Factores de conversion

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FUERZA Y PESO

De acuerdo con la segunda ley de Newton sobre el movimiento de los cuerpos, la fuerza es proporcional al producto de la masa y la aceleración (longitud/tiempo2).

Las unidades naturales de la fuerza son, por tanto, en SI, CGS y en el Sistema Americano de Ingeniería. Sin embargo, la fuerza aparece frecuentemente en problemas científicos y de ingeniería y es desagradableutilizar estas unidades complicadas en todos los cálculos. Para evitarlo, se han definido unidades derivadas en cada sistema. En los sistemas métricos, las unidades derivadas de la fuerza (el newton en el sistema SI y la dina en el CGS) están definidas de manera que equivalgan a las unidades naturales:


En el Sistema Americano de Ingeniería, launidad derivada de la fuerza —llamada libra fuerza (lbf)— está definida como el producto de una unidad de masa 1 (lbm) y la aceleración de la gravedad a nivel del mar y 45° de latitud, con un valor de 32.174 ft/s2:

El hecho de que las unidades de masa y fuerza en el Sistema Americano sean las libras es una fuente común de confusión. Asegúrate de que las distingues bien: una lbf no es lo mismoque una lbm, así como un puntapié no es lo mismo que un pie.

Para convertir la fuerza de una unidad definida (como newtons) en una unidad natural (kg . m/s2), se debe utilizar un factor de conversión, generalmente denotado por el símbolo gc. De las ecuaciones que definen las unidades anteriores para el newton, para la dina y para la libra fuerza se deduce que el factor de conversión es:La ecuación que relaciona la fuerza en unidades definidas con la masa y la aceleración es:

El peso de un objeto es la fuerza que ejerce sobre el objeto la atracción gravitacional. Supongamos que un objeto de masa m está sujeto a una fuerza gravitacional W (W es por definición el peso del objeto), y que si este objeto desciende en caída libre su aceleración es g. El peso, la masa y laaceleración de caída libre están relacionados por medio de la siguiente ecuación



La variación de la aceleración de la gravedad es directamente proporcional a la masa del cuerpo que efectúa la atracción (la Tierra en la mayoría de los casos) e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre los centros de masa del cuerpo que atrae y el objeto atraído. El valor de y al nivel del mar y45° de latitud, y el correspondiente valor de g/gc para cada sistema de unidades se dan enseguida; sin embargo, g no varía mucho con la posición sobre la superficie de la Tierra y (dentro de límites moderados) con la altitud, por lo que los valores mostrados pueden utilizarse para la mayoría de las conversiones entre masa y peso.



El agua tiene una densidad de 62.4lbm/ft3. ¿Cuánto pesan2.000ft3 de agua (1)
al nivel del mar y 45° de latitud? (2) en Denver, Colorado, donde la altitud es de
5374ft y la aceleración de la gravedad es de 32.139ft/s2?



PRESIÓN
Presión de un fluido y columna hidrostática
La presión es el cociente entre una fuerza y el área sobre la que actúa la fuerza. De acuerdo con esto, las unidades de la presión son las unidades de la fuerza divididas entrelas unidades de área (es decir, N/m2, dinas/cm2 y lbf/in2 o psi). La unidad de presión del sistema SI N/m2 se conoce como pascal (Pa).

Fig.1.Presión de un fluido en un tanque y en un tubo.

Consideremos un fluido (gas o líquido) contenido en un recipiente cerrado o fluyendo a través de un tubo, y supongamos que en la pared del recipiente hay un orificio de área A, como se muestra en lafigura2.La presión del fluido puede definirse como el cociente F/A, donde F es la fuerza mínima que se debe ejercer sobre una tapa en el orificio para evitar que el fluido escape del recipiente.


Presión en la base de la columna
de un fluido

Debemos presentar una definición adicional de la presión de un fluido para explicar el concepto de presión atmosférica y para discutir los métodos...
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