Conceptos Fundamentales de Mecánica y Metrología: Unidades, Vectores y Máquinas Simples
Unidades de Medida y Magnitudes
Unidades de Medida
Las unidades de medida se clasifican en fundamentales y derivadas:
- Las unidades fundamentales son aquellas que se establecen de manera arbitraria o condicional. Por ejemplo: m, cm, km, yarda, pie, pulgada, kg, g, libra, onza, l, galón, segundo, hora, minuto.
- Las unidades derivadas son aquellas que provienen de las fundamentales, y cuya obtención requiere la aplicación de una fórmula.
Magnitudes
Las magnitudes se clasifican en escalares y vectoriales:
- Las magnitudes escalares son aquellas que están perfectamente determinadas indicando solamente el número y la unidad de medida.
- Las magnitudes vectoriales son aquellas que, para estar perfectamente determinadas, requieren, además del número y la unidad de medida correspondiente, especificar una dirección y un sentido.
El Vector
El vector es un segmento de recta orientado y dirigido. Está caracterizado por cuatro elementos:
- Punto de aplicación
- Dirección
- Sentido
- Intensidad o módulo
Sistemas de Medición Angular
Estos sistemas definen la unidad para medir ángulos o arcos:
Sistema Sexagesimal
La unidad es el grado sexagesimal o simplemente grado. Un grado es la 360.ª parte de un giro completo.
Sistema Centesimal
La unidad es el grado centesimal. Un grado es la 400.ª parte de un giro completo.
Sistema Horario
La unidad es la hora (h), que se define como la 24.ª parte de un giro completo.
Sistema Circular
La unidad es el radián. El radián es el ángulo cuyo arco rectificado tiene la longitud del radio.
Estática y Fuerzas
Estática
La Estática es la parte de la Mecánica que estudia el equilibrio entre las fuerzas.
Fuerza
La fuerza se define como: la causa capaz de poner en movimiento un cuerpo, modificar la velocidad o la dirección de su movimiento, o de deformarlo.
Sistema de Fuerzas y Resultante
Un sistema de fuerzas lo forman las fuerzas que obran en un punto, o en puntos distintos, de un cuerpo rígido. En otras palabras, decimos que forman un sistema varias fuerzas aplicadas simultáneamente sobre un cuerpo.
Llamaremos resultante a la fuerza que reemplaza a otras de un sistema, sin que cambie el efecto producido por esas otras.
Máquinas Simples
Las máquinas simples son aparatos utilizados en ciertos casos para reducir el esfuerzo a realizar por el operador y en otros para lograr mayor comodidad en la transmisión del esfuerzo.
De las máquinas simples estudiaremos:
- Palanca
- Polea
- Aparejos
- Torno
- Plano inclinado
La Palanca
La palanca es toda barra rígida capaz de girar alrededor de un punto. Se utiliza para remover o levantar un cuerpo a una cierta altura.
Elementos de la Palanca
- FM (Fuerza Motora)
- Es la fuerza necesaria para mover un peso, ejercida por el operador.
- FR (Fuerza Resistente)
- Es la resistencia que ejerce el cuerpo para ser levantado.
- O (Punto de Apoyo)
- Punto alrededor del cual gira la barra.
- AO (Brazo de la Fuerza Resistente)
- Es la distancia que separa el punto de apoyo (O) de la recta de acción de la fuerza resistente (FR).
- BO (Brazo de la Fuerza Motora)
- Es la distancia que separa el punto de apoyo (O) de la recta de acción de la fuerza motora (FM).
Tipos de Palancas
Primer Género
Ocurre cuando el punto de apoyo se encuentra entre la recta de acción de la fuerza motora y la recta de acción de la fuerza resistente.
Segundo Género
Ocurre cuando la recta de acción de la fuerza resistente se encuentra entre el punto de apoyo y la recta de acción de la fuerza motora.
Tercer Género
Ocurre cuando la recta de acción de la fuerza motora se encuentra entre el punto de apoyo y la recta de acción de la fuerza resistente.
Poleas y Aparejos
Poleas
Es un disco de madera o metal con un borde acanalado por cuya garganta pasa una cuerda o cadena. En uno de sus extremos se suspende la carga que se desea levantar (resistencia, Q) y en el otro extremo se aplica la fuerza a realizar (P).
Aparejos
Los aparejos son una configuración de poleas. Se estudian dos tipos:
1. Aparejo Potencial
Es una combinación de poleas móviles, pudiendo o no haber una polea fija.
2. Aparejo Factorial
Es una combinación de poleas móviles y fijas en igual cantidad. En los aparejos factoriales, m indica el número de poleas móviles.
Torno (Máquina Simple)
El torno consta de un cilindro o tambor sobre el cual se enrolla una cuerda o cable, en uno de cuyos extremos se suspende la carga que se desea levantar. Las prolongaciones del eje del cilindro se apoyan sobre cojinetes, permitiéndole al cilindro girar alrededor de un eje.
Plano Inclinado
Se llama plano inclinado a todo plano que forma un ángulo agudo con el plano horizontal.