¿Qué es la mecánica?

¿Qué es la mecánica?
La mecánica se puede definir como la ciencia que describe y predice las condiciones de reposo
o movimiento de los cuerpos bajo la acción de fuerzas. Se divide en tres partes: la mecánica de
cuerpos rígidos, la mecánica de cuerpos deformables y la mecánica de fluidos.
La mecánica es una ciencia física puesto que estudia los fenómenos físicos. Sin embargo,
algunos la asocian con las matemáticas, mientras que otros la consideran un tema de
ingeniería.
Aunque el estudio de la mecánica se remonta a los tiempos de Aristóteles (382-322 a.C.) y
Arquímedes (287 – 212 a.C.) se tuvo que esperar hasta Newton (1642 – 1727) para encontrar
una formulación satisfactoria de sus principios fundamentales.
Los conceptos básicos que se emplean en la mecánica son espacio, tiempo, masa y fuerza.
El estudio de la mecánica elemental descansa sobre seis principios fundamentales basados en
la evidencia fundamental.
La ley paralelogramo del para la adición de fuerzas. Establece que dos fuerzas que actúan
sobre una partícula pueden ser sustituidas por una sola fuerza llamada resultante.
El principio de transmisibilidad. Establece que las condiciones de equilibrio o de movimiento
de un cuerpo rígido permanecerán inalteradas si una fuerza que actúa en una punto del
cuerpo rígido se sustituye por una fuerza de la misma magnitud y la misma dirección, pero que
actúe en un punto diferente.
Primera ley. Si la fuerza resultante que actúa sobre una partícula es cero, la película
permanecerá en reposo o se moverá con una rapidez constante en línea recta.
Segunda ley. Si la fuerza resultante que actúa sobre una partícula es cero, la partícula
proporcional a la magnitud de la resultante y en esta dirección.
Tercera ley. Las fuerzas de acción y de reacción de cuerpos en contacto tienen la misma
magnitud, la misma línea de acción y sentidos opuestos.
Ley de gravitación de Newton. Establece que dos partículas de masa M y m se atraen
mutuamente con fuerzas iguales y opuestas F y – F.
Principales unidades del Sistema Ingles (SI) usadas en la mecánica.
Estática de partículas.
Fuerza sobre una partícula. Resultante de dos fuerzas.
Una fuerza representa la acción de un cuerpo sobre otro y se caracteriza por su punto de
aplicación, magnitud o modulo y dirección.
La magnitud o módulo de una fuerza se caracteriza por cierto número de unidades. La
dirección de una fuerza se define por la línea de acción y el sentido de la fuerza. La línea de
acción es la línea de recta infinita a lo largo de la cual actúa la fuerza; se caracteriza por el
ángulo que forma con algún eje fijo.
La fuerza en si se representa por un segmento de esa línea; mediante el uso de una escala
apropiada, puede escogerse la longitud de este segmento para representar la magnitud de la
fuerza.
Vectores.
Los vectores se definen como expresiones matemáticas que poseen magnitud, dirección y
sentido, los cuales se suman de acuerdo con la ley del paralelogramo.
La magnitud de un vector determina la longitud de la flecha correspondiente.
Un vector con el que se representa una fuerza que actúa sobre una partícula tiene un punto de
aplicación bien definido, a saber, la partícula misma.
Suma de vectores.
La definición suma de vectores en el orden u+v produce otro vector, es como encadenar,
siempre visualmente, un vector u y luego uno v. Diremos que u+v se simplifica como un vector
w o que w descompone como suma de vectores u y v.
1) Decir que u+v=v+u, es exigir que las dos sumas simplifiquen en el mismo vector, en negro.
Véase que en física los vectores en rojo simulan la descomposición de fuerzas ejercidas por el
vector negro en su origen, y se representa con un paralelogramo
2) Decir que u+(v+w)=(u+v)+w, es exigir que las simplificaciones de sumas de vectores puedan
ser optativas en cualquier cadena de sumas.
3) Decir que existe un vector cero (elemento neutro) tal que u+0=u, equivale a exigir que exista
un vector incapaz de efectuar, mediante la suma, modificación alguna a todos los vectores.
4) Decir que u+(-u)=0, es exigir la existencia de un elemento opuesto, -u, que sumado a u
simplifique en un vector cero.
Operaciones con vectores.
Suma de vectores
Para sumar dos vectores libres (vector y vector) se escogen como representantes dos
vectores tales que el extremo final de uno coincida con el extremo origen del otro
vector.
Método del paralelogramo.
Este método permite solamente sumar vectores de dos en dos. Consiste en disponer
gráficamente los dos vectores de manera que los orígenes de ambos coincidan en un
punto, trazando rectas paralelas a cada uno de los vectores, en el extremo del otro y
de igual longitud, formando así un paralelogramo (ver gráfico). El vector resultado de
la suma es la diagonal de dicho paralelogramo que parte del origen común de ambos
vectores.
Método del triángulo.
Consiste en disponer gráficamente un vector a continuación de otro, ordenadamente:
el origen de cada uno de los vectores coincidirá con el extremo del siguiente. El vector
resultante es aquel cuyo origen coincide con el del primer vector y termina en el
extremo del último.
Producto por un escalar.
El producto de un vector por un escalar es otro vector cuyo módulo es el producto del escalar
por el módulo del vector, cuya dirección es igual a la del vector, y cuyo sentido es contrario a
este si el escalar es negativo.
Partiendo de la representación gráfica del vector, sobre la misma línea de su dirección
tomamos tantas veces el módulo de vector como indica el escalar.