Mediciones (página 2)

La unidad de fuerza es el
Kilopond (Kp.) o kilogramo fuerza.

KILOPOND: es una fuerza igual al peso del kilogramo
patrón en la ciudad de París.

La milésima parte del Kilopond es el "Pond" o
gramo fuerza.

DISTINCION ENTRE KILOGRAMO Y KILOPOND.

El kilogramo es una unidad de cantidad de materia, que
en cualquier parte de la Tierra o
fuera de ella equivale a un mismo número de átomos
o moléculas.

El Kilopond es una unidad dé fuerza que se mide
por el peso del Kilogramo en un lugar preciso de la Tierra.

Un kilogramo pesa en París: 1 Kilopond, pero en
los polos pesa 1.002 Kp., en el Ecuador 0.997
Kp. ya 6400 kilómetros de altura sobre la superficie
terrestre 0.250 Kp.

4.-SISTEMA INGLES:
GRAVITACIONAL (Pie, Libra fuerza, Segundo).

Es utilizado exclusivamente en los países de
habla inglesa y en todas las publicaciones y trabajos de ingeniería o técnica que de ellos
proceden.

Unidad de longitud: es el PIE igual a 0.305
mts.

Unidad de fuerza es la LIBRA FUERZA igual a 0.454
Kp.

Unidad de tiempo es el
SEGUNDO.

Presenta inconvenientes en el manejo de las unidades que
no guardan entre sí relación decimal. Por ejemplo:
1 milla tiene 1760 yardas, cada yarda 3 pies y cada pie 12
pulgadas. Una tonelada inglesa tiene 2000 libras y cada libra 16
onzas etc.

Con el tiempo probablemente llegará a ser
sustituido por los sistemas
métricos en vista de las innegables ventajas que esto
representa.

Unidades
derivadas del sistema métrico decimal

LONGITUD

El metro tiene como múltiplos: el
decámetro (Dm), el Hectómetro (Hm) y el
kilómetro (Km) y como submúltiplos: el
decímetro (dm), centímetro (cm) y el
milímetro (mm).

1m = 0.1 Dm. = 0.01 Hm. = 0.001 Km.

1m. = 10 dm. = 100 cm. = 1000 mm.

Cada unidad equivale a 10 veces la unidad
inferior.

SUPERFICIE

Las superficies o áreas se miden con unidades de
longitud elevadas al cuadrado.

La unidad M.K.S. de superficie es el metro
cuadrado.

1m2 = 0.01 Dm2 = 0.000,1 Hm2 = 0.000,001 Km2

1m2 = 100 dm2 = 10,000 cm2 = 1, 000,000 mm2

Cada unidad equivale a 100 veces la unidad
inferior.

VOLUMEN

Los volúmenes se miden con unidades de longitud
elevadas al cubo. La unidad M.K.S. de volumen es el
metro cúbico.

1m3 = 0.001 Dm3 = 0.000.001 Hm.3 = 0.000,000,001
Km3

1m3 = 1 000 dm3 = 1,000,000 cm3 = 1,000,000,000
mm3

Cada unidad equivale a 1000 veces la unidad
inferior.

CAPACIDAD

Las unidades de capacidad se utilizan para medir el
volumen de los líquidos. La principal unidad es el "litro"
(1.) que equivale a 1 decímetro cúbico.

Los múltiplos del litro son: el decalitro (Dl.)
el hectolitro (Hl.), y el kilolitro (Kl.); y los
submúltiplos: el decilitro (dl.), el centilitro (cl.) y el
mililitro (ml.).

1 l. = 0.1 Dl. = 0.01 Hl. = 0.001
Kl.

1 l. = 10 dl. = 100 cl. = 1, 000 ml.

Las equivalencias con las unidades de volumen
son:

1 Kl. = 1 m3; 1 l. = 1 dm3; 1 ml. = 1
cm3

MASA

Los múltiplos del kilogramo son el quintal
métrico y la tonelada métrica (ton. m.) Y los
submúltiplos: el hectogramo (Hg.) el decagramo (Dg.) el
gramo (g.), el decigramo (dg.), el centigramo (cg.) y el
miligramo (mg.)

1 Ton. m = 10 quintal m. = 1000 Kg.

1 Kg. = 10 Hg. = 100 Dg. = 1000 g.

1 g. = 10 dg. = 100 cg. = 1000 mg.

Equivalencia de
las unidades inglesas

LONGITUD

1 milla = 1609 m.; 1 yarda = 0.915m.; 1 pie = 0.305 m. 1
pulgada = 0.0254 m.

SUPERFICIE

1 yarda2 = (0.915 m.)2 = 0.836 m2

1 pie2 = (0.305 m.)2 = 0.0929 m2

1 pulgada2 = (0.0254 m.) 2 = 0.000645 m2

VOLUMEN Y CAPACIDAD

1 yarda3 = (0.915 m.)3 = 0.765 m3

1 pie3 = (0.305 m.)3 = 0.0283 m3

1 pulgada3 = (0.0254 m.)3 = 0.0000164 m3

1 galón = 3.785 litros = 0.003785 m3

MASA

1 slug = 32.2 libras masa = 14.6 Kg.

1 libra masa = 0.454 Kg.; 1 onza = 0.0283 Kg.

1 tonelada inglesa = 907 Kg.

Transformación de
unidades

Es muy importante en Física poder realizar
la transformación de unidades, es decir expresar una
magnitud en unidades equivalentes.

Las unidades para ser equivalentes deben ser
homogéneas o de la misma especie. Por ejemplo: una
longitud puede medirse en metros, centímetros, pies,
kilómetros etc., pero no en kilogramos o en segundos.
Metros, centímetros, pies etc. son unidades
homogéneas o de la misma especie porque existe entre ellas
una relación de equivalencia: (1 m. = 100 cm. = 3.28
pies).

Metro, kilogramo y segundo son unidades
heterogéneas o de diferente especie porque no existe entre
ellas relación de equivalencia (1m. no es igual a ninguna
cantidad de Kg. o de segundos).

La transformación de unidades sólo puede
llevarse a cabo entre unidades de la misma especie que la
magnitud medida.

Una longitud dada en centímetros o en pies puede
expresarse en metros o en kilómetros. Una masa dada en
gramos o en libras masa, puede expresarse en kilogramos o
toneladas.

MÉTODO PARA LA TRANSFORMACIÓN DE
UNIDADES

Para transformar una magnitud en otra equivalente se
procede de la siguiente manera:

a) La relación de equivalencia que usualmente se
indica como igualdad, se
escribe en forma de quebrado: en el numerador se coloca el
término cuya unidad se busca, y en el denominador su
equivalencia en las unidades que ya se tienen.

b) Se multiplica la magnitud que se desea transformar
por el quebrado de equivalencia, de modo que se simplifiquen las
unidades de la magnitud con las del denominador del quebrado y
quede la respuesta con las unidades del numerador.

Aparatos de
medición

MEDICION DE LONGITUDES

Para valuar una longitud con aproximación de un
milímetro se usa un metro dividido en decímetros,
centímetros y milímetros.

Si se quieren determinar las partes del
milímetro, se emplean instrumentos de precisión
tales como el Nonio y el Calibrador de Palmer.

Nonio o Vernier.

Se usa para medir con aproximación de hasta 1/10
de milímetro, diámetros de tuberías,
tornillos, piezas mecánicas etc.

Consta de dos regletas: una fija dividida en
milímetros, y otra móvil o "Nonio" dividida en 10
partes iguales de 9/10 de milímetro cada una. Para obtener
esta graduación del nonio se toma una longitud de 9
milímetros y se divide en 10 partes iguales.

Cada regleta va provista en una de sus extremidades de
una punta o muela, la distancia entre las cuales depende de la
posición del nonio en su movimiento
deslizante.

Cuando ambas puntas están juntas: coinciden los
ceros de las dos escalas, y entonces la primera división
del Nonio dista 1/10 de milímetro de la correspondiente
división de la regla, la segunda 2/10, la tercera 3/10 y
así sucesivamente hasta la décima que dista 1
milímetro.

Si se desplaza el nonio 1 /10 de milímetro,
entonces su división "0" ya no coincide con el cero de la
regla, pero sí las divisiones "1"; si se desplaza 2/10 de
mm, coinciden las divisiones 2; si 3/10 de mm las divisiones 3 y
así, hasta 10.

Para valuar la longitud de un objeto, se le introduce
entre las dos puntas, de manera que éstas se apliquen
exactamente a sus bordes extremos.

La división de la regla fija,
anterior al cero del nonio indica el número de
milímetros enteros. La división del nonio que
coincide con la de la regla indica el número de
décimas de milímetro.

Calibrador de palmer o tornillo
micrométrico.

Sirve para medir hasta con aproximaciones de 1 /100 de
milímetro y aún más, espesores de
pequeños objetos como alambres, piezas de maquinaria,
engranajes etc.

Consta de un marco en forma de U. En la parte interna de
uno de sus extremos tiene un tope fijo y por el otro penetra un
tornillo que por cada paso o vuelta completa avanza generalmente
1/2 milímetro.

Tiene dos escalas: la primera, paralela al eje del
tornillo, indica el avance lineal y está graduada en
medios
milímetros. La segunda divide en 50 partes iguales el
borde del cilindro o "limbo" que constituye la cabeza del
tornillo.

Cuando están juntos el tope fijo y la extremidad
del tornillo, las dos escalas marcan "0".

Por cada paso completo del tornillo, la escala lineal
marca 1/2 mm.
y las fracciones de vuelta se leen sobre la escala del limbo
giratorio. Cuando éste da dos vueltas completas el tope
del tornillo se mueve 1 milímetro y como en cada vuelta
hay 50 divisiones la aproximación de cada una de estas
divisiones es de 1 mm / (2X50) = 0.01 de
milímetro.

MEDICIÓN DE ÁREAS Y
VOLÚMENES

La superficie y el volumen de los cuerpos
geométricos se obtiene midiendo la longitud de sus
dimensiones: largo, ancho, alto etc. y aplicando luego las
fórmulas correspondientes. Algunas de estas
fórmulas son:

Longitudes:

(1) circunferencia = 2 X p X radio = 2 p
r

(2) perímetro = suma de la longitud de los
lados.

Superficies:

(3) cuadrado = lado X lado = lado2

(4) rectángulo = largo X ancho

(5) triángulo = base X altura /2

(6) círculo = p X radio2 = p r2

(7) polígono regular = perímetro X apotema
/2

Volúmenes:

(8) cubo = lado X lado X lado = lado3

(9) prisma rectangular = largo X ancho X alto

(10) prisma poligonal y cilindro = sup. de la base X
altura

(11) esfera = 4/3 de p X radio3 = 4 p r3 /3

(12) pirámide y cono = sup. de la base X altura
/3

Las superficies irregulares pueden medirse
dividiéndolas en superficies pequeñas o fajas de
forma regular, calculables por métodos
geométricos. La suma de todas ellas da la medición buscada.

Los volúmenes irregulares se calculan por un
método
similar anterior. El volumen de objetos pequeños no
porosos puede conocerse por desplazamiento de algún
líquido. En una probeta graduada, parcialmente llena de
agua, se
introduce el objeto cuyo volumen queremos conocer. La diferencia
de niveles antes y después de introducirle objeto es el
volumen desplazado, equivalente al volumen del cuerpo.

MEDICIÓN DE LA MASA Y PESO DE LOS
CUERPOS

En un lugar de la tierra, dos masas iguales tienen
iguales pesos. A menos que se necesite una aproximación
muy grande, se considera que en cualquier parte de la superficie
terrestre, un kilogramo de masa experimenta una atracción
gravitacional hacia el centro de la tierra igual a 1
Kilopond.

Es decir: 1 Kilogramo pesa 1 Kilopond; 1 gramo pesa
1Pond; 1 libra masa pesa 1 libra fuerza, etc.

La masa y el peso comparativo de los cuerpos se miden
usualmente mediante una báscula o una balanza de
precisión.

Balanza de Precisión

La balanza de precisión sirve para comparar el
peso desconocido de un cuerpo con el de otro conocido. Consta de
un brazo móvil articulado por en medio, de cuyos extremos
cuelgan dos platillos iguales. En uno de ellos se coloca el
cuerpo de peso desconocido y en el otro las pesas calibradas
necesarias para que los dos platillos se equilibren, es decir que
no se inclinen ni hacia un lado ni hacia otro. Cuando esto sucede
los dos pesos son iguales y los kilogramos o gramos que marcan
las pesas es la masa buscada.

MEDICION DEL TIEMPO

El tiempo se mide con relación a fenómenos
que se repiten regularmente en forma periódica, como la
vuelta de la tierra alrededor del sol (un año) o alrededor
de su propio eje (un día). Los observatorios
astronómicos tienen como una de sus misiones importantes
la de verificar constantemente la hora de acuerdo con el
movimiento aparente de las estrellas.

Cronómetro.

El reloj cronómetro sirve para medir el tiempo
con una aproximación de hasta décimas de segundo.
En la actualidad se han fabricado cronómetros
electrónicos que logran apreciar hasta millonésimas
de segundo (1 X 10-6 seg.)

Práctica
#1. Mediciones

Material

• Regla graduada

• Vernier

• Palmer

• Cilindro de metal grande

• Cilindro de metal
  pequeño

• Paralelepípedo de
  metal

• Esfera de metal

Procedimiento

El objetivo de la
práctica, fue comparar las mediciones hechas con cada una
de las herramientas
de medición, sobre los diferentes objetos
proporcionados.

Para realizar esto, los integrantes del equipo (que se
encargaron de realizar la práctica), en primer lugar
comprendieron el funcionamiento de cada uno de los instrumentos de
medición que se utilizaron. Se identificó la
incertidumbre absoluta de cada uno de ellos y se estudió
lo que son las cifras significativas.

Posteriormente, se sentaron en círculo. Se
eligió el cilindro de metal grande, como primer objeto
para ser medido. Utilizando la regla como primer instrumento de
medición, se fue pasando a cada integrante el cilindro
grande, para que fuera medido por cada individuo con
el instrumento de medición proporcionado. Los datos obtenidos
fueron registrados.

Después de ser medido el cilindro grande con la
regla graduada, se eligió el Vernier como
segunda herramienta de medición. Ahora, utilizando el
Vernier, cada individuo del equipo midió el cilindro
grande. Se registraron los datos obtenidos.

Finalmente, se utilizó el Palmer para que el
cilindro grande fuera medido por cada integrante del equipo de
trabajo. Se
registraron los datos.

El procedimiento
anterior, fue utilizado también con los otros objetos
proporcionados para ser medidos. Al cilindro grande le
siguió el paralelepípedo, después el
cilindro pequeño y por ultimo la esfera de metal. El orden
de los instrumentos de medición no cambió. Cabe
señalar que se eligió dicho orden, comenzando con
el instrumento menos preciso y terminando con el más
preciso.

Las mediciones hechas a cada objeto, estuvieron
relacionadas con el instrumento de medición que las
realizó. Por ejemplo, al cilindro grande, debido a su
tamaño, sólo pudo medirse su diámetro cuando
tocó al Palmer medirlo. Mientras que la regla y el
Vernier, midieron tanto el largo como el diámetro del
cilindro grande.

Con la obtención de todos los datos, fueron
creadas unas tablas, en las que se comparan las mediciones hechas
por cada integrante del equipo a los diferentes objetos, de
acuerdo al instrumento de medición utilizado. Dichas
tablas se muestran a continuación.

Bibliografía

FÍSICA. Ing. Q. Julio Castrillón
V.; Prof. Ambrosio Luna S.; Quim. Johannes Bulbullán G.;
Prof. Jean Pierre Ayel F. Editorial Enseñanza, S.A. México,
1989.

Física 1. H. Pérez Montiel.
Publicaciones Cultural. México 1996.

Autor:

Martín del Campo Becerra Gustavo
Daniel