Mecanica de Materiales - 7ma.Ed_James

secCiÓn a.2 Unidades SI 945
kilogramo en términos de una constante fundamental, como el número de Avogadro,
para eliminar de esta manera la necesidad de un objeto físico.)
Otras unidades empleadas en mecánica, denominadas unidades derivadas,
se expresan en términos de las unidades base 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 una masa de
un kilogramo. * De la segunda ley de Newton (F = ma), podemos derivar la unidad
de fuerza en términos de las unidades base:
1 newton = (1 kilogramo)(1 metro por segundo al cuadrado)
Por tanto, el newton (N) está dado en términos de las unidades base por la fórmula
1 N 1 kg m/s 2 (A.2)
Para proporcionar un punto de referencia, observamos que una manzana pequeña
pesa aproximadamente un newton.
La unidad de trabajo y energía es el joule, que se define como el trabajo
realizado cuando el punto de aplicación de una fuerza de un newton se desplaza una
distancia de un metro en la dirección de la fuerza. ** Por tanto,
o
1 joule = (1 newton)(1 metro) = 1 newton metro
1 J 1 Nm
(A.3)
Al levantar este libro del escritorio al nivel de los ojos, realiza un trabajo de aproximadamente
un joule y al subir un tramo de escaleras, realiza un trabajo de aproximadamente
200 joules.
Los nombres, símbolos y fórmulas para unidades SI de importancia en mecánica
se dan en la tabla A.1. Algunas de las unidades derivadas tienen nombres
especiales, como newton, joule, hertz, watt y pascal. Estas unidades se llaman así en
honor de personas notables en la ciencia y la ingeniería y se representan mediante
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 la aceleración, el área y la densidad) y se deben
expresar en términos de las unidades base y de otras unidades derivadas.
Las relaciones entre varias unidades SI y algunas unidades métricas de uso
común se dan en la tabla A.2. Las unidades métricas como la dina, el erg, el gal y el
micrón ya no se recomiendan para el uso en ingeniería o científico.
El peso de un objeto es la fuerza de gravedad que actúa sobre dicho objeto y,
por tanto, el peso se mide en newtons. Dado que la fuerza de la gravedad depende
de la altitud y posición sobre la Tierra, el peso no es una propiedad invariable de un
cuerpo. Además, el peso de un cuerpo medido por una balanza de resorte no sólo se
ve afectado por la atracción gravitatoria de la Tierra, sino también por los efectos
centrífugos asociados con la rotación de ésta.
En consecuencia, debemos reconocer dos tipos de peso, peso absoluto y peso
aparente. El primero se basa sólo en la fuerza de la gravedad y el segundo incluye los
efectos de la rotación. Por tanto, el peso aparente siempre es menor que el peso absoluto
(excepto en los polos). El peso aparente, que es el peso de un objeto medido con
una balanza de resorte, es el peso que acostumbramos a emplear en los negocios y en
la vida cotidiana; el peso absoluto se utiliza en astroingeniería y en ciertos tipos de trabajo
científico. En este libro, el término “peso” siempre significará “peso aparente.”
* Sir Isaac Newton (1642-1727) fue un matemático, físico y astrónomo inglés que inventó el
cálculo y descubrió las leyes del movimiento y de la gravitación.
** James Prescott Joule (1818-1889) fue un físico inglés que desarrolló un método para determinar
el equivalente mecánico del calor.