En su justa medida: Fuerza, presión, volumen y flujo (capítulo completo) - Canal Encuentro
Summary
TLDREste guion de video explora cómo las medidas precisas de fuerza, presión, volumen y flujo, derivadas de la masa, son fundamentales en nuestra vida cotidiana. Desde el vuelo de aviones, que utiliza el perfil aerodinámico para generar sustentación, hasta la calibración de ascensores y transductores de presión, la precisión metrológica es crucial. Los científicos y meteorólogos controlan estos factores para asegurar la seguridad y eficiencia en la industria, la construcción y el transporte, mostrando cómo las mediciones exactas hacen que nuestro mundo sea más confortable y seguro.
Takeaways
- 🔍 Los aviones pueden volar gracias a la aerodinámica y la diferencia de presiones sobre y debajo de las alas.
- 🛠 La fuerza es crucial para el funcionamiento de muchos dispositivos cotidianos, y su medición precisa es fundamental para la seguridad.
- 🏗️ Los ascensores requieren un diseño meticuloso y controles de seguridad para soportar el peso de pasajeros y equipo.
- ⚖️ El Instituto Nacional de Tecnología Industrial verifica la precisión de los mecanismos que miden fuerzas en diferentes dispositivos.
- 🏗️ Los cables de acero en ascensores son seleccionados y probados por su capacidad para resistir una fuerza específica.
- 🛠️ Los transductores de fuerza son esenciales para convertir la fuerza mecánica en señales eléctricas y calibrarse con trazabilidad a la máquina de peso suspendido.
- 💊 La medición precisa de fuerzas también es crucial en aplicaciones como el envasado de medicamentos, donde la resistencia del blister es clave.
- 🚗 La presión es otra magnitud derivada de la masa, y su medición es esencial en la vida cotidiana, desde la presión de neumáticos hasta la presión arterial.
- 🌐 La presión atmosférica ejerce una fuerza significativa sobre la superficie de la Tierra, y se mide en pascals, donde 1 pascal equivale a una fuerza de un newton por metro cuadrado.
- 📏 El volumen, como magnitud derivada de la masa, es esencial para medir la capacidad de recipientes y se calibra usando métodos como la calibración gravimétrica.
Q & A
¿Qué secreto esconde el diseño de un avión que le permite suspenderse en el aire?
-El diseño de un avión utiliza el perfil aerodinámico de las alas, que al desplazarse a través del aire crea una distribución de presiones que genera sustentación, una fuerza vertical que contrarresta el peso del avión.
¿Cómo se mide la capacidad de soporte de un ascensor?
-La capacidad de soporte de un ascensor se mide mediante la precisión de metrología, donde se realizan controles de seguridad y se verifica que la cabina, el motor y los cables están diseñados para soportar el peso máximo de pasajeros y equipo.
¿Qué es la fuerza y cómo se mide?
-La fuerza es una magnitud derivada de la masa y la aceleración, y se mide en newtons. Se define como la fuerza necesaria para acelerar un kilogramo de masa desde el reposo a una velocidad de un metro por segundo en un segundo.
¿Qué es el Instituto Nacional de Tecnología Industrial y qué hace en relación con la medición de fuerzas?
-El Instituto Nacional de Tecnología Industrial es el organismo responsable de verificar que los mecanismos que miden fuerzas funcionen correctamente. Utiliza la máquina de pesos suspendidos, que es el patrón primario del newton, para calibrar transductores de fuerza.
¿Cómo se asegura que los cables de un ascensor tengan la resistencia necesaria?
-Los cables de acero de un ascensor se seleccionan en función de la fuerza que pueden resistir y se someten a pruebas de resistencia en una máquina de ensayos antes de su instalación, para garantizar que soporten el peso de la cabina y los pasajeros.
¿Qué es la presión y cómo se mide?
-La presión es una magnitud derivada de la masa que se define como la fuerza ejercida por un fluido sobre una unidad de área. Se mide en pascals y se relaciona con la aceleración debido a la gravedad y el volumen.
¿Cómo se relaciona la presión atmosférica con la vida cotidiana?
-La presión atmosférica, que se mide en pascals o hectopascales, influye en la vida cotidiana al afectar la capacidad de los neumáticos de soportar el peso de un vehículo, lo que se controla mediante la presión de los neumáticos expresada en psi.
¿Qué es el volumen y cómo se mide con precisión?
-El volumen es la medida tridimensional de un espacio, expresado como longitud al cubo. Se mide con precisión utilizando métodos como la calibración gravimétrica, donde se pesa el agua destilada para determinar la capacidad de un instrumento, o la comparación con patrones de volumen metálicos.
¿Qué es el flujo y cómo se mide?
-El flujo es una magnitud derivada de la masa que se refiere al volumen de un fluido que pasa por una sección en un tiempo dado, expresado en metros cúbicos por segundo. Se mide utilizando medidores patrón de transferencia que registran el volumen desplazado por un fluido.
¿Cómo los meteorólogos y científicos del siglo 17 han influido en la medición de la presión y la fuerza?
-Los meteorólogos y científicos como Blaise Pascal y Isaac Newton han influido en la medición de la presión y la fuerza al desarrollar leyes y unidades de medida fundamentales como el pascal y el newton, respectivamente, que permiten la precisión en la medición y el control de estos fenómenos.
Outlines
🛫 La Fuerza y la Presión en la Vida Cotidiana
El primer párrafo aborda la importancia de la fuerza y la presión en diversos aspectos de la vida cotidiana, como el vuelo de aviones y el funcionamiento de ascensores. Se explica que la fuerza es esencial para el avance de los aviones, donde la aceleración y la desaceleración juegan un papel crucial. Además, se menciona el papel de la presión en la seguridad de los ascensores, y cómo la precisión en la medición de estas magnitudes es fundamental para evitar accidentes. También se destaca el papel del Instituto Nacional de Tecnología Industrial en la verificación de la precisión de los dispositivos que miden fuerzas.
🏗️ La Ingeniería y la Medición de la Fuerza
Este párrafo se enfoca en cómo la ingeniería y la medición de la fuerza están conectadas con la seguridad y el funcionamiento de estructuras y dispositivos cotidianos. Se discute cómo los cables de acero en los ascensores son seleccionados y probados por su capacidad para resistir ciertas fuerzas, y cómo se calibran máquinas de ensayo para verificar la resistencia de estos cables. También se explica cómo los transductores de fuerza se calibran con máquinas de comparación que a su vez se calibran con la máquina de peso suspendido, que guarda el patrón primario del newton.
🌬️ El Flujo y la Presión en la Aeronáutica y la Vida Cotidiana
El tercer párrafo explora la relación entre el flujo y la presión, particularmente en el contexto de la aeronáutica y la vida cotidiana. Se describe cómo la forma aerodinámica de las alas de un avión crea una diferencia de presión que genera sustentación, permitiendo que el avión se eleve. Además, se menciona la importancia de la presión en la vida cotidiana, como en la medición de la presión atmosférica y la presión de los neumáticos de automóviles. Se destaca el papel de Blaise Pascal en la definición de la presión y cómo se mide en diferentes contextos.
📏 Medición del Volumen y su Relevancia en la Industria
Este párrafo se centra en la medición del volumen y su importancia en la industria y el comercio. Se explica cómo se calibra la capacidad de instrumentos utilizando métodos gravimétricos y comparativos, y cómo se utilizan patrones de volumen para calibrar dispositivos que miden volúmenes de液体s como gasolina, petróleo o leche. También se discute la relevancia de la medición del flujo de gases y otros fluidos en la industria, y cómo se implementa el control de caudales para diferentes aplicaciones.
🔄 Control de Flujo y Calibración en la Industria del Gas
El último párrafo trata sobre cómo se mide y controla el flujo de gases en la industria, con un enfoque en la creación de patrones secundarios para medidores y la importancia de la trazabilidad en las mediciones. Se describe el método primario de medición de volumen en gas implementado por el INTI, que involucra la desplazamiento de un volumen de fluido líquido y la registración del aire que circula. Además, se destaca la cadena de calibraciones que garantiza la precisión en la medición de fuerza, presión y flujo, que son fundamentales para actividades cotidianas y la confortabilidad en el mundo moderno.
Mindmap
Keywords
💡Medición
💡Fuerza
💡Presión
💡Aerodinamica
💡Inercia
💡Transductores de fuerza
💡Calibración
💡Volumen
💡Flujo
💡Peso suspendido
Highlights
El vuelo de un avión se basa en el secreto de cómo se suspende en el aire sin caerse.
La seguridad de un ascensor depende de la capacidad de soportar un peso específico.
Los meteorólogos desempeñan un papel crucial en el control de la presión atmosférica.
La fuerza es una magnitud derivada de la masa y es fundamental en la física para cambiar la velocidad de un cuerpo.
La unidad de fuerza, el newton, está vinculada al kilogramo, al metro y al segundo.
El Instituto Nacional de Tecnología Industrial verifica que los mecanismos que miden fuerzas funcionen correctamente.
Los ascensores requieren un diseño meticuloso para soportar tanto a los pasajeros como al equipo.
Los cables de acero en un ascensor son seleccionados y probados por su capacidad para resistir fuerzas específicas.
Las máquinas de ensayo calibradas a través de transductores de fuerza verifican la resistencia de los cables de acero.
Los transductores de fuerza de referencia son esenciales para anticipar la resistencia de estructuras grandes como puentes y edificios.
La fuerza específica en el envasado de medicamentos es crucial para evitar que los blisters se abran antes de tiempo o se rompan.
Las turbinas de los aviones deben generar una fuerza o empuje adecuado para que el avión pueda avanzar.
El perfil aerodinámico es esencial para que un avión pueda generar sustentación y volar.
La presión, derivada de la masa, es medida en pascals y es fundamental en la atmósfera terrestre.
Los transductores de presión son utilizados en la industria para controlar procesos automáticos y medir la presión atmosférica.
La balanza de pesos muertos es un instrumento patrón para calibrar dispositivos que miden la presión.
El volumen, una magnitud derivada de la masa, es crucial en la industria y el comercio para medir la capacidad de recipientes.
La calibración gravimétrica es un método para medir el volumen de instrumentos utilizando la densidad del agua.
El flujo, otra magnitud derivada de la masa, se mide en metros cúbicos por segundo y es esencial en la industria de gaseosas y para anticipar inundaciones.
Los medidores patrón de transferencia son utilizados para medir el volumen de gas y crear patrones secundarios para trazabilidad.
Transcripts
[Música]
el vuelo de un avión el cual de todas
sus piezas se esconde el secreto para
que se suspenda en el aire sin caerse
[Música]
es seguro el ascensor como se sabe hasta
cuántos kilos soporta
quien puede asegurar que controlar la
presión de las cubiertas evita
accidentes en la ruta
aunque parezcan preguntas sin conexión
hay alguien que tiene respuestas para
todas el metro logo no es cuestión de
magia solo se trata de medir con
exactitud
bien
[Música]
[Música]
en la vida cotidiana usamos dispositivos
que se controlan realizando mediciones
específicas
[Música]
desentrañar las y controlarlas es tarea
de los meteorólogos a nosotros sólo nos
importa que los aparatos funcionen
[Música]
en el andar del auto están involucradas
varias magnitudes físicas como la
distancia que recorre y su velocidad o
aceleración y también la fuerza
la fuerza es una magnitud derivada de la
masa y la masa es una medida de la
inercia de un cuerpo de la fuerza que se
le debe aplicar a ese cuerpo para
provocar un cambio en su velocidad pero
en términos de la física cambiar la
velocidad de un cuerpo significa
acelerarlo
la unidad de fuerza es el newton que
está directamente vinculado al kilogramo
al metro y al segundo
su símbolo es en un newton en la fuerza
que hay que aplicarle a una masa de un
kilogramo que parte del reposo para que
alcance una velocidad de un metro por
segundo en un segundo
le debe su nombre al científico inglés
que en el siglo 17 descubrió la ley de
la gravedad si a isaac newton en el
territorio de la fuerza si se quiere
aumentar la velocidad hay que aplicar
una mayor aceleración por el contrario
si se quiere disminuir la hay que
desacelerar y usar el freno qué pasaría
si los aparatos que utilizan fuerza
funcionarán mal los podrían hacer una
multa o peor aún podríamos hacernos daño
quien verifica que los mecanismos que
miden fuerzas de funciones de manera
correcta el instituto nacional de
tecnología industrial el instituto a
través de la máquina de pesos
suspendidos esta máquina es el patrón
primario del newton y se la utiliza para
calibrar transductores que a su vez se
usan para calibrar máquinas de ensayo
que controlan distintos dispositivos de
uso cotidiano
resistencia de materiales para la
industria y la construcción
[Música]
no
[Música]
un ascensor por ejemplo
cabina motor y cables son las piezas del
ascensor que se deben diseñar con
precisión de metro logo
[Música]
ah
[Música]
se deben realizar los controles
necesarios para que la máquina soporte
los pasajeros
pero también al equipo que tiene lo suyo
cuál es el dispositivo del ascensor que
carga con el peso
a
los cables de acero por un lado unen la
cabina con los contrapesos y por otro
conecta en el motor con la cabina
quien nos fantasio alguna vez con la
terrible idea de que se corte
pero tranquilos está todo calculado
[Música]
y los cables de acero se seleccionan en
función de la fuerza que son capaces de
resistir y antes de instalarlos el
fabricante debe demostrar que tienen la
resistencia necesaria
como se hace pruebas y más ensayos
se utiliza una máquina de ensayos que
verifica la resistencia
ah
ahora
la máquina de ensayo se calibra a través
de transductores de fuerza que permiten
convertir la fuerza mecánica en una
señal eléctrica que indica el valor de
la fuerza aplicada
los transductores a la vez se calibran
con máquinas de comparación que calibran
con trazabilidad a la máquina de peso
suspendido esa que guarda el patrón
primario del newton
[Música]
y
[Música]
a
[Música]
sí
[Música]
todas estas cadenas de controles
funciona detrás del cartelito que dice
capacidad máxima tres personas
gracias a los traductores de fuerza de
referencia es posible anticipar si
grandes estructuras como las columnas de
puentes y edificios resistirán el
esfuerzo del uso lo mismo sucede con el
asfalto y la cantidad de vehículos que
circulan en una zona así como se mide la
resistencia en grandes estructuras
también se hacen mediciones de pequeñas
fuerzas como por ejemplo para el
envasado de medicamentos en ese caso se
realiza una fuerza específica sobre el
material de aluminio y plástico si es
más baja que la correcta el blister
puede abrirse antes de tiempo y si la
fuerza es más alta podría romperse
[Música]
los transductores de fuerza de
referencia también se utilizan para
controlar las turbinas de los aviones
que deben realizar una fuerza o empuje
sobre el aire para que la nave avance
leonardo da vinci pensó en su tiempo
diferentes modelos de máquinas voladoras
ninguna de ellas servía para despegarse
del suelo por eso hubo que esperar
varios siglos para que el hombre pudiera
inventar esa estructura tan maravillosa
que se parece a los pájaros
[Música]
como es posible que un aparato tan
grande pueda volar
que le faltaba a descubrir eugenio como
da vinci
tenía que analizar un interesante juego
entre fuerzas y presiones
[Música]
que el aire es más liviano que los
aviones no es ninguna novedad para nadie
un bond jumbo 747 o un airbag a380
pueden llegar a pesar más de 400
toneladas y sin embargo despegan
quien sostiene semejante mole el ala o
el perfil al arse queremos ser
específicos en aeronáutica se llama
perfil a largo o perfil aerodinámico a
la forma del área transversal que al
desplazarse a través del aire es capaz
de crear a su alrededor una distribución
de presiones que genere sustentación la
sustentación es una fuerza vertical con
dirección hacia arriba que genera un
peso igual o mayor al ala del avión
[Música]
la curvatura que se forma en el ala
obliga al aire a pasar a mayor velocidad
por encima que por debajo causando una
diferencia de presiones
entonces el ala tiende a subir
la condición necesaria es que el aire
viaje a cierta velocidad por el ala
cuanto mayor es la velocidad mayor es la
diferencia de presión entre la parte
inferior y la parte superior del ala
[Música]
y mayor la fuerza vertical la de
sustentación que se genera sobre la
superficie
[Música]
por esa razón la aceleración es tan
fuerte en el carreteo final que permite
que el avión se eleve
[Música]
fácil lo todo gracias a la fuerza y a la
presión no nos olvidemos de la presión
otra de las magnitudes derivadas de la
masa
la presión es hija del científico blas
pascal un francés del siglo 17 la unidad
de presión en el sistema internacional
el s y es el pascal vea en su honor por
supuesto el pascal se define como la
presión que ejerce una fuerza de un
newton sobre una superficie de un metro
cuadrado pero de qué hablamos cuando
decimos pascal es hectopascales
a
i
[Música]
la presión atmosférica la presión
ejercida sobre la superficie de la
tierra por la atmósfera es de
aproximadamente 1000 días hectopascales
quiere decir que la atmósfera ejerce
sobre un cuadrado de un metro del lado
de la superficie una fuerza de 101.000
newtons significa que la masa de aire
sobre este cuadrado es de
aproximadamente 10.000 kilogramos o 10
toneladas
es como si 100 personas de 100
kilogramos cada una edificará en una
columna humana o se apilarán 10
automóviles sobre este cuadrado
y la presión atmosférica se mide con un
barómetro en las industrias se utiliza
el manómetro de cuadrante pero cuando se
necesita controlar procesos automáticos
se emplean transductores o transmisores
de presión en nuestra vida cotidiana es
más común cruzarnos con un dispositivo
para controlar la presión o tensión
arterial o este otro instrumento que
sirve para calibrar las ruedas
indispensable antes de salir a la ruta o
dar un paseo por la ciudad
no tiene nada
2
psi cuanto acuerdo hinche o libra sobre
pulgada cuadrada es la unidad que se
utiliza para controlar la presión de los
neumáticos los valores de presión de
neumáticos para el uso en la ciudad
varían entre 26 y 30 psi o de 180.000 a
210 mil pascal es también se puede
nominar como el doble de la presión
atmosférica dos atmósferas son
diferentes maneras de señalar el mismo
valor como sabemos si esta máquina dice
la verdad sobre las cubiertas de mi auto
otra vez los meteorólogos tienen la
respuesta
se la conoce como balanza de pesos
muertos y cumple una función primordial
es el instrumento patrón que permite
calibrar todos los dispositivos que
miden la presión
diferentes modelos para cumplir un mismo
objetivo que se conjugue presión con
precisión
[Música]
[Música]
este es el escenario ideal para
presentar otra de las magnitudes
derivadas de la masa el volumen
[Música]
el volumen es la longitud al cubo
[Música]
alcanzara esta fórmula para medir
cualquier volumen
[Música]
solo sirve cuando se trata de cuerpos
regulares esferas cubos y prismas de
caras perpendiculares entre sí les
adelanto que la vida real es otra cosa
la industria y el comercio utilizan
recipientes de formas irregulares cuánto
volumen puede albergar un tanque de gas
[Música]
y uno de petróleo y el del tambo el de
la leche las medidas deben tener
exactitud por supuesto y por eso el
mandato del metro logo es calibrar
[Música]
primero método calibración gravimétrica
si usan instrumentos de mayor exactitud
atentos no se debe perder ni una sola
gota de líquido vamos a pesar agua
destilada si queremos saber qué
capacidad tiene un instrumento debemos
llenarlo con agua hay que medir su
densidad y su masa
el volumen se calcula dividiendo masa
sobre densidad
esto es un densímetro
como es agua destilada su densidad es
igual a 1 pesamos el recipiente es el
luego pesamos el recipiente vacío y
determinamos cuál es la diferencia la
fórmula sería volumen igual masa lleno
menos masa vacío sobre densidad
los instrumentos de menor exactitud se
calibran por comparación
se busca un patrón del mismo volumen al
material que se desea calibrar y se
traspasa el líquido a su interior no es
tan difícil entonces
los patrones de volumen son recipientes
metálicos que pueden contener entre 5 y
5 mil litros
se utilizan como referencia para
calibrar surtidores de combustibles
contadores volumétricos de agua petróleo
o leche
[Música]
es fácil medir un líquido que está
quieto apresado en un recipiente pero
cómo se mide el gas u otro tipo de
fluidos
[Música]
ah
[Música]
ingresamos en el terreno de una nueva
magnitud derivada de la masa el flujo
i
i
[Música]
cuando analizamos una magnitud derivada
tenemos que definir en primer lugar con
qué magnitudes de base vamos a trabajar
el flujo de gas tiene que ver con el
volumen pero también con el tiempo se
expresa como metros cúbicos sobre
segundos el caudal o flujo de gas o de
cualquier otro fluido es el volumen que
circula a través de una superficie por
unidad de tiempo
es una magnitud que tiene mucho que ver
con nuestra vida cotidiana más de lo que
nos imaginamos
las industrias de gaseosas y sodas deben
controlar la cantidad de carbonatación
del líquido para saber cuánto dióxido de
carbono vamos a ingerir
y si se mide correctamente el caudal de
un río se pueden anticipar inundaciones
o sequías
ah
cuanto gnc gas natural comprimido entra
en el tanque
son valores muy importantes se traducen
en plata
[Música]
a
igual que en nuestras casas cuando
recibimos las facturas de gas o agua
[Música]
pero como se mide un fluído de qué
manera se atrapa su caudal que circula
constantemente
[Música]
el método primario para la medición de
volumen en gas que implementa el inti
consiste en desplazar un volumen de un
fluido líquido por un medidor patrón de
transferencia a medida que el líquido se
desplaza el medidor va registrando la
cantidad de aire que circula y llena el
espacio que vales' ocupando el líquido
durante su desplazamiento luego se toma
su valor
de ahí en más se crean patrones
secundarios para dar trazabilidad a los
medidores
[Música]
todo el recorrido del gas desde que se
extrae e inyecta los gasoductos hasta
que llega a los hogares oa un expendedor
de gas natural comprimido y está
controlado a través de una extensa
cadena de calibraciones
fuerza presión volumen flujo las
magnitudes derivadas de la masa forman
parte de muchas de las actividades más
cotidianas
[Música]
detrás están los meteorólogos que
controlan y los viejos científicos que
nos dejaron sus descubrimientos
[Música]
todos ellos hicieron que a través de las
medidas el mundo fuera más confortable
no gracias a somos muchos
[Música]
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