

m

1

decímetro

dm

0,1

centímetro

cm

0,01

milímetro

mm

0,001

1.6. SISTEMA INGL S. Los países anglosajones utilizan un sistema de medidas basada en la yarda imperial (yarda) y de sus derivados no decimales, en particular la pulgada inglesa (inch). En razón de la influencia anglosajona en la fabricación mecánica se emplea en forma frecuente para las medidas industriales, a la temperatura de 20 °C, la pulgada de 25,4 mm.

Sistema Inglés: medidas de longitud

Unidad Submúltiplos

NOMBRE

SÍMBOLO

yarda

VALORES EN: yardas

pies

pulgadas

yd

1

3

36

pies

„ (ft)

1/3

1

12

pulgadas

“ (in)

1/36

1/12

1

1.7. NORMAS GENERALES DE MEDICI N. Medición es una operación simple, sin embargo sólo podrá ser bien efectuada por aquellos que se preparan para tal fin. El aprendizaje de medición deberá ser acompañado por un entrenamiento, cuando el alumno sea orientado siguiendo las normas generales de medición.


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FÍSICA Y QUÍMICA

Normas generales de medición: 1.

Tranquilidad.

2.

Limpieza.

3.

Cuidado.

4.

Paciencia.

5.

Sentido de responsabilidad.

6.

Sensibilidad.

7.

Finalidad de la posición de medida.

8.

Instrumento adecuado. Dominio del instrumento.

9.

Recomendaciones. Los instrumentos de medición son utilizados para determinar magnitudes. La magnitud puede ser determinada por comparación y por lectura en una escala o regla graduada. Es deber de todo profesional, velar por el buen estado de los instrumentos de medición, manteniéndose así por mayor tiempo su real precisión.

Evitar: 1. Choque, caídas, arañazos, oxidación y suciedad. 2. Mezclar instrumentos. 3. Medir piezas cuya temperatura, por quien las utiliza, las expone a una fuente de calor, y se encuentra fuera de la temperatura de referencia. 4. Medir piezas sin importancia con instrumentos de mayor precisión.

Cuidados: 1. Usar protección de madera, caucho para apoyar los instrumentos. 2. Dejar a la pieza adquirir la temperatura ambiente, antes de tocarla con el instrumento de medición.


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REGLA GRADUADA. El más elemental instrumento de medición utilizado en los talleres es la regla graduada (escala). Es usada para tomar medidas lineales, cuando no se requiere una gran precisión. Para que sea completa y tenga carácter universal deberá tener graduaciones del sistema métrico y del sistema inglés.

Sistema métrico: Graduación en milímetros (mm): 1 mm = 1 m / 1000 Sistema Inglés:

Graduación en pulgadas (“): 1“= 1 / 36 yarda

La escala o regla graduada es construida preferentemente de acero, teniendo su graduación inicial situada en la extremidad izquierda. Es fabricada en diversas longitudes: 6” (152,4 mm); 12” (304,8 mm).

7 5 16

La regla graduada se presenta en varios tipos, conforme se ilustra en las figuras siguientes:

Regla de apoyo graduada (canto de apoyo interno)

Regla de profundidad Apoyo externo (graduación en la otra cara)


21

FÍSICA Y QUÍMICA

La regla graduada se usa frecuentemente en los talleres, conforme se muestran en las figuras siguientes:

Medida de piezas circulares con calibrador

Ajustando el compás exterior


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CARACTER STICAS DE UNA BUENA REGLA GRADUADA. 1. Ser de acero inoxidable, preferentemente. 2. Tener graduación uniforme. 3. Presentar trazos bien finos, profundos y destacados en color oscuro.

OBSERVACI N: 1. Evitar caídas y contacto con herramientas de trabajo. 2. Evitar flexionarla o torcerla, para que no curve o se quiebre. 3. Limpiarla después de su uso, para remover el sudor y la suciedad. 4. Aplicarle una ligera capa de aceite fino, antes de guardarla.

GRADUACI N DE LA ESCALA: Sistema Inglés ordinario: (“) pulgada – 1 “= una pulgada. (IN) pulgada – 1 IN = una pulgada. (INCH) palabra inglesa que significa PULGADA Representaciones de la pulgada: 0

1"

Intervalo referente a 1“ CICLO DE ESTUDIOS GENERALES – NIVEL TÉCNICO OPERATIVO

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FÍSICA Y QUÍMICA Las graduaciones de las escala son hechas dividiéndose la pulgada en 2, 4, 8, y 16 partes iguales, extendiendo en algunos casos escalas con 32 divisiones.

0

1"

1/2"

Dividiendo 1 “ entre 2 tenemos: 1 / 2”

0

1/

1/

4

2

3/

1"

4

Dividiendo 1 “ entre 4 tenemos: 1 / 4” La distancia entre trazos es 1 / 4” sumando las fracciones, se obtendrá:

1" 4

1" 4

1" ; 2

0

1/4 1/8

1" 4

1" 4

1/2 3/8

1" 4

3" 4

3/4 5/8

1" 7/8

La distancia entre trazos es 1 / 8”, sumando las fracciones se tiene:

1" 8

1"

2"

1"

8

8

4

0

;

1/4 1/8

1"

1"

1"

3"

8

8

8

8

1/2 3/8

3/4 5/8

1" 7/8

1/16 3/16 5/16 7/16 9/16 11/16 13/16 15/16


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FÍSICA Y QUÍMICA

La distancia entre trazos es 1/16” sumando las fracciones, se tendrá:

1" 16

1" 16

2" 16

1" ; 8

1" 16

1" 16

1" 16

3" 16

La distancia entre trazos es 1/32 ”, sumando las fracciones se tendrá:

1" 32

1" 32

2" 32

1" ; 16

1" 32

1" 32

1" 32

3" 32

Graduaciones de la escala: Sistema métrico decimal 1 metro

=

10 decímetros

1m

=

10 dm

1 decímetro

=

10 centímetros

1 dm

=

10 cm

1 centímetro

=

10 milímetros

1 cm

=

10 mm

1 cm

0

Intervalo referente a 1 cm (ampliado) La graduación de la escala consiste en dividir 1 cm en 10 partes iguales.

1 cm

0

1 cm entre 10 = 1 mm CICLO DE ESTUDIOS GENERALES – NIVEL TÉCNICO OPERATIVO

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FÍSICA Y QUÍMICA 0

1cm

De acuerdo a la figura, el sentido de la flecha indica 10 mm


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FÍSICA Y QUÍMICA

PR CTICA N° 01 Conversión de unidades de longitud: 1.

Convertir de km a m: a) 4 km b) 2 km

2. Convertir de m a cm: a) 5 m b) 20 m c) 10 m 3.

Convertir de pulg a pies: a) 30 pulg b) 40 pulg

4.

Convertir de pulg a cm: a) 40 pulg b) 35 pulg

5.

Convertir de yardas a pies a) 3 yardas b) 10 yardas

6. Convertir: a) 2,5 m a cm b) 4,2 cm a m c) 1,5 m a cm

d) 42 cm a m e) 36 cm a m f) 12 cm a mm

g) 2,4 Mm a m h) 3,6 km a cm i) 62 mm a cm

7. Indicar a qué equivale la siguiente expresión: micro x mili

E =

centi x pico

8. Sí la velocidad de la luz en el vacío es de 300 000 km / s. Expresar dicha velocidad en cm / s. 9. Calcular: P = 2,25‟ + 3,75‟ - 15 27 /32”


27

FÍSICA Y QUÍMICA Desarrollar las siguientes aplicaciones en el sistema inglés:

RESPUESTAS 1 8

2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 Nota: Reducir todas las fracciones a la forma más simple


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Desarrollar las siguientes aplicaciones en el sistema métrico decimal:

RESPUESTAS 15

16

17

18

19


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