05 Fundamentos de ingeniería mecánica autor Varios autores

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FUNDAMENTOS DE 
INGENIERÍA 
MECÁNICA 
 
 
 
 
 
 
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Sistema internacional de unidades 
 
Las unidades vigentes en España según la ley 3/1985 de 18 de Marzo son las del 
sistema internacional de unidades (SI) que también es el vigente en toda la Comunidad 
Europea. El uso de este sistema (y su enseñanza) es obligatorio en todo el territorio del 
Estado Español. 
Las unidades básicas del sistema internacional son las que aparecen en la tabla 
siguiente: 
Unidades básicas del sistema internacional (SI) 
Magnitud 
Unidad 
Nombre Símbolo 
Longitud metro m 
Masa kilogramo kg 
Tiempo segundo s 
Intensidad eléctrica ampere A 
Intensidad luminosa candela cd 
Temperatura kelvin K 
Cantidad de sustancia mol mol 
Además de las unidades básicas hay dos unidades suplementarias: 
Unidades suplementarias del sistema internacional (SI) 
Magnitud 
Unidad 
Nombre Símbolo 
Ángulo plano radián rad 
Ángulo sólido estereorradián sr 
A partir de las unidades básicas y suplementarias pueden derivarse otras; algunas de 
estas tienen nombre propio, como se muestra en la tabla siguiente. 
Unidades derivadas que tienen nombre propio 
Magnitud 
Unidad 
Nombre Símbolo Expresión 
Actividad de un radionucleido becquerel Bq s-1 
Carga eléctrica, cantidad de electricidad coulomb C s·A 
Capacidad eléctrica farad F m-2·kg-1·s4·A2 
Índice de dosis absorbida gray Gy m2·s-2 
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Inductancia henry H m2·kg·s-2·A-2 
Frecuencia hertz Hz s-1 
Energía, trabajo joule J m2·kg·s-2 
Flujo luminoso lumen lm cd·sr 
Iluminancia lux lx m-2·cd·sr 
Fuerza newton N m·kg·s-2 
Resistencia eléctrica ohm Ω m2·kg·s-3·A-2 
Presión pascal Pa m-1·kg·s-2 
Conductancia eléctrica siemens S m-2·kg-1·s3·A2 
Dosis equivalente sievert Sv m2·s-2 
Densidad de flujo magnético tesla T kg·s-2·A-1 
Potencial eléctrico, fuerza electromotriz volt V m2·kg·s-3·A-1 
Potencia, flujo radiante watt W m2·kg·s-3 
Flujo magnético weber Wb m2·kg·s-2·A-1 
Los símbolos de las unidades pueden verse afectados de prefijos que actúan como 
múltiplos y submúltiplos decimales. Estos prefijos se colocan delante del símbolo de la 
unidad correspondiente sin espacio intermedio. El conjunto del símbolo más el prefijo 
equivale a una nueva unidad que puede combinarse con otras unidades y elevarse a 
cualquier exponente (positivo o negativo). Los prefijos decimales se muestran en las 
tablas siguientes. 
Múltiplos decimales 
Prefijo Símbolo Factor 
deca da 101 
hecto h 102 
kilo k 103 
mega M 106 
giga G 109 
tera T 1012 
peta P 1015 
exa E 1018 
zetta Z 1021 
yotta Y 1024 
Submúltiplos decimales 
Prefijo Símbolo Factor 
deci d 10-1 
centi c 10-2 
mili m 10-3 
micro μ 10-6 
 4 
nano n 10-9 
pico p 10-12 
femto f 10-15 
atto a 10-18 
zepto z 10-21 
yocto y 10-24 
• Los símbolos que corresponden a unidades derivadas de nombres propios se 
escriben con la letra inicial mayúscula (ejemplos: A, V, etc.). Siempre con letras 
romanas a excepción del ohm. 
• Los demás símbolos se escriben con letras romanas minúsculas. 
• Los símbolos de las unidades no cambian de forma para el plural (no incorporan 
ninguna s) y no van seguidos de punto. 
• Las unidades derivadas se definen como productos o cocientes de las unidades 
básicas o suplementarias aunque también pueden utilizarse unidades 
suplementarias con nombre propio. Para expresar las unidades derivadas pueden 
utilizarse los siguientes métodos: 
o Poner las diferentes unidades una a continuación de otra sin separación; 
por ejemplo: As, Nm. En este caso se deben evitar las combinaciones en 
que una unidad que tiene el mismo símbolo que un prefijo se coloque 
delante ya que pueden dar lugar a confusión. Por ejemplo no debe 
utilizarse mN (que significa milinewton) en lugar de Nm (newton por 
metro). 
o Poner las diferentes unidades separadas por un punto alto; por ejemplo: 
A·s, N·m. Esta disposición es preferible a la anterior. En este caso 
también conviene evitar las combinaciones que puedan dar lugar a 
confusión si el punto es poco visible (así hay que evitar, por ejemplo, 
m·N). 
o En el caso de cocientes puede utilizarse: 
 Un cociente normal 
 La barra inclinada (m/s, m/s2) evitando el uso de productos en el 
denominador; por ejemplo podemos escribir: kg/A/s2 en lugar de 
kg/(A·s2
 Potencias negativas; por ejemplo: kg·A
). 
-1·s-2
• Los nombres de las unidades se escriben siempre con minúsculas. 
. 
• Los nombres de las unidades llevan una s cuando se escriben en plural, excepto 
los que terminan en s, z o x. 
• Los nombres de las unidades que corresponden a nombres de personas deben 
escribirse con idéntica ortografía que el nombre correspondiente pero, como es 
lógico, con minúscula inicial. 
 
 
 
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Cambio de unidades 
Unidades angulares 
Nombre Símbolo Valor 
cuadrante 1.571 rad 
grado ° 0.0175 rad 
minuto ' 0.291 mrad 
revoluciones rev. 6.283 rad 
segundo '' 4.85 μrad 
Unidades eléctricas 
Nombre Símbolo Valor 
siemens S 1 Ω-1 
Unidades de energía, trabajo y calor 
Nombre Símbolo Valor 
unidades térmicas británicas BTU 1.05506 kJ 
unidades térmicas británicas por minuto BTU/min 17.57 W 
atmósfera-litro 101.3 J 
caloria cal 4.1868 J 
caballo de vapor CV 736 W 
caballo de vapor USA HP 745.7 W 
electrón-volt eV 0.16 aJ 
erg erg 0.1 μJ 
kilowatt-hora kW·h 3.6 MJ 
watt-hora W·h 3.6 kJ 
Unidades longitud, superficie y volumen 
Nombre Símbolo Valor 
acre 4047 m2 
acre cúbico 1233.48 m3 
anstrong Å 0.1 nm 
área 100 m2 
brazas (fathoms) 1.8288 m 
centiárea 1 m2 
cuartos 946.5 cm3 
fermi 1·10-15m 
galones imperiales 4546.1 cm3 
galones USA 3785.4 cm3 
hectárea 1 hm2 
litro l (o L) 1 dm3 
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micra μ 1 μm 
milla 1.609 km 
millas cuadradas 2.59 km2 
onza para fluidos 29.6 cm3 
pies ft 0.3048 m 
pies cuadrados ft 0.0929 m2 2 
pies cúbicos ft 0.0283 m3 3 
pinta 0.473 dm3 
pulgadas " 2.54 cm 
pulgadas cuadradas 6.452 cm2 
pulgadas cúbicas 16.39 cm3 
yardas 0.9144 m 
yardas cúbicas 0.7645 m3 
Unidades magnéticas 
Nombre Símbolo Valor 
gauss G 100 μT 
Unidades de fuerza, masa, peso y presión 
Nombre Símbolo Valor 
atmósfera atm. 10303 kg/m2 
atmósfera atm. 101.325 kN/m2 
bar 100 kN/m2 
centímetros de mercurio cm Hg 136 kg/m2 
dina 1.02 mg 
drams 1.7718 g 
grain 0.0648 g 
libra 453.59 g 
metro de columna de agua m.c.a. 0.1 kg/cm2 
newton Nw 0.102 kg 
onza 28.35 g 
onza troy 31.1 g 
pascal 1 N/m2 
psi 6894.76 N/m2 
quintal métrico 100 kg 
tonelada métrica 1000 kg 
torr 133.32 N/m2 
Unidades de tiempo y velocidad 
Nombre Símbolo Valor 
minuto min 60 s 
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hora h 3600 s 
dia dia 86400 s 
nudo 0.514 m/s 
veces la velocidad de la luz c 299793 km/s 
 
Ejemplos 
El factor de conversión es una fracción en la que el numerador y el denominador son 
medidas iguales expresadas en unidades distintas, de tal manera, que esta fracción vale 
la unidad. Método efectivo para cambio de unidades y resolución de ejercicios sencillos 
dejando de utilizar la regla de tres. 
Ejemplo 1: pasar 15 pulgadas a centímetros (factor de conversión: 1 pulgada = 2,54 cm) 
15 pulgadas × (2,54 cm / 1 pulgada) = 15 × 2,54 cm = 38,1 cm 
Ejemplo 2: pasar 25 metros por segundo a kilómetros por hora (factores de conversión: 
1 kilómetro = 1000 metros, 1 hora = 3600 segundos) 
25 m/s × (1 km / 1000 m ) × (3600 s / 1 h) = 90 km/h 
Ejemplo 3: obtener la masa de 10 litros de mercurio (densidad del mercurio: 13,6 
kilogramos por decímetro cúbico) 
Nótese que un litro es lo mismo que un decímetro cúbico. 
10 litros de mercurio × (1 decímetro cúbico de mercurio / 1 litro de mercurio) × 
(13,6 kilogramos / 1 decímetro cúbico de mercurio) = 136 kg 
Ejemplo 4: pasar 242º a radianes (Factor de conversión: 180º = π rad) 
242º x (πrad/180º) = 4,22 rad 
En cada una de las fracciones entre paréntesis se ha empleado la misma medida 
en unidades distintas de forma que al final sólo quedaba la unidad que se pedía. 
http://es.wikipedia.org/wiki/Fracci%C3%B3n�
http://es.wikipedia.org/wiki/Numerador�
http://es.wikipedia.org/wiki/Denominador�
http://es.wikipedia.org/wiki/Unidad�http://es.wikipedia.org/wiki/Unidad�
http://es.wikipedia.org/wiki/Regla_de_tres�
http://es.wikipedia.org/wiki/Pulgada�
http://es.wikipedia.org/wiki/Cent%C3%ADmetro�
http://es.wikipedia.org/wiki/Metro�
http://es.wikipedia.org/wiki/Segundo_%28unidad_de_tiempo%29�
http://es.wikipedia.org/wiki/Kil%C3%B3metro�
http://es.wikipedia.org/wiki/Hora�
http://es.wikipedia.org/wiki/Masa�
http://es.wikipedia.org/wiki/Litro�
http://es.wikipedia.org/wiki/Mercurio_%28elemento%29�
http://es.wikipedia.org/wiki/Densidad_%28f%C3%ADsica%29�
http://es.wikipedia.org/wiki/Dec%C3%ADmetro_c%C3%BAbico�
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VVeennttaajjaass ddeell SSiisstteemmaa IInntteerrnnaacciioonnaall 
 
Son básicamente cuatro las ventajas en utilizar el Sistema Internacional de Unidades: 
- Unicidad: existe una y solamente una unidad para cada cantidad física [ej: el metro 
para longitud, el kilogramo para masa, el segundo para tiempo, y así en adelante]. Es a 
partir de estas unidades, conocidas por fundamentales, que se derivan todas las demás. 
- Uniformidad: elimina confusiones innecesarias al utilizar los símbolos. 
- Relación decimal entre múltiplos y sub-múltiplos: la base 10 es apropiada para el 
manejo de la unidad de cada cantidad física y el uso de prefijos facilita la comunicación 
oral y escrita. 
- Coherencia: evita interpretaciones erróneas 
 
 
 
 
 
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Solución: 
 
 
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Aceleración instantánea 
 
 
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SISTEMAS MECÁNICOS.
ÍNDICE
• Componentes 
• Aplicaciones
• Robots
 
 
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CONCEPTO DE ROBOT
El término ROBOT proviene del término checo robota, que 
significa “siervo”.
Podemos definir ROBOT como aquella máquina que es capaz 
de realizar diversos trabajos de forma automática al ejecutar 
una serie de instrucciones programables.
Son máquinas dotadas de una cierta autonomía y capacidad 
de reacción sin que sea necesaria la intervención humana.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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ARQUITECTURA DE UN ROBOT
• En un robot se pueden distinguir cuatro elementos 
bien diferenciados:
–La estructura
–Los actuadores
–Los sensores
–El sistema de control
 
 
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LOS SENSORES
Son los sentidos del robot, es decir constituyen 
un conjunto de elementos que le permiten conocer 
el estado del mundo que le rodea y la posición 
exacta de sus componentes.
Algunos tipos de sensores electrónicos:
» Sensores de temperatura.
» Sensores de deformación.
» Sensores de luz.
» Sensores de contacto.
» Sensores de proximidad.
 
 
 
 
 
 
 
LOS SISTEMAS DE CONTROL
Es el cerebro del robot. En función de las tareas 
que desempeña el robot, es más o menos 
complejo.
Existen diferentes sistemas para controlar los 
robots.
 
	Sistema internacional de unidades