Antecedentes De La Mecanica

ANTECEDENTES DE LA MECANICA

Mecánica es la ciencia que estudia las condiciones de reposo o movimiento de los cuerpos bajo la acción de fuerzas.

Podemos afirmar que los orígenes de la mecánica están muy mezclados con el uso de instrumentos por medio de los cuales el hombre podía intervenir y cambiar la naturaleza a su voluntad.

La mecánica como ciencia apareció en el periodo helenístico por medio de Arquímedes, quien describió cuantitativamente las leyes de la palanca y otras maquinas simples, las cuales con su uso dieron origen a las primeras nociones de dinámica y estática. Arquímedes estableció los fundamentos de la estática y fue el fundador de la hidrostática al enunciar su famoso principio.

Luego en la Edad Media, en un periodo de estancamiento, se introdujeron y desarrollaron nuevas técnicas que hicieron posibles los avances en la mecánica. Entre estas personas tenemos a Jordanus Nemorarius, quien formulo el principio de igualdad entre el trabajo comunicando a una maquina y el trabajo realizado por esta, el francés Juan Buridan con su teoría del ímpetus, aplicada a la caída de los cuerpos y al movimiento de cuerpos celestes, Albert Sajonia, quien introdujo el concepto de centro de gravedad. Simon Stevin escribió el libro “Principios de Estática”, estudio el equilibrio de tres fuerzas y se le considera el precursor de la ley del paralelogramo, Tartaglia desarrolló el concepto de impulso y se ocupo del movimiento de proyectiles o balística, y Benedetti, quien realizo un estudio sobre la fuerza centrífuga.

Por otro lado la mecánica celeste comenzó a desarrollarse después de las observaciones de Tycho Brahe y el enunciado por Kepler sobre el movimiento de los planetas.

Galileo Galilei (1564-1642) es considerado en precursor de la ciencia moderna, por sus resultados observatorios en las matemáticas, usando métodos algebraicos que le permitían tratar los problemas concretos con la generalidad necesaria; y en su “dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo, tolematico e copernicano” dijo que para la comprender el movimiento de los cuerpos es necesario tratar primero las fuerzas en equilibrio (estática) y luego si equilibrio (dinámica). También inicio la teoría de la resistencia de los materiales.

También podemos hablar de Hooke, quien estudio la elasticidad y enuncio la ley que lleva su nombre; se le considera un precursor de la ley de la gravitación universal.

Isaac Newton (1642-1727) sistematizo los conocimientos de la mecánica al enunciar los tres principios fundamentales de la mecánica, y se conocen con el nombre de “Las leyes de Newton” y con esta creó la base de la nueva ciencia. Formuló el principio de la gravitación universal, base de la mecánica celeste, y puede considerarse el fundador de la hidrodinámica.

D'Alembert unifico la estática y la dinámica en su traité de dynamique en el que enunciaba el principio de los trabajos virtuales. Lagrange publico en su libro un tratado clásico de mecánica cuyo método de exposición es totalmente matemático y en el que establece, partiendo de D' Alembert, las ecuaciones del movimiento que lleva su nombre. Laplace también hizo grandes aportes a la mecánica celeste. Poinsot aporto a la estática la teoría de las fuerzas pares.

La idea de campo, que surgió en el estudio de las vibraciones en un medio continuo, vino a ser, gracias a Faraday, Maxwell y Hertz un nuevo concepto que cambiaria la imagen de la realidad e influiría en la mecánica, que lo usa frecuentemente.

En el siglo 19 y 20 hubo una crisis en la mecánica newtoniana por la aparición de la teoría de la relatividad y la mecánica cuántica.

Ubicación de la estática y la dinámica dentro de la mecánica

Estática

La estática es la rama de la mecánica clásica que analiza las cargas (fuerza, par / momento) y estudia el equilibrio de fuerzas en los sistemas físicos en equilibrio estático, es decir, en un estado en el que las posiciones relativas de los subsistemas no varían con el tiempo. La primera ley de Newton implica que la red de la fuerza y el par neto (también conocido como momento de fuerza) de cada organismo en el sistema es igual a cero. De esta limitación pueden derivarse cantidades como la carga o la presión. La red de fuerzas de igual a cero se conoce como la primera condición de equilibrio, y el par neto igual a cero se conoce como la segunda condición de equilibrio.

Dinámica

La dinámica es la parte de la física que describe la evolución en el tiempo de un sistema físico en relación con las causas que provocan los cambios de estado físico y/o estado de movimiento. El objetivo de la dinámica es describir los factores capaces de producir alteraciones de un sistema físico, cuantificarlos y plantear ecuaciones de movimiento o ecuaciones de evolución para dicho sistema de operación.

El estudio de la dinámica es prominente en los sistemas mecánicos (clásicos, relativistas o cuánticos), pero también en la termodinámica y electrodinámica.

En este artículo se describen los aspectos principales de la dinámica en sistemas mecánicos, y se reserva para otros artículos el estudio de la dinámica en sistemas no mecánicos.

La mecánica newtoniana o mecánica vectorial es una formulación específica de la mecánica clásica que estudia el movimiento de partículas y sólidos en un espacio euclídeo tridimensional. Aunque la teoría es generalizable, la formulación básica de la misma se hace en sistemas de referencia inerciales donde las ecuaciones básicas del movimiento se reducen a las Leyes de Newton, en honor a Isaac Newton quien hizo contribuciones fundamentales a esta teoría. La mecánica se subdivide en:

Estática, que trata sobre las fuerzas en equilibrio mecánico.

Cinemática, que estudia el movimiento sin tener en cuenta las causas que lo producen.

Dinámica, que estudia los movimientos y las causas que los producen.

La mecánica newtoniana es adecuada para describir eventos físicos de la experiencia diaria, es decir, a eventos que suceden a velocidades muchísimo menores que la velocidad de la luz y tienen escala macroscópica. En el caso de sistemas con velocidades apreciables a la velocidad de la luz debemos acudir a la mecánica relativista.

El sistema internacional de unidades y notación científica

Conversión de unidades y redondeo (cifras significativas)

Dimensiones fundamentales y derivadas

El Sistema Internacional de Unidades se basa en dos tipos de magnitudes físicas, las siete que toma como fundamentales:

Longitud, tiempo, masa, intensidad de corriente eléctrica, temperatura, cantidad de sustancia, intensidad luminosa.

Y las derivadas, que son las restantes y que pueden ser expresadas

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