1.2 estándares y unidades ing. robin anguizaca fuentes
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1.2 Estándares y Unidades
Ing. Robin Anguizaca Fuentes
APRENDE A DIFERENCIAR
• PROPIEDAD CUALITATIVA • PROPIEDAD CUANTITATIVA
• ALTO
• PESADO
• LENTO
• 2 metros
• 200 kg
• 10 km/h
SE LLAMAN
Son aquellas propiedades que se pueden medir
MAGNITUD
TODO AQUELLO QUE PUEDE SER MEDIDO.
MEDIDA DE UNA MAGNITUD:
CANTIDAD + UNIDAD
MAGNITUDES FÍSICAS
Es todo aquello que se puede medir directa o indirectamente, y se le asigna un número y una unidad.
¿Para qué sirven las magnitudes físicas?
Sirven para traducir en números los resultados de las observaciones.
DIRECTAS O FUNDAMENTALES
INDIRECTAS O DERIVADAS
LA LONGITUD se mide directamente conmigo. El Sr. METRO
EL TIEMPO se mide directamente conmigo. El Sr. RELOJ
LA MASA se mide directamente conmigo. La Sra. PESA
El volu
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caja
se m
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VOLUMEN = A
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ÁREA = BASE X
ALTURA
TIPOS DE MAGNITUDES
• MAGNITUDES FUNDAMENTALES Aquellas que se determinan directamente con un proceso de medida. Sirven de base para escribir las demás magnitudes.
• MAGNITUDES DERIVADAS Son aquellas magnitudes que están expresadas en función de las magnitudes fundamentales.
MAGNITUDES FUNDAMENTALES
• LONGITUD• MASA• TIEMPO• TEMPERATURA• INTENSIDAD DE CORRIENTE• CANTIDAD DE SUSTANCIA• INTENSIDAD LUMINOSA
MEGNITUDES DERIVADAS
• SUPERFICIE : PRODUCTO DE LONGITUDES.
s= LxL
• VOLÚMEN V= LxLxL• DENSIDAD d= M/L3
• VELOCIDAD v=L/ T• PRESIÓN• …………….
MIDE LA LONGITUD DE LA LÍNEA CON ESTA MANO
HAS COMPARADO LA LONGITUD DE LA LÍNEA CON LA LONGITUD DE LA MANO
LONGITUD = 4 manos
MEDIR es comparar una magnitud con otra igual, más pequeña,
llamada UNIDAD
4 manos
CANTIDAD UNIDAD
Nos dice cuántas veces es mayor la magnitud medida que la unidad
Nos dice qué magnitud se ha medido y con qué hemos comparado
La medición es la técnica por medio de la cual asignamos un número a una propiedad física, como resultado de una comparación de dicha propiedad con otra similar tomada como patrón, la cual se ha adoptado como unidad.
UNIDADES DE MEDIDA
UNIDADES Las unidades son las referencias o patrones
con respecto a la cual comparamos en la medida
Están establecidas por convenio. Debe ser constante: no ha de cambiar según
el individuo que haga la medida o a lo largo del tiempo.
Debe ser universal: no ha de cambiar de unos países a otros.
Ha de ser fácil de reproducir.
Universalmente se conocen tres Sistemas de Unidades:
mks o Sistema Internacional cgs Técnico.
Conjuntos de unidades convenientemente relacionadas entre sí que se utilizan para medir diversas magnitudes (longitud, tiempo, masa, etc.)
El sistema de unidades empleado por los científicos e ingenieros en todo el mundo se denominaba “Sistema métrico”, pero desde 1960 su nombre oficial es Sistema Internacional (SI)
Magnitudes fundamentales y derivadas en los tres principales sistemas de medida
MAGNITUD SI CGS INGLÉS
longitud Metro (m) Centímetro (cm) Pies (ft), Pulgadas (in)
Masa Kilogramo (kg) Gramo (g) Libras (lb)
Tiempo Segundo (s) Segundo (s) Segundos (s)
Área o Superficie m2 cm2 ft2, in2
Volumen m3 cm3 Ft3, in3
Velocidad m/s Cm/s Ft/s, in/s
Aceleración m/s2 Cm/s2 Ft/s2, in/s2
Fuerza Newton (N) Dinas (d) Libras Fuerza (lbf)
Trabajo y EnergíaN*m = Joule
(J)D*cm = Ergio
(E)Lbf*ft, Lbf*in
Presión N/m2 D/cm2 Lbf/in2 (PSI)
Potencia J/s = Watt (W) D/s Lbf*ft/s, Lbf*in/s
Es un sistema de unidades coherente para la mecánica cuyas unidades fundamentales son:
El metro (m) El kilogramo (kg) El segundo (s)
SISTEMA MKS
Este sistema se define en términos de las cantidades físicas: longitud en pies (ft), fuerza en libras (lb) y tiempo en segundo (s).
Es aún usado ampliamente en los Estados Unidos de América, cada vez en menor medida, y en algunos países con tradición británica.
SISTEMA INGLÉS
Imagina un mundo en el que cada cual midiese el tiempo en unidades distintas. Seguro que nadie podría viajar en avión porque todos llegarían tarde o muy temprano al aeropuerto.
Imagina un mundo en el que cada cual pesase un saco de papas con unidades distintas. Seguro que ningún McDonald’s pondría la misma ración de papas fritas para comer.
Imagina un mundo en el que cada cual midiese cualquier magnitud en unidades distintas. Seguro que ……………
HISTORIA DEL SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES
En 1790, la Academia de Ciencias de París decide crear un sistema de medidas que pudiera ordenar el caos que existía por la gran variedad de medidas existentes en toda Francia.
Se plantea un sistema tomando como base la unidad de longitud, el metro. Se crea el Sistema Métrico Decimal, que fue declarado obligatorio en 1849 en España.
En 1875 el Sistema Métrico Decimal se hace internacional en la Conferencia General de Pesas y Medidas. En 1960 la Conferencia lo denomina como Sistema Internacional de Unidades (SI)
Hasta 1995, la CGPM se ha reunido 20 veces.
Sistema Internacional de Unidades.
Es el sistema práctico de unidades de medidas adoptado por la XI Conferencia General de Pesas y Medidas celebrada en octubre de 1960 en París.
Trabaja sobre siete magnitudes fundamentales (longitud, masa, tiempo, intensidad de corriente eléctrica, temperatura absoluta, intensidad luminosa y cantidad de sustancia) de las que se determinan sus correspondientes unidades fundamentales (metro, kilogramo, segundo, ampere, kelvin, candela y mol).
Sistema Internacional de Unidades.
Es aquel sistema que se establece como oficial en el mundo para representar las unidades de medida.
Las medidas para presentar proyectos, investigaciones, patentes, deben de ir expresadas en el SI para validar su publicación.
Longitud, masa y tiempoLongitud.- La unidad de longitud en el sistema SI es el metro, el cual se definió en 1983 como la distancia recorrida por la luz en el vacío en 1/299,792,458 segundos.
Masa.- En el sistema SI la unidad de masa es el kilogramo. Su patrón primario es un cilindro de platino e iridio que se guarda en el Buró Internacional de Pesas y Medidas en Sèvres, Francia.
Tiempo.- El segundo se define como cierta radiación emitida por los átomos de Cesio 133, en un segundo hay 9,162,631,770 vibraciones.
La longitud El hombre ha realizado la medición de longitudes en muchas de sus actividades desde la antigüedad. Al principio utilizó unidades arbitrarias para medir, como el pie, la cuarta, el codo, la brazada, etc. La unidad de medición que le corresponde a la longitud es el metro.
El metro es la distancia igual a 1.650.763,73 longitudes de onda, en el vacío, de una cierta radiación roja de gas criptón 86.
La masa La unidad de masa es el kilogramo en el SI, el cual tiene dos definiciones básicas:
Es la masa de un litro de agua a 4 °C. Un kilogramo es la masa del prototipo
internacional conservado en Sévres, cerca de París.
Unidad de intensidad de corriente eléctricaEl amperio (A) es la intensidad de una corriente constante que al mantenerse en dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita y situados a una distancia de un metro uno del otro en el vacío, produciría una fuerza igual a 2X10-7 Newton por metro de longitud. También se conoce como la intensidad de una corriente que pasa por la sección de un conductor un culombio por segundo.
Unidad de temperatura termodinámicaEl kelvin (K), unidad de temperatura termodinámica, es la fracción 1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua. Unidad de cantidad de sustanciaEl mol (mol) es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas partículas elementales como átomos hay en 12X10-3 kilogramos de carbono 12.
Unidad de intensidad luminosa
La candela (cd) es la unidad luminosa que irradia una superficie de 167X 10-4 cm2 de un cuerpo negro, a la temperatura de fusión del platino y a la presión de una atmósfera.
Notación científicaEn física tenemos algunas magnitudes muy grandes (Distancias astronómicas y Masas de los
cuerpos celestes) o muy pequeñas (distancias y
masas atómicas), por tanto es conveniente utilizar la notación de potencias de diez para representar estas cantidades físicas.
Por ejemplo El tamaño de un átomo de 0.000,000,000,2 m se
expresa como 2x10-10. La masa de un protón es ~1,67·10-27 kilogramos La distancia a los confines observables del
universo es ~4,6·1026 m
Notación Científica
POTENCIAS DE BASE 10
100 = 1
101 = 10
102 = 100
103 = 1000
106 = 1 000 000
109 = 1 000 000 000
1020 = 100 000 000 000 000 000 000
10-1 = 1/10 = 0.1
10-3 = 1/1000 = 0.001
10-9 = 1/1 000 000 000 =
0.000 000 001
10 elevado a una potencia entera negativa -n es igual a 1/10n
Notación Científica
POTENCIAS DE BASE 10
100 = 1
101 = 10
102 = 100
103 = 1000
106 = 1 000 000
109 = 1 000 000 000
10-1 = 0.1
10-3 = 0.001
10-9 = 0.000
000 001
Por lo tanto:
156 234 000 000 000 000 000 000 000 000 1.56234 x 1029
0,000 000 000 023 4 2,34 x 10-
114 x 10 5 = 400 000
3.0 X 10 0 =
6.75 x10 9 =
8.0 x101 =
5680 x 10 5 =
4 x 10 -5 = 0.000 04
6.75 x10-9 =
2.3 x 10-15 =
8.0 x10-1 =
9682.3 x 10-3 =
Notación Científica
POTENCIAS DE BASE 10
100 = 1
101 = 10
102 = 100
103 = 1000
106 = 1 000 000
109 = 1 000 000 000
Leyes de potencias
10-1 = 0.1
10-3 = 0.001
10-9 = 0.000 000
001
Adición 10m + 10m = 10 m 5x106 + 2x106 = 7x106
Multiplicación 10m x 10n = 10 m + n
(4x106) x (2x106) = 8x1012
División 10m = 10 m – n
9x106 = 3x102
10 n 3x104
Potenciación (10m)n = 10 m x n
(3x106)2 = 9x1012
Ejemplo:
10= 1x101
4200= 4.2x103
0.00003= 3x10-5
420,000= 4.2x105
25,000= 2.5x104
0.000500= 5.0x10-4
0.000501= 5.01x10-4= 50.1x10-5= 501X10-6
Potencia Prefijo Abrev. Potencia Prefijo Abrev.
10-24 yocto y 101 Deca da
10-21 septo z 103 kilo k
10-18 ato a 106 mega M
10-15 femto f 109 giga G
10-12 pico p 1012 tera T
10-9 nano n 1015 peta P
10-6 micro m 1018 exa E
10-3 mili m 1021 zeta Z
10-2 centi c 1024 yota Y
10-1 deci d
PREFIJOS PARA LAS UNIDADES DEL SISTEMA SI
Los múltiplos o fracciones de las unidades básicas se incluyen mediante el uso de prefijos, de acuerdo con la conveniencia, por ejemplo, no es aconsejable medir la masa de una tractomula en gramos sino en kilogramos o toneladas. Por lo tanto, los múltiplos y submúltiplos, así como las demás unidades, son magnitudes derivadas y secundarias.
Tarea #2
La aceleración debida a la gravedad, g, es 9.8 m/s2, en el sistema SI. Conviértala al sistema inglés, con la longitud en pies, en lugar de metros.
El radio de la tierra, que es esférica con mucha aproximación, es 6.4 x 106 m y su masa es 6.0 x 1024 kg, ¿Cuál es la densidad de la tierra en gramos por centímetro cúbico?
Orden de magnitud
El orden de magnitud es una idea del tamaño de alguna cosa dentro de un factor de 10. Para obtener una estimación del orden de magnitud, los datos deberán tener precisamente una cifra significativa.
Ejemplo: el número de segundos en un año se puede estimar como, 60 s por min., 60 min. por hora, 20 horas por día, 400 días por año, multiplicando se obtiene:
60 x 60 x 20 x 400 = 3,600 x 20 x 400 4,000 x 20 x 400 =
80,000 x 400 32,000,000 30,000,000
El valor exacto es: 31,536,000