Dentro de las ciencias físicas, la mecánica es la más antigua. Desde el tiempo de los griegos se hablaba de movimiento, luego vino Galileo por el 1605 y demostró experimentalmente las leyes del movimiento de caída libre. Esto sentó las bases de la cinemática, que, dentro de la mecánica, es la rama más antigua. La mecánica estudia los conocimientos relativos al estado de reposo o movimiento de cuerpos sujetos a fuerzas.
Antecedentes Históricos
1. Antes del año 2000 A.C se utilizaban algunos principios de la mecánica para la construcción de pirámides.
2. 287-212 A.C principio de flotación de la hidrostática por ARQUÍMEDES.
3. 1548-1620 principio del plano inclinado y ley del paralelogramo.
4. 1564-1642 ley de caída de los cuerpos.
5. 1642-1727 ley de atracción universal y las leyes del movimiento.
6. 1667-1748 principio del trabajo virtual
7. 1698-1759 principio de la acción mínima.
8. 1707-1783 coordenadas angulares del cuerpo rígido, teorema fundamental de la cinemática del cuerpo rígido, ecuaciones del movimiento del cuerpo rígido.
9. 1717-1783 principio de D´Alembert
10. 1736-1813 ecuación de Lagrange (Mecánica Lagrangiana).
11.1805-1865 principio de Hamilton.
Newton formuló las leyes de la mecánica basándolas en evidencias de un gran número de experiencias. Posteriormente, estas leyes fueron modificadas por para la dinámica del cuerpo rígido por Euler, y luego de ser desarrolladas, en una forma modificada, por D´Alembert, Lagrange y Hamilton. Pero éstas leyes de Newton son inexactas si tratamos con objetos que poseen velocidades próximas a la velocidad de la luz o para cuerpo con tamaños a nivel atómico. Para estos casos se adoptan las teorías de la relatividad y la mecánica cuántica respectivamente. Pero, la mecánica Newtoniana todavía es aplicable en casi todos los problemas de ingeniería, y por ello, permanece como la base de la mecánica ingenieril que se conoce en la actualidad.
La mecánica generalmente suele dividirse en dos partes, la mecánica de sólidos y la de fluídos. A su vez, la mecánica de sólidos de divide en mecánica del cuerpo rígido y mecánica de cuerpos deformables. La mecánica de fluidos abarca lo que es fluidos ideales, viscosos y compresibles.
Éste post lo dedico únicamente a la mecánica de sólidos rígidos, la cual se estudia desde dos partes, la estática y la dinámica.
Estática: estudia el estado de equilibrio de los cuerpos bajo la acción de fuerzas.
Dinámica:estudia el movimiento de los cuerpos considerado, tanto cinemáticamente como cinéticamente.
La cinemática estudia la geometría del movimiento sin referencias a la causa que lo produce. La cinética estudia el origen del movimiento (la fuerza). Debido a que los parámetros cinemáticos son utilizados de igual forma en la cinética, hay autores que acostumbran a dividir la mecánica en estática, cinemática y dinámica.
MODELOS MATEMÁTICOS
Un modelo matemático, modelo idealizado o simplemente idealización, es una técnica que permite simplificar problemas que de otra manera sería algo difícil de hacerlo. Éstos modelos se consideran válidos, cuando la solución analítica verifica los resultados experimentales. Hay varias idealizaciones que pueden hacerse, alguna de ellas son: la partícula, el cuerpo rígido y la fuerza puntual.
Partícula: una partícula es un punto que no tiene dimensiones pero sí masa.
Cuerpo rígido: es el modelo matemático en el que, bajo la acción de fuerzas, la distancia entre dos partículas cuales quiera, siempre se mantiene constante.
Fuerza puntual: por lo general las fuerzas que actúan sobre los cuerpos son distribuidas, por ejemplo, el peso. Pero, normalmente en la solución de problemas el peso lo ubicamos en un punto y lo representamos únicamente por un segmento orientado, éste se ubica en el centro de masa. Entonces, una fuerza se considera puntual, si actúa en no más del 5% del área de aplicación.
CANTIDADES BÁSICAS
Las cantidades básicas de la mecánica son: masa, fuerza, longitud y tiempo.
masa: es una propiedad de la materia que se utiliza para comparar diferentes objetos, es decir, dos cuerpos de igual masa en caída libre, caen al mismo tiempo.
fuerza: es la acción que ejerce un cuerpo sobre otro, puede ser por contacto y a distancia.
longitud: es el concepto utilizado para definir cuantitativamente el tamaño de un objeto, comparándolo con otro de dimensiones conocidas. El concepto de longitud está asociado al término "lugar", la posición de un punto en el espacio puede describirse por medio de tres longitudes x, y,z.
tiempo: se define como una secuencia de eventos, establece la noción de "cuando" ocurren.
Bien, hasta aquí dejaré el post, luego en otra entrada explicaré las unidades de medida y su definición.
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