Saltar la navegación

1.1.- Introducción a la mecánica y a la estática.

Apuntes culturales

Lectura

En la mecánica newtoniana, los conceptos de espacio, tiempo y masa son independientes entre sí; pero el concepto de fuerza no es independiente de los otros tres.

El estudio de la mecánica elemental descansa en seis principios fundamentales basados en la evidencia experimental:

  • La ley del paralelogramo para la suma de fuerzas.
  • El principio de transmisibilidad.
  • Las tres leyes fundamentales de Newton.
  • Ley de gravitación de Newton.

El desarrollo de la industria que exige la resolución de nuevos problemas técnicos, contribuyó al desarrollo de partes especiales de la Mecánica Teórica, que actualmente se presentan en forma independiente ( Hidrodinámica, Aerodinámica y Dinámica de los Gases, Teoría de la elasticidad y plasticidad, Resistencia de Materiales, etc.), pero los métodos de resolución de  los problemas que estudian éstas se basan en los de la Mecánica Teórica.

La Mecánica se divide en tres partes: Estática, Cinemática y Dinámica.

La Estática estudia el equilibrio de los cuerpos materiales y la reducción del sistema de fuerzas a un aspecto elemental.

La Cinemática estudia el movimiento de los cuerpos materiales desde el punto de vista geométrico, es decir, sin considerar las causas que provocaron este movimiento.

La Dinámica estudia el movimiento de los cuerpos materiales relacionado con las fuerzas que actúan sobre los cuerpos.

Lectura facilitada

La Mecánica Teórica, estrechamente vinculada con la actividad del hombre es una de las ciencias más antiguas. Aunque los escritos conocidos datan del siglo IV antes de nuestra era, los restos de las antiguas construcciones permiten afirmar que algunas nociones de la Mecánica eran conocidas por los hombres mucho antes.

Al principio la Mecánica se desarrolló principalmente en la rama de la Estática, es decir, del equilibrio de los cuerpos materiales.  En el siglo III antes de nuestra era, en especial en las obras de Arquímedes (287-212 ane) fueron establecidas las bases científicas de la estática. Arquímedes dio la solución exacta del problema acerca del equilibrio de la palanca, creó la teoría sobre el centro de gravedad, descubrió la ley de la hidrostática que lleva su nombre, etc.

El período transcurrido entre Arquímedes y Newton, de casi dos mil años, puede caracterizarse en rasgos generales, como el período de acumulación de una enorme cantidad de material experimental referente a los diversos movimientos mecánicos (en especial, al movimiento de los cuerpos celestes) y de desarrollo lento, pero seguro, de los conocimientos matemáticos. El material experimental acumulado, el desarrollo de las matemáticas, los descubrimientos de Copérnico, Kepler y especialmente de Galileo, antecesores inmediatos de Newton, así como a las exigencias de la industria en desarrollo, de la navegación, del arte militar, etc., fueron las premisas objetivas que condujeron a Newton al descubrimiento de las leyes generales de la Mecánica ( las cuales llevan su nombre) y la creación del aparato matemático ( cálculo diferencial e integral) que permitió emplear estas leyes generales y sus efectos para la resolución de tareas prácticas.

La validez de los principios fundamentales planteados por Newton permaneció sin discusión hasta que Einstein formuló su Teoría de la Relatividad.

Los conceptos básicos empleados en mecánica son espacio, tiempo, masa y fuerza.

El concepto de espacio se asocia con la noción de la posición de un punto P. La posición de P puede ser definida por tres longitudes medidas desde cierto punto de referencia u origen, en tres direcciones dadas, conocidas como las coordenadas de P.

Para definir un acontecimiento no es suficiente con indicar su posición en el espacio, sino también debe conocerse el tiempo en que transcurre.

El concepto de masa se usa para caracterizar y comparar los cuerpos sobre las bases de ciertos experimentos mecánicos fundamentales.

Una fuerza representa la acción de un cuerpo sobre otro. Puede ser ejercida por contacto directo o a distancia, como en el caso de las fuerzas gravitacionales y las magnéticas. Una fuerza se caracteriza por su punto de aplicación, su magnitud y su dirección y puede representarse por un vector.