El Maquinante: MTD UNIDAD 1 ANTECEDENTES HISTÓRICOS Parte 2

domingo, 19 de marzo de 2017

MTD UNIDAD 1 ANTECEDENTES HISTÓRICOS Parte 2

Fuerza
La fuerza es una magnitud física de carácter vectorial capaz de deformar los cuerpos (efecto estático), modificar su velocidad o vencer su inercia y ponerlos en movimiento si estaban inmóviles (efecto dinámico). En este sentido la fuerza puede definirse como toda acción o influencia capaz de modificar el estado de movimiento o de reposo de un cuerpo (imprimiéndole una aceleración que modifica el módulo o la dirección de su velocidad).
Comúnmente nos referimos a la fuerza aplicada sobre un objeto sin tener en cuenta al otro objeto u objetos con los que está interactuando y que experimentarán, a su vez, otras fuerzas.

Denominamos fuerza a toda acción capaz de modificar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo. Las fuerzas son magnitudes vectoriales y para definirlas es necesario determinar su punto de aplicación, dirección, sentido e intensidad.

La intensidad de una fuerza se mide con un dinamómetro.

El dinamómetro consta de un resorte, con uno de sus extremos fijo y el otro desplazable libremente que posee un indicador que marca sobre una escala el estiramiento (o deformación) provocado por la fuerza que se aplica en el extremo libre.

Dinamómetro

Unidades de fuerza

En el Sistema Internacional de Unidades (SI) y en el Cegesimal (cgs), el hecho de definir la fuerza a partir de la masa y la aceleración (magnitud en la que intervienen longitud y tiempo), conlleva a que la fuerza sea una magnitud derivada. Por en contrario, en el Sistema Técnico la fuerza es una Unidad Fundamental y a partir de ella se define la unidad de masa en este sistema, la unidad técnica de masa, abreviada u.t.m. (no tiene símbolo). Este hecho atiende a las evidencias que posee la física actual, expresado en el concepto de fuerzas fundamentales, y se ve reflejado en el Sistema Internacional de Unidades.

Sistema Internacional de Unidades (SI)
- newton (N)
Sistema Técnico de Unidades
- kilogramo-fuerza (kg_f) o kilopondio (kp)
Sistema Cegesimal de Unidades
- dina (dyn)
Sistema anglosajón de unidades
- Poundal
- Libra fuerza (lb_f)
- KIP (= 1000 lb_f)

Equivalencias: 1 newton = 100 000 dinas; 1 kilogramo-fuerza = 9,806 65 newtons; 1 libra fuerza ≡ 4,448 222 newtons

Presión

La presión (símbolo p)es una magnitud física que mide la proyección de la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie.

Definición
La presión es la magnitud escalar que relaciona la fuerza con la superficie sobre la cual actúa, es decir, equivale a la fuerza que actúa sobre la superficie. Cuando sobre una superficie plana de área A se aplica una fuerza normal F de manera uniforme, la presión P viene dada de la siguiente forma:

La presión atmosférica media es de 101 325 pascales (101,3 kPa), a nivel del mar, donde 1 atm = 1,01325 bar = 101325 Pa = 1,033 kgf/cm² y 1 m.c.a = 9,81 kPa.

Presión absoluta y relativa. Vacío.

La presión atmosférica es la fuerza por unidad de área que ejerce el aire sobre la superficie terrestre.

Unidades de presión y sus factores de conversión
	Pascal	bar	N/mm²	kp/m²	kp/cm²	atm	Torr	PSI
1 Pa (N/m²)=	1	10⁻⁵	10⁻⁶	0,102	0,102×10⁻⁴	0,987×10⁻⁵	0,0075	0,000145
1 bar (10N/cm²) =	105	1	0,1	10200	1,02	0,987	750	14,5036
1 N/mm² =	106	10	1	1,02×10⁵	10,2	9,87	7500	145,0536
1 kp/m² =	9,81	9,81×10⁻⁵	9,81×10⁻⁶	1	10⁻⁴	0,968×10⁻⁴	0,0736	0,001422
1 kp/cm² =	9,81x10⁴	0,981	0,0981	10000	1	0,968	736	14,22094
1 atm (760 Torr) =	101325	1,01325	0,1013	10330	1,033	1	760	14,6948
1 Torr (mmHg) =	133,32	0,001333	1,3332×10⁻⁴	13,6	1,36x10⁻³	1,32x10⁻³	1	0,019336
1 PSI (libra / pulgada cuadrada) =	6894,7573	0,068948	0,006894	703,188	0,070319	0,068046	51,715	1

Compresímetro

MANÓMETRO

Presión relativa es la presión por encima de la presión atmosférica, denominándose presión relativa, presión normal, o presión manométrica.

Consecuentemente, la presión absoluta es la presión atmosférica (Pa) más la presión manométrica (Pm) (presión que se mide con el manómetro).

Vacío es la presión de un gas por debajo de la presión atmosférica, por lo que el grado de vacío se incrementa en relación directa con la disminución de presión del gas residual. Esto significa que cuanto más se disminuya la presión, mayor vacío se obtendrá, lo que permite clasificar el grado de vacío en correspondencia con intervalos de presiones cada vez menores.

En la mayoría de las aplicaciones a bordo, la presión se mide no como la presión absoluta sino como la presión por encima de la presión atmosférica, o sea la presión relativa, presión normal, o presión manométrica.

VACUÓMETRO

MANOVACUÓMETRO

Leyes de Newton:
1º Ley: Principio de Inercia: Todo cuerpo tiende a permanecer en el estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme en que se encuentra, siempre que una fuerza extraña no modifique dicho estado.
2º Ley: Principio de masa: La aceleración adquirida por un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza aplicada e inversamente proporcional a la masa de aquél.
3º Ley: Principio de acción y de reacción: A toda fuerza (acción) ejercida por un cuerpo sobre otro, éste opone, sobre aquél otra fuerza de igual intensidad y sentido contrario (reacción).

F = m x a

Unidades:

N (newton) = kg m/seg²

Kg: kilogramo fuerza

1 Kg: 9,8 N

1 N: 0,102 kg

Trabajo: Cuando una fuerza aplicada a un cuerpo es capaz de moverlo, se dice que la fuerza realiza trabajo. El trabajo mecánico es el producto de la fuerza aplicada por la distancia recorrida en el mismo sentido que la fuerza.
Trabajo (L) = fuerza (F) x espacio recorrido (e)
Puede ocurrir que el espacio recorrido no tenga igual dirección que el de la fuerza aplicada, en este caso las direcciones del espacio recorrido y la fuerza aplicada determinan un ángulo.

Definimos trabajo como el producto de la intensidad de la fuerza aplicada por el espacio y por el coseno del ángulo que determina la dirección de la fuerza con la del espacio.

L = F e cos α

Unidades:

L = N x m = J (Joule)

L = kg x m = kgm (kilográmetro)

L = kw h = 367200 kgm

1 kgm = 9,8 J

Par motor

Gráfico dinámico que muestra la relación entre fuerza (F), par motor (τ), momento lineal (p), momento angular (L) y posición (r) de una partícula en rotación.

El par motor o torque es el momento de fuerza que ejerce un motor sobre el eje de transmisión de potencia o, dicho de otro modo, la tendencia de una fuerza para girar un objeto alrededor de un eje, punto de apoyo, o de pivote. La potencia desarrollada por el par motor es proporcional a la velocidad angular del eje de transmisión, viniendo dada por:

$P=M\,\omega \,\!$

donde:

$P\,\!$ es la potencia (en W)
$M\,\!$ es el par motor (en N·m)
$\omega \,\!$ es la velocidad angular (en rad/s)

El par motor viene determinado en los motores de combustión interna alternativos, por la presión media efectiva de la expansión de los gases sobre la cabeza del pistón. Esta presión la define la masa de la mezcla combustible aire que se expande: cuanto mayor sea esta masa, a igual volumen de cilindro, más par. El control sobre esta masa de mezcla la tiene el mando del acelerador, que regula la entrada de más o menos combustible. Esto quiere decir que a un régimen de revoluciones determinado, el motor puede estar produciendo más o menos par.

Potencia: Es el trabajo desarrollado en la unidad de tiempo.

Pot = L / t

Unidades: Pot = J / seg. = w (Watt)

Pot = kgm / seg.

Caballo vapor (CV): es la potencia desarrollada al efectuar el trabajo de 75 kgm en un segundo.

1 CV = 75 kgm / seg.

1 HP = 33000 lb pie / min.

1 HP = 1.014 CV 1CV = 0,986 HP

1 w = 0,102 kgm/seg. 1 Kw = 102 kgm/seg.

1 CV = 735 w = 0,735 Kw

Constitución básica de un "Freno de Prony"

Temperatura: es el número que representa el estado térmico de un cuerpo, tomando como referencia un estado térmico perfectamente definido.
El aparato para medir las temperaturas se denomina termómetro.
Los termómetros presentan una escala termométrica, las cuales son:
a) La escala centígrada o Celsius
b) La escala Fahrenheit

Conversión de grados centígrados a grados Fahrenheit y viceversa

(temp. ºF – 32 )

Temp. ºC = _________________

1,8

temp. ºF = temp. ºC x 1,8 + 32

INSTRUMENTOS DE MEDIDAS

METROLOGÍA
Es la ciencia que se ocupa del estudio de las unidades de medida, de la técnica de las mediciones y sus verificaciones

MEDIR
Es comparar un objeto con una unidad previamente establecida

UNIDAD DE MEDIDA
Son magnitudes fijas necesarias para comparar los resultados de las mediciones, la magnitud que se toma como referencia debe ser la misma y de valor constante.

PATRÓN DE MEDIDA
Es la representación física o materialización de la unidad de medida, debe ser lo menos variable posible.
Permiten controlar su trabajo en cuanto a dimensión, temperatura, volumen, precisión, peso, tiempo entre otras.

CAMPOS DE LA METROLOGÍA

MEDICIÓN
VERIFICACIÓN
TRAZADO

MEDICIÓN

El resultado de medir se denomina valor de medicion o valor de medida, en la que la elección del instrumento de medición determinará el grado de precisión.

VERIFICACIÓN

Comprobar cualidades que no pueden expresarse por valores de medición.
Calidad del acabado de las superficies
Características y estado físico del material del componente a medir
La forma geométrica
Dimensiones

TRAZADO:
El objetivo del trazado:consiste en marcar, sobre la superficie exterior de una pieza de metal, el contorno, las líneas que indican el limite de desbaste o bien los ejes de simetría. es previo al ajuste y mecanizado, se hace en piezas fundidas, forjadas o perfiles laminados. de su realización dependerá la exactitud de las demás fases.

UNIDADES FUNDAMENTALES S.I
LONGITUD
La unidad de longitud es el metro, en 1795 se definió como la cuarenta millonésima parte de la circunferencia de la tierra, en la actualidad está definido de manera más precisa en función de la longitud de onda producida por la radiación del átomo de Kriptón 86, en condiciones especiales.

MASA
La unidad de masa es el kilogramo, se debe tener en cuenta que el kilogramo es una unidad de masa y no de peso ni de fuerza. La unidad de masa original se llamaba el grave, definido como la masa de un litro de agua a la temperatura de congelación, casi igual a nuestro moderno kilogramo.
En 1875 la unidad de masa del sistema métrico se redefinió como el kilogramo y se fabricó un nuevo patrón.

TIEMPO
La unidad de tiempo establecida es el segundo, que corresponde a un numero determinado de periodos producto de la radiación del átomo de Cesio.

Esta definición fue adoptada en 1967 por la conferencia general de pesos y medidas reemplazando el concepto de fracción de día solar que correspondía mas a un concepto astronómico