PRESIÓN

La presión se define como la fuerza normal que actúa por unidad de superficie (área). En el SI las unidades de medida de la presión son el Newton por metro cuadrado, conocido también como Pascal.
Dado que el Pascal es una unidad muy pequeña, por lo general se habla de kilo Pascales de presión (kPa), aunque también pueden ser utilizadas otras unidades de medida, como son; libras sobre pulgada cuadrada (psi), atmósferas de presión (Atm) o pulgadas de mercurio (inHg).
Analicemos el siguiente ejemplo:
El aire, que es un cuerpo másico, ejerce fuerza por unidad de área, es decir, presión.
El valor normal de la presión atmosférica a nivel del mar es de 101.3 kPa.
La variación de la presión es inversamente proporcional a la altura, es decir, conforme incrementamos la altitud la presión disminuye.
La masa de gas de la atmósfera es una combinación de nitrógeno (78%), oxígeno (21%) y otros gases (1%). El oxígeno tiene una masa y un peso superiores a las del nitrógeno, esto explica por qué este elemento se encuentra más concentrado a bajas alturas (debajo de los 10,668 metros sobre el nivel del mar). La magnitud del cambio en la presión atmosférica es de 11 kPa por cada 1,000 metros sobre el nivel del mar.

POTENCIA

La potencia (P) es la cantidad de trabajo que se realiza por unidad de tiempo, en términos generales se habla de la rapidez con que dicho trabajo se lleva a cabo. También se puede hacer referencia al término "Potencia Instantánea" cuando el intervalo de tiempo en el que ocurre tiende a cero.
Para cualquier caso, las unidades de medición de la potencia son:
Sistema Internacional: Kilo Watt (KW).
Sistema Inglés: Caballo de fuerza ó Horse Power (HP).
Sistema Técnico de Unidades: Kilográmetro por segundo (kgm/s).
El módulo de la potencia es:
P = W/t
El concepto también puede aplicarse a un eje que gira y que genera cierta cantidad de potencia, de manera que el módulo sería:
P = Tw
Es decir, la potencia en un eje es el resultado del producto torque por velocidad angular.

PAR MECÁNICO

Se conoce como par o momento de torsión al efecto causado por una fuerza que se aplica de forma perpendicular a un eje que se supone fijo en uno de sus extremos dando como resultado un movimiento rotacional.
La fuerza (F) aplicada en un punto (P) con respecto a un punto origen (O), resulta en el producto vectorial OP multiplicado por el vector F, así pues, cuando un motor aplica un momento de fuerza sobre un eje de transmisión se obtiene un Par Motor, es decir:
Par = (F)(r)
Donde "r" es la distancia entre el punto de aplicación de la fuerza y el punto de pivote del eje.

TRABAJO

El trabajo es una magnitud física escalar, que expresa la cantidad de energía que se requiere para alterar el movimiento o posición de un cuerpo, la unidad de medida es el Joule (J) y se expresa mediante la letra W (Work).
El módulo de trabajo es:
W = (F)(d).
Dado que las unidades de la fuerza son Newton (N), y la distancia en el SI se mide en metros (m), el producto (1 N)(1 m) da como resultado 1 J.

FUERZA

La fuerza es una magnitud vectorial y se define como todo agente capaz de modificar la forma o posición de un cuerpo.
Newton definió la fuerza como toda acción que influye en el campo de los cuerpos, así pues, la fuerza de gravedad actúa directamente sobre la masa de una partícula, cuerpo u objeto a determinada distancia, por tanto, el concepto fuerza queda definido en la segunda ley del movimiento de Newton como el producto de la masa por la aceleración.
Analicemos el siguiente ejemplo:
Pensemos en una manzana e imaginemos que todas las manzanas tienen una masa promedio, la cual es de aproximadamente 102 gramos, es decir, 0.102 kilogramos. Dado que la manzana se encuentra dentro de un sistema referencial que es la tierra, y ésta presenta una aceleración; g = 9.8 m/s^2, la fuerza que experimenta la manzana se obtiene mediante la expresión:

F = (m)(g).
Sustituyendo:
F = (9.8 m/s^2)(0.102 Kg)= 0.9996 Kgm/s^2.
F = 0.9996 N
F = 1 N

En el SI la unidad de medición de la fuerza es el newton.

MASA Y MATERIA

Una magnitud física puede medirse de forma escalar o vectorial, la primera se expresa mediante un número, mientras que la segunda necesita más que eso. Como ejemplo de magnitud física escalar podemos citar la masa de un cuerpo expresada en kilogramos (49 Kg), mientras que una magnitud física vectorial puede ser el flujo de aceite por una tubería cuyo gasto, dirección y presión son valores conocidos.
La masa se considera una magnitud escalar, es una medida de inercia de los cuerpos y su unidad de medida es el kilogramo.
La Materia es todo campo, entidad o discontinuidad que se propaga a través del espacio-tiempo a una velocidad inferior a la de la luz y a la que se puede relacionar con energía.
La materia se puede encontrar en cualquiera de sus cuatro estados de agregación molecular:
Sólido: Cuando (a niveles moleculares) la energía potencial es mayor que la energía cinética.
Líquido: Cuando la energía potencial y la energía cinética son similares.
Gas: Cuando la energía potencial es menor que la energía cinética.
Plasma: Cuando las moléculas que conforman el cuerpo se encuentran cargadas eléctricamente y no poseen un equilibrio electromagnético, la energía cinética es tal que los electrones tienen una energía total positiva; un ejemplo de plasma serían los rayos durante un tormenta eléctrica.
La Energía, la Masa y la Materia se encuentran relacionadas, por tanto, en algunos textos de física encontraremos que se hace mención a la materia másica y no másica, la primera es toda aquella que a nivel molecular forma estructuras complejas, las cuales a niveles macroscópicos se conocen como los estados de agregación antes citados.
La materia no másica es aquella que se manifiesta por medio de radiaciones; un ejemplo de ésta sería la luz o la radiación electromagnética.

ENERGÍA

La energía se define como "la capacidad para lograr cambios en un sistema".
Cuando hablamos de energía, es común manejar dos conceptos básicos: Energía Potencial y Energía Cinética.
La Energía Potencial es aquella que poseen los cuerpos en virtud de su posición en el espacio y ésta incrementa en función de la distancia a la que se ubica el objeto con respecto al centro de gravedad del sistema de referencia. Por ejemplo: al subir una piedra a una colina para después echarla cuesta abajo, se incrementa su energía potencial.
La Energía Cinética es aquella que poseen los cuerpos que se encuentran en movimiento y se puede definir por la siguiente fórmula:
Ec=1/2 〖mv〗^2
Por ejemplo:
Supongamos que dos vehículos (A, con una masa de 600 kg y B, con una masa de 1200 kg) se desplazan paralelamente y en determinado momento la rapidez de ambos es de 23 m/s, de acuerdo con la fórmula anterior, la energía cinética del vehículo A es menor que la del vehículo B.
Con base en lo anterior, podemos decir que la energía cinética depende tanto de la velocidad como de la masa del objeto que se analiza.

INTRODUCCIÓN A LA METROLOGÍA

La metrología es la rama de la física que trata del estudio de las magnitudes, dimensiones y unidades de medida, así como de su uso y aplicaciones. Sus raíces etimológicas provienen del griego “metrom” que significa medida y “logos” que significa ciencia, estudio o tratado.
La historia de la metrología como ciencia data del siglo XVIII y tuvo su mayor desarrollo durante los siglos XIX y XX cuando se logró (durante la década de 1970) implementar el uso del Sistema Internacional en un gran número de países que lo adoptaron como un sistema estandarizado. Sin embargo, los principios de la metrología datan de muchos siglos atrás, cuando el hombre tuvo la necesidad de comparar y, en el proceso, adoptar ciertos patrones que le permitieran mantener una coherencia al llevar a cabo mediciones dimensionales y cálculos. Al principio el método no era confiable debido a que los "patrones" tampoco lo eran y no podían ser reproducidos con exactitud, lo que llevó a una confusión en el manejo de las unidades de medida, los métodos y las normas aplicadas en cada parte del mundo. Al paso del tiempo, la técnica mejoró y se confeccionaron herramientas precisas para la medición, podría decirse que la implementación del método científico y el nacimiento de la física como ciencia experimental, tuvo mucho que ver con el desarrollo tanto de la metrología como de otras ramas igualmente importantes.
Al paso de los años los modelos de medición sufrieron modificaciones que derivaron en la apremiante necesidad de la creación de un sistema estandarizado que permitiera medir las mismas magnitudes con los mismos resultados en cualquier parte del mundo, lo cual no ocurrió de manera inmediata, sino paulatinamente y como consecuencia de los avances científicos y tecnológicos.
Tras muchos intentos, en el siglo XX se estableció un patrón general de mediciones basado en el sistema métrico decimal y conocido como Sistema Internacional de Unidades (SI).
En el SI se manejan dos tipos de unidades: Básicas y Derivadas.
Las unidades básicas o fundamentales son aquellas que refieren a la masa, la longitud, el tiempo, la temperatura, la corriente eléctrica, la cantidad de sustancia y la intensidad luminosa.
Las unidades derivadas refieren a conceptos como el volumen, la densidad, la energía o la fuerza.
Dado que seis de las siete magnitudes básicas del SI han sido definidas a partir de fenómenos físicos, que pueden ser reproducidos con los mismos resultados cada vez (a excepción del kilogramo patrón), se le considera confiable
Cabe mencionar que la Oficina Internacional de Pesas y Medidas, en Paris, es la depositaria del kilogramo patrón, la única unidad materializada.

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El propósito de este blog es servir como herramienta de apoyo didáctico para temas específicos de las áreas de Matemáticas y Física.
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