Practica no. 2 ESTATICA. Sistemas de unidades

PRÁCTICA No. 2
SISTEMAS DE UNIDADES
FUNDAMENTOS DE MECÁNICA 1
LABORATORIO DE: FUNDAMENTOS DE MECÁNICA.
TEMA: SISTEMAS DE UNIDADES.
SUBTEMA: CONCEPTO DE UNIDAD, UNIDAD FUNDAMENTAL Y
UNIDAD DERIVADA. DESCRIPCION DEL SISTEMA
INTERNACIONAL DE UNIDADES.
PERSONAL: PROFESORES DE LA ASIGNATURA O
PERSONAL DOCENTE CAPACITADO PARA
IMPARTIR EL LABORATORIO.
LUGAR: LABORATORIO DE MECÁNICA.
Normas de seguridad
• Trabajar dentro de la línea de seguridad
• No comer alimentos dentro del laboratorio
• Manejar con precaución el equipo para evitar accidentes
Equipo de seguridad
•Bata de laboratorio

PRÁCTICA No. 2
ACTIVIDAD DEL ALUMNO
Previamente a la realización de esta práctica se deberá entregar totalmente resuelto
el siguiente cuestionario, aplicando los conceptos teóricos expuestos en clase.
1. ¿Qué es una unidad básica?
2. Defina longitud, masa y tiempo.
3. ¿Porque la fuerza no es una unidad básica?
4. ¿Qué es un sistema congruente de unidades?
5. ¿Por qué al sistema internacional de unidades se le conoce como mks?
6. ¿Por qué se cambio la definición original de la longitud masa y el tiempo?
7. ¿Por qué el sistema internacional de unidades forma un sistema absoluto?
8. ¿Por qué el sistema internacional de unidades se puede usar en Marte?
9. ¿Por qué se recomienda usar los prefijos?, de tres ejemplos.
10. ¿Qué entiendes por medir?
11.Observar y analizar el video de la siguiente dirección electrónica
http://www.youtube.com/watch?v=7pLxt7LhcSk&feature=BFa&list=PLDBEA02
CB2BCD3029 (clase 2 magnitudes físicas y su medida) haga un resumen
de tres cuartillas (describa con detalle y con dibujos los diferentes aparatos de
medición de las propiedades físicas).

PRÁCTICA No. 2
OBJETIVO:
El alumno:
a) Ejercitara las conversiones de unidades de medición.
ACTIVIDADES:
1) Determinar en el laboratorio algunas variables físicas en el sistema
internacional de unidades.
2) Realizar las respectivas conversiones de las variables físicas a otros
sistemas de unidades.
MATERIAL Y/O EQUIPO:
1 Flexómetro.
1 Balanza granatoria.
1 Termómetro.
1 Barómetro.
1 Juego de pesas.
1 Transportador.
1 Cubo metálico.
ASPECTOS TEÓRICOS:
Aunque el estudio de la mecánica se remonta a los tiempos de Aristóteles (384-322
a. de C), y de Arquímedes (287-212 a. de C), hay que esperar hasta Newton (1642-
1727) para encontrar una formulación satisfactoria de sus principios fundamentales,
los cuales fueron expresados después en forma modificada por DÁlembert,
Lagrange y Hamilton. Su validez permaneció incólume hasta que Einstein formulo la
teoría de la relatividad (1905). Si bien ahora se han reconocido las limitaciones de la
mecánica newtoniana, ésta sigue siendo la base de las actuales ciencias de la
ingeniería.
Los conceptos básicos usados en la mecánica son espacio, tiempo, masa y fuerza.
Estos conceptos no pueden ser definidos exactamente; deben adaptarse sobre las
bases de nuestra intuición y experiencia, y emplearse como un marco de referencia
mental en el estudio de la mecánica.

PRÁCTICA No. 2
El concepto de espacio se asocia a la noción de posición de un punto P. La posición
de éste puede definirse por tres longitudes medidas desde cierto punto de referencia
u origen, en tres direcciones dadas. Estas longitudes se llaman coordenadas de P.
Para definir un evento, no es suficiente indicar su posición en el espacio sino que
debe darse también el tiempo del evento.
El concepto de masa se usa para caracterizar y comparar los cuerpos con base en
ciertos experimentos mecánicos fundamentales. Por ejemplo, los cuerpos que
tengan la misma masa serán atraídos por la tierra de igual forma; también
presentaran la misma resistencia a un cambio en su movimiento traslacional.
La fuerza representa la acción de un cuerpo sobre otro y puede ejercerse por
contacto real o a distancia, como en el caso de las fuerzas gravitacionales y
magnéticas. Una fuerza se caracteriza por su punto de aplicación, su magnitud,
dirección y sentido y se representa por un vector.
Los cuatro conceptos fundamentales explicados anteriormente, se asocian las
llamadas unidades cinéticas, es decir, las unidades de longitud, masa tiempo y
fuerza. Tres de ellas pueden definirse arbitrariamente; se les llama unidades
básicas. La cuarta unidad, sin embargo, debe escogerse de acuerdo con la
ecuación: F=ma y se le identifica como unidad derivada. Se dice que las unidades
cinéticas así seleccionadas forman un sistema congruente de unidades.
Sistema Internacional de Unidades.
En este sistema que será de uso universal una vez que los Estados Unidos
completen su conversión actual, las unidades básicas son la longitud, masa y el
tiempo, y se llaman respectivamente, metro (m), kilogramo (kg) y segundo (s). las
tres están definidas arbitrariamente.
El segundo representa la 1/86 400 parte del día solar medio, se define como la
duración de 9 192 631 770 ciclos de la radiación emitida en una transición especifica
del átomo de cesio.
El metro, que intento representar una diezmillonésima parte de la distancia del
ecuador al polo, se define ahora como 1 650 763.73 longitudes de onda de la línea
naranja-roja del criptón 86.
El kilogramo, que es aproximadamente igual a la masa de 0.001 m3
de de agua, se
define como la masa de un patrón de platino que se conserva en la Oficina
Internacional de Pesas y Medidas en Sevres, cerca de París (Francia).
La unidad de fuerza en una unidad derivada y se llama Newton (N). Se la define
como la fuerza que comunica una aceleración de 1 m/s2
a una masa de 1 kilogramo.

PRÁCTICA No. 2
Se dice que el sistema internacional de unidades forma un sistema absoluto de
unidades; esto significa que las tres unidades básicas son independientes del lugar
en donde se utilicen las medidas. El metro, el kilogramo y el segundo pueden
emplearse en cualquier lugar de la tierra; inclusive pueden usarse en otro planeta y
siempre tendrán el mismo valor.
Prefijos del Sistema Internacional de Unidades
Factor multiplicativo Prefijo Símbolo
1 000 000 000 000 = 10
12
tera T
1 000 000 000 = 10
9
giga G
1 000 000 = 10
6
mega M
1 000 = 10
3
kilo K
100 = 10
2
hecto H
10 = 10
1
deca Da
0.1 = 10
-1
deci D
0.01 = 10
-2
centi C
0.001 = 10
-3
mili M
0.000 001 = 10
-6
micro
0. 000 000 001 = 10
-9
nano N
0.000 000 000 001 = 10
-12
pico P
0.000 000 000 000 001 = 10
-15
femto F
0.000 000 000 000 000 001 = 10
-18
ato A
Tabla 2.1
Debe de evitarse el uso de prefijos excepto en las medidas de áreas y volúmenes y
para el empleo no técnico del centímetro, como en las mediciones referentes al
cuerpo y a la ropa.
Los múltiplos y submúltiplos de las unidades fundamentales del SI pueden obtenerse
mediante el uso de prefijos definidos en la tabla anterior. Los múltiplos y submúltiplos
de las unidades de longitud, masa y fuerza de mayor uso en ingeniería son,
respectivamente, el kilometro (km) y el milímetro (mm); el mega gramo (Mg) y el
gramo (g); y el kilonewton (kN). De acuerdo a la tabla anterior tenemos:
1 km = 1000 m 1 mm = 0.001m
1 Mg = 1000 kg 1 g = 0.001 kg
1 kN = 1000 N
Las conversiones de estas unidades en metros, kilogramos y newtons,
respectivamente, puede realizarse con solo recorrer el punto decimal tres lugares a
la derecha o a la izquierda. Por ejemplo, para convertir 3.82 km en metros, se
recorre el punto decimal tres lugares a la derecha:
3.82 km = 3820 m

PRÁCTICA No. 2
En forma semejante, 47.2 mm se convierten en metros recorriendo el punto decimal
tres lugares a la izquierda:
47.2 mm = 0.0472 m
Usando la notación científica, se puede escribir:
3.82 km = 3.83 x 103
m
47.2 mm = 47.2 x 10-3
m
Los múltiplos en la unidad de tiempo son el minuto (min) y la hora (h). puesto que:
1 min = 60 s
1 h = 60 min = 3600 s
Estos múltiplos no pueden convertirse fácilmente como los otros. Empleando el
múltiplo o submúltiplo adecuado de cierta unidad, se pueden escribir números muy
grandes o muy pequeños. Por ejemplo, usualmente se escribe 427.2 km en vez de
427 200 m y 2.16 mm en vez de 0.002 16 m.
Cantidad Unidad Símbolo Fórmula
Aceleración Metro por segundo cuadrado ------------- m/s
2
Angulo Radian rad
1
Aceleración angular Radian por segundo al cuadrado ------------ rad/s
2
Velocidad angular Radian por segundo ------------ rad/s
Área Metro cuadrado ------------- m
2
Densidad Kilogramo por metro cubico ------------ kg/m
3
Energía Joule J N*m
Fuerza Newton N kg*m/s
2
Frecuencia Hertz Hz s
-1
Impulso Newton-segundo ----------- kg*m/s
Longitud Metro m
2
Masa Kilogramo kg
2
Momento de una fuerza Newton-metro ----------- N*m
Potencia Watt W J/s
Presión Pascal Pa N/m
2
Esfuerzo Pascal Pa N/m
2
Tiempo Segundo s
Velocidad Metro por segundo --------- m/s
Volumen, sólidos Metro cubico --------- m
3
Volumen, líquidos Litro L 10
-3
m
3
Trabajo Joule J N*m
1
Unidad suplementaria (1 revolución = 2 pi rad = 360o
).
2
Unidad básica.
Tabla 2.2. Principales unidades del SI empleadas en mecánica.

PRÁCTICA No. 2
Medir es comparar dos magnitudes de la misma especie tomando una de ellas como
unidad.
Hay dos clases de unidades: las fundamentales y las derivadas, las fundamentales
se definen y las derivadas se obtienen de las primeras en forma operacional.
El conjunto de unidades fundamentales y derivadas reciben el nombre de unidades
de medición.
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA:
ACTIVIDAD I: DETERMINAR EN EL LABORATORIO ALGUNAS VARIABLES
FISICAS.
1. Mida el diámetro y el espesor de la pesa de 0.5 N. Exprese las medidas en
milímetros, centímetros, metros, kilómetros, pulgadas, pies, yardas y millas.
2. Mida el largo, ancho y espesor del cubo metálico. Exprese las medidas en
milímetros, centímetros, metros, kilómetros, pulgadas, pies, yardas y millas.
3. Determine el área transversal de la pesa de 0.5 N. Exprese los resultados en
milímetros2
, centímetros2
, metros2
, kilómetros2
, pulgadas2
, pies2
, yardas2
y millas2
.
4. Determine el volumen del cubo metálico. Exprese los resultados en milímetros3
,
centímetros3
, metros3
, kilómetros3
, pulgadas3
, pies3
, yardas3
, millas3
, galones y
litros.
5. Pese el cubo metálico y la pesa de 0.5 N. Exprese el resultado en gramos,
kilogramos, toneladas, libras, dinas y Newtons.
6. Trace un triangulo rectángulo con catetos de 5cm y 8 cm, tome las medidas de los
ángulos internos y exprésalas en radianes.
7. Tome la hora que marque en este momento su reloj y exprese el tiempo
transcurrido del día de hoy en segundos, minutos, horas, días, meses y siglos.
8. Tome la temperatura que marque en este momento su termómetro y exprese el
resultado en: grados Kelvin, grados Centígrados, grados Fahrenheit y grados
Rankine.
9. Tome la presión atmosférica que marque en este momento su barómetro y
exprese la presión en: milímetros de mercurio, Pascales, bar, Newton/ m2
, kg/cm2
,
libras/pulgadas2
, pulgadas de mercurio.

PRÁCTICA No. 2
ACTIVIDAD II: REALIZAR LAS RESPECTIVAS CONVERSIONES DE LAS
VARIABLES FISICAS MEDIDAS A OTROS SISTEMAS DE
UNIDADES.
1. Para realizar las conversiones de unidades de longitud, nos basaremos en la
siguiente información:
1 pie (ft) = 0.3048 m
1 pulgada (in) o (plg) = 0.0254m = 25.4 mm
1 yarda (yd) = 0.9144 m
1 milla (mi) = 1609 m
Aquí es recomendable hacer las conversiones mediante una regla de tres
2. Para realizar las conversiones de unidades de área, nos basaremos en la si
guiente información:
1 pie2
(ft2
) = 0.0929 m2
= 929 cm2
1 pulgada2
(in2
) o (plg2
) = 6.452 x 10-4
m2
= 6.452 cm2
1 yarda2
(yd2
) = 0.8361 m2
= 8361 cm2
Aquí es recomendable hacer las conversiones mediante una regla de tres.
Pero si no se tienen los factores de conversión entonces es necesario hacer
más operaciones matemáticas, basándonos en unidades de longitud, por
ejemplo:
2
2 2
2
1
20 0.002
(100 )
m
cm x m
cm

2
2 2
2
1 lg
20 3.1 lg
(2.54 )
p
cm x p
cm

En caso de haber usado la regla de tres de manera directa, se obtiene lo
siguiente:
2
2 2
2
0.0929
20 0.002
929
m
cm x m
cm
 que es el mismo resultado anterior
2
2 2
2
1 lg
20 3.099 lg
6.452
p
cm x p
cm
 que es casi lo mismo que el
anterior.
Se recomienda basar sus conversiones en base a unidades de longitud ya
que estas son más correctas ya que las unidades de conversión tienen un
cierto grado de error por el redondeo de las respectivas conversiones.

PRÁCTICA No. 2
3. Para realizar las conversiones de unidades de volumen, nos basaremos en la
1 pie3
(ft3
) = 0.0283 m3
= 28.3 L
1 pulgada3
(in3
) o (plg3
) = 1.6387 X 10-5
m2
= 16.387 cm3
1 galón (gal) = 3.7854 x 10-3
m3
= 3.7854 L
Aquí, también es recomendable hacer las conversiones mediante una regla de tres.
4. Para realizar las conversiones de unidades de masa, nos basaremos en la
1 lbf = 0.4536 kgf = 453.6 grf =4.4482 N
1 kgf = 9.8066 N = 10-3
(tonelada fuerza)
1 dina = 10-5
N = 0.01mN = 0.102 x 10-5
kgf
5. Para realizar las conversiones de los ángulos, nos basaremos en la siguiente
información:
1 revolución = 2 pi rad = 360o
6. Para realizar las conversiones de unidades de tiempo, nos basaremos en la
1 h = 60 min = 3600 s
1 d = 24 h = 1440 min = 86400 s
7. Para realizar las conversiones de unidades de temperatura, nos basaremos en
la siguiente información:
32
1.8
o
o F
C

 o bien (1.8)( ) 32o o
F C 
Para las temperaturas absolutas:
273.15o
K C  o bien 460o
R F 
8. Para determinar las conversiones de presión, nos basaremos en la siguiente
información:
1 atms= 760 mmHg= 1.013x105
Pa= 1.033kg/cm2
= 14.7psi = 1.013 bar = 1.013x105
N/m2

PRÁCTICA No. 2
TABLAS DE LECTURAS:
TABLA 2.1A.
Material Diámetro (cm) Espesor (cm) Peso (gr)
Pesa de 0.5 N
TABLA 1.2A.
Material Largo (cm) Ancho (cm) Espesor (cm) Peso (gr)
Cubo metálico
TABLAS 1.3A
Material Hora local (h-min-seg)
Reloj
TABLAS 1.4A
Material Temperatura ambiente (o
C)
Termómetro
TABLAS 1.5A
Material Presión atmosférica (cm de Hg)
Barómetro

PRÁCTICA No. 2
MEMORIA DE CÁLCULOS:
El alumno hará un desarrollo DETALLADO de acuerdo a lo que se pide en la tabla
de resultados de forma limpia y ordenada.
TABLAS DE RESULTADOS:
TABLA 1.1B.
Material Diámetro
(unidades)
mm cm m km in ft yd mi
Pesa de 0.5 N
TABLA 1.2B.
Material Espesor
(unidades)
Pesa de 0.5 N
TABLA 1.3B.
Material Largo
(unidades)
Bloque de
madera

PRÁCTICA No. 2
TABLA 1.4B.
Material Ancho
(unidades)
mm cm m Km in ft yd mi
Bloque de
madera
TABLA 1.5B.
Material Espesor
(unidades)
Bloque de
madera
TABLA 1.6B.
Material Área transversal
(unidades)
mm2
cm2
m2
km2
in2
ft2
yd2
mi2
Pesa de 0.5 N
TABLA 1.7B.
Material Volumen
(unidades)
mm3
cm3
m3
km3
in3
ft3
yd3
mi3
gal L
Bloque de
madera
TABLA 1.8B.
Material Peso
(unidades)
gr kg ton lb dinas N
Bloque de
madera
Pesa de 0.5 N

PRÁCTICA No. 2
TABLA 1.9B.
Material Triangulo rectángulo
(unidades)
rad
Angulo 1
Angulo 2
Angulo 3
TABLA 1.10B.
Material Temperatura ambiente
(unidades)
o
C K o
F R
Termómetro
TABLA 1.11B.
Material Presión atmosférica
(unidades)
cmHG mmHG Pa bar N/m2
kg/cm2
lb/in2
inHG
Barómetro

PRÁCTICA No. 2
CUESTIONARIO No. 2
1) Investigue las unidades de longitud masa y tiempo dentro de los siguientes
sistemas de unidades:
a) Sistema M.K.S (SI).
b) Sistema C.G.S.
c) Sistema Técnico.
d) Sistema Ingles.
2) Defina los siguientes conceptos:
a) Instrumento.
b) Medir.
c) Error.
d) Error absoluto.
e) Error relativo.
f) Error porcentual.
3) A su criterio, cual fue el error que se cometió en cada una de las medidas.
Haga una tabla y justifique su respuesta.
4) Investigar el valor de las siguientes unidades atómicas.
a) Radio de Bohr.
b) Masa en reposo del electrón.
c) Carga elemental.
d) Constante de Plank (momento angular)
e) Energía de Hartree
f) Constante de la fuerza electrostática de Coulomb.
5) Investigue la distancia en kilómetros de las siguientes unidades.
1 Spat
1 Año luz
1 Parsec
1 Vega
6) ¿Por qué la unidad de masa patrón que se encuentra reguardada en París es
de iridio?
7) ¿Por qué se escogió el átomo de cesio para obtener el concepto de segundo?
8) ¿Por qué se escogió a la luz para determinar la distancia de metro patrón?
9) ¿Qué es la incerteza y para que nos sirve en la medición?
10)¿Por qué toda medida no es exacta?

PRÁCTICA No. 2
11)¿Quién determina que tan exacto es un aparato?
12)Resuelva el problema que viene explicado en la siguiente dirección
electrónica http://www.youtube.com/watch?v=nLFZDQq-
0nY&feature=BFa&list=PLDBEA02CB2BCD3029 (problema 6 análisis
dimensional 1) este problema se debe ir explicando conforme al video.
13)Resuelva el problema que viene explicado en la siguiente dirección
electrónica
http://www.youtube.com/watch?v=24XhtjFTnFQ&feature=BFa&list=PLDBEA0
2CB2BCD3029 (problema 7 análisis dimensional 2) este problema se debe ir
explicando conforme al video.
14)Realiza las operaciones necesarias para dar las siguientes equivalencias
(estas deben de ir incluidas en tu reporte).
a) 200 lb*ft = ___________________ N*m
b) 6 ft/h = ______________________ m/s
c) 40 dinas = ___________________ N
d) 12 J = ______________________ ergios
e) 45 kg = _____________________ slugs
15)Anota sobre la línea el dato que se complemente correctamente.
a) El slug es unidad de _______________________________
b) El vatio es unidad de ______________________________
c) El Joule es unidad de ______________________________
d) El Coulomb es unidad de ___________________________
e) El Newton es unidad de ____________________________
f) El Kelvin es unidad de _____________________________
g) La candela es unidad de ___________________________
h) El ampere es unidad de ____________________________
i) El mol es unidad de _______________________________
BIBLIOGRAFÍA:
El alumno deberá de incluir toda aquella fuente de información a la que haya
recurrido.

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