Sistemas de Unidades

• Para obtener información completa acerca de un fenómeno, es necesaria una descripción cualitativa y cuantitativa del mismo. Por ejemplo:
  • Descripción cualitativa: Esta tarde ha llovido en Madrid.
  • Descripción cuantitativa: El volumen de la lluvia ha sido de 50 l/m².
• Para cuantificar cualquier magnitud, se requiere la asignación de un valor numérico referido a una unidad de medida tomada como patrón.
• Un sistema de unidades es un conjunto consistente de unidades de medida. Definen un conjunto básico de unidades de medida a partir del cual se derivan el resto.

Sistema Internacional de Unidades (SI)

Es el sistema más usado. Sus unidades básicas son: el metro (m), el kilogramo (kg), el segundo (s), el amperio (A), el kelvin (K), la candela (cd) y el mol (mol). Las demás unidades son derivadas del Sistema Internacional.

Otros Sistemas de Unidades

• Sistema métrico decimal: Primer sistema unificado de medidas.
• Sistema cegesimal (CGS): Sus unidades básicas son el centímetro (cm), el gramo (g) y el segundo (s).
• Sistema anglosajón de unidades: Utilizado en algunos países anglosajones, aunque muchos de ellos lo están reemplazando por el SI.
• Sistema natural: En el cual las unidades se escogen de forma que ciertas constantes físicas valgan exactamente 1.
• Sistema técnico de unidades: Toma como magnitudes fundamentales la longitud, la fuerza, el tiempo y la temperatura.

Velocidad y Aceleración

• Velocidad: Es una magnitud física de carácter vectorial que expresa la distancia recorrida por un objeto por unidad de tiempo. Su unidad en el SI es el metro por segundo (m/s).
• Aceleración: Es una magnitud vectorial que nos indica el cambio de la velocidad por unidad de tiempo. Su unidad en el SI es el metro por segundo al cuadrado (m/s²).

Segunda Ley de Newton

En la mecánica newtoniana, para un cuerpo con masa constante, la aceleración del cuerpo es proporcional a la fuerza que actúa sobre el mismo (segunda ley de Newton):

F = m * a

Donde F es la fuerza resultante que actúa sobre el cuerpo, M es la masa del cuerpo, y A es la aceleración.

Fuerza y Peso

• Fuerza: La unidad de fuerza del SI es el newton (N), obtenida de la segunda ley de Newton, la cual expresa la fuerza F como el producto de la masa m y la aceleración a: F = m * a. El newton se define como la fuerza que, cuando se aplica a una masa de un kilogramo (1 kg), produce una aceleración de un metro por segundo cuadrado (1 m/s²). Por tanto, el newton es una unidad derivada que representa un kg·m/s².
• Peso: Es una propiedad que se refiere a la fuerza de gravedad sobre un cuerpo y, por tanto, se expresa de manera correcta en newtons. Desafortunadamente, los estándares de masa a menudo se conocen como «pesos» y el uso de una balanza para comparar masas recibe el nombre de «pesar».

Masa

• Masa: Es una medida de la cantidad de materia que posee un cuerpo. Es una propiedad intrínseca de los cuerpos que determina la medida de la masa inercial y de la masa gravitacional.
• La unidad utilizada para medir la masa en el SI es el kilogramo (kg). Es una magnitud escalar.
• No debe confundirse con el peso, que es una magnitud vectorial. Tampoco debe confundirse con la cantidad de sustancia, cuya unidad en el SI es el mol.

Volumen y Presión

• Volumen: Es una magnitud escalar definida como el espacio ocupado por un objeto. Es una función derivada de la longitud, ya que se halla multiplicando las tres dimensiones. La unidad de medida de volumen en el SI es el metro cúbico (m³), aunque temporalmente también se acepta el litro (L), que equivale a un decímetro cúbico (dm³), el cual se utiliza comúnmente en la vida práctica.
• Presión: La presión ejercida por un fluido sobre una superficie se define como la fuerza normal ejercida por el fluido por unidad de área de la superficie. Si la fuerza se mide en N y el área en m², la unidad es el newton por metro cuadrado (N/m²) o pascal (Pa), que es la unidad básica de presión del SI. En el sistema inglés de ingeniería, la unidad más común es la libra por pulgada cuadrada (psi). Se mide con un manómetro.

Caudal

• Caudal (fluido): Es la cantidad de fluido que pasa en la unidad de tiempo. Normalmente se identifica con el flujo volumétrico o volumen que pasa por un área dada en la unidad de tiempo. Menos frecuentemente, se identifica con el flujo másico o masa que pasa por un área dada en la unidad de tiempo.
• El caudal de un río puede calcularse a través de la siguiente fórmula:

Q = A * v

Donde:

• Q: Caudal (m³/s)
• A: Área (m²)
• v: Velocidad (m/s)

Viscosidad

• Es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales. Un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal. En realidad, todos los fluidos conocidos presentan algo de viscosidad, siendo el modelo de viscosidad nula una aproximación bastante buena para ciertas aplicaciones. La viscosidad solo se manifiesta en líquidos en movimiento.