Caracteristicas De Los Fenomenos Mecanicos

División. Todos los fenómenos mecánicos pueden englobarse en tres grandes disciplinas, regidas por leyes y principios propios: la cinemática (v.), que analiza los movimientos con independencia de sus causas y sin hacer intervenir la masa; la dinámica (v.), que estudia las fuerzas que originan los movimientos y las leyes que los rigen; y la estática, que trata del equilibrio de las fuerzas. Las leyes correspondientes son leyes límites, que no se cumplen rigurosamente en la realidad debido a los rozamientos, los cuales disipan la energía mecánica de agitación térmica.

Conceptos básicos. Por otra parte, como los objetos reales están dotados de numerosas características tales como color, masa, posición, carga eléctrica, temperatura, etc., y para realizar el estudio mecánico sólo interesan cualidades, se opera con sistemas ideales, abstractos. Nacen así los siguientes conceptos básicos: el punto material, sin dimensiones, capaz de realizar únicamente movimientos de traslación; el sistema de puntos o conjunto de puntos materiales entre los que existe cierta dependencia y en los que hay que distinguir no sólo las acciones externas del sistema, sino las interacciones de los puntos entre sí; el sólido rígido, o sistema de puntos en los que sus distancias relativas son invariables, capaz de realizar movimientos de rotación y dotado de tres momentos principales de inercia (v. DINÁMICA), independientes del tiempo; el continuo de formable, en el que se considera una distribución de propiedades que son función de las coordenadas y caracterizado por la densidad y por los desplazamientos de sus puntos de la posición de equilibrio. Cualquier fenómeno mecánico puede abordarse si se selecciona con precisión cuál de estos modelos ideales es el idóneo al cuerpo en estudio y en cuál de las tres disciplinas antes citadas cabe incluir el fenómeno observado. La M. considera el espacio y el tiempo homogéneos (tienen las mismas propiedades físicas en todos sus puntos) e isótropos (en cada punto, todas las direcciones son equivalentes respecto a sus propiedades físicas) y admite que un mismo movimiento puede reproducirse en lugares distintos y enépocas diferentes si las causas que lo originan son idénticas (principio de la causalidad).

Para estudiar los fenómenos mecánicos se requiere un sistema de referencia o sistema de coordenadas. La posición queda definida por el radio vector que une el origen de coordenadas con el móvil. Cuando éste varía de posición, varían sus coordenadas, que van definiendo la trayectoria; sobre ella se toma un punto origen para medir el espacio recorrido s y, por otra parte, se elige una escala de tiempo que permite conocer la posición en cada instante t. Es precisamente la dependencia con el tiempo de todos los parámetros que definen el movimiento, lo que distingue la cinemática de la Geometría, dando lugar a los conceptos fundamentales de velocidadv=ds/dt,o rapidez de cambio del espacio recorrido y de aceleración,j =dv/dt=d2S/dt2,o rapidez de cambio de velocidad. Estas magnitudes tienen carácter vectorial, y fue Galileo (1564-1642; v.) quien encontró el método para sumar velocidades, si bien se debe a Euler (v.; 1707-83) el desarrollo de sus consecuencias matemáticas. La regla de Galileo deja de ser válida para cuerpos dotados de grandes velocidades, del orden de la velocidad de la luz, en cuyo caso deben aplicarse los métodos de la M. relativista (v. RELATIVIDAD, TEORÍA DE LA)

Las leyes de Newton. Los fenómenos mecánicos no se estudian eligiendo sistemas de referencia arbitrarios, pues pudiera ocurrir no sólo que las leyes mecánicas más sencillas tomasen formas complicadas, sino que un mismo fenómeno dejara de ser mecánicamente equivalente en dos sistemas distintos. Por esta razón, se opera con los llamados sistemas inerciales, caracterizados porque se mueven unos respecto a otros con movimiento uniforme y rectilíneo, siendo entonces mecánicamente equivalentes. Esto constituye el principio de relatividad de Galileo, que sólo muy posteriormente ha adquirido su expresión definitiva (Einstein, 1912). El concepto de inercia (v.), definido cualitativamente por Galileo, fue precisado cuantitativamente por Newton. La cantidad de movimiento de un cuerpo, que Descartes (1596-1650) y Huygens (1639-95) habían ya definido como el producto de la masa por la velocidad,p=mv,adquiere una gran importancia en los trabajos de Newton. Con ellos comienza toda una serie de investigaciones menánico-matemáticas que se diferencian de las realizadas hasta entonces porque su finalidad es la de hallar correlaciones bien determinadas y rigurosamente cuantitativas. Las tres

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