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Apuntes de Ingeniería de materiales complemento

Sistemas de unidades y factores de conversión: Sistema Internacional de Unidades (SI): El Sistema Internacional de Unidades tiene varias unidades básicas a partir de las cuales se derivan las demás. Las unidades básicas de importancia en mecánica son el metro (m) para la longitud, el segundo (s) para el tiempo y el kilogramo (kg) para la masa.Otras unidades usadas en mecánica, llamadas unidades derivadas, se expresan en términos de las unidades básicas de metro, segundo y kilogramo. Por ejemplo, la unidad de fuerza es el newton, que se define como la fuerza requerida para impartir una aceleración de un metro por segundo al cuadrado a un kilogramo. De la segunda ley de Newton (F = m*a), podemos derivar la unidad de fuerza en términos deunidades básicas: 1 newton = (1 kilogramo)(l metro por segundo cuadrado) Así, el newton (N) está dado en términos de las unidades básicas por la fórmula: 1N= 1 kg*m/s2 Los nombres, símbolos y fórmulas para las unidades SI de importancia en la mecánica están dados en la tabla l. Algunas de las unidades derivadas tienen nombres especiales, como newton, joule, hertz, watt y pascal. Esas unidades sonllamadas así en honor de personas notables de la ciencia e ingeniería y se representan por medio de letras mayúsculas (N, J. Hz, W y Pa) aunque los nombres de las unidades mismas se escriben con letras minúsculas. Otras unidades derivadas no tienen nombres especiales (por ejemplo, las unidades de aceleración, área y densidad) y deben expresarse en términos de unidades básicas y otras unidadesderivadas. Tabla 1: Unidades principales usadas en resistencia. Cantidad Longitud Área Aceleración lineal Densidad (masa) Peso especifico Fuerza Masa Presión Esfuerzo Tiempo Volumen líquidos Volumen sólidos Sistema internacional (SI) Símbolo Fórmula m Unidad básica m2 m/s2 Kg/m3 N/m3 N Kg Pa Pa s L Kg*m/s2 Unidad básica N/m2 N/m2 Unidad básica 10-3 m3 m3 Sistema Inglés Símbolo Fórmula ft Unidad básicaft2 ft/s2 slug/ft3 pcf (libra por lb/ft3 pie3) lb Unidad básica slug lb s2/ft psf (libra por lb/ft2 pie 2) psi (libra por lb/in2 pulgada2) s Unidad básica gal 231 in3 cf ft3

Notas: 1 pascal (Pa) = 1 newton por metro cuadrado (N/m2) 1 litro = 0,001 metro cúbico (m3) 1

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La aceleración de la gravedad, denotada por la letra g, es directamenteproporcional a la fuerza de la gravedad y por tanto depende también de la posición. Por el contrario, la masa es una medida de la cantidad de material en un cuerpo y no cambia con la posición. La relación fundamental entre peso, masa y aceleración de la gravedad puede obtenerse con la segunda ley de Newton (F = m*a), que en este caso se expresa como: W = m*g En esta ecuación, W es el peso en newtons(N). m es la masa en kilogramos (kg) y g es la aceleración de la gravedad m/s2. La ecuación muestra que un cuerpo que tenga una masa de un kilogramo tiene un peso en newtons numéricamente igual a g. Los valores del peso W y de la aceleración g dependen de muchos factores, incluyendo la latitud y la elevación. El valor recomendado para g para fines ingeníeriles ordinarios sobre o cerca de lasuperficie de la tierra es: g = 9.81 m/s2 Las cargas sobre estructuras, debidas a la gravedad u otras acciones, se expresan usualmente en unidades de fuerza como newtons, newtons por metro o pascales (newtons por metro cuadrado). Ejemplos de tales cargas son una carga concentrada de 25 kN actuando sobre un eje, una carga uniformemente distribuida de intensidad 800 N/m actuando sobre una viga pequeña.Sin embargo, hay una circunstancia en el SI en la que es permisible expresar una carga en unidades de masa. Si la carga que actúa sobre una estructura es producida por gravedad actuando sobre una masa, entonces esa carga puede expresarse en unidades de masa (kilogramos, kilogramos por metro o kilogramos por metro cuadrado). El procedimiento usual en tales casos es convertir la carga a unidades de...